חוקי קירכהוף

• חשמל ומגנטיות
• תיכון
• 5 דקות קריאה

שני החוקים שפותרים כל מעגל חשמלי — חוק הצמתים וחוק הלולאות, מה עומד מאחוריהם, ואיך משתמשים בהם. עם תרגיל פתור וסרטון.

התשובה בקצרה

חוקי קירכהוף הם שני כללים שמאפשרים לחשב זרמים ומתחים בכל מעגל, גם מסובך:

1. חוק הצמתים: סכום הזרמים שנכנסים לצומת שווה לסכום הזרמים שיוצאים ממנו.
2. חוק הלולאות: סכום המתחים סביב כל לולאה סגורה שווה לאפס.

למי זה מיועד: חוקי קירכהוף נלמדים בתיכון, אחרי נגדים וחוק אוהם.

חוק הצמתים

צומת הוא נקודה שבה נפגשים כמה חוטים. מטען לא נעלם ולא מצטבר שם, ולכן כל מה שנכנס חייב לצאת. אם לצומת נכנסים 3 אמפר ויוצא ממנו ענף אחד עם 1.2 אמפר, בענף השני יצאו בדיוק 1.8 אמפר.

החוק הזה הוא בעצם חוק שימור המטען, בניסוח שנוח למעגלים. הוא מה שמסביר למה הזרם מתחלק בין מסלולים בחיבור מקבילי.

חוק הלולאות

אם מתחילים בנקודה מסוימת במעגל, מסתובבים סביב לולאה סגורה וחוזרים לאותה נקודה, חייבים לחזור לאותו פוטנציאל. כל מה שהסוללה נתנה, הנגדים “לקחו”. לכן סכום המתחים סביב הלולאה מתאפס, כשמחשבים עלייה בסוללה כחיובית וירידה על נגד כשלילית.

החוק הזה הוא חוק שימור האנרגיה: כל ג’אול שהסוללה נותנת למטען מומר לחום או לעבודה לאורך הדרך, ולא נשאר עודף.

תרגיל פתור

הנתונים: סוללה של 12 וולט מחוברת בטור לשני נגדים: 4 אוהם ו־8 אוהם.
השאלה: מה הזרם במעגל, ומה נפילת המתח על כל נגד? בדקו את חוק הלולאות.

1. בטור, ההתנגדות הכוללת היא הסכום, והזרם זהה בכל המעגל: R = 4 + 8 = 12 → I = 12 / 12 = 1
2. מחשבים את המתח על כל נגד לפי חוק אוהם: V₁ = 1 · 4 = 4 , V₂ = 1 · 8 = 8
3. בודקים את חוק הלולאות — עלייה בסוללה מול שתי הירידות: 12 − 4 − 8 = 0

התשובה: זורם אמפר אחד, על הנגד הקטן נופלים 4 וולט ועל הגדול 8 וולט. הסכום סוגר את הלולאה בדיוק. I = 1 A , V₁ = 4 V , V₂ = 8 V

איפה רואים את זה בחיים

• לוח החשמל בבית

  הזרם שנכנס מהקו הראשי מתחלק בין כל המעגלים. סכום הזרמים בכל המעגלים שווה לזרם הכולל.

• שרשרת נורות

  בשרשרת טורית ישנה, נורה אחת שנשרפת מנתקת את כל הלולאה, וכל השרשרת נכבית.

• מעגל חשמל ברכב

  הפנסים, הרדיו והמזגן מחוברים כולם במקביל לאותה סוללה. כל אחד מקבל את מלוא המתח ולוקח את הזרם שהוא צריך.

שאלות נפוצות

מתי צריך את חוקי קירכהוף ומתי מספיק חוק אוהם?

במעגל פשוט, עם סוללה אחת וכמה נגדים בטור או במקביל, מספיק חוק אוהם וחישוב התנגדות כוללת. חוקי קירכהוף נחוצים כשיש כמה סוללות, או כמה לולאות שלא מתפרקות לטור ולמקביל.

איך בוחרים כיוונים לזרמים?

בוחרים כיוון שרירותי לכל ענף ומסמנים אותו בשרטוט. אם בסוף החישוב מתקבל זרם שלילי, זה פשוט אומר שהזרם זורם בכיוון ההפוך — והגודל נכון.

מה עומד מאחורי שני החוקים?

חוק הצמתים נובע משימור המטען, וחוק הלולאות משימור האנרגיה. זו הסיבה שהם תמיד נכונים, בכל מעגל, בלי תלות ברכיבים שבתוכו.

נתקעים במעגלים עם כמה לולאות?

בקורס החשמל והמגנטיות כל נושא מוסבר בסרטון, עם תרגילים פתורים לאורך הדרך. משלמים פעם אחת, והקורס נשאר אצלכם.

לקורס החשמל והמגנטיות