Postoje dva Kirhofova pravila koja se mogu koristiti za analizu bilo kog strujnog kola, jednostavnog ili složenog. Ta se pravila primjenjuju zakona o očuvanju količine naboja i zakon o očuvanju energije. Pravila su poznata kao Kirhofova pravila, jer ih je ustanovio Gustav Kirhhofa (1824-1887).
Za električno kolo značajni su sljedeći pojmovi:
ČVOR predstavlja mjesto u kolu u kome se struja grana.
GRANA je dio električnog kola koji povezuje dva čvora i u kojoj se nalazi jedan ili više elemenata.
KONTURA je zatvorena električna linija u kojoj se uspostavlja struja, a u složenom kolu obuhvata dvije i više grana. U slučaju složenih strujnih kola, struja u svakoj grani strujnog kola može se izračunati pomoću dva pravila koja se zovu Kirhofova pravila. Kirhofova pravila se primjenjuju na čvorove i konture.
Primjer: Čvorovi, grane i petlje u strujnom kolu prikazani na slici:
Kirhofova pravila za analizu strujnih kola su primjena zakona o zaštiti na strujna kola. Prvo pravilo je primjena očuvanja količine naboja, dok je drugo pravilo primjena očuvanja energije.
Prvo Kirhofovo pravilo glasi:
Zbir svih struja koje ulaze u čvor jednak je zbiru svih struja koje izlaze iz njega.
Ovo pravilo proizilazi iz zakona o održanju naelektrisanja.
Primjer na slici:
Algebarski zbir svih struja koje ulaze u čvor jednak je zbiru struja koje izlaze iz čvora.
Odnosno: Agebarski zbir svih struja koje ulaze u čvor i izlaze iz čvor jednak je nuli.
Primjer na slici:
Drugo Kirhofovo pravilo glasi:
Zbir svih elektromotornih sila u kolu jednak zbiru svih padova napona na otpornicima u strujnom kolu.
Odnosno zbir svih elektromotornih sila i elektrootpornih sila u zatvorenom strujnom kolu jednak je nuli.
Primjena Kirhofovih pravila
Primjenjujući Kirhofova pravila, izvodimo jednačine koje nam omogućavaju da pronađemo nepoznate veličine u strujnom kolu. Nepoznate mogu biti jačina strujea, ems ili otpori. Svaki put kada se primjenjuje pravilo, napiše se jednačina. Mora postojati onoliko jednačina koliko ima nepoznatih veličina u strujnom kolu, tad se jednačina može riješiti. Postoje dvije odluke koje se moraju donijeti prilikom primjene Kirhofovih pravila:
- Prilikom primenjivanja Kirchhoffovog prvog pravila, pravilo vezivanja, mora se obilježiti jačina struje u svakoj grani i odlučiti u kojem smjeru ide struja. Na slici jačina struja su označene: I1, I2, I3 i I, a strelice pokazuju njihove smjerove, ako odaberete pogrešan smjer jačine struje, dobivena vrijednost na kraju će biti tačna, ali če imati negativan predznak.
- Prilikom primjene drugog pravila Kirchhoffovog, na petlju,treba se identifikovati zatvorenu petlju i odlučiti u kojem smjeru da je okrenete, smjeru kazaljke na satu ili u suprotno smjeru kazaljke na satu. Na primjer, ako je petlja u istom smjeru kao i jačina struje (u smjeru kazaljke na satu). Opet, nema rizika; ako je kretanje u strujnom kolu u suprotnom smjeru od odabranog na kraju dobijamo negativan predznak.
Slika ispod i sledeće tačke će vam pomoći da odredite znakove plus ili minus prilikom primjene pravila na petljue. Treba imati na umu da se otpornici i ems prelaze od a do b. U mnogim krugovima, neophodno je izgraditi više od pet krugova. Prilikom prelaska na svaku petlju, potrebno je da bude dosljedan znaku pada napona.
- Kada kroz otpornik preolazi u istom smjeru kao i jačina strujea, pad napona je -IR.
- Kada se kroz otpornik preolazi u j suprotno od smjera jačine struje, pad napona je + IR.
- Kada ems prelazi iz – do + (u istom smjeru pomjera pozi pozitivan naboj) pad napona je + ems.
- Kada ems prelazi iz + u – (nasuprot prasmjeru kretanja pozitivnog naboja), pad napona je – emf.
