キルヒホッフの電圧則とは?
きるひほっふのでんあつそく
キルヒホッフの電圧則とは、回路上の任意の閉ループにおける電圧の総和はゼロになるという電気回路の基本法則です。
キルヒホッフの電圧則(KVL: Kirchhoff's Voltage Law)とは、電気回路における閉ループ(閉回路)を一周したとき、各素子にかかる電圧の代数和がゼロになるという法則です。ドイツの物理学者グスタフ・キルヒホッフが1845年に発表した電気回路の基本法則の一つです。
この法則はエネルギー保存則を電圧の観点から表現したものです。閉ループを一定方向にたどるとき、電源による電圧上昇の合計と、抵抗やコンデンサなどの素子による電圧降下の合計が等しくなります。数式では次のように表されます。
閉ループ内の全電圧の代数和 = 0
具体的には、電源(起電力)の電圧を正、抵抗などでの降下を負として合算するとゼロになります。直列回路では特にわかりやすく、電源電圧が各抵抗の電圧降下の合計と等しくなることを示しています。
キルヒホッフの電流則(KCL)と組み合わせることで、どんな複雑な電気回路でも未知の電圧・電流を連立方程式として求めることができます。電子回路設計・電力系統の解析・センサ回路の評価など、広い分野で不可欠な基礎知識です。
使い方・例文
直列に接続された電池(9V)と2つの抵抗(それぞれ3Vと6Vの降下)がある回路では、「9V − 3V − 6V = 0」となり、キルヒホッフの電圧則が成立していることが確認できます。
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