Kirchhoffův zákon

Kirchhoffův zákon je pravidlo objevené slavnými německými( pruskými) vědci.

Objevy Gustava Kirchhoffa

Častěji platí, že Kirchhoffovy zákony naznačují zákonitosti formulované pro uzavřené obvody a uzly elektrických obvodů.V ruské jazykové literatuře raději říkají pravidla. Druhý zákon. První pracuje s proudy, druhý s napětím. Systém rovnic sestavených pomocí vzorců umožňuje nalézt parametry sítě, které splňují požadavky na použitelnost výpočetních dat. Pravidla byla formulována v roce 1845, není to jediný objev Kirchhoff.

V termodynamice je známo další princip.Říká, že poměr emisivity těla a absorpce je konstantní pro všechny materiály, bez ohledu na jejich povahu a je určen dvěma externími parametry: vlnová frekvence

  1. .Teplota prostředí
  2. .

Úzce příbuzná s předchozím objevem je fakt ze života velkého vědce. V 17. století se začala rozvíjet spektroskopie. Kirchhoff se neztratil ve své vědě a objevil tři zákony:

  • Spektrum záření pevného těla je kontinuální.Kirchhoff představil koncept absolutně černého těla, který se nyní stal klíčem ke studiu problémů přenosu energie na dálku.
  • Zředěný plyn vyzařuje ve vybraných vlnách spektra s délkami v závislosti na stavu kvantových přechodů elektronů látky. Lasery pracují na tomto základě.
  • Horká pevná látka obklopená chlazeným plynem má kontinuální emisní spektrum mínus jednotlivé frekvence absorbované obklopujícím oblakem. Vlnová délka závisí na kvantových přechodech látky vznášené kolem objektu.

Vědec se dostal do termochémie a ukázal, že tepelný účinek reakce závisí na změně tepelné kapacity systému( před a po procesu).Postulát je zařazen mezi hlavní v sekci vědy. V hydrodynamice Kirchhoffovy rovnice popisuji pohyb pevného těla v ideální tekutině.

První zákon

Kirghoffovy zákony pro elektrické obvody

  1. První Kirghoffův zákon uvádí, že algebraická součet proudů v uzlu obvodu je nulový.Odchozí proudy jsou odebírány ve výpočtech s negativním znaménkem, příchozí - s pozitivním. I když ruská literatura tvrdí, že je přípustný opak. Podstata je nezměněna.
  2. Druhý zákon Kirghoff je formulován pro uzavřené obvody. Tvrdí, že součet napětí klesá během zpáteční cesty je roven všem EMF, které se vyskytují na cestě.Navíc obrysy jakéhokoliv řetězce musí být obejduty v jednom směru: ve směru hodinových ručiček nebo proti směru hodinových ručiček.

První rovnice potřebuje žádné vysvětlení.Někdy je obtížné pochopit směr, kterým proud proudí, s negativním nebo pozitivním znamením, které chcete ve vzorci nahradit. Doporučuje se pamatovat: počet rovnic je menší než uzly. Pokud existují pochybnosti o tomto bodě, je přípustné vyloučit z úvahy. V jiných situacích je analyzována známka potenciálního rozdílu na konci problematické oblasti. Za tímto účelem se přidávají nebo odečtou zdroje energie, které zde působí( ve fyzice jsou baterie).

Podle obecně uznávaných standardů je delší čára v grafickém označení baterie považována za kladný pól. Proud proudí odtud podle pravidel přijatých ve fyzice, i když v praxi se všechno děje naopak - pohyb je tvořen záporně nabitými elektrony. Pokud elektromagnetické pole působí na místě v různých směrech, odečte se a směr proudu je největší.

Pokud jde o druhý zákon, znaménko vstupu do vzorce napětí poklesu ve stanovené oblasti je určeno směrem proudu proudu. EMF jsou pořízeny s opačným znaménkem nebo stojí na druhé straně rovnosti. Jak bylo uvedeno výše, buňky je třeba projít jedním směrem. Nebuďte v rozpacích, že ve vzorcích nad napětím a proudem je bod. To je znak složitého čísla.

Vezměte prosím na vědomí - vzhledem k zjednodušenému záznamu druhého zákona. Zde jsou všechny elektromagnetické vlny odebírány s obráceným znaménkem, který je na obrázku skutečně přítomen. Existuje jiná forma záznamu, kdy je pokles napětí od EMF oddělen stejným znaménkem. Pak se znaky nemusejí měnit. Poslední forma záznamu je uvedena ve výuce fyziky a je zobrazena na obrázku pod obecnou.

Pravidlo Kirchhoff

Kirchhoffův zákon pro termodynamiku

Kirchhoff ukázal, že poměr emisivity a absorpční kapacity pevného tělesa nezávisí na látce, ale je považován za funkci frekvence a teploty během termodynamické rovnováhy. Obzvláště zajímavá abstrakce v tomto ohledu byla naprosto černá těla. Jedná se o objekt, který absorbuje záření, které na něm dopadá.Pro něj je vzorec uvedený na obrázku zjednodušen. Emisivita absolutně černého těla popisuje funkci vzorce pro jiné těla. Tato hypostáza má maximum stanovené zákonem o vysídlení vína a amplitudou, určenou prvním zákonem vína( zvláštním případem je Planckův vzorec).

Poměr emisivity a absorpční kapacity jakéhokoliv tělesa je určen vzorci pro jakoukoli teplotu a frekvenci. Pomocí spektrometru lze emitované vlny odhadnout. To vám umožní teoreticky předpovídat absorpční kapacitu jakéhokoliv objektu. V praxi takové studie vedou k vytvoření objektů, jako je neviditelná rovina, která je lokátorům stěží viditelná.

Z práva na zachování energie vyplývá, že celkové záření je rovno absorpci v termodynamické rovnováze. To znamená, že jejich poměr v celém spektru se rovná jednotě.Před uznáním Kirchhoffova zákona již bylo prokázáno, že - čím lépe tělo absorbuje energii, tím více vyzařuje. Mějte na paměti, že spektrální absorpční a emisní hustoty mají jiný tvar. To je skvělý pohled na Kirchhoffa. Interakce je určena právem vína a na grafu vypadá jako hora s vrcholem posunutým doleva vzhledem ke středu postavy.

Umožňuje vám pochopit, kde je maximum záření( na koruně).Ve všech částech grafu, kde je čára pod jednou, tělo absorbuje hlavně energii. Kvůli zákonům je možné předpovědět teplotu hvězd, například barvou, a každý kovář ví, že detail v peci dosáhl stavu pouze charakteristickým odstínem záře. Jsou to praktické projevy zákonů vína a Kirchhoff.

Druhým zajímavým pozorováním je teplota. Z grafů hustoty záření je vidět, čím vyšší je indikátor, tím aktivnější je záření.Zejména hvězdy neabsorbují energii s malou výjimkou, ale hlavně emitují.Na studených planetách převládá opačný proces. Tělo vyzařuje, pokud je jeho teplota nad okolím. V jiných situacích převládá absorpce energie.

Analogie Kirchhoffova zákona

Práce Kirchhoffa v oblasti spektroskopie

Kirchhoff a Bunsen aktivně zkoumali emisní spektra chemických prvků pomocí vynálezu Fraunhofer. Pomocí hranolu nebo difrakční mřížky se světlo rozložilo na spektrální složky a vědci pozorovali efekt. Takže nastavte jednotlivé frekvence řady prvků periodické tabulky. Tito vědci položili základy spektroskopie. V roce 1860 byly publikovány studie osmi prvků a jejich jedinečných spekter, mezi jinými: stroncium

  • ;
  • lithium;
  • draslík;
  • vápník;
  • baryum;Sodík
  • .

Kirchhoff a Bunsen ukázali, že je možné provádět chemickou analýzu látek pomocí spektroskopie a objevovaných prvků, které byly dosud neznámé ve vědě( cesium - ve starém Římě "modré" ve spektru záře a rubidia - ve starém Římě "tmavě červené").Vytvořili jsme vztah mezi emisními a absorpčními spektrami na základě charakteristik slunečního světla, které ukázaly vybrané vlastnosti našeho těla( přítomnost železa, draslíku, vápníku, hořčíku, niklu, chrómu a sodíku v atmosféře hvězdy, absence lithia).Pokusy byly prováděny v době blízkého Slunce k zenitům: když se hvězda sklonila k obzoru, zvýšil se konečný účinek přínosu zemské atmosféry. V důsledku práce se narodil Kirchhoffův zákon o termodynamice.

Pomocí zařízení, která rozkládají spektrum na součásti, vědci objevili řadu dalších zákonů uvedených výše. Vědec použil Bunsenův hořák( Bunsen), injektoval chlorid sodný nebo chlorid lithný do plamene. V důsledku toho bylo pozorováno diskrétní spektrum pomocí difrakční mřížky a bylo zjištěno, že absorpce nastává na předchozích frekvencích. Kirchhoffovy závěry:

  1. Vytápěné, plynné těleso vytvořené v plameni hořáku vydává diskrétní emisní spektrum.
  2. Bylo zjištěno, že v slunečním záření neexistují žádné frekvence sodíku. Vědec složil denní světlo plamenem bunsenového hořáku, vada byla vyhlazena. Radiační sodík v laboratoři doplnil spektrum slunce.
  3. Pokud byl později proveden experiment s lihem, tmavé pruhy se zčernaly. Závěr následoval tím, že při poměrně nízké teplotě plynného tělesa v plameni hořáku začíná absorbovat. Takže je zjištěno, že sodík je chladnější ve vztahu k jádru sluneční atmosféry.

Zkušenosti s hořákem

Vědec považuje plyn za nejlepšího hořáku pro experimenty. Jelikož je jeho plamen světla nízký a nezasahuje do zaznamenávání spektra plynného tělesa. Soli pro pokusy byly odebrány co nejčistší, bylo provedeno opakované srážení.Pro pozorování byla použita černá krabička, do stěn zařízení byly zasunuty dva dalekohledy v ostrém úhlu:

  • viděl černěnou zadní stěnu prvním pozorovatelem;
  • přes druhé světlo soustředěné na vybrané místo.

Otáčivý hranol pomohl upevnit požadovaný segment spektra naproti pozorovateli. Je zřejmé, že tato metoda je vhodná pouze pro viditelné záření a neovlivňuje infračervené a ultrafialové rozsahy.

Ostatní práce

Kirchhoff věnoval spoustu času různým vědním oborům. Například jsem zjistil chybu při stanovení hraničních podmínek pro řešení diferenciálních rovnic pro oscilace membrán prezentovaných veřejnosti v roce 1811 Sophie Germainovou. Není třeba si myslet, že fráze Kirchhoffova zákona je úzce omezena dvěma pravidly a jedna přímo vede k Ohmověmu zákonu formulovanému dříve.

Vědec G.Kirchhoff

Vědec je představen za titul odpovídajícího člena Berlínské akademie věd na katedře matematiky, korespondentu Petrohradské akademie věd. Pokud v prvním případě žadatelé většinou poukazovali na dar v řešení problémů mechaniky, naši krajané( Lenz a Jacobi) zaznamenali hodně o Kirchhoffově zásluhách v spektrální analýze.

Vědec učil, měl fenomenální vzpomínku, srdce dlouhé přednášky bez odchylek od formálního textu. Pocit skromnosti pomohl bezchybně shromažďovat materiály a jen nedostatek technického vybavení pravděpodobně znemožňoval nové objevy. Například vědci poznamenali, že jedna z linek spektra vápníku se shoduje se železem, ale nebyla schopna spolehlivě zjistit, zda je zjevná náhoda. Nyní je známo, že vlnová délka se liší o 5-6 angstromů, ale pak se ukázalo být nemožné říct s absolutní jistotou.

Střídavý proud

Střídavý proudEncyklopedie

Střídavý proud je typ proudu, jehož směr proudění se plynule mění.To je možné kvůli přítomnosti potenciálních rozdílů, dodržování zákona. V každodenním pochopení se podoba střídavého proudu podob...

Přečtěte Si Více
Krokový motor

Krokový motorEncyklopedie

krokový motor je elektrický synchronní motor, který rotuje s řadou rovnocenných ekvivalentních posunů.Délka elementárního segmentu závisí na přesnosti, se kterou je rotor umístěn podle potřeby. S...

Přečtěte Si Více
Impulzní relé

Impulzní reléEncyklopedie

Relé pulsu je relé, jehož provoz je řízen proudovými nebo napěťovými impulzy. Novinový článek Historie Zakladatelem relé na západě je Sir Joseph Henry. V sovětských dobách by...

Přečtěte Si Více