I prawo Kirchhoffa (KCL) jest prawem prądów dla węzła (miejsca połączenia kilku gałęzi). Wynika z zasady zachowania ładunku: w węźle nie "gromadzi się" ładunek, więc prądy muszą się bilansować.
Prawo można zapisać na dwa równoważne sposoby:
- suma prądów wpływających do węzła = suma prądów wypływających z węzła,
- albo jako suma algebraiczna wszystkich prądów w węźle równa 0 (po ustaleniu znaków, np. wpływające dodatnie, wypływające ujemne).
W typowej sytuacji pokazanej w zadaniach egzaminacyjnych przyjmuje się, że I1 i I2 są skierowane do węzła, a I3 od węzła. Wtedy poprawny zapis KCL ma postać:
I1 + I2 = I3
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?
- I1 + I3 + I5 = 0 – sam zapis "= 0" może pasować do KCL tylko przy ścisłej konwencji znaków i gdy obejmuje wszystkie prądy w danym węźle. W tej propozycji pojawiają się prądy (np. I5), które nie muszą należeć do rozpatrywanego węzła z rysunku, a brak jest I2. Bez zgodności z układem gałęzi i kierunkami prądów równanie nie opisuje poprawnie węzła.
- U2 = R2 × I2 + R3 × I3 + R5 × I5 – to równanie napięciowe: wykorzystuje spadki napięcia typu R·I (prawo Ohma) sumowane wzdłuż oczka/gałęzi, co jest charakterystyczne dla II prawa Kirchhoffa (KVL), nie dla KCL.
- U1 = R1 × I1 + R3 × I3 + R4 × I4 – analogicznie jest to zapis związany z bilansem napięć w oczku (KVL) i spadkami napięć na rezystorach, a nie z bilansem prądów w węźle.
Wskazówka egzaminacyjna: gdy w odpowiedzi pojawiają się napięcia U lub iloczyny R·I, najczęściej testowane jest II prawo Kirchhoffa albo prawo Ohma. Dla I prawa Kirchhoffa szukaj równań zawierających wyłącznie prądy w węźle.
