Иногда их называют правилами. Они широко используются в электротехнике вместе с другими методами расчётов и позволяют решать целый ряд задач. Основное преимущество этих правил в том, что они имеют довольно простую формулировку, а для их решения не нужно проводить сложных вычислений, достаточно простых алгебраических действий.
Что касается названия, то тут имеют место быть некоторые споры. Есть мнение, что эти законы следует именовать именно правилами, так как закон – это некое обобщение накопленных знаний, выраженных в сформулированном выводе, а здесь речь не идёт о каких-то фундаментальных знаниях о сущности природы. Однако, большинство учёных, всё-же, сходится в мнении, что никакой принципиальной разницы название не несёт и все споры не имеют значения.
Сейчас Законы Кирхгофа широко используются благодаря своей универсальности и позволяют решать широкий спектр задач теории электрических цепей.
История открытия законов. Густав Кирхгоф пополнил широкую плеяду физиков в 19-м веке. В то время Германия была на грани индустриальной революции и очень нуждалась в новых технологиях и передовых открытиях. В это же время многими учёными велись постоянные разработки, которые были направлены на ускорение промышленного развития страны.
Стоит сказать, что середина 19-го века связана с активными исследованиями электричества и электрических цепей. В этот период было сделано много основных открытий в этой области. На тот момент было понятно, что электричество станет широко использоваться в будущем и станет основой технической революции.
Проблема была в другом – ведь, несмотря на то, что из проводов и различных элементов легко можно было составить электрическую цепь, знаний о них, чтобы провести математические расчёты на тот момент было явно недостаточно. Стало быть, нельзя было просчитать их свойства. Работа многих учёных, в том числе и Кирхгофа, помогла решить эту проблему.
Два закона Густава Кирхгофа. Формулировка обоих законов достаточно проста для понимания. Согласно, Первому закону в любом узле или точке разветвления цепи, состоящей минимум из 3-х проводов, сумма поступающих и исходящих токов одинакова, т. е., их алгебраическая сумма в данном контуре будет равна нулю. Данная формулировка является также и следствием из другого закона – Закона сохранения заряда.
Если взять простейшую электрическую цепь и взять Т-образный участок, то в нём будут сходиться два провода, а третий отходит от этого узла. Согласно закону, электрический ток, который протекает по третьему проводу, направленный от узла, будет равен сумме токов в первых двух проводах, которые подходят к этому узлу.
Смысл данного закона прост – если бы это правило нарушалось, то на всех участках цепи постоянно бы происходило накопление заряда, чего, разумеется, не происходит никогда.
Второй закон Кирхгофа, также имеет довольно простую формулировку. Известно, что любую сложную электрическую цепь можно разбить на участки или контуры. Определить точные пути прохождения тока в такой электрической цепи довольно сложно.
Кроме того, в сложной цепи сопротивление на разных участках может быть разным, поэтому, энергия распределяется неравномерно. Формулировка Второго закона следующая: на любом участке цепи в замкнутом контуре чистое приращение энергии электронов равно нулю - сумма напряжений вдоль замкнутого контура электрической цепи всегда будет равна нулю.
Нарушение этого закона приводило бы к тому, что проходя определённые участки, энергия электронов постоянно возрастала бы или убывала, чего, также, не существует.