Kirchhoff törvényei • James Trefil, enciklopédia "A világegyetem kétszáz törvénye"

Kirchhoff törvényei

Gustav Kirchhoff karrierje sok szempontból jellemző a tizenkilencedik századi német fizikusnak. Németország később a nyugati szomszédai közeledtek az ipari forradalomhoz, és ezért olyan fejlett technológiákra van szükségük, amelyek hozzájárulnak az ipar gyorsabb fejlődéséhez. Ennek eredményeképpen a tudósok, különösen a természettudósok nagyra értékelték Németországban. Az egyetemen végzett tanévben Kirchhoff feleségül vette a tanár lányát ", megfigyelve, hogy az egyik életrajzírója szerint két alapvető feltétel a sikeres akadémiai pályára. De még ez előtt, huszonegy éves korában megfogalmazta az áramkörök és feszültségek kiszámításának alapszabályait az elektromos áramkörökben, amelyek most a nevét viselik.

A XIX. Század közepén csak az elektromos áramkörök tulajdonságainak aktív kutatásának ideje volt, és ezeknek a vizsgálatoknak az eredményei gyorsan találtak gyakorlati alkalmazásokat. Az egyszerű áramkörök, például az Ohm törvényének kiszámítására vonatkozó alapszabályok már eléggé fejlettek voltak. A probléma az volt, hogy a huzalok és az elektromos áramkörök különböző elemei technikailag nagyon komplex és kiterjedt hálózatokat hoztak létre – de senki nem tudta matematikailag szimulálni ezeket a tulajdonságokat.Kirchhoff sikerült olyan szabályokat megfogalmaznia, amelyek lehetővé teszik számukra, hogy egyszerűen elemezzék a legösszetettebb áramköröket, és a Kirchhoff törvényei továbbra is fontos eszközt jelentenek az elektronikus mérnöki és villamosmérnöki szakemberek számára.

Mind a Kirchhoff-törvények egyszerűen megfogalmazottak, és világos fizikai értelmezéssel rendelkeznek. Az első törvény kimondja, hogy ha figyelembe vesszük csomópont (vagyis az a pont, ahol három vagy több vezeték konvergál), akkor az áramkörbe beáramló elektromos áram összege megegyezik a kimenő áramok összegével, ami általánosságban az elektromos töltésvédelmi törvény következménye. Például ha egy elektromos áramkör T-alakú csomópontja van, és az elektromos áram két vezetékre áramlik, akkor a harmadik vezeték a csomópont irányába áramlik, és ez egyenlő lesz a két bejövő áram összegével. Ennek a törvénynek a fizikai jelentése egyszerű: ha nem teljesül, elektromos töltés folyamatosan felhalmozódik a csomópontban, és ez soha nem történik meg.

A második törvény nem kevésbé egyszerű. Ha komplex, elágazó lánccal rendelkezünk, akkor mentálisan egyszerű zárt áramkörökre osztható.Az áramkör áramköre különböző módon oszlik el ezeken az áramkörökön, és a legnehezebb meghatározni, hogy melyik útvonalon fognak áramlani a komplex áramkörök. Az egyes áramkörökben az elektronok vagy további energiát nyerhetnek (például egy akkumulátorból), vagy elveszíthetik (például ellenállással vagy más elemekkel). Kirchhoff második törvénye kimondja, hogy az áram bármely zárt áramkörében az elektronenergia nettó növekedése nulla. Ez a törvény egyszerű fizikai értelmezéssel is rendelkezik. Ha ez nem így lenne, minden egyes alkalommal, amikor egy zárt áramkörön haladtunk keresztül, az elektronok energiát nyernek vagy elveszítenének, és az áram folyamatosan növekszik vagy csökken. Az első esetben lehetséges egy örök mozgás, és ezt a termodinamika első törvénye tiltja; a második esetben az áramkörök bármely áramköre elkerülhetetlenül meghalna, és ezt nem tartjuk be.

A Kirchhoff-törvények legáltalánosabb alkalmazása az úgynevezett szekvenciális és párhuzamos áramkörökben. az soros áramkör (egy ilyen lánc élénk példája a karácsonyfa-füzér, amely egymás után egymás után összekapcsolt izzókból áll) az elektronok egy áramforrásból egy sor vezetéknélaz izzókon keresztül és mindegyikük ellenállása mellett a feszültség az Ohm törvényének megfelelően csökken.

az párhuzamos áramkör a vezetékek éppen ellenkezőleg úgy vannak összekötve, hogy egy áramforrásból egyenlő feszültséget alkalmaznak minden áramköri elemre, ami azt jelenti, hogy minden egyes áramköri elemnek saját áramerőssége van az ellenállástól függően. Egy párhuzamos áramkör példája a "létra" lámpák csatlakoztatása: a feszültség a gumiabroncsokra kerül, és a lámpák a kereszttartókra vannak szerelve. Az ilyen áramkör minden csomópontján áthaladó áramokat az első Kirchhoff-törvény határozza meg.

Gustav Robert KIRHGOF
Gustav Robert Kirchhof, 1824-77

Német fizikus. Konigsbergben született (modern Kalinyingrád). A villamos áramkörök kiszámítására vonatkozó törvényeket még a Königsberg Egyetem hallgatójaként fogalmazták meg. Több német egyetemen folytatta ragyogó karrierjét, az utóbbi Berlinben, ahol 1875-től haláláig elméleti fizika professzora volt. A Breslau Egyetemen (a modern Lengyelország területén) dolgozott, Robert Bunsen-szel közösen kifejlesztette a spektroszkópia alapjait (cm. Kirchhoff-Bunsen megnyitása).Ezenkívül felfedezte a Kirchhoff-törvények egy másik ciklusát, amely leírja a hőelnyelést és a sugárzást. Bár Kirchhoff életének második felét túszes székben töltötte baleset következtében, minden kortársa kedves embernek és elkötelezett optimistaként beszélt róla.


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: