قوانين جوستاف كيرشوف ودوائر كيرشوف للدوائر الكهربائية

كان جوستاف روبرت كيرشوف (12 مارس 1824 - 17 أكتوبر 1887) فيزيائيًا ألمانيًا. وهو معروف بتطويره قوانين كيرشوف، والتي تحدد كمية تيار و الجهد االكهربى في الدوائر الكهربائية. بالإضافة إلى قوانين Kirchhoff ، قدم Kirchhoff عددًا من المساهمات الأساسية الأخرى في الفيزياء ، بما في ذلك العمل على التحليل الطيفي و إشعاع الجسم الأسود.

حقائق سريعة: جوستاف كيرشوف

ولد في كونيجسبيرج ، بروسيا (الآن كالينينغراد ، روسيا) ، كان غوستاف كيرشوف الأصغر بين ثلاثة أبناء. كان والديه كارل فريدريش كيرشوف ، مستشار قانوني مكرس للدولة البروسية ، وجوليان جوهانا هنرييت فون ويتك. شجع والدا كيرشوف أطفالهم على خدمة الدولة البروسية بأفضل ما يمكن. كان كيرشوف طالبًا قويًا أكاديميًا ، لذلك خطط أن يصبح أستاذًا جامعيًا ، والذي كان يعتبر دورًا لموظف مدني في بروسيا في ذلك الوقت. حضر كيرشوف مدرسة كنيبوفيش الثانوية مع إخوته وحصل على دبلومه عام 1842.

بعد تخرجه من المدرسة الثانوية ، بدأ كيرشوف يدرس في قسم الرياضيات والفيزياء في جامعة ألبرتوس كونيغسبرغ. هناك ، حضر كيرشوف ندوة الرياضيات والفيزياء من عام 1843 إلى عام 1846 التي طورها علماء الرياضيات فرانز نيومان وكارل جاكوبي.

كان لنيومان على وجه الخصوص تأثير عميق على Kirchhoff ، وشجعه على متابعة الفيزياء الرياضية - وهو مجال يركز على تطوير الأساليب الرياضية لمشاكل في الفيزياء. أثناء الدراسة مع نيومان ، نشر كيرشوف أول ورقة بحثية له في عام 1845 في سن 21. احتوت هذه الورقة على قانونَي Kirchhoff ، اللذان يسمحان بحساب التيار والجهد في الدوائر الكهربائية.

إن قوانين كيرشوف للتيار والجهد هي أساس تحليل الدوائر الكهربائية ، مما يسمح بتحديد كمية التيار والجهد داخل الدائرة. استمد كيرشوف هذه القوانين بتعميم نتائج قانون أوم، والتي تنص على أن التيار بين نقطتين يتناسب طرديا مع الجهد بين تلك النقاط ويتناسب عكسيا مع المقاومة.

قانون كيرشوف الأول يقول أنه في تقاطع معين في الدائرة ، يجب أن يساوي التيار الذي يدخل في الوصلة مجموع التيارات التي تغادر الوصلة. قانون كيرشوف الثاني يقول أنه إذا كان هناك حلقة مغلقة في الدائرة ، فإن مجموع اختلافات الجهد داخل الحلقة يساوي صفر.

من خلال تعاونه مع Bunsen ، طور Kirchhoff ثلاثة قوانين Kirchhoff للتحليل الطيفي:

1. تتحلل المواد الصلبة أو السائلة أو الغازات الكثيفة - التي تضيء بعد تسخينها - مستمر طيف الضوء: ينبعث الضوء في جميع الأطوال الموجية.
2. ينتج الغاز الساخن منخفض الكثافة خط الانبعاث الطيف: يطلق الغاز الضوء عند أطوال موجية محددة ومنفصلة ، والتي يمكن رؤيتها كخطوط مشرقة في طيف مظلم.
3. ينتج الطيف المستمر الذي يمر عبر غاز أكثر برودة ومنخفض الكثافة خط الامتصاص الطيف: الغاز تمتص الضوء على أطوال موجية محددة منفصلة ، والتي يمكن رؤيتها كخطوط داكنة في طيف مستمر.

لأن الذرات والجزيئات تنتج أطيافها الفريدة الخاصة بها ، تسمح هذه القوانين بتحديد الذرات والجزيئات الموجودة في الجسم الذي تتم دراسته.

قام Kirchhoff أيضًا بعمل مهم في الإشعاع الحراري ، واقترح قانون Kirchhoff للإشعاع الحراري في عام 1859. ينص هذا القانون على أن الابتعاثية (القدرة على انبعاث الطاقة كإشعاع) وامتصاص (القدرة على امتصاص الإشعاع) الجسم أو السطح متساويان في أي طول موجي ودرجة حرارة ، إذا كان الجسم أو السطح في درجة حرارة ثابتة حالة توازن.

أثناء دراسة الإشعاع الحراري ، صاغ كيرشوف أيضًا مصطلح "الجسم الأسود" لوصف جسم افتراضي يمتص كل ومن ثم ينبعث منها كل الضوء عندما يتم الحفاظ عليه عند درجة حرارة ثابتة لتكوين حرارة حالة توازن. في عام 1900 ، الفيزيائي ماكس بلانك قد يفترض أن هذه الأجسام السوداء تمتص وتنبعث طاقة في قيم معينة تسمى "كمي. " سيكون هذا الاكتشاف بمثابة أحد الأفكار الرئيسية لميكانيكا الكم.

في عام 1847 ، تخرج كيرشوف من جامعة كونيجسبيرج ، وأصبح محاضرًا غير مدفوع الأجر في جامعة برلين في ألمانيا عام 1848. في عام 1850 ، أصبح أستاذًا مشاركًا في جامعة بريسلاو وفي عام 1854 أستاذًا للفيزياء في جامعة هايدلبرغ. في بريسلاو ، التقى كيرشوف الكيميائي الألماني روبرت بنسن ، وبعد ذلك موقد بنسن تم تسميته ، وكان بنسن هو الذي رتب لكي يأتي كيرشوف إلى جامعة هايدلبرغ.

في ستينيات القرن التاسع عشر ، أظهر كيرشوف وبونسن أنه يمكن تحديد كل عنصر بعنصر فريد النمط الطيفي، مؤكدًا أن التحليل الطيفي يمكن استخدامه لتحليل العناصر تجريبيًا. سيكتشف الزوج العناصر سيزيوم و الروبيديوم أثناء فحص عناصر الشمس باستخدام التحليل الطيفي.

بالإضافة إلى عمله في التحليل الطيفي ، كان كيرشوف يدرس أيضًا إشعاع الجسم الأسود ، وصاغ المصطلح في عام 1862. يعتبر عمله أساسيا لتطوير ميكانيكا الكم. في عام 1875 ، أصبح كيرشوف رئيسًا للفيزياء الرياضية في برلين. تقاعد في وقت لاحق في عام 1886.

توفي كيرشوف في 17 أكتوبر 1887 في برلين ، ألمانيا عن عمر يناهز 63 عامًا. يتم تذكره لمساهماته في مجال الفيزياء وكذلك مهنته التعليمية المؤثرة. يتم تدريس قوانين كيرشوف للدوائر الكهربائية الآن كجزء من دورات الفيزياء التمهيدية حول الكهرومغناطيسية.

• هوكي ، توماس أ. ، محرر. موسوعة السيرة الذاتية لعلماء الفلك. سبرينغر ، 2014.
• عنان ، عزيز س. "ماذا تعثر غوستاف روبرت كيرشوف بعد 150 عامًا؟" وقائع ندوة 2010 IEEE الدولية على الدوائر والأنظمة، ص. 73–76.
• "قوانين كيرشوف". جامعة كورنيل، http://astrosun2.astro.cornell.edu/academics/courses/astro201/kirchhoff.htm.
• Kurrer ، كارل يوجين. تاريخ نظرية الهياكل: من تحليل القوس إلى الميكانيكا الحاسوبية. إرنست وسون ، 2008.
• "جوستاف روبرت كيرشوف". التعبيرات الجزيئية: العلوم والبصريات وأنت, 2015, https://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/kirchhoff.html.
• أوكونور ، ج. جيه ، وروبرتسون ، إي. F. "جوستاف روبرت كيرشوف". جامعة سانت اندروز ، اسكتلندا, 2002.
• بالما ، كريستوفر. "قوانين كيرشوف ومطيافية." جامعة ولاية بنسلفانيا, https://www.e-education.psu.edu/astro801/content/l3_p6.html.