Kirchhoffin laki

Kirchhoffin laki on kuuluisa saksalainen( Preussin) tutkija.

Gustav Kirchhoffin

: n löydöt Kirchhoffin lait viittaavat useammin sähköpiirien suljettuja piirejä ja solmuja varten laadittuihin säännöllisyyteen. Venäläisessä kirjallisuudessa he mieluummin kutsuvat niitä sääntöiksi. Toimi kaksi. Ensimmäinen toimii virroilla, toinen jännitteillä.Kaavojen avulla kootut yhtälöjärjestelmät mahdollistavat sellaisten verkkoparametrien löytämisen, jotka täyttävät laskentatietojen sovellettavuutta koskevat vaatimukset. Säännöt muotoiltiin vuonna 1845, tämä ei ole ainoa Kirchhoffin löytö.

Termodynamiikassa tunnetaan toinen periaate. Hän sanoo, että kehon emissiviteetin ja imeytymisen suhde on vakaa kaikille materiaaleille niiden luonteesta riippumatta, ja se määräytyy kahden ulkoisen parametrin mukaan:

  1. Wave frequency.
  2. -ympäristön lämpötila.

Edelliseen löydökseen liittyvä läheinen yhteys on suuri tiedemiehen elämä.1700-luvulla spektroskopia alkoi kehittyä, Kirchhoff ei jättänyt jättämättä omaa jälkeään tieteessä, löytäessään kolme lakia:

  • Kiinteän rungon säteilyn spektri on jatkuvaa. Kirchhoff esitteli täysin mustan kappaleen käsitteen, josta on nyt tullut keskeinen kysymys energiansiirron kysymyksiä tutkittaessa.
  • Laimennettu kaasu säteilee valituilla taajuusalueilla, joiden pituudet riippuvat aineen elektronien kvanttisiirtymien tilasta. Laserit toimivat tällä perusteella.
  • Kuuman kiinteän aineen ympäröimällä jäähdytetyllä kaasulla on jatkuva emissiospektri miinus yksittäiset taajuudet, jotka kuorittavan pilven absorboi. Aallonpituudet riippuvat kohteen ympärillä leijuvan aineen kvantti-siirtymistä.

Tutkija pääsi termokemiaan ja osoitti, että reaktion lämpövaikutus riippuu järjestelmän lämpökapasiteetin muutoksesta( ennen prosessia ja sen jälkeen).Postulaatti on sijoittunut tärkeimpään tieteenalaan. Kirchhoffin yhtälön hydrodynamiikassa kuvataan kiinteän rungon liikettä ihanteellisessa nesteessä.

: n ensimmäinen laki Kirghoffin sähkölaitteita koskevista laeista

  1. Ensimmäinen Kirghoffin laki toteaa, että virtapiirien algebrallinen summa piirin solmussa on nolla. Lähtevät virrat otetaan laskelmissa, joissa on negatiivinen merkki, saapuva - positiivisella. Vaikka venäjänkielinen kirjallisuus sanoo, että päinvastainen on sallittu. Esitys on muuttumaton.
  2. Toinen Kirghoff-laki on muotoiltu suljettuja piirejä varten. Väittää, että jännitehäviöiden summa edestakaisen matkan aikana on yhtä suuri kuin kaikki reitillä kohdatut EMF: t. Lisäksi minkä tahansa ketjun ääriviivat on ohitettava yhdessä suunnassa: myötäpäivään tai vastapäivään.

Ensimmäinen yhtälö ei tarvitse selitystä.Joskus on vaikea ymmärtää, mihin suuntaan virta kulkee, negatiivisella tai positiivisella merkillä, jonka haluat korvata kaavassa. On suositeltavaa muistaa: yhtälöiden lukumäärä on vähemmän kuin solmut. Jos asiasta on epäilyksiä, on sallittua jättää se huomiotta. Muissa tilanteissa analysoidaan merkki mahdollisesta erosta ongelmalohkon päissä.Tätä varten tässä käytettävät teholähteet lisätään tai vähennetään( fysiikassa on paristoja).

Yleisesti hyväksyttyjen standardien mukaan akun graafisen nimityksen pidempi rivi katsotaan positiiviseksi napaksi. Virta kulkee täältä fysiikan sääntöjen mukaisesti, vaikka käytännössä kaikki tapahtuu päinvastoin - liike muodostuu negatiivisesti varautuneista elektroneista. Jos EMF toimii sivustolla eri suuntiin, ne vähennetään ja virran suunta annetaan suurimmaksi.

Toisen lain osalta jännitteen pudotuskaavassa olevan merkinnän merkki määrätyllä alueella määräytyy virtauksen suunnan mukaan. EMF on otettu vastakkaisella merkillä tai se on tasapuolisuuden toisella puolella. Kuten edellä mainittiin, solut täytyy käydä yhdessä suunnassa.Älä ole hämmentynyt siitä, että kaavoissa jännite ja virta ovat piste. Tämä on merkki kompleksiluvusta.

Huomaa - toisen lain yksinkertaistettu kirjaus. Tällöin kaikki EMF: t otetaan kuvassa olevan todellisen merkin taakse. On toinen tallennusmuoto, jossa jännitehäviö erotetaan EMF: stä yhtäläisellä merkillä.Sitten merkkien ei tarvitse muuttua. Viimeisin tallennusmuoto annetaan koulun fysiikan kurssilla ja se näkyy kuvassa yleisen alapuolella.

Kirchhoffin sääntö

Kirchhoffin laki termodynamiikasta

Kirchhoff osoitti, että kiinteän rungon emissiviteetin ja absorptiokyvyn suhde ei riipu aineesta, vaan sitä pidetään taajuuden ja lämpötilan funktiona termodynaamisen tasapainon aikana. Erityisen mielenkiintoinen abstraktio oli tältä osin aivan musta runko. Tämä on kohde, joka imee säteilyn, joka siinä on. Hänelle kuvassa esitetty kaava on yksinkertaistettu. Täysin mustan kappaleen emissiivisyys kuvaa kaavan funktiota muille elimille. Tällä hyposaasilla on enimmäismäärä, joka määräytyy viinin siirtymislainsäädännön ja ensimmäisen viinilain mukaan määritetyn amplitudin mukaan( erityistapaus on Planckin kaava).

Minkä tahansa kehon emissiokyvyn ja absorptiokyvyn suhde määritetään minkä tahansa lämpötilan ja taajuuden kaavoilla. Spektrometrin avulla on mahdollista arvioida emittoituneet aallot. Näin voit teoreettisesti ennustaa minkä tahansa objektin absorptiokapasiteetin. Käytännössä tällaiset tutkimukset johtavat sellaisten esineiden luomiseen kuin näkymätön taso, joka paikantimille tuskin näkyy.

Energiansäästölainsäädännöstä seuraa, että kokonaissäteily vastaa termodynaamisen tasapainon absorptiota. Tämä tarkoittaa, että niiden suhde koko spektrissä on yhtä suuri kuin yhtenäisyys. Ennen Kirchhoffin lain tunnustamista on jo todettu, että mitä parempi keho absorboi energiaa, sitä enemmän se säteilee. Huomaa, että spektrin absorptio- ja emissiotiheyksillä on erilainen muoto. Tämä on Kirchhoffin suuri näkemys. Vuorovaikutus määräytyy viinilainsäädännön perusteella ja kaaviossa näyttää vuorelta, jonka yläosa on siirretty vasemmalle suhteessa kuvion keskipisteeseen.

Näin voit ymmärtää, missä säteilykorkeus on( kruunussa).Kaavion kaikissa osissa, joissa viiva on alle yhden, runko imee pääasiassa energiaa. Lainsäädännön vuoksi on mahdollista ennustaa esimerkiksi tähtien lämpötilaa värin mukaan, ja jokainen seppä tietää, että uunin yksityiskohta on saavuttanut tilan vain hehkun tyypillisellä sävyllä.Nämä ovat viinin ja Kirchhoffin lakien käytännön ilmentymiä.

Toinen mielenkiintoinen havainto on lämpötila. Säteilyn tiheyden kaavioista voidaan nähdä, mitä suurempi indikaattori, sitä aktiivisempi säteily menee. Erityisesti tähdet eivät ime energiaa pienellä poikkeuksella, vaan lähinnä päästävät. Kylmissä planeeteissa päinvastainen prosessi vallitsee. Elin säteilee, jos sen lämpötila on ympäristön yläpuolella. Muissa tilanteissa vallitsee energian absorptio.

Kirchhoff-lain analogia

Kirchhoffin työ spektroskopian alalla

Kirchhoff ja Bunsen tutkivat aktiivisesti kemiallisten elementtien emissiospektrejä käyttäen Fraunhofer-keksintöä.Prismaa tai diffraktioristikkoa käyttämällä valo hajotettiin spektrikomponenteiksi, ja tutkijat havaitsivat vaikutuksen. Aseta siten jaksollisen taulukon useiden elementtien yksittäiset taajuudet. Nämä tutkijat asettivat perustan spektroskopialle. Vuonna 1860 julkaistiin kahdeksan elementin ja niiden ainutlaatuisten spektrien tutkimuksia, muun muassa:

  • strontium;
  • -litium;
  • -kalium;
  • Kalsium;
  • -barium;
  • -natrium.

Kirchhoff ja Bunsen osoittivat, että on mahdollista suorittaa kemiallinen analyysi aineista, jotka käyttävät spektroskopiaa ja löytäneet elementtejä, jotka eivät aiemmin olleet tiedossa( cesium - antiikin Roomassa "sininen" hehkun ja rubidiumin spektrissä - antiikin Roomassa "tummanpunaisella").Saimme aikaan suhdetta päästö- ja absorptiospektrien välillä, jotka perustuvat auringonvalon ominaisuuksiin, jotka osoittivat kehomme valittuja ominaisuuksia( raudan, kaliumin, kalsiumin, magnesiumin, nikkelin, kromin ja natriumin esiintyminen tähti-ilmakehässä, litiumin puuttuminen).Kokeita oli suoritettava auringon läheisyydessä zeniittiin: kun tähti kaltisi kohti horisonttia, maapallon ilmakehän panoksen lopullinen vaikutus lisääntyi. Työn tuloksena syntyi Kirchhoffin termodynamiikan laki.

Käyttämällä laitteita, jotka hajottavat spektrin osiksi, tiedemiehet ovat löytäneet useita muita edellä mainittuja lakeja. Tutkija käytti Bunsen-poltinta( Bunsen), ruiskutti liekkiin natriumkloridia tai litiumkloridia. Tuloksena havaittiin erillinen spektri diffraktioristikon avulla ja todettiin, että absorptio tapahtuu aikaisemmilla taajuuksilla. Kirchhoffin päätelmät:

  1. Lämmitetty, kaasumainen runko, joka on muodostettu polttimen liekissä, lähettää erillisen emissiospektrin.
  2. On todettu, että aurinkosäteilyssä ei ole natriumelementin taajuuksia. Tutkija taitteli päivänvalon bunsen-polttimen liekillä, vika on tasoitettu. Natriumin säteily laboratoriossa täydentää auringon spektriä.
  3. Jos myöhemmin kokeeseen otettiin henkipoltin, tummat raidat tulivat mustemmiksi. Johtopäätöksenä on, että polttimen liekissä olevan kaasumaisen kappaleen suhteellisen alhaisessa lämpötilassa se alkaa imeytyä.Niinpä on todettu, että natrium on kylmempi suhteessa aurinkokennon ytimeen.

Polttimen kokemus

Tutkija piti kaasua parhaana polttimena kokeissa. Koska sen liekin valoisuus on alhainen eikä se häiritse kaasumaisen elimen spektrin tallentamista. Kokeiden suolat otettiin mahdollisimman puhtaana, suoritettiin toistuva saostus. Tarkkailuun käytettiin mustaa laatikkoa, kaksi teleskooppia laitettiin laitteen seiniin akuutissa kulmassa:

  • näki mustan takaseinän ensimmäisen tarkkailijan läpi;
  • toisen valon kautta, joka on keskittynyt valittuun kohtaan.

Pyörivä prisma auttoi korjaamaan halutun spektrin segmentin tarkkailijan silmiin nähden. On selvää, että tämä menetelmä soveltuu vain näkyvälle säteilylle eikä vaikuta infrapuna- ja ultraviolettialueisiin.

Muu työ

Kirchhoff omisti paljon aikaa eri tieteenaloille. Esimerkiksi löysin virheen asetettaessa rajaehtoja erilaisten yhtälöiden ratkaisemiseksi kalvon värähtelyille, jotka Sophie Germain esitti yleisölle vuonna 1811.Ei tarvitse ajatella, että lause Kirchhoffin lakia rajoitetaan suppeasti kahdella säännöllä, ja yksi johtaa suoraan Ohmin lakiin, joka on muotoiltu aikaisemmin.

Tutkija G.Kirchhoff

Tutkija esitetään Berliinin tiedeakatemian vastaavan jäsenen nimeksi matematiikan laitoksella, Pietarin tiedeakatemian kirjeenvaihtajana. Jos ensimmäisessä tapauksessa hakijat viittasivat pääasiassa lahjaan mekaniikan ongelmien ratkaisemisessa, maanmiehemme( Lenz ja Jacobi) totesivat paljon Kirchhoffin ansioista spektrianalyysissä.

Tutkija opetti, omisti ilmiömäisen muistin, sydämen pitkät luennot poikkeamatta muodollisesta tekstistä.Herkkyyden tunne auttoi aineettomasti keräämään materiaaleja, ja vain sellaisten teknisten laitteiden puute, jotka estivät todennäköisesti uusia löytöjä.Esimerkiksi tiedemies totesi, että yksi kalsiumin spektrin riveistä vastaa rautaa, mutta ei kyennyt luotettavasti kertomaan, onko näennäinen sattuma. Nyt tiedetään, että aallonpituudet vaihtelevat 5-6 angstromilla, mutta sitten osoittautui mahdottomaksi sanoa täysin varmuudella.

Virtamuuntaja

VirtamuuntajaTietosanakirja

Virtamuuntaja on laite, jonka ensisijainen käämitys on kytketty sarjaan käyttöpiirin kanssa ja sekundäärikäämiä käytetään mittaukseen. Tällaisia ​​laitteita käytetään paitsi laboratorioissa määri...

Lue Lisää
Operatiivinen vahvistin

Operatiivinen vahvistinTietosanakirja

Toimintavahvistin on elektroninen laite, jolla on takaisinkytkentä ja jonka tehtävänä on lisätä toistuvasti signaalin eroa kahden tulonsa välillä.Alun perin Bell Labs käytti mallia lentokoneiden ...

Lue Lisää
Kaapelilenkki

KaapelilenkkiTietosanakirja

Kaapelilenkki - rakenteellinen elementti, jota käytetään raitojen asettamisessa kokoontaitettavien sähköliitäntöjen luomiseksi. Suonensisäinen metalli hapetetaan voimakkaasti. Erityisesti alumiin...

Lue Lisää