Kirchhoffs lov

Kirchhoffs lov er en regel opdaget af berømte tyske( preussiske) forskere.

Opdagelser af Gustav Kirchhoff

Kirchhoffs love indebærer oftere regelmæssigheder formuleret til lukkede kredsløb og knudepunkter i elektriske kredsløb. I russisk-litteratur foretrækker de at kalde dem regler. Handle toDen første opererer med strømme, den anden med spændinger. Systemet af ligninger sammensat ved hjælp af formler gør det muligt at finde netværksparametre, der opfylder kravene til anvendeligheden af ​​beregningsdataene til den. Reglerne blev formuleret i 1845, dette er ikke Kirchhoffs eneste opdagelse.

I termodynamikken er et andet princip kendt. Han siger, at forholdet mellem legemsemissionsevne og absorption er konstant for ethvert materiale uanset deres natur og bestemmes af to eksterne parametre:

1. Wave frekvens.
2. omgivelsestemperatur.

Nært relateret til den tidligere opdagelse er en kendsgerning fra livet af en stor forsker. I det 17. århundrede begyndte spektroskopien at udvikle sig, Kirchhoff undlod ikke at forlade sit eget spor i videnskaben og opdagede tre love:

• Strålingsspektret af en solid krop er kontinuerlig. Kirchhoff introducerede begrebet en helt sort krop, som nu er blevet nøglen til undersøgelsen af ​​problemer med energioverførsel over en afstand.
• Fortyndet gas udsender i udvalgte bølger af spektret, med længder afhængigt af tilstanden af ​​kvanteoverganger af elektroner af et stof. Lasere arbejder på dette grundlag.
• Et varmt fast stof omgivet af en afkølet gas har et kontinuerligt emissionsspektrum minus individuelle frekvenser absorberet af den omsluttende sky. Bølgelængderne afhænger af kvantumovergange af stoffet, der cirkler rundt om objektet.

Forskeren kom til termokemi og viste, at reaktionens termiske effekt afhænger af ændringerne i systemets varmekapacitet( før og efter processen).Postulatet er rangeret blandt de vigtigste inden for det videnskabelige område. I hydrodynamikken af ​​Kirchhoff ligningen beskriver jeg bevægelsen af ​​en solid krop i et ideelt fluidum.

Kirghoffs love for elektriske kredsløb

1. Den første Kirghoffs lov hedder, at den algebraiske sum af strømmen ved kredsløbets knudepunkt er nul. Udgående strømninger tages i beregninger med et negativt tegn, indgående - med en positiv. Selv om den russisk-sproglige litteratur siger, at det modsatte er tilladt. Essensen er uændret.
2. Den anden Kirghoff lov er formuleret til lukkede kredsløb. Påstår at summen af ​​spændingen falder i løbet af en returflyvning er lig med alle de EMF'er, der er på banen. Desuden skal konturerne i en hvilken som helst kæde omgåes i en enkelt retning: med uret eller mod uret.

Den første ligning behøver ingen forklaring. Nogle gange er det svært at forstå i hvilken retning strømmen strømmer, med et negativt eller positivt tegn, du vil erstatte i formlen. Det anbefales at huske: Antallet af ligninger er en mindre end noder. Hvis der er tvivl om punktet, er det tilladt at udelukke det fra overvejelse. I andre situationer analyseres tegn på den potentielle forskel ved enderne af problemområdet. Til dette tilføjes de strømkilder, der virker her, i eller subtraheres( i fysikken er der batterier).

Ifølge almindeligt anerkendte standarder betragtes en længere linje i den grafiske betegnelse af et batteri som en positiv pol. Strømmen strømmer herfra i henhold til de regler, der er vedtaget i fysikken, selv om det i praksis sker alt omvendt - bevægelsen er dannet af negativt ladede elektroner. Hvis EMF handler på stedet i forskellige retninger, trækkes de fra, og retningen af ​​strømmen bliver givet den største.

Vedrørende den anden lov bestemmes tegnet for indtastningen i spændingsfaldsformlen på et bestemt område af strømmenes retning. EMF er taget med det modsatte tegn eller står på den anden side af ligestilling. Som nævnt ovenfor skal cellerne gå i en retning. Vær ikke flov over at i formlerne over spænding og strøm er et punkt. Dette er tegn på et komplekst tal.

Bemærk venligst - givet en forenklet oversigt over den anden lov. Her er alle EMF'erne taget med bagsiden af ​​tegnet, der faktisk er til stede i figuren. Der er en anden form for optagelse, hvor spændingsfaldet er adskilt fra EMF med lighedstegnet. Derefter behøver tegnene ikke ændre sig. Den sidste form for optagelse er givet i fysikens skolekursus og er vist på billedet lige under den generelle.

Kirchhoffs lov om termodynamik

Kirchhoff viste, at forholdet mellem emissivitet og absorptionskapacitet af en fast krop ikke afhænger af stoffet, men betragtes som en funktion af frekvens og temperatur under termodynamisk ligevægt. Særligt interessant abstraktion i denne henseende var en helt sort krop. Dette er et objekt, som absorberer strålingshændelse på det. For ham er formlen præsenteret i figuren forenklet. Emissiviteten af ​​en helt sort krop beskriver formlenes funktion for andre organer. Denne hypostase har et maksimum bestemt af loven om fortrængning af vin og amplitude, bestemt af vinens første lov( et specielt tilfælde er Plancks formel).

Forholdet mellem emissivitet og absorptionskapacitet for enhver krop bestemmes af formlerne for enhver temperatur og frekvens. Ved hjælp af et spektrometer er det muligt at estimere de udsendte bølger. Dette giver dig mulighed for teoretisk at forudsige absorptionskapaciteten af ​​ethvert objekt. I praksis fører sådanne undersøgelser til skabelsen af ​​genstande som det usynlige plan, som næppe er synligt for lokalbefolkningen.

Fra loven om energibesparelse følger det, at total stråling svarer til absorption i termodynamisk ligevægt. Dette betyder, at deres forhold i hele spektret er lig med enhed. Før Kirchhoffs lov er anerkendt, er det allerede blevet fastslået, at jo bedre kroppen absorberer energi, desto mere stråler den ud. Bemærk, at spektralabsorptions- og emissionsdensiteterne har en anden form. Dette er Kirchhoffs store indsigt. Samspillet bestemmes af vinloven, og på grafen ser det ud som et bjerg med toppen forskudt til venstre i forhold til midten af ​​figuren.

Dette giver dig mulighed for at forstå, hvor strålingsmaksimum er( ved kronen).I alle dele af grafen, hvor linjen er under en, absorberer kroppen primært energi. På grund af lovene er det muligt at forudse temperaturen på stjernerne, for eksempel efter farve, og enhver smed ved, at detaljerne i ovnen kun har nået tilstanden ved lysets karakteristiske nuance. Disse er praktiske manifestationer af vin og kirchhoffs love.

Den anden interessante observation er temperaturen. Fra graferne af densiteten af ​​strålingen kan ses, jo højere indikatoren er, jo mere aktiv går strålingen. Stjernerne absorberer især ikke energi med en lille undtagelse, men udsender hovedsageligt. I kolde planeter hersker den modsatte proces. Kroppen udstråler, hvis temperaturen er over miljøet. I andre situationer hersker energiabsorption.

Kirchhofs arbejde inden for spektroskopi

Kirchhoff og Bunsen undersøgte aktivt emissionsspektrene for kemiske elementer ved brug af Fraunhofer-opfindelsen. Ved hjælp af et prisme eller et diffraktionsgitter blev lyset nedbrudt i spektrale komponenter, og forskere observerede effekten. Så angiv de enkelte frekvenser af en række elementer i det periodiske bord. Disse forskere lagde grunden til spektroskopi. I 1860 blev undersøgelser af otte elementer og deres unikke spektre udgivet blandt andet:

• strontium;
• lithium;
• kalium;
• Calcium;
• barium;
• natrium.

Kirchhoff og Bunsen viste, at det er muligt at udføre kemisk analyse af stoffer ved hjælp af spektroskopi og opdagede elementer, der tidligere var ukendte inden for videnskaben( cæsium - i det gamle Rom "blå" i lyset og rubidiumets spektrum - i det gamle Rom "mørkt rødt").Vi etablerede et forhold mellem emissions- og absorptionsspektrene, baseret på sollysets egenskaber, viste vores egen krops egenskaber( tilstedeværelsen af ​​jern, kalium, calcium, magnesium, nikkel, krom og natrium i atmosfæren af ​​en stjerne, fraværet af lithium).Eksperimenter var nødvendige for at blive gennemført i nærheden af ​​solen til zenitten: når stjernen skrånede mod horisonten, øgedes den endelige effekt af jordens atmosfære. Som et resultat af arbejdet blev Kirchhoff-loven for termodynamik født.

Brug af enheder, der nedbryder spektret til komponenter, har forskere opdaget en række andre love nævnt ovenfor. Forskeren brugte Bunsenbrænderen( Bunsen), injiceret natriumchlorid eller lithiumchlorid i flammen. Som et resultat blev et diskret spektrum observeret ved hjælp af et diffraktionsgitter, og det blev fastslået, at absorptionen sker ved de tidligere frekvenser. Kirchhoffs konklusioner:

1. Et opvarmet, gasformigt legeme dannet i en brænderflamme udsender et diskret emissionsspektrum.
2. Det er blevet fastslået, at der ikke er nogen natriumelementfrekvenser i solstråling. Forskeren foldede dagslyset med bunsenbrænderens flamme, fejlen er udglattet. Natriumstrålingen i laboratoriet supplerede solens spektrum.
3. Hvis senere en åndbrænder blev taget til oplevelsen, blev de mørke striber sortere. Konklusionen blev, at ved en relativt lav temperatur af gasformet krop i brænderflammen begynder det at absorbere. Så det er fastslået, at natrium er koldere i forhold til kernen i solatmosfæren.

Forskeren anså gas for at være den bedste brænder til forsøgene. Da lysstyrken af ​​dens flamme er lav og ikke forstyrrer optagelsen af ​​et gasformigt krops spektrum. Salte til forsøgene blev taget så rent som muligt, idet gentagen udfældning blev udført. En sort boks blev anvendt til observation, to teleskoper blev indsat i apparatets vægge i en spids vinkel:

• så den svarte bagvæg gennem den første observatør;
• gennem det andet lys koncentreret på det valgte sted.

Et roterende prisme bidrog til at rette det ønskede segment af spektret modsat observatørens øjne. Det er klart, at denne metode kun er egnet til synlig stråling og ikke påvirker infrarøde og ultraviolette områder.

Andet arbejde

Kirchhoff viet meget tid til forskellige videnskabelige grene. For eksempel fandt jeg en fejl ved at indstille grænsevilkår for at løse differentialekvationer for membranoscillationer, der blev præsenteret for offentligheden i 1811 af Sophie Germain. Ingen grund til at tro, at sætningen Kirchhoffs lov er snævert begrænset af to regler, og man fører direkte til Ohms lov formuleret tidligere.

Forskeren er præsenteret for titlen på tilsvarende medlem af Berlins akademiske videnskab i Institut for Matematik, korrespondent for St. Petersborgs Akademi for Videnskab. Hvis kandidaterne i det første tilfælde pegede på gaven for at løse problemerne med mekanik, bemærkede vores landsmænd( Lenz og Jacobi) meget om Kirchhoffs fordele i spektralanalyse.

Forskeren underviste, havde en fænomenal hukommelse, med lange foredrag uden afvigelser fra den formelle tekst. Følelsen af ​​omhyggelighed hjælper uhyggeligt med at samle materialer, og kun mangel på teknisk udstyr forhindret sandsynligvis fra at skabe nye opdagelser. F.eks. Bemærkede forskeren, at en af ​​linjene i kalciumspektret falder sammen med jern, men kunne ikke pålideligt fortælle om et tilsyneladende tilfælde. Nu er det kendt, at bølgelængderne varierer med 5-6 Ångstrøm, men så viste det sig at være umuligt at sige med absolut sikkerhed.