بحث عن قانون كيرشوف في الفيزياء

يرتبط التيار والجهد عمومًا بالدائرة الكهربائية، وبالتالي سنشرح لك كل منهما بالتفصيل مع فهم قانون كيرشوف للتيار والجهد.

للحصول على مجموعة من معلومات العالم المادي لـ Kirchhoff حول هذا الموضوع، اتبع مقالنا المعتاد.

الفيزيائي كيرشوف

• جوستاف روبرت كيرشوف ألماني ولد في 12 مارس 1824 م في روسيا.
  • توفي في ألمانيا في 17 أكتوبر 1887.
• هو العالم الذي أسس مع الكيميائي روبرت بونسون نظرية التحليل الطيفي وأهميتها.
  • إنها تحليل الضوء المنبعث من مادة ساخنة وبالتالي فهي نظرية متعلقة بالتحليل الكيميائي للضوء.
• كان كيرشوف قادرًا على تطبيق نظرية التحليل الطيفي هذه بوضوح من خلال الشمس من خلال تركيز الأشعة المنبعثة منها.
• عندما يمر الضوء عبر الغاز، يمتص الغاز بسهولة تلك الأشعة، أو ما يعرف بالأطوال الموجية.
  • مما جعل هذه النظرية أصل الإحداثيات الرائعة في علم الفلك.
• عمل كيرشوف محاضرًا خاصًا في جامعة برلين، ثم أستاذًا للفيزياء في جامعة هايدلبرغ، واكتشف لاحقًا قانون التيار والجهد.
  • مما ساهم بشكل واضح في شهرته.

اقرأ أيضًا: مساهمات نيوتن في الفيزياء كاملة pdf

تعريف التيار الكهربائي

• إنها كلها مرتبطة بدائرة كهربائية عن طريق تدفق الإلكترونات في تلك الدائرة.
• ولكن يجب إغلاق الدائرة بحيث إذا حدث فتح في تلك الدائرة أو في أي مكان آخر فيها.
• التيار متقطع، لذلك يجب إغلاق قاطع الدائرة.

تحديد التوتر

• تحتوي البطاريات على أحد مصادر الجهد المعروفة من الفولتية.
  • إنه الفرق بين النقطتين داخل الدائرة.
• وبالتالي، فإن وجودها في البطارية يوفر الطاقة اللازمة للحركة الصحيحة للإلكترونات.
  • وحركتها داخل الدائرة.
• وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن المصباح الكهربائي يعمل عن طريق أخذ الطاقة الموفرة من تلك البطارية.
  • لتحويلها إلى طاقة ضوئية، فهي شكل آخر من أشكال الطاقة.
• هذا يساعد الجهد عبر المقاوم في الدائرة على أن يصبح سالبًا.

معلومات عن قانون كيرشوف

• تم وضع قانون كيرشوف للتيار والجهد بعد كيرشوف في عام 1845 م، حيث أصدر كلا هذين القانونين.
• هم الذين يمكنهم حساب الجهد والتيار الكهربائي من هذه النظرية.
  • إنه امتداد للنظرية القانونية للفيزيائي الألماني جورج سيمون أوم.
• وبالمثل، فإن قانونا كيرشوف كانا يهدفان إلى تعميم المعادلات التي تصف تدفق التيار الكهربائي.
• وأيضًا من خلال استخدام الموصلات الكهربائية ثلاثية الأبعاد، وبالتالي لعب هذان القانونان دورًا كبيرًا في تحليل الدوائر الكهربائية.
  • من خلال هذا، يدخلون مجموعة متنوعة من تطبيقات الحياة العملية.

قانون كيرشوف للتيار والجهد

قانون كيرشوف الحالي

• يوفر هذا سلسلة من التيارات التي تدخل عقدة معينة في الدائرة.
• أيضًا، لا يتم استهلاك التيار في هذه الدائرة على الإطلاق بشرط أن يكون مساويًا لمجموع التيارات المنبعثة من هذه العقدة.
  • من المنطقي أن كل تيار يذهب يجب أن يعود مرة أخرى.
• يتم التعبير عن التيار الكهربائي في Kirchhoff أيضًا بالمعادلة التالية.
  • والقانون الآتي: مجموع التيارات التي تدخل العقدة = مجموع التيارات الخارجة منها.
• جنبًا إلى جنب مع اتجاه التيار الكهربائي، ينطبق هذا القانون عند تطبيقه على الدائرة.
  • يتم تحديد اتجاه التيار في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة.
  • لذلك إذا كانت الفرضية معاكسة للواقع، فسيتم إنتاج إشارة تيار سالبة لأن الفرضية مستخدمة في كل هذه المعادلات.
• إذن، المجموع الجبري لكل الكمون في دائرة مغلقة إما في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة.
• يجب أن يساوي صفر أو مجموع الفولتية المتزايدة في فرق الجهد في مسار مغلق من – إلى + مجموع الفولتية الهابطة.
  • مما يساهم في تقليل فرق الجهد الذي يساوي + إلى -.

الشكل المناسب لهذه المعادلة هو: –

• V3 + V1 – V2 – V4 = 0
• أيضًا V2 + V4 – V3 – V1 = 0
• V1 + V3 = V2 + V4

قانون الجهد الكهربائي كيرشوف

• الجهد في Kirchhoff، يتم التعبير عنه كمجموع تغيرات الجهد التي تحدث في دائرة مغلقة.
• لذلك يجب أن يكون دائمًا صفرًا عند حساب الجهد وإضافته عبر كل مكون من مكونات الدائرة على طول الحلقة المغلقة.
  • سيكون مجموع كل هذه الجهود حينئذٍ صفرًا.
• يتم التعبير عن قانون الإجهاد في كيرشوف بعلاقة رياضية يتم التعبير عنها بواسطة هذه المعادلة.
  • الجهد 1 + الجهد 2 + الجهد 3 = صفر.

معلومات حول قوس ويتستون

• كان تشارلز ويتستون عالمًا ومستكشفًا إنجليزيًا درس العلوم العامة وتخصص في الفيزياء.
• أعطاه هذا فكرة تحديد مقاومة غير معروفة باستخدام جهاز يسمى جسر ويتستون أو جسر ويتستون.
• إنه الجسر الذي يصنع خلايا الحمل ويقارن ويقيس المقاومات الأخرى في نطاق واحد أوم إلى ميغا أوم.
  • والبنية الأساسية لهذا الجسر، من خلال أربعة أذرع مقاومة ABRS.
  • لتزويدها بالكهرباء والجلفانومتر.

قد يثير هذا اهتمامك: البحث عن التوازن الكيميائي والديناميكي في الفيزياء

تطبق قوانين كيرشوف

قانون كيرشوف الأول

• يستخدم قانون Kirchhoff الأول لكل من النقاط التالية A و B و C و D على النحو التالي
• أنا – I1 – I3 = 0
• إذن I2 + I4 – I = 0
• I1 – I2 – I5 = 0
• أيضًا I3 – I4 – I6 = 0

قانون كيرشوف الثاني

• بينما يستخدم قانون كيرشوف الثاني هذا لحساب المجموع الجبري للإجهاد على النحو التالي: –
• في دائرة ABDA مغلقة، I1R1 – I5RG + I6RG + I3R3 = 0
• أيضًا، في دائرة مغلقة BCDB، I2R2 + I4R4 – I6R6 + I5R5 = 0
• في دائرة ADCEFA مغلقة، I3R3 – I4R4 – IR = 0

التوازن في الجسر

• في حالة وجود حالة التوازن في الجسر، أي لا يتدفق التيار إلى الجلفانومتر IG، فهذا يعني بالضرورة ما يلي:
  • I1 = I2، I3 = I4، I5 = I6
• بتطبيق هذا القانون على المعادلات لمجموع الفروق المحتملة، يجد المرء:
  • I1R1 = I3R3
  • I2R2 = I4R4
• لذلك عندما يتم تقسيم المعادلتين أعلاه، يتم استخدام المعادلة التالية: –
  • R1 / R2 = R3 / R4

استنتاج حول البحث عن قانون كيرشوف في الفيزياء

نستنتج من هذين القانونين أن أهم طريقة لإيجاد التيار الكهربائي هي كما يلي: –

• حدد الاتجاه المطلوب للتيار الكهربائي، ثم طبق قانون كيرشوف الأول.
  • عن طريق كتابة معادلة هذا التيار الكهربائي.
• احصل على المسار المغلق من النقطة المحددة ثم استخدم قانون Kirchhoff الثاني.
  • بكتابة معادلة فرق الجهد.
• من خلال حل المعادلات الناتجة عن الحذف وأيضًا من الاستبدال، يحصل المرء على إيجاد تدفقات.
• وبعد ذلك تحصل على الجهد المطبق عبر المقاوم وفقًا لقانون أوم.

انظر أيضًا: بحث بولتزمان المستمر في الفيزياء

في نهاية بحثنا عرفنا كل تفاصيل أحد أهم وأشهر قوانين الفيزياء وأكثرها انتشارًا، وهو قوانين التيار الكهربائي والجهد الكهربائي.

أدى ذلك إلى عدد من التحديثات المهمة في عالم الفيزياء وجعل عددًا كبيرًا من المعادلات والعمليات الفيزيائية والرياضية ممكنًا.