La loi de Kirchhoff

La loi de Kirchhoff est une règle découverte par de célèbres scientifiques allemands( prussiens).

Découvertes de Gustav Kirchhoff

Plus souvent, les lois de Kirchhoff impliquent des régularités formulées pour des circuits fermés et des nœuds de circuits électriques. Dans la littérature en langue russe, ils préfèrent les appeler règles. Acte deux. Le premier fonctionne avec des courants, le second avec des tensions. Le système d'équations compilé à l'aide de formules permet de trouver des paramètres de réseau satisfaisant les conditions requises pour l'applicabilité des données de calcul. Les règles ont été formulées en 1845, ce n'est pas la seule découverte de Kirchhoff.

En thermodynamique, un autre principe est connu. Il dit que le rapport entre l'émissivité corporelle et l'absorption est constant pour tous les matériaux, quelle que soit leur nature, et est déterminé par deux paramètres externes:

1. Fréquence d'onde.
2. température ambiante.

La vie d'un grand scientifique est étroitement liée à la découverte précédente. Au 17ème siècle, la spectroscopie commença à se développer, Kirchhoff ne manqua pas de laisser sa propre trace dans la science, découvrant trois lois:

• Le spectre de radiation d'un corps solide est continu. Kirchhoff a introduit le concept d'un corps absolument noir, qui est devenu la clé de l'étude des problèmes de transfert d'énergie à distance.
• Le gaz dilué émet dans certaines ondes du spectre, avec des longueurs dépendant de l'état des transitions quantiques des électrons d'une substance. Les lasers fonctionnent sur cette base.
• Un solide chaud entouré d'un gaz refroidi a un spectre d'émission continu moins les fréquences individuelles absorbées par le nuage enveloppant. Les longueurs d'onde dépendent des transitions quantiques de la substance planant autour de l'objet.

Le scientifique est arrivé à la thermochimie et a montré que l'effet thermique de la réaction dépend de la modification de la capacité thermique du système( avant et après le processus).Le postulat est classé parmi les principaux dans la section de la science. Dans l'hydrodynamique de l'équation de Kirchhoff, je décris le mouvement d'un corps solide dans un fluide idéal.

Les lois de Kirghoff pour les circuits électriques

1. La première loi de Kirghoff stipule que la somme algébrique des courants au noeud du circuit est égale à zéro. Les courants sortants sont pris en compte dans les calculs avec un signe négatif, entrant - avec un signe positif. Bien que la littérature en langue russe affirme que le contraire est autorisé.L'essence est inchangée.
2. La deuxième loi de Kirghoff est formulée pour les circuits fermés. Affirme que la somme de la tension chute pendant un aller-retour est égale à tous les champs électromagnétiques rencontrés sur le chemin. De plus, les contours de toute chaîne doivent être contournés dans un seul sens: dans le sens horaire ou anti-horaire.

La première équation ne nécessite aucune explication. Il est parfois difficile de comprendre la direction dans laquelle le courant circule, avec un signe négatif ou positif à substituer dans la formule. Il est recommandé de se rappeler: le nombre d'équations est un de moins que les nœuds. S'il y a des doutes sur le point, il est permis de l'exclure. Dans d'autres situations, le signe de la différence potentielle aux extrémités du problème est analysé.Pour cela, les sources d'énergie agissant ici sont ajoutées ou soustraites( en physique, il y a des batteries).

Selon les normes généralement acceptées, une ligne plus longue dans la désignation graphique d'une batterie est considérée comme un pôle positif. Le courant circule d'ici conformément aux règles adoptées en physique, bien qu'en pratique tout se passe à l'envers - le mouvement est formé d'électrons chargés négativement. Si les champs électromagnétiques agissent sur le site dans des directions différentes, elles sont soustraites et la direction du courant reçoit la plus grande importance.

En ce qui concerne la seconde loi, le signe de l'entrée dans la formule de chute de tension dans une zone spécifiée est déterminé par le sens du flux de courant. Les CEM sont pris avec le signe opposé ou se placent de l’autre côté de l’égalité.Comme indiqué ci-dessus, les cellules doivent être parcourues dans une direction. Ne soyez pas gêné que dans les formules sur la tension et le courant est un point. C'est le signe d'un nombre complexe.

S'il vous plaît note - étant donné un enregistrement simplifié de la deuxième loi. Ici, tous les champs électromagnétiques sont pris au revers du signe réellement présent sur la figure. Il existe une autre forme d’enregistrement, dans laquelle la chute de tension est séparée de la FEM par le signe égal. Ensuite, les signes ne doivent pas changer. La dernière forme d'enregistrement est donnée dans le cours de physique à l'école et est montrée dans l'image juste en dessous de celle en général.

Loi de Kirchhoff sur la thermodynamique

Kirchhoff a montré que le rapport entre l'émissivité et la capacité d'absorption d'un corps solide ne dépend pas de la substance, mais est considéré comme une fonction de la fréquence et de la température lors de l'équilibre thermodynamique. Une abstraction particulièrement intéressante à cet égard était un corps absolument noir. C'est un objet qui absorbe les radiations incidentes. Pour lui, la formule présentée dans la figure est simplifiée. L'émissivité d'un corps absolument noir décrit la fonction de la formule pour les autres corps. Cette hypostase a un maximum déterminé par la loi du déplacement du vin et de son amplitude, déterminée par la première loi du vin( un cas particulier est la formule de Planck).

Le rapport entre l'émissivité et la capacité d'absorption d'un corps quelconque est déterminé par les formules, quelles que soient la température et la fréquence.À l'aide d'un spectromètre, il est possible d'estimer les ondes émises. Cela vous permet de prédire théoriquement la capacité d'absorption de tout objet. En pratique, de telles études conduisent à la création d'objets comme le plan invisible, difficilement visible pour les localisateurs.

D'après la loi de la conservation de l'énergie, il en résulte que le rayonnement total est égal à l'absorption en équilibre thermodynamique. Cela signifie que leur rapport sur tout le spectre est égal à l'unité.Avant la reconnaissance de la loi de Kirchhoff, il a déjà été établi que - plus le corps absorbe d'énergie, plus il rayonne. Notez que les densités d'absorption et d'émission spectrales ont une forme différente. C'est la grande perspicacité de Kirchhoff. L'interaction est déterminée par la loi du vin et, sur le graphique, ressemble à une montagne dont le sommet est décalé à gauche par rapport au centre de la figure.

Ceci vous permet de comprendre où se trouve le maximum de rayonnement( à la couronne).Dans toutes les parties du graphique, où la ligne est inférieure à un, le corps absorbe principalement de l'énergie. En raison des lois, il est possible de prédire la température des étoiles, par exemple, par couleur, et chaque forgeron sait que le détail dans le four n'a atteint l'état que par la teinte caractéristique de la lueur. Ce sont des manifestations pratiques des lois de Wine et Kirchhoff.

La deuxième observation intéressante est la température. Sur les graphiques de densité de rayonnement, plus l'indicateur est haut, plus le rayonnement est actif. En particulier, les étoiles n'absorbent pas l'énergie à une exception près, mais émettent principalement. Sur les planètes froides, le processus inverse prévaut. Le corps rayonne si sa température est supérieure à l'environnement. Dans d'autres situations, l'absorption d'énergie prévaut.

Travaux de Kirchhoff dans le domaine de la spectroscopie

Kirchhoff et Bunsen ont étudié activement le spectre d'émission d'éléments chimiques en utilisant l'invention de Fraunhofer.À l'aide d'un prisme ou d'un réseau de diffraction, la lumière a été décomposée en composants spectraux et les scientifiques ont observé l'effet. Définissez donc les fréquences individuelles d’un certain nombre d’éléments du tableau périodique. Ces scientifiques ont jeté les bases de la spectroscopie. En 1860, des études sur huit éléments et leurs spectres uniques ont été publiées, parmi lesquelles:

• strontium;
• Lithium;
• potassium;
• Calcium;
• baryum;
• sodium.

Kirchhoff et Bunsen ont montré qu'il était possible de procéder à une analyse chimique de substances par spectroscopie et avaient découvert des éléments auparavant inconnus de la science( césium - dans la Rome antique "bleu" dans le spectre de la lueur et du rubidium - dans la Rome antique "en rouge foncé").Nous avons établi une relation entre les spectres d’émission et d’absorption, sur la base des caractéristiques de la lumière solaire, qui a révélé certaines propriétés de notre corps( présence de fer, potassium, calcium, magnésium, nickel, chrome et sodium dans l’atmosphère d’une étoile, absence de lithium).Les expériences devaient être menées à proximité du Soleil par rapport au zénith: lorsque l’étoile s’inclinait vers l’horizon, l’effet final de la contribution de l’atmosphère terrestre s’accentuait.À la suite de ces travaux, la loi de Kirchhoff sur la thermodynamique est née.

À l'aide de dispositifs qui décomposent le spectre en composants, les scientifiques ont découvert un certain nombre d'autres lois mentionnées ci-dessus. Le scientifique a utilisé le brûleur Bunsen( Bunsen), injecté du chlorure de sodium ou du chlorure de lithium dans la flamme. En conséquence, un spectre discret a été observé à l'aide d'un réseau de diffraction et il a été établi que l'absorption se produit aux fréquences précédentes. Conclusions de Kirchhoff:

1. Un corps gazeux chauffé formé dans une flamme de brûleur émet un spectre d'émission discret.
2. Il a été établi qu'il n'y a pas de fréquence d'élément sodium dans le rayonnement solaire. Le scientifique a plié la lumière du jour avec la flamme du bec bunsen, le défaut a été lissé.Le rayonnement de sodium dans le laboratoire complétait le spectre du soleil.
3. Si plus tard un brûleur à alcool était utilisé pour l'expérience, les bandes sombres devenaient plus noires. La conclusion a ensuite été qu’à une température relativement basse du corps gazeux dans la flamme du brûleur, celui-ci commence à absorber. Il est donc établi que le sodium est plus froid par rapport au cœur de l’atmosphère solaire.

Le scientifique a estimé que le gaz était le meilleur brûleur pour les expériences. Depuis la luminosité de sa flamme est faible et ne pas interférer avec l'enregistrement du spectre d'un corps gazeux. Les sels pour les expériences ont été pris aussi propres que possible, des précipitations répétées ont été effectuées. Une boîte noire a été utilisée pour l'observation, deux télescopes ont été insérés dans les parois du dispositif selon un angle aigu:

• a vu le mur arrière noirci à travers le premier observateur;
• à travers le deuxième feu concentré sur le site sélectionné.

Un prisme rotatif a permis de fixer le segment du spectre souhaité en face des yeux de l'observateur. Il est clair que cette méthode ne convient que pour les rayonnements visibles et n’affecte pas les plages infrarouge et ultraviolette.

Autres travaux

Kirchhoff a consacré beaucoup de temps aux diverses branches de la science. Par exemple, j'ai trouvé une erreur dans la définition des conditions aux limites pour la résolution d'équations différentielles pour les oscillations de membrane présentées au public en 1811 par Sophie Germain. Inutile de penser que la phrase de la loi de Kirchhoff est étroitement limitée par deux règles, dont l'une mène directement à la loi d'Ohm formulée précédemment.

Le scientifique se voit offrir le titre de membre correspondant de l'Académie des sciences de Berlin au département de mathématiques, correspondant de l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg. Si, dans le premier cas, les requérants ont principalement souligné le don de résoudre les problèmes de mécanique, nos compatriotes( Lenz et Jacobi) ont beaucoup parlé des mérites de Kirchhoff dans l'analyse spectrale.

Le scientifique a enseigné, possédait une mémoire phénoménale, de longues conférences par cœur sans déviation du texte officiel. Le sentiment de scrupule aidait parfaitement à collecter les matériaux, et seul un manque d'équipement technique empêchait, probablement, de faire de nouvelles découvertes. Par exemple, le scientifique a noté qu'une des lignes du spectre du calcium coïncidait avec le fer, mais était incapable de dire de manière fiable s'il s'agissait d'une coïncidence apparente. On sait maintenant que les longueurs d’onde diffèrent de 5 à 6 angströms, mais il s’est alors avéré impossible de le dire avec une certitude absolue.