Gustavo Kirchhoffo ir Kirchhoffo įstatymai dėl elektros grandinių

Gustavas Robertas Kirchhofas (1824 m. Kovo 12 d. – 1887 m. Spalio 17 d.) Buvo vokiečių fizikas. Jis labiausiai žinomas dėl tobulėjimo Kirchhoffo įstatymai, kuris kiekybiškai apibūdina srovės ir Įtampa elektros grandinėse. Be Kirchhoffo įstatymų, Kirchhoffas įnešė nemažai kitų esminių indėlių į fiziką, įskaitant darbą spektroskopija ir juodųjų kūnų radiacija.

Greiti faktai: Gustavas Kirchhoffas

Gimęs Karaliaučiuje, Prūsija (dabar Kaliningradas, Rusija), Gustavas Kirchhoffas buvo jauniausias iš trijų sūnų. Jo tėvai buvo teisės patarėjas, pasišventęs Prūsijos valstybei, Carlas Friedrichas Kirchhoffas ir Juliane Johanna Henriette von Wittke. Kirchhoffo tėvai skatino vaikus kuo geriau tarnauti Prūsijos valstybei. Kirchoffas buvo akademiškai stiprus studentas, todėl planavo tapti universiteto profesoriumi, kuris tuo metu buvo laikomas valstybės tarnautojo vaidmeniu Prūsijoje. Kirchhofas kartu su broliais lankė Kneiphofische vidurinę mokyklą ir gavo diplomą 1842 m.

Baigęs vidurinę mokyklą, Kirchhoffas pradėjo studijuoti Karaliaučiaus universiteto Albertus universiteto Matematikos-fizikos skyriuje. Ten Kirchhoffas dalyvavo matematikos-fizikos seminare 1843–1846, kurį sukūrė matematikai Franzas Neumannas ir Carlas Jacobi.

Visų pirma, Neumannas padarė didelę įtaką Kirchhofsui ir paskatino jį vykdyti matematinę fiziką - sritį, kurioje pagrindinis dėmesys skiriamas matematinių metodų kūrimui fizikos problemoms spręsti. Studijuodamas su Neumannu, 1845 m., Būdamas 21 metų, Kirchhoffas paskelbė pirmąjį savo darbą. Šiame darbe yra du Kirchhoffo įstatymai, kurie leidžia apskaičiuoti srovę ir įtampą elektros grandinėse.

Kirchhoffo srovės ir įtampos įstatymai yra elektros grandinių analizės pagrindas, leidžiančios kiekybiškai įvertinti srovės ir įtampos kontūrą. Kirchhoffas išvedė šiuos įstatymus apibendrindamas Omos įstatymas, kuriame teigiama, kad srovė tarp dviejų taškų yra tiesiogiai proporcinga įtampai tarp tų taškų ir atvirkščiai proporcinga pasipriešinimui.

Pirmasis Kirchhoffo įstatymas sako, kad tam tikroje sankryžos grandinėje srovė, einanti į sankryžą, turi būti lygi srovių, išeinančių iš sankryžos, sumai. Antrasis Kirchhoffo įstatymas sako, kad jei grandinėje yra uždara kilpa, įtampos skirtumų kilpoje suma lygi nuliui.

Bendradarbiaudamas su Bunsenu, Kirchhofas sukūrė tris Kirchhoffo įstatymus spektroskopijai:

1. Kietosios lempos, skysčiai arba tankios dujos, kurios užsidega jas įkaitinus, išskiria a tęstinis šviesos spektras: jie skleidžia šviesą visais bangos ilgiais.
2. Karštos mažo tankio dujos sukuria išmetimo linija spektras: dujos skleidžia šviesą tam tikrais, atskirais bangų ilgiais, kurie kitaip tamsiame spektre gali būti vertinami kaip ryškios linijos.
3. Ištisinis spektras, einantis pro vėsesnes mažo tankio dujas, sukuria absorbcijos linija spektras: dujos sugeria šviesa tam tikrais, atskirais bangos ilgiais, kurie kitaip nepertraukiamame spektre gali būti vertinami kaip tamsiosios linijos.

Kadangi atomai ir molekulės sukuria savo unikalius spektrus, šie dėsniai leidžia nustatyti atomus ir molekules, aptinkamas tiriamame objekte.

Kirchhoffas taip pat atliko svarbų šiluminės spinduliuotės darbą ir 1859 m. Pasiūlė Kirchhoffo šiluminės spinduliuotės įstatymą. Šis įstatymas teigia, kad:. Spinduliuotės (gebėjimas spinduliuoti energiją) ir absorbcija (gebėjimas absorbuoti radiaciją) objektas ar paviršius yra lygus bet kurio ilgio ir temperatūros bangai, jei objektas ar paviršius yra statiškai šiluminis pusiausvyra.

Studijuodamas šiluminę spinduliuotę, Kirchhoffas taip pat sugalvojo terminą „juodas kūnas“, kad apibūdintų hipotetinį objektą, absorbuojantį visus įeinanti šviesa ir tokiu būdu skleidžia visą tą šviesą, kai ji buvo palaikoma pastovioje temperatūroje, kad būtų nustatyta šiluma pusiausvyra. 1900 m., Fizikas Maksas Plankas iškeltų hipotezę, kad šie juodi kūnai absorbuoja ir skleidžia energiją tam tikromis vertybėmis, vadinamomis „kvantos. “ Šis atradimas pasitarnaus kaip viena pagrindinių kvantinės mechanikos įžvalgų.

1847 m. Kirchhoffas baigė Karaliaučiaus universitetą, o 1848 m. Tapo neapmokamu dėstytoju Berlyno universitete Vokietijoje. 1850 m. Jis tapo Breslau universiteto docentu, o 1854 m. - Heidelbergo universiteto fizikos profesoriumi. Breslave Kirchhoffas susitiko su vokiečių chemiku Robertu Bunsenu, po kurio Bunseno degiklis buvo pavadintas, ir būtent Bunsenas pasirūpino, kad Kirchhofas atvyktų į Heidelbergo universitetą.

1860-aisiais Kirchhoffas ir Bunsenas parodė, kad kiekvienas elementas gali būti identifikuojamas su unikaliu spektrinis modelis, nustatant, kad spektroskopija gali būti naudojama eksperimentiškai analizuoti elementus. Pora atras elementus cezio ir rubidis tiriant saulėje esančius elementus, naudojant spektroskopiją.

Be savo darbo spektroskopijoje, Kirchhofas taip pat tirs juodųjų kūnų spinduliuotę, sugalvodamas terminą 1862 m. Jo darbas laikomas esminiu kuriant Kvantinė mechanika. 1875 m. Kirchhofas tapo matematinės fizikos pirmininku Berlyne. Vėliau jis pasitraukė 1886 m.

Kirchhoffas mirė 1887 m. Spalio 17 d., 63 m., Berlyne, Vokietijoje. Jis prisimenamas už savo indėlį į fizikos lauką ir įtakingą mokytojo karjerą. Jo Kirchhoffo įstatymai dėl elektros grandinių dabar yra dėstomi kaip įvadiniai fizikos kursai apie elektromagnetizmą.

• Ledo ritulys, Tomas A., redaktorius. Biografinė astronomų enciklopedija. „Springer“, 2014 m.
• Inanas, Azizas S. „Ką prieš 150 metų suklupo Gustavas Robertas Kirchhoffas?“ IEEE tarptautinio grandinių ir sistemų simpoziumo 2010 m, p. 73–76.
• „Kirchhoffo įstatymai“. Kornelio universitetas, http://astrosun2.astro.cornell.edu/academics/courses/astro201/kirchhoff.htm.
• Kurreras, Karlas-Eugenas. Struktūrų teorijos istorija: nuo arkos analizės iki kompiuterinės mechanikos. „Ernst & Sohn“, 2008 m.
• „Gustavas Robertas Kirchhoffas“. Molekulinės išraiškos: mokslas, optika ir jūs, 2015, https://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/kirchhoff.html.
• O’Connor, Dž. J. ir Robertsonas, E. F. „Gustavas Robertas Kirchhoffas“. St. Andrews universitetas, Škotija, 2002.
• Palma, Kristoforas. „Kirchoffo įstatymai ir spektroskopija“. Pensilvanijos valstijos universitetas, https://www.e-education.psu.edu/astro801/content/l3_p6.html.