Przeczytaj
Warto przeczytać
Prawa fizyki opierają się na czterech podstawowych zasadach zachowania: energii, pędu, momentu pędu i ładunku. W fizyce jądrowej istnieje jeszcze zasada zachowania liczby barionowejliczby barionowej. W układach izolowanych od otoczenia wielkości te pozostają niezmienne.
Zajmiemy się teraz zasadą zachowania ładunku. Układem izolowanym będzie tu zamknięty obwód elektryczny. Jeżeli nie działają żadne czynniki zewnętrzne, elektrony będące nośnikami ładunku w przewodnikach i jony, nośniki ładunku w elektrolitach, nie wydostają się na zewnątrz.
Weźmy pod uwagę jakiekolwiek rozgałęzienie przewodów elektrycznych (tzw. węzeł).
Niektórymi przewodami prąd wpływa do tego węzła, pozostałymi wypływa. Zasada zachowania ładunku nakazuje, aby suma ładunków wpływających w określonym czasie do tego rozgałęzienia była równa sumie ładunków wypływających z niego w tym samym czasie. Ponieważ natężenie prądu w przewodzie elektrycznym, to wielkość zdefiniowana jako całkowity ładunek przepływający przez ten przewód w jednostce czasu, zasadę tę możemy sformułować używając pojęcia natężenia prądu.
I prawo Kirchhoffa będzie w naszym przypadku brzmiało następująco:
Suma natężeń prądów wpływających do węzła obwodu elektrycznego jest równa sumie natężeń prądów wypływających z niego.
Mając konkretny obwód elektryczny analizujemy umiejscowienie sił elektromotorycznych i strukturę połączeń i wiemy, w jakim kierunku płynie prąd w danej gałęzi. Załóżmy, że na Rys. 1. prądy IIndeks dolny 22, IIndeks dolny 55 to prądy wpływające do węzła, a IIndeks dolny 11, IIndeks dolny 33 i IIndeks dolny 44 - wypływające z węzła (patrz Rys. 2.). A zatem, I prawo Kirchhoffa w tym przypadku zapiszemy w postaci równania:
Przystępując do rozwiązywania zadania, zazwyczaj nie wiemy jeszcze, w którym kierunku płynie każdy z prądów, znając tylko umiejscowienie sił elektromotorycznychsił elektromotorycznych i strukturę połączeń. Ustalmy wiec kierunki dowolnie, wedle własnego uznania. Jeśli z obliczeń otrzymamy ujemną wartość któregoś z natężeń, oznacza to, że prawdziwy kierunek prądu jest po prostu przeciwny do przyjętego przez nas początkowo.
Słowniczek
(ang. baryon number) – wielkość fizyczna zachowana w reakcjach jądrowych. Bariony (proton, neutron) mają liczbę barionową równa 1, antybariony -1 a kwarki 1/3.
(ang. electromotive force) – napięcie źródła powodujące przepływ prądu w obwodzie, liczbowo równe elektrycznej energii potencjalnej nadawanej ładunkowi jednostkowemu przez źródło.