Elektrik yük ve enerjisinin korunumu ile bağlantılı olan Kirchhoff yasaları karmaşık devrelerin analizinde kullanılır. Ohm yasası, köprü veya T ağları barındıran devrelerde tek başına yeterli olamayabilir. Bu durumlarda devre denklemleri elde edilmelidir, bu denklemleri elde edebilmek için de Kirchhoff yasalarına başvurulur. Alman fizikçi Gustav Kirchhoff 1845 yılında elektrik devreleri içinde akım ve enerji korunmasını temel alan yasalar geliştirdi. Bu yasalardan ilki kapalı bir devre etrafında akan akım ile ilgili olan KCL (Kirchhoff’s Current Law) iken ikinci yasa kapalı bir devrede bulunan gerilim kaynakları ile ilgili olan KVL (Kirchhoff’s Voltage Law) olarak bilinir.
KCL (Kirchhoff’s Current Law)
Kirchhoff’un akım yasası yük korunumu olarak da bilinmektedir. Bu yasaya göre devrede bulunan bir düğüm veya bağlantı noktasında yük kaybı olmayacağından bu noktalara doğru akan akımların toplamı bu noktalardan çıkan akımların toplamına eşit olmalıdır. Yani bir düğüm veya bağlantı noktasına doğru akan akımlar ile bu düğüm veya bağlantı noktalarından çıkan tüm akımların cebirsel toplamı sıfıra eşit olmalıdır.
Yukarıda bulunan verilere bakıldığında i2 ve i3 akımı düğüm noktasına doğru akarken i1 ve i4 akımı düğüm noktasından çıkmaktadır. Bu durumda i2+i3=i1+i4 eşitliği yazılabilir. Bu yasa paralel devreleri analiz ederken kullanılabilir.
KVL (Kirchoff’s Voltage Law)
Kirchoff’un gerilim yasası enerji korunumu olarak da bilinmektedir. Bu yasaya göre kapalı bir devre etrafında harcanan gerilimlerin toplamı sağlanan gerilimlerin toplamına eşittir. Yani kapalı bir devre içindeki gerilim düşümü sıfıra eşittir. Kirchhoff’un gerilim yasası seri devreleri analiz ederken kullanılabilir.
Kirchhoff’un gerilimler yasası dikkate alınarak yukarıdaki devre denklemi yazıldığında V4-V3-V2-V1 =0 olmalıdır.
Bu yasa ile ilgili denklem yazılırken;
İlk olarak devreyi analiz etmeye başlanacak bir başlangıç noktası seçilmelidir. Daha sonra devrenin saat yönünde veya saatin tersi yönünde olmak üzere hangi yönde analiz edileceğine karar verilmelidir. Bu seçimleri yaptıktan sonra devre üzerinde ilerlerken karşılaşılan devre elemanlarının devrede voltaj düşümlerine göre işaretleri belirtilerek denkleme eklenmesi gerekmektedir. Bu işlem başlangıç noktasına dönene kadar karşılaşılan devre elemanlarına uygulanmaldır.
Kaynaklar:
en.wikipedia.org
electronics-tutorials.ws
khanacademy.org
biografiasyvidas.com
