يرتبط التيار والجهد عمومًا بالدائرة الكهربائية، وبالتالي سنشرح لك كل منهما بالتفصيل مع فهم قانون كيرشوف للتيار والجهد.
مع مجموعة من المعلومات حول العالم المادي Kirchhoff حول هذا الموضوع، اتبع مقالنا المميز بشكل متكرر.
الفيزيائي كيرشوف
- كان جوستاف روبرت كيرشوف ألمانيًا ولد في روسيا في 12 مارس 1824 م.
- توفي في 17 أكتوبر 1887 في ألمانيا.
- لقد كان العالم الذي أسس مع الكيميائي روبرت بونسون نظرية التحليل الطيفي وما تعنيه هذه النظرية.
- إنها تحليل الضوء المنبعث من مادة ساخنة، وبالتالي فهي نظرية متعلقة بالتحليل الكيميائي للأضواء.
- تمكن كيرشوف من تطبيق هذه النظرية على التحليل الطيفي بوضوح، من خلال الشمس، حيث ركز على الأشعة المنبعثة منها.
- عندما يمر الضوء عبر الغاز، يمتص الغاز هذه الأشعة بسرعة، أو ما يسمى بالأطوال الموجية.
- هذا يجعل النظرية أن ظهور إحداثيات فلكية فريدة من نوعها.
- عمل كيرشوف كمدرس في جامعة برلين، ثم أستاذًا للفيزياء في جامعة هايدلبرغ واكتشف لاحقًا قانون التيار والجهد.
- الذي ساهم في شهرته بشكل واضح.
اقرأ أيضًا: مساهمات نيوتن في الفيزياء كاملة pdf
تعريف الكهرباء
- كل ذلك مرتبط بدائرة كهربائية، من خلال تدفق الإلكترونات في تلك الدائرة.
- ولكن يجب إغلاق الدائرة بحيث إذا حدث انقطاع في الدائرة أو في أي مكان آخر فيها.
- ينقطع التيار، وبالتالي يجب إغلاق مفتاح الدائرة الكهربائية.
تحديد الجهد
- البطاريات لها أحد مصادر الجهد، كما هو معروف عن الجهد.
- هذا هو الفرق بين نقطتين داخل الدائرة.
- وبالتالي، فإن وجودها في البطارية يوفر الطاقة اللازمة لحركة الإلكترونات المناسبة.
- وحركتها داخل الدائرة الكهربائية.
- وتجدر الإشارة أيضًا إلى أن المصباح الكهربائي يعمل عن طريق سحب الطاقة المخزنة من البطارية.
- لتحويلها إلى طاقة ضوئية، فهي شكل آخر من أشكال الطاقة.
- هذا يساعد على جعل الجهد داخل المقاوم في الدائرة سالب.
معلومات حول قانون كيرشوف
- تم إنشاء قانون كيرشوف للتيار والجهد وفقًا لكيرشوف في عام 1845 م، حيث أعلن هذين القانونين.
- يمكنهم حساب الجهد والتيار، كما تقول النظرية.
- إنه امتداد لنظرية قانون الفيزيائي الألماني جورج سيمون أوم.
- وبالمثل، يهدف قانونا كيرشوف إلى تعميم المعادلات التي تصف تدفق الكهرباء.
- وأيضًا من خلال استخدام الموصلات الكهربائية ثلاثية الأبعاد، وبالتالي فإن هذين القانونين لهما دور كبير في تحليل الدوائر الكهربائية.
- مما يجعلهم يدخلون في العديد من التطبيقات العملية في الحياة.
قانون كيرشوف للتيار والجهد
قانون الكهرباء في كيرشوف
- والتي توفر مجموعة من التيارات التي تدخل عقدة معينة في دائرة كهربائية.
- أيضًا، لا يُستهلك التيار أبدًا في تلك الدائرة، طالما أنه يساوي عدد التيارات الخارجة من تلك العقدة.
- من المنطقي أن كل تيار يمر يجب أن يعود مرة أخرى.
- يتم التعبير عن تيار Kirchhoff أيضًا بالمعادلة التالية.
- والقانون الآتي: مجموع التيارات التي تدخل نقطة الوصل = مجموع التيارات الخارجة منها.
- اتبع اتجاه التيار الكهربائي في هذا القانون، إذا تم استخدامه لدائرة كهربائية.
- يتم تطبيق اتجاه التيار في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة.
- لذلك، إذا كان الافتراض مخالفًا للحقيقة، يتم إنتاج إشارة تيار سالبة، لأن الافتراض يستخدم في كل هذه المعادلات.
- كذلك هو المجموع الجبري لكل الكمون في دائرة مغلقة، تقع في اتجاه عقارب الساعة أو عكس اتجاه عقارب الساعة.
- يجب أن يكون الصفر، أو مجموع الفولتية المتزايدة لفرق الجهد، في مسار مغلق من – إلى + مساويًا لمجموع الفولتية الهابطة.
- مما يساهم في تقليل فرق الجهد الذي يقابل + 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 بالنسبة لكيرشوف، يتم التعبير عنه كمجموع تغيرات الجهد التي تحدث في دائرة مغلقة.
- يجب أن يكون دائمًا صفرًا، لذلك عند حساب الجهد وإضافته إلى كل مكون من مكونات الدائرة على طول الحلقة المغلقة.
- ثم سيكون مجموع كل الجهود صفرًا.
- يتم التعبير عن قانون جهد كيرشوف بعلاقة رياضية معبر عنها بهذه المعادلة.
- الجهد 1 + الجهد 2 + الجهد 3 = صفر.
معلومات حول قوس ويتستون
- كان تشارلز ويتستون عالمًا ومكتشفًا إنجليزيًا درس العلوم العامة وتخصص في الفيزياء.
- جعله هذا يطور طريقة لتحديد مقاومة غير معروفة، باستخدام جهاز يسمى جسر ويتستون أو جسر ويتستون.
- هذا هو الجسر الذي ينتج خلايا الوزن ويقارن ويقيس المقاومة الداخلية الأخرى بين أوم واحد وميجا أوم.
- والهيكل الأساسي لذلك الجسر، من خلال أذرع المقاومة الأربعة لـ ABRS.
- لإعطائها مقياس الجلفانومتر الحالي.
قد تكون مهتمًا بـ: البحوث الكيميائية والتوازن الديناميكي في الفيزياء
تطبق قوانين كيرشوف
قانون كيرشوف الأول
- يتم تطبيق قانون كيرشوف الأول على النحو التالي لكل نقطة من النقاط التالية أ، ب، ج، د
- أنا – I1 – I3 = 0
- إذن I2 + I4 – I = 0
- أنا 1 – I2 – I5 = 0
- أيضًا I3 – I4 – I6 = 0
قانون كيرشوف الثاني
- بينما يتم استخدام قانون Kirchhoff الثاني لحساب المجموع الجبري للجهد على النحو التالي: –
- في دائرة مغلقة ABDA، I1R1 – I5RG + I6RG + I3R3 = 0
- أيضًا، في دائرة مغلقة BCDB، I2R2 + I4R4 – I6R6 + I5R5 = 0
- في دائرة ADCEFA المغلقة، I3R3 – I4R4 – IR = 0
توازن الجسر
- إذا تم تطبيق شرط التوازن على الجسر، بحيث لا يتدفق التيار عبر الجلفانومتر IG، فيجب أن يعني ذلك ما يلي: –
- I1 = I2، I3 = I4، I5 = I6
- عند تطبيق هذا القانون على المعادلات الخاصة بمجموع الفروق المحتملة، نرى ما يلي: –
- I1 R1 = I3 R3
- I2 R2 = I4 R4
- لذلك عندما يتم تقسيم المعادلتين أعلاه، يتم استخدام المعادلة التالية: –
- R1 / R2 = R3 / R4
اختتام إيجاد قانون كيرشوف في الفيزياء
نستنتج من هذين القانونين أن أهم طريقة للحصول على الكهرباء هي كما يلي: –
- حدد الاتجاه المطلوب للتيار، ثم استخدم قانون كيرشوف الأول.
- عن طريق كتابة معادلة ذلك التيار الكهربائي.
- ارسم المسار المغلق من النقطة المحددة، ثم استخدم قانون كيرشوف الثاني.
- بكتابة معادلة فرق الجهد.
- حل المعادلات الناتجة عن الحذف، وكذلك الناتجة عن الاستبدال، يتم الحصول على إيجاد التيارات.
- ثم خذ الجهد الذي يتم تطبيقه على المقاومة بموجب قانون أوم.
انظر أيضًا: بحث حول ثابت بولتزمان في الفيزياء
في نهاية بحثنا نعرف كل تفاصيل أحد أهم وأشهر قوانين الفيزياء وأكثرها انتشارًا، وهو قوانين الكهرباء والجهد الكهربائي.
وهو ما يجلب مجموعة من التحديثات المهمة لعالم الفيزياء، ويسهل عددًا كبيرًا من المعادلات والطرق الفيزيائية والرياضية.