Kirchhoffs Gesetz

Kirchhoffs Gesetz ist eine Regel, die von berühmten deutschen( preußischen) Wissenschaftlern entdeckt wurde.

Entdeckungen von Gustav Kirchhoff

Die Gesetze von Kirchhoff implizieren häufig Gesetzmäßigkeiten, die für geschlossene Stromkreise und Knoten elektrischer Stromkreise formuliert sind. In der russischsprachigen Literatur nennen sie sie lieber Regeln. Zweiter Akt. Der erste arbeitet mit Strömen, der zweite mit Spannungen. Das mit Hilfe von Formeln erstellte Gleichungssystem ermöglicht die Ermittlung von Netzwerkparametern, die die Anforderungen an die Anwendbarkeit der Berechnungsdaten erfüllen. Die Regeln wurden 1845 formuliert, dies ist nicht die einzige Entdeckung von Kirchhoff.

In der Thermodynamik ist ein anderes Prinzip bekannt. Er sagt, dass das Verhältnis von Körperemissionsgrad und -absorption für alle Materialien unabhängig von ihrer Beschaffenheit konstant ist und von zwei externen Parametern bestimmt wird:

1. -Wellenfrequenz.
2. Umgebungstemperatur.

Eng mit der vorherigen Entdeckung verwandt ist eine Tatsache aus dem Leben eines großen Wissenschaftlers. Im 17. Jahrhundert begann sich die Spektroskopie zu entwickeln, Kirchhoff hat seine eigenen Spuren in der Wissenschaft nicht hinterlassen und dabei drei Gesetze entdeckt:

• Das Strahlungsspektrum eines Festkörpers ist kontinuierlich. Kirchhoff stellte das Konzept eines absolut schwarzen Körpers vor, der inzwischen zum Schlüssel für die Erforschung von Fragen der Energieübertragung über eine Distanz geworden ist.
• Verdünntes Gas emittiert in ausgewählten Wellen des Spektrums, wobei die Länge vom Zustand der Quantenübergänge der Elektronen einer Substanz abhängt. Laser arbeiten auf dieser Basis.
• Ein heißer Feststoff, der von einem gekühlten Gas umgeben ist, hat ein kontinuierliches Emissionsspektrum abzüglich einzelner Frequenzen, die von der Hüllwolke absorbiert werden. Die Wellenlängen hängen von den Quantenübergängen der Substanz ab, die um das Objekt schwebt.

Der Wissenschaftler kam zur Thermochemie und zeigte, dass der thermische Effekt der Reaktion von der Änderung der Wärmekapazität des Systems( vor und nach dem Prozess) abhängt. Das Postulat zählt zu den wichtigsten in der Wissenschaft. In der Hydrodynamik der Kirchhoff-Gleichung beschreibe ich die Bewegung eines Festkörpers in einer idealen Flüssigkeit.

Kirghoffs Gesetze für elektrische Schaltungen

1. Das erste Kirghoffsche Gesetz besagt, dass die algebraische Summe der Ströme am Knoten der Schaltung Null ist. Abgehende Ströme werden in Berechnungen mit negativem Vorzeichen aufgenommen, eingehend - mit positivem. In der russischsprachigen Literatur heißt es jedoch, dass das Gegenteil zulässig ist. Das Wesen ist unverändert.
2. Das zweite Kirghoff-Gesetz ist für geschlossene Kreisläufe formuliert. Behauptungen, dass die Summe der Spannungsabfälle während eines Rundlaufs allen auf dem Pfad angetroffenen EMFs entspricht. Darüber hinaus müssen die Konturen einer Kette in einer einzigen Richtung umgangen werden: im oder gegen den Uhrzeigersinn.

Die erste Gleichung bedarf keiner Erläuterung. Manchmal ist es schwer zu verstehen, in welche Richtung der Strom fließt, mit einem negativen oder positiven Vorzeichen, das Sie in der Formel einsetzen möchten. Es wird empfohlen, sich daran zu erinnern: Die Anzahl der Gleichungen ist um eins geringer als die der Knoten. Wenn Zweifel an dem Punkt bestehen, ist es zulässig, ihn von der Prüfung auszuschließen. In anderen Situationen wird das Vorzeichen der Potenzialdifferenz an den Enden des Problembereichs analysiert. Dazu werden die hier wirkenden Stromquellen addiert oder subtrahiert( in der Physik gibt es Batterien).

Nach allgemein anerkannten Standards gilt eine längere Linie in der grafischen Bezeichnung einer Batterie als positiver Pol. Der Strom fließt von hier nach den Regeln der Physik, obwohl in der Praxis alles anders herum geschieht - die Bewegung wird durch negativ geladene Elektronen gebildet. Wenn der EMF in verschiedenen Richtungen auf den Standort wirkt, werden sie abgezogen und die Richtung des Stroms wird am größten angegeben.

In Bezug auf den zweiten Satz wird das Vorzeichen des Eintrags in der Spannungsabfallformel in einem angegebenen Bereich durch die Richtung des Stromflusses bestimmt. EMF werden mit dem entgegengesetzten Vorzeichen aufgenommen oder stehen auf der anderen Seite der Gleichheit. Wie oben erwähnt, müssen die Zellen in eine Richtung laufen. Seien Sie nicht peinlich, dass in den Formeln über Spannung und Strom ein Punkt ist. Dies ist das Zeichen einer komplexen Zahl.

Bitte beachten Sie - das zweite Gesetz wurde vereinfacht aufgenommen. Hier werden alle EMF mit der Umkehrung des tatsächlich in der Figur vorhandenen Vorzeichens aufgenommen. Es gibt eine andere Form der Aufzeichnung, bei der der Spannungsabfall durch das Gleichheitszeichen von der EMF getrennt wird. Dann müssen sich die Schilder nicht ändern. Die letzte Form der Aufnahme wird im Schulkurs der Physik gegeben und in der Abbildung direkt unterhalb der allgemeinen Aufnahme gezeigt.

Kirchhoff-Gesetz für Thermodynamik

Kirchhoff zeigte, dass das Verhältnis von Emissionsvermögen und Absorptionsvermögen eines Festkörpers nicht von der Substanz abhängt, sondern als Funktion von Frequenz und Temperatur während des thermodynamischen Gleichgewichts betrachtet wird. Eine besonders interessante Abstraktion in dieser Hinsicht war ein absolut schwarzer Körper. Dies ist ein Objekt, das auf ihn einfallende Strahlung absorbiert. Für ihn ist die in der Abbildung dargestellte Formel vereinfacht. Der Emissionsgrad eines absolut schwarzen Körpers beschreibt die Funktion der Formel für andere Körper. Diese Hypostase hat ein Maximum, das durch das Gesetz der Verdrängung von Wein und die Amplitude bestimmt wird, das durch das erste Weingesetz bestimmt wird( ein Sonderfall ist die Plancksche Formel).

Das Verhältnis von Emissionsgrad und Absorptionsvermögen eines Körpers wird durch die Formeln für beliebige Temperaturen und Frequenzen bestimmt. Mit einem Spektrometer können die emittierten Wellen abgeschätzt werden. Auf diese Weise können Sie die Absorptionskapazität eines Objekts theoretisch vorhersagen. In der Praxis führen solche Untersuchungen zur Erstellung von Objekten wie der unsichtbaren Ebene, die für Locators kaum sichtbar ist.

Aus dem Energieerhaltungssatz folgt, dass die Gesamtstrahlung der Absorption im thermodynamischen Gleichgewicht entspricht. Dies bedeutet, dass ihr Verhältnis im gesamten Spektrum gleich eins ist. Vor der Anerkennung des Kirchhoffschen Gesetzes wurde bereits festgestellt: Je besser der Körper Energie absorbiert, desto mehr Strahlung strahlt er aus. Beachten Sie, dass die spektrale Absorptions- und Emissionsdichte eine unterschiedliche Form haben. Dies ist die große Erkenntnis von Kirchhoff. Die Wechselwirkung wird durch das Gesetz des Weins bestimmt und auf dem Diagramm sieht es aus wie ein Berg, dessen Spitze relativ zur Mitte der Figur nach links verschoben ist.

Damit können Sie erkennen, wo sich das Strahlungsmaximum befindet( an der Krone).In allen Bereichen des Diagramms, in denen die Linie unter einem liegt, absorbiert der Körper hauptsächlich Energie. Aufgrund der Gesetze ist es möglich, die Temperatur der Sterne beispielsweise anhand der Farbe vorherzusagen, und jeder Schmied weiß, dass das Detail im Ofen nur durch den charakteristischen Farbton des Glühens den Zustand erreicht hat. Dies sind praktische Manifestationen der Gesetze von Wine und Kirchhoff.

Die zweite interessante Beobachtung ist die Temperatur. Aus den Diagrammen der Strahlungsdichte ist ersichtlich, je höher der Indikator ist, desto aktiver wird die Strahlung. Insbesondere nehmen die Sterne mit einer kleinen Ausnahme keine Energie auf, sondern emittieren hauptsächlich. Bei kalten Planeten herrscht der umgekehrte Prozess vor. Der Körper strahlt, wenn seine Temperatur über der Umgebung liegt. In anderen Situationen herrscht Energieabsorption vor.

Kirchhoffs Arbeiten auf dem Gebiet der Spektroskopie

Kirchhoff und Bunsen untersuchten aktiv die Emissionsspektren chemischer Elemente unter Verwendung der Fraunhofer-Erfindung. Mittels eines Prismas oder eines Beugungsgitters wurde das Licht in Spektralkomponenten zerlegt, und die Wissenschaftler beobachteten den Effekt. Stellen Sie also die einzelnen Frequenzen einiger Elemente des Periodensystems ein. Diese Wissenschaftler legten den Grundstein für die Spektroskopie.1860 wurden Studien zu acht Elementen und ihren einzigartigen Spektren veröffentlicht, unter anderem:

• -Strontium;
• -Lithium;
• -Kalium;
• Calcium;
• -Barium;
• -Natrium.

Kirchhoff und Bunsen zeigten, dass eine chemische Analyse von Substanzen mittels Spektroskopie möglich ist, und entdeckten Elemente, die bisher in der Wissenschaft unbekannt waren( Cäsium - im alten Rom "blau" im Spektrum des Glühens und Rubidium - im alten Rom "dunkelrot").Wir stellten eine Beziehung zwischen den Emissions- und Absorptionsspektren her, basierend auf den Eigenschaften des Sonnenlichts zeigten ausgewählte Eigenschaften unseres Körpers( die Anwesenheit von Eisen, Kalium, Kalzium, Magnesium, Nickel, Chrom und Natrium in der Atmosphäre eines Sterns, die Abwesenheit von Lithium).In der Nähe der Sonne zum Zenit mussten Experimente durchgeführt werden: Wenn der Stern zum Horizont abrutschte, nahm der endgültige Effekt des Beitrags der Erdatmosphäre zu. Als Ergebnis dieser Arbeit wurde das Kirchhoff-Gesetz für die Thermodynamik geboren.

Mithilfe von Geräten, die das Spektrum in Komponenten zerlegen, haben Wissenschaftler eine Reihe weiterer Gesetze entdeckt, die oben erwähnt wurden. Der Wissenschaftler verwendete den Bunsenbrenner( Bunsen), injizierte Natriumchlorid oder Lithiumchlorid in die Flamme. Als Ergebnis wurde ein diskretes Spektrum mit Hilfe eines Beugungsgitters beobachtet, und es wurde festgestellt, dass die Absorption bei den vorherigen Frequenzen auftritt. Kirchhoffs Schlussfolgerungen:

1. Ein in einer Brennerflamme gebildeter beheizter Gaskörper emittiert ein diskretes Emissionsspektrum.
2. Es wurde festgestellt, dass in der Sonnenstrahlung keine Natriumelementfrequenzen vorhanden sind. Der Wissenschaftler hat das Licht des Tages mit der Flamme des Bunsenbrenners gezündet, der Defekt ist ausgeglichen. Die Strahlung von Natrium im Labor ergänzte das Spektrum der Sonne.
3. Wenn später ein Spirituosenbrenner für die Erfahrung angenommen wurde, wurden die dunklen Streifen schwärzer. Es folgerte die Schlussfolgerung, dass bei einer relativ niedrigen Temperatur des Gaskörpers in der Brennerflamme dieser anfängt zu absorbieren. So wird festgestellt, dass Natrium relativ zum Kern der Sonnenatmosphäre kälter ist.

Der Wissenschaftler hielt Gas für den besten Brenner für die Experimente. Da die Leuchtkraft seiner Flamme gering ist und das Aufzeichnen des Spektrums eines Gaskörpers nicht stört. Salze für die Versuche wurden so sauber wie möglich genommen, wiederholte Ausfällung wurde durchgeführt. Zur Beobachtung wurde eine Blackbox verwendet, zwei Teleskope wurden in einem spitzen Winkel in die Wände des Geräts eingeführt:

• sah die geschwärzte Rückwand durch den ersten Beobachter;
• durch das zweite Licht konzentrierte sich auf die ausgewählte Stelle.

Ein rotierendes Prisma half, den gewünschten Bereich des Spektrums gegenüber den Augen des Betrachters zu fixieren. Es ist klar, dass dieses Verfahren nur für sichtbare Strahlung geeignet ist und den Infrarot- und den Ultraviolettbereich nicht beeinflusst.

Andere Arbeiten

Kirchhoff widmete sich verschiedenen Wissenschaftszweigen. Ich habe zum Beispiel einen Fehler beim Festlegen von Randbedingungen für das Lösen von Differentialgleichungen für Membranschwingungen gefunden, die Sophie Germain 1811 der Öffentlichkeit vorstellte. Man muss nicht denken, dass der Satz Kirchhoffs Gesetz durch zwei Regeln eng begrenzt ist, und eine führt direkt zu dem zuvor formulierten Ohmschen Gesetz.

Der Wissenschaftler wird für den Titel eines korrespondierenden Mitglieds der Berliner Akademie der Wissenschaften in der Fakultät für Mathematik, Korrespondent der St. Petersburger Akademie der Wissenschaften, überreicht. Wenn die Beschwerdeführer im ersten Fall hauptsächlich auf die Begabung bei der Lösung der Probleme der Mechanik verwiesen haben, haben unsere Landsleute( Lenz und Jacobi) viel über Kirchhoffs Verdienste bei der Spektralanalyse festgestellt.

Der Wissenschaftler hat gelehrt, besaß ein phänomenales Gedächtnis, auswendig lange Vorlesungen, ohne vom formellen Text abzuweichen. Das Gefühl der Skrupellosigkeit half beim Sammeln von Material, und nur ein Mangel an technischen Geräten verhinderte vermutlich neue Entdeckungen. Der Wissenschaftler stellte beispielsweise fest, dass eine der Linien des Kalziumspektrums mit Eisen übereinstimmt, jedoch nicht zuverlässig feststellen konnte, ob ein scheinbarer Zufall vorliegt. Nun ist bekannt, dass sich die Wellenlängen um 5-6 Angström unterscheiden, es stellte sich jedoch als unmöglich heraus, mit absoluter Sicherheit zu sagen.