Undang-undang Kirchhoff • James Trefil, Ensiklopedia "Dua Ratus Hukum Alam Semesta"

Undang-undang Kirchhoff

Kerjaya Gustav Kirchhoff dalam banyak aspek khas dari ahli fizik Jerman abad kesembilan belas. Jerman kemudiannya jiran barat mendekati revolusi perindustrian dan dengan itu lebih memerlukan teknologi canggih yang akan menyumbang kepada perkembangan industri yang pesat. Akibatnya, saintis, terutama saintis semulajadi, sangat dihargai di Jerman. Pada tahun ketika dia lulus dari universiti, Kirchhoff berkahwin dengan anak perempuan profesor itu, "dengan memerhati, oleh itu, sebagai salah seorang penulis biografi beliau menulis, dua syarat penting untuk kerjaya akademik yang berjaya. Tetapi sebelum itu, pada usia dua puluh satu, dia merumuskan undang-undang asas untuk mengira arus dan voltan dalam litar elektrik yang kini menanggung namanya.

Pertengahan abad XIX hanyalah masa penyelidikan aktif terhadap sifat-sifat litar elektrik, dan hasil kajian ini dengan cepat menemukan aplikasi praktis. Peraturan asas untuk mengira litar mudah, seperti undang-undang Ohm, sudah maju dengan baik. Masalahnya ialah kabel dan pelbagai elemen litar elektrik secara teknikal mungkin menghasilkan rangkaian yang sangat kompleks dan luas – tetapi tiada siapa yang tahu bagaimana untuk mensimulasikannya secara matematik untuk mengira harta mereka.Kirchhoff berjaya merangka peraturan yang membolehkannya hanya menganalisis litar yang paling kompleks, dan undang-undang Kirchhoff masih menjadi alat kerja penting bagi pakar dalam bidang kejuruteraan elektronik dan kejuruteraan elektrik.

Kedua-dua undang-undang Kirchhoff dirumuskan secara ringkas dan mempunyai tafsiran fizikal yang jelas. Undang-undang pertama menyatakan bahawa jika anda mempertimbangkan apa-apa simpulan litar (iaitu, titik cawangan di mana tiga atau lebih wayar berkumpul), jumlah arus elektrik yang memasuki litar akan sama dengan jumlah yang keluar, yang, secara amnya, adalah akibat daripada undang-undang pemuliharaan caj elektrik. Sebagai contoh, jika anda mempunyai nod berbentuk T litar elektrik dan arus elektrik mengalir melalui dua wayar, maka dawai ketiga akan mengalir ke arah dari nod ini, dan ia akan sama dengan jumlah dua arus masuk. Makna fizikal undang-undang ini adalah mudah: jika tidak dipenuhi, cas elektrik akan berkumpul secara berterusan di simpul, dan ini tidak pernah terjadi.

Undang-undang kedua tidak kurang mudah. Sekiranya kita mempunyai rantaian kompleks, bercabang, ia boleh dibahagikan secara mental kepada satu siri litar tertutup yang mudah.Arus dalam litar boleh diedarkan dalam pelbagai cara di sepanjang litar ini, dan ia adalah yang paling sukar untuk menentukan dengan mana arus arus dalam litar kompleks akan mengalir. Dalam setiap litar, elektron boleh memperoleh tenaga tambahan (contohnya, dari bateri) atau kehilangannya (sebagai contoh, pada rintangan atau unsur lain). Undang-undang kedua Kirchhoff menyatakan bahawa kenaikan bersih tenaga elektron dalam sebarang litar tertutup litar adalah sifar. Undang-undang ini juga mempunyai tafsiran fizikal yang mudah. Jika ini tidak berlaku, setiap kali melalui litar tertutup, elektron akan mendapat atau kehilangan tenaga, dan arus terus meningkat atau berkurang. Dalam kes pertama, kemungkinan untuk mendapatkan pergerakan abadi, dan ini dilarang oleh undang-undang termodinamik pertama; di kedua, apa-apa arus dalam litar elektrik pasti akan mati, dan ini kita tidak perhatikan.

Penggunaan yang paling umum dari undang-undang Kirchhoff yang kita perhatikan dalam rangkaian yang dipanggil dan selari. In litar bersiri (contoh yang jelas dari rantaian semacam itu ialah garland pokok Krismas yang terdiri daripada lampu yang terhubung secara siri antara satu sama lain) elektron dari sumber kuasa melalui satu siri wayarmelalui semua mentol, dan pada perlawanan masing-masing voltan jatuh mengikut undang-undang Ohm.

In litar selari wayar, sebaliknya, disambung sedemikian rupa sehingga voltan yang sama dari bekalan kuasa digunakan untuk setiap elemen litar, yang bermaksud bahawa setiap elemen litar mempunyai arusnya sendiri, bergantung kepada rintangannya. Satu contoh litar selari adalah sambungan lampu "tangga": voltan dikenakan pada tayar, dan lampu dipasang pada lalang. Arus yang melalui setiap nod litar seperti ini ditentukan oleh undang-undang Kirchhoff yang pertama.

Gustav Robert KIRHGOF
Gustav Robert Kirchhof, 1824-77

Ahli fizik Jerman. Dilahirkan di Konigsberg (moden Kaliningrad). Undang-undang untuk mengira litar elektrik telah dirumuskan semasa masih pelajar di Königsberg University. Beliau meneruskan kerjaya cemerlangnya di beberapa universiti Jerman, yang terakhir adalah Berlin, di mana dia seorang profesor fizik teori dari tahun 1875 hingga kematiannya. Semasa bekerja di Universiti Breslau (di wilayah Poland moden), bersama-sama dengan Robert Bunsen, beliau membangunkan asas-asas spektroskopi (lihat Membuka Kirchhoff-Bunsen).Di samping itu, beliau menemui satu lagi kitaran undang-undang Kirchhoff yang menggambarkan penyerapan haba dan sinaran. Walaupun Kirchhoff menghabiskan separuh kedua hidupnya di kerusi roda akibat kemalangan, semua orang sezaman bercakap tentang dirinya sebagai orang yang menyenangkan dan optimis yang komited.


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

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