Gustav Kirchhoff und Kirchhoffs Gesetze für Stromkreise

Gustav Robert Kirchhoff (12. März 1824 - 17. Oktober 1887) war ein deutscher Physiker. Er ist am bekanntesten für seine Entwicklung Kirchhoffs Gesetze, die die quantifizieren Strom und Stromspannung in Stromkreisen. Neben Kirchhoffs Gesetzen leistete Kirchhoff eine Reihe weiterer grundlegender Beiträge zur Physik, einschließlich der Arbeit an Spektroskopie und Schwarzkörperstrahlung.

Schnelle Fakten: Gustav Kirchhoff

Geboren in Königsberg, Preußen (jetzt Kaliningrad, Russland), Gustav Kirchhoff war der jüngste von drei Söhnen. Seine Eltern waren Carl Friedrich Kirchhoff, ein dem preußischen Staat gewidmeter Rechtsberater, und Juliane Johanna Henriette von Wittke. Kirchhoffs Eltern ermutigten ihre Kinder, dem preußischen Staat so gut wie möglich zu dienen. Kirchoff war ein akademisch starker Student, deshalb plante er, Universitätsprofessor zu werden, was zu dieser Zeit in Preußen als Beamter angesehen wurde. Kirchhoff besuchte mit seinen Brüdern die Kneiphofische High School und erhielt 1842 sein Diplom.

Nach dem Abitur begann Kirchhoff im Fachbereich Mathematik-Physik der Albertus-Universität Königsberg zu studieren. Dort besuchte Kirchhoff von 1843 bis 1846 ein Mathematik-Physik-Seminar, das von den Mathematikern Franz Neumann und Carl Jacobi entwickelt wurde.

Insbesondere Neumann hatte einen tiefgreifenden Einfluss auf Kirchhoff und ermutigte ihn, sich der mathematischen Physik zu widmen - einem Bereich, der sich auf die Entwicklung mathematischer Methoden für Probleme in der Physik konzentriert. Während seines Studiums bei Neumann veröffentlichte Kirchhoff 1845 im Alter von 21 Jahren seine erste Arbeit. Dieses Papier enthielt die beiden Kirchhoffschen Gesetze, die die Berechnung von Strom und Spannung in Stromkreisen ermöglichen.

Kirchhoffs Gesetze für Strom und Spannung bilden die Grundlage für die Analyse elektrischer Schaltkreise, die die Quantifizierung von Strom und Spannung innerhalb des Stromkreises ermöglichen. Kirchhoff leitete diese Gesetze ab, indem er die Ergebnisse von verallgemeinerte Ohm'sches GesetzDies besagt, dass der Strom zwischen zwei Punkten direkt proportional zur Spannung zwischen diesen Punkten und umgekehrt proportional zum Widerstand ist.

Kirchhoffs erstes Gesetz sagt, dass an einem gegebenen Übergang in einem Stromkreis der Strom, der in den Übergang fließt, gleich der Summe der Ströme sein muss, die den Übergang verlassen. Kirchhoffs zweites Gesetz sagt, dass, wenn es eine geschlossene Schleife in einem Stromkreis gibt, die Summe der Spannungsdifferenzen innerhalb der Schleife gleich Null ist.

In Zusammenarbeit mit Bunsen entwickelte Kirchhoff drei Kirchhoffsche Gesetze für die Spektroskopie:

1. Glühlampen, Flüssigkeiten oder dichte Gase, die nach dem Erhitzen aufleuchten, geben a ab kontinuierlich Lichtspektrum: Sie emittieren Licht bei allen Wellenlängen.
2. Ein heißes Gas niedriger Dichte erzeugt eine Emissionslinie Spektrum: Das Gas emittiert Licht mit bestimmten, diskreten Wellenlängen, die als helle Linien in einem ansonsten dunklen Spektrum gesehen werden können.
3. Ein kontinuierliches Spektrum, das durch ein kühleres Gas niedriger Dichte läuft, erzeugt eine Absorptionslinie Spektrum: das Gas absorbiert Licht bei bestimmten, diskreten Wellenlängen, die als dunkle Linien in einem ansonsten kontinuierlichen Spektrum gesehen werden können.

Da Atome und Moleküle ihre eigenen einzigartigen Spektren erzeugen, ermöglichen diese Gesetze die Identifizierung von Atomen und Molekülen, die in dem untersuchten Objekt gefunden werden.

Kirchhoff leistete auch wichtige Arbeit in der Wärmestrahlung und schlug 1859 das Kirchhoffsche Gesetz der Wärmestrahlung vor. Dieses Gesetz besagt, dass das Emissionsvermögen (Fähigkeit, Energie als Strahlung zu emittieren) und die Absorption (Fähigkeit, Strahlung zu absorbieren) von Ein Objekt oder eine Oberfläche ist bei jeder Wellenlänge und Temperatur gleich, wenn das Objekt oder die Oberfläche statisch thermisch ist Gleichgewicht.

Während des Studiums der Wärmestrahlung prägte Kirchhoff auch den Begriff „schwarzer Körper“, um ein hypothetisches Objekt zu beschreiben, das alles absorbierte einfallendes Licht und emittierte somit das gesamte Licht, wenn es auf einer konstanten Temperatur gehalten wurde, um Wärme zu erzeugen Gleichgewicht. Im Jahr 1900 der Physiker Max Planck würde die Hypothese aufstellen, dass diese schwarzen Körper Energie in bestimmten Werten absorbieren und abgeben, die als „Quanten. ” Diese Entdeckung würde als eine der wichtigsten Erkenntnisse für die Quantenmechanik dienen.

1847 absolvierte Kirchhoff die Universität Königsberg und wurde 1848 unbezahlter Dozent an der Berliner Universität in Deutschland. 1850 wurde er außerordentlicher Professor an der Universität Breslau und 1854 Professor für Physik an der Universität Heidelberg. In Breslau traf Kirchhoff den deutschen Chemiker Robert Bunsen, nach dem die Bunsenbrenner wurde benannt, und es war Bunsen, der dafür sorgte, dass Kirchhoff an die Universität Heidelberg kam.

In den 1860er Jahren zeigten Kirchhoff und Bunsen, dass jedes Element mit einem Unikat identifiziert werden konnte SpektralmusterDies stellte fest, dass Spektroskopie verwendet werden könnte, um die Elemente experimentell zu analysieren. Das Paar würde die Elemente entdecken Cäsium und Rubidium bei der spektroskopischen Untersuchung der Elemente in der Sonne.

Zusätzlich zu seiner Arbeit in der Spektroskopie untersuchte Kirchhoff auch die Schwarzkörperstrahlung und prägte den Begriff 1862. Seine Arbeit gilt als grundlegend für die Entwicklung von Quantenmechanik. 1875 wurde Kirchhoff Lehrstuhl für mathematische Physik in Berlin. Er ging später 1886 in den Ruhestand.

Kirchhoff starb am 17. Oktober 1887 im Alter von 63 Jahren in Berlin. Er ist bekannt für seine Beiträge auf dem Gebiet der Physik sowie seine einflussreiche Lehrerkarriere. Seine Kirchhoffschen Gesetze für elektrische Schaltkreise werden nun im Rahmen von Physik-Einführungskursen zum Elektromagnetismus unterrichtet.

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