Das Kirchhoffsche Spannungsgesetz (KVL) erklärt in der Thermaltechnik, wie Spannungen in elektrischen Schaltungen verteilt werden und ihre Summe immer null ergibt.
Was ist das Kirchhoffsche Spannungsgesetz (KVL)?
Das Kirchhoffsche Spannungsgesetz (KVL), benannt nach dem deutschen Physiker Gustav Kirchhoff, ist eine fundamentale Regel in der Elektrotechnik und im Bereich der elektrischen Schaltungen. Es beschreibt die Beziehung zwischen den Spannungen in einem geschlossenen Stromkreis.
Grundlagen des KVL
Das Kirchhoffsche Spannungsgesetz besagt, dass in einem geschlossenen Stromkreis die Summe aller elektrischen Spannungen gleich Null ist. Mathematisch ausgedrückt lautet das Gesetz:
\sum V = 0
Hierbei steht \sum V
für die Summe der Spannungen entlang eines geschlossenen Strompfades. Das bedeutet, dass die Summe der Spannungsabfälle gleich der Summe der angelegten Spannungen sein muss.
Anwendung des KVL
- Wählen Sie einen geschlossenen Pfad in der elektrischen Schaltung.
- Bestimmen Sie die Spannungen über alle Elemente im Pfad.
- Beachten Sie die Polarität der Spannungen (positive und negative Vorzeichen).
- Kumulieren Sie die Spannungen entlang des Pfades.
- Setzen Sie die Summe auf Null, gemäß der Gleichung
\sum V = 0
.
Beispiel
Betrachten wir eine einfache Reihenschaltung mit einer Spannungsquelle und drei Widerständen R1
, R2
und R3
. Wenn die an der Spannungsquelle angelegte Spannung V_s
beträgt, dann gilt gemäß KVL:
V_s - V_{R1} - V_{R2} - V_{R3} = 0
Hierbei sind V_{R1}
, V_{R2}
und V_{R3}
die Spannungsabfälle über den jeweiligen Widerständen. Das bedeutet, dass die Gesamtspannung der Quelle V_s
gleich der Summe der Spannungsabfälle über die Widerstände sein muss.
Das Kirchhoffsche Spannungsgesetz ist ein mächtiges Werkzeug zur Analyse von elektrischen Schaltungen, da es uns ermöglicht, Spannungen und Ströme in komplexen Netzwerken zu bestimmen. Es bildet zusammen mit dem Kirchhoffschen Stromgesetz (KCL) die Grundlage für viele Methoden zur Schaltungssimulation und -analyse.