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Esercizi sulle leggi di Kirchhoff
Leggi di Kirchhoff
Le leggi di Kirchhoff sono fondamentali per l'analisi dei circuiti elettrici. Esse comprendono due leggi principali: la legge delle correnti di Kirchhoff (KCL) e la legge delle tensioni di Kirchhoff (KVL).
Concetti Chiave
-
Legge delle Correnti di Kirchhoff (KCL):
- La somma algebrica delle correnti che entrano e escono da un nodo è zero.
- Formula:
\sum I_{in} = \sum I_{out}
∑Iin​=∑Iout​
-
Legge delle Tensioni di Kirchhoff (KVL):
- La somma algebrica delle tensioni in un circuito chiuso è zero.
- Formula:
\sum V = 0
∑V=0
Esercizi
Esercizio 1: Legge delle Correnti di Kirchhoff (KCL)
In un nodo, entrano due correnti: I_1 = 5 \, \text{A}I1​=5A e I_2 = 3 \, \text{A}I2​=3A. Se una corrente I_3I3​ esce dal nodo, qual è il valore di I_3I3​?
Soluzione:
Applicando la KCL:
I_1 + I_2 = I_3
I1​+I2​=I3​
5 + 3 = I_3 \implies I_3 = 8 \, \text{A}
5+3=I3​⟹I3​=8A
Esercizio 2: Legge delle Tensioni di Kirchhoff (KVL)
Considera un circuito chiuso con tre resistori e una batteria. Le tensioni sui resistori sono V_1 = 2 \, \text{V}V1​=2V, V_2 = 3 \, \text{V}V2​=3V e V_3 = 4 \, \text{V}V3​=4V. Se la batteria ha una tensione di V_b = 10 \, \text{V}Vb​=10V, verifica se il circuito soddisfa la KVL.
Soluzione:
Applicando la KVL:
V_b - V_1 - V_2 - V_3 = 0
Vb​−V1​−V2​−V3​=0
10 - 2 - 3 - 4 = 0
10−2−3−4=0
10 - 9 = 1 \quad (\text{non soddisfa la KVL})
10−9=1(non soddisfa la KVL)
Esercizio 3: Circuito con più nodi
In un circuito con tre nodi, hai le seguenti correnti:
- Nodo A: I_{A1} = 4 \, \text{A}IA1​=4A entra, I_{A2} = 2 \, \text{A}IA2​=2A esce.
- Nodo B: I_{B1} = 3 \, \text{A}IB1​=3A entra, I_{B2}IB2​ esce.
- Nodo C: I_{C1} = 5 \, \text{A}IC1​=5A entra, I_{C2}IC2​ esce.
Calcola le correnti I_{A2}IA2​, I_{B2}IB2​ e I_{C2}IC2​.
Soluzione:
-
Nodo A:
I_{A1} - I_{A2} = 0 \implies 4 - 2 = 2 \, \text{A}
IA1​−IA2​=0⟹4−2=2A
-
Nodo B:
I_{B1} - I_{B2} = 0 \implies 3 - I_{B2} = 0 \implies I_{B2} = 3 \, \text{A}
IB1​−IB2​=0⟹3−IB2​=0⟹IB2​=3A
-
Nodo C:
I_{C1} - I_{C2} = 0 \implies 5 - I_{C2} = 0 \implies I_{C2} = 5 \, \text{A}
IC1​−IC2​=0⟹5−IC2​=0⟹IC2​=5A
English version
Kirchhoff's Laws Exercises
Kirchhoff's Laws
Kirchhoff's laws are fundamental to the analysis of electrical circuits. They include two main laws: Kirchhoff's Current Law (KCL) and Kirchhoff's Voltage Law (KVL).
Key Concepts
- Kirchhoff's Current Law (KCL):
- The algebraic sum of the currents entering and leaving a node is zero.
- Formula:
\sum I_{in} = \sum I_{out}
∑Iin​=∑Iout​
- Kirchhoff's Voltage Law (KVL):
- The algebraic sum of the voltages in a closed circuit is zero.
- Formula:
\sum V = 0
∑V=0
Exercises
Exercise 1: Kirchhoff's Current Law (KCL)
In a node, two currents enter: I_1 = 5 \, \text{A}I1​=5A and I_2 = 3 \, \text{A}I2​=3A. If a current I_3I3​ leaves the node, what is the value of I_3I3​?
Solution:
Applying the KCL:
I_1 + I_2 = I_3
I1​+I2​=I3​
5 + 3 = I_3 \implies I_3 = 8 \, \text{A}
5+3=I3​⟹I3​=8A
Exercise 2: Kirchhoff's Voltage Law (KVL)
Consider a closed circuit with three resistors and a battery. The voltages across the resistors are V_1 = 2 \, \text{V}V1​=2V, V_2 = 3 \, \text{V}V2​=3V and V_3 = 4 \, \text{V}V3​=4V. If the battery has a voltage of V_b = 10 \, \text{V}Vb​=10V, check if the circuit satisfies the KVL.
Solution:
Applying the KVL:
V_b - V_1 - V_2 - V_3 = 0
Vb​−V1​−V2​−V3​=0
10 - 2 - 3 - 4 = 0
10−2−3−4=0
10 - 9 = 1 \quad (\text{does not satisfy the KVL})
10−9=1(does not satisfy the KVL)
Exercise 3: Circuit with multiple nodes
In a circuit with three nodes, you have the following currents:
- Node A: I_{A1} = 4 \, \text{A}IA1​=4A enters, I_{A2} = 2 \, \text{A}IA2​=2A exits.
- Node B: I_{B1} = 3 \, \text{A}IB1​=3A enters, I_{B2}IB2​ exits.
- Node C: I_{C1} = 5 \, \text{A}IC1​=5A enters, I_{C2}IC2​ exits.
Calculate the currents I_{A2}IA2​, I_{B2}IB2​, and I_{C2}IC2​.
Solution:
I_{A1} - I_{A2} = 0 \implies 4 - 2 = 2 \, \text{A}
IA1​−IA2​=0⟹4−2=2A
I_{B1} - I_{B2} = 0 \implies 3 - I_{B2} = 0 \implies I_{B2} = 3 \, \text{A}
IB1​−IB2​=0⟹3−IB2​=0⟹IB2​=3A
I_{C1} - I_{C2} = 0 \implies 5 - I_{C2} = 0 \implies I_{C2} = 5 \, \text{A}
IC1​−IC2​=0⟹5−IC2​=0⟹IC2​=5A
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