Wetten van Kirchhoff

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Onder de naam wetten van Kirchhoff staat een aantal natuurkundige wetten bekend, twee in de elektrotechniek en één in de thermodynamica.

Elektrotechniek[bewerken]

In de elektrotechniek – met name in de netwerkanalyse – wordt onder de wetten van Kirchhoff een tweetal veelgebruikte regels verstaan die voortkomen uit de principes van behoud van energie en lading in elektrische kringen. De wetten zijn vernoemd naar de natuurkundige Gustav Robert Kirchhoff. Deze twee regels werden voor het eerst in 1845 beschreven en kunnen worden afgeleid uit de Maxwellvergelijkingen.

Som van stromen in een knooppunt is nul. i1 + i4 = i2 + i3

De eerste wet van Kirchhoff, "Stroomwet van Kirchhoff"[bewerken]

Uit het principe van behoud van elektrische lading volgt de eerste wet van Kirchhoff, ook wel de "Stroomwet van Kirchhoff" genoemd.

In elk knooppunt in een elektrische kring is de som van de stromen die in dat punt samenkomen gelijk aan de som van de stromen die vanuit dat punt vertrekken.
ofwel:
In elk knooppunt is de algebraïsche som van de stromen (waarbij ingaande stromen positief en uitgaande negatief worden genomen) gelijk aan nul:
\sum{i_i}=0

Het knooppunt kan stroom opslaan noch afgeven.

Som van spanningen in een gesloten lus is nul. v1 + v2 + v3 - v4 = 0

De tweede wet van Kirchhoff, "Spanningswet van Kirchhoff"[bewerken]

Uit het principe van behoud van energie volgt de tweede wet van Kirchhoff, ook wel de "Spanningswet van Kirchhoff" genoemd.

De som van de elektrische potentiaalverschillen (rekening houdend met de richting) in elke gesloten lus in een kring is gelijk aan nul.
\sum{v_i}=0

Tekenconventie: Een spanningsbron wordt negatief gerekend als ze de stroom wil laten vloeien in tegengestelde richting van de lus. Een spanningsval wordt positief gerekend als ze optreedt in de richting van de rondgangspijl. De richting in een lus wordt bij conventie gekozen en staat los van de lusonderdelen. Het is praktischer om steeds dezelfde richting (bijvoorbeeld rechtsom) te kiezen binnen een lus. De tekens worden dan positief of negatief bepaald per spanningsbron.

Stralingswet van Kirchhoff[bewerken]

In de thermodynamica is op het gebied van straling van verhitte lichamen nog een stralingswet van Kirchhoff bekend:

Bij thermisch evenwicht is de emissiesterkte van een voorwerp gelijk aan de absorptiefactor van dat voorwerp.

Preciezer

De verhouding van de emissiesterkte van een lichtgevend voorwerp tot zijn absorptiefactor is een constante, die alleen afhangt van de temperatuur en de golflengte van de straling.

Een gas absorbeert juist die golflengten, die het in lichtgevende toestand zelf uitzendt. Een bekend proefje met NaCl laat dit zien: een damp van natrium vangt de gele spectraallijnen weg die het zout (natrium) in een vlam uitzendt.

Deze wet geldt enkel voor twee lichamen op ongeveer dezelfde temperatuur. Voor berekeningen tussen de zon en de aarde kan de formule dus niet gebruikt worden.

Zie ook[bewerken]