Kirchhoffs lagar

Vi ska nu ägna lite mer tid åt att undersöka elektriska kretsar med hjälp av potentialbegreppet. Strömförgreningslagen känner du redan till från avsnitt 9.6. Lagen kallas även Kirchhoffs första lag efter den tyske fysikern Gustav Kirchhoff (1824 – 1887). Vi ska nu komplettera med Kirchhoffs andra lag.

Om vi jämför med tyngdkraftfältet igen så blir det mycket tydligare vad den här lagen betyder. Tänk dig att du är ute i skogen och springer i en motionsslinga. Om du sätter utgångspunkten som nollnivå så ändras din potentiella energi varje gång du springer uppför eller nedför någon backe. Men när du kommer tillbaka till utgångspunkten igen så måste summan av alla dessa förändringar vara noll eftersom du är tillbaka på samma nivå som när du startade. På samma sätt är summan av alla potentialändringarna i en sluten krets lika med noll.

9.34 Exempel på en sluten strömkrets.

Den potentiella energin ökar när du springer uppför en backe, eftersom du arbetar i motsatt riktning som gravitationsfältet (som ju verkar nedåt) och din potentiella energi minskar då du springer nedför backe, eftersom du då arbetar i samma riktning som fältet. På samma sätt är det med elektrisk potential. Se figur 9.34. Det elektriska fältet i batteriet är riktat från pluspol till minuspol. Om vi går från A till B genom batteriet, mot fältriktningen, ökar potentialen. När vi däremot går från B till A genom motståndet går vi i samma riktning som fältet, det vill säga i strömmens riktning. Då sjunker potentialen med beloppet $R \cdot I$. Om vi går ett varv moturs, A-B-C-D-A får vi enligt Kirchhoffs andra lag:

$$U + ( - RI) = 0 \text{, det vill säga } \ 3 + ( - 15 \cdot 0{,}2) = 0. \text{ Stämmer!}$$