人物生平
基爾霍夫(Gustav Robert Kirchhoff,1824~1887),德國(guó)物理學(xué)家。
1824年3月12日生于普魯士的柯尼斯堡(今為俄羅斯加里寧格勒),1887 年10 月17日卒于柏林。基爾霍夫在柯尼斯堡大學(xué)讀物理,1847年畢業(yè)后去柏林大學(xué)任教,3年后去布雷斯勞作臨時(shí)教授。1854年由化學(xué)家本生推薦任海德堡大學(xué)教授。1875年到柏林大學(xué)作理論物理教授,直到逝世。
主要成就
電路設(shè)計(jì)
1845年,21歲時(shí)他發(fā)表了第一篇論文,提出了穩(wěn)恒電路網(wǎng)絡(luò)中電流、電壓、電阻關(guān)系的兩條電路定律,即著名的 基爾霍夫電流定律(KCL)和 基爾霍夫電壓定律(KVL),解決了電器設(shè)計(jì)中電路方面的難題。后來(lái)又研究了電路中電的流動(dòng)和分布,從而闡明了電路中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差和靜電學(xué)的電勢(shì)這兩個(gè)物理量在量綱和單位上的一致。使基爾霍夫電路定律具有更廣泛的意義。直到現(xiàn)在,基爾霍夫電路定律仍舊是解決復(fù)雜電路問(wèn)題的重要工具;鶢柣舴虮环Q(chēng)為“電路求解大師”。
熱輻射
1859年,基爾霍夫做了用燈焰燒灼食鹽的實(shí)驗(yàn)。在對(duì)這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的研究過(guò)程中,得出了關(guān)于熱輻射的定律,后被稱(chēng)為基爾霍夫定律(Kirchoff’s law):基爾霍夫根據(jù)熱平衡理論導(dǎo)出,任何物體對(duì)電磁輻射的發(fā)射本領(lǐng)和吸收本領(lǐng)的比值與物體特性無(wú)關(guān),是波長(zhǎng)和溫度的普適函數(shù),即與吸收系數(shù)成正比。并由此判斷:太陽(yáng)光譜的暗線是太陽(yáng)大氣中元素吸收的結(jié)果。這給太陽(yáng)和恒星成分分析提供了一種重要的方法,天體物理由于應(yīng)用光譜分析方法而進(jìn)入了新階段。
1862年他又進(jìn)一步得出絕對(duì)黑體的概念。他的熱輻射定律和絕對(duì)黑體概念是開(kāi)辟20世紀(jì)物理學(xué)新紀(jì)元的關(guān)鍵之一。1900年M.普朗克的量子論就發(fā)軔于此。
化學(xué)
在海德堡大學(xué)期間制成 光譜儀,與化學(xué)家本生合作創(chuàng)立了光譜化學(xué)分析法(把各種元素放在本生燈上燒灼,發(fā)出波長(zhǎng)一定的一些明線光譜,由此可以極靈敏地判斷這種元素的存在),從而發(fā)現(xiàn)了元素 銫和 銣?茖W(xué)家利用光譜化學(xué)分析法,還發(fā)現(xiàn)了鉈、碘等許多種元素。
光學(xué)理論
給出了惠更斯-菲涅耳原理的更嚴(yán)格的數(shù)學(xué)形式,對(duì)德國(guó)的理論物理學(xué)的發(fā)展有重大影響。著有《數(shù)學(xué)物理學(xué)講義》4卷。
他還討論了電報(bào)信號(hào)沿圓形截面導(dǎo)線的擾動(dòng)。
闡明集總參數(shù)電路中流入和流出節(jié)點(diǎn)的各電流間以及沿回路的各段電壓間的約束關(guān)系的定律。1845年由德國(guó)物理學(xué)家G.R.基爾霍夫提出。集總參數(shù)電路指電路本身的最大線性尺寸遠(yuǎn)小于電路中電流或電壓的波長(zhǎng)的電路,反之則為分布參數(shù)電路;鶢柣舴蚨砂娏鞫珊碗妷憾伞! 編輯本段發(fā)現(xiàn)背景 基爾霍夫電流定律(KCL)任一集總參數(shù)電路中的任一節(jié)點(diǎn),在任一瞬間流出該節(jié)點(diǎn)的所有電流的代數(shù)和恒為零,即。就參考方向而言,流出節(jié)點(diǎn)的電流在式中取正號(hào),流入節(jié)點(diǎn)的電流取負(fù)號(hào);鶢柣舴螂娏鞫墒请姾墒睾愣稍陔娐分械捏w現(xiàn);鶢柣舴螂妷憾桑↘VL)任一集總參數(shù)電路中的任一回路,在任一瞬間沿此回路的各段電壓的代數(shù)和恒為零,即電壓的參考方向與回路的繞行方向相同時(shí),該電壓在式中取正號(hào),否則取負(fù)號(hào)。基爾霍夫電壓定律是能量守恒定律在電路中的體現(xiàn)。 編輯本段相關(guān)應(yīng)用 基爾霍夫電流定律(KCL)描述了電路中各支路的電流之間的關(guān)系,基爾霍夫電壓定律(KVL)描述了電路中各支路電壓之間的關(guān)系,它們都與電路元件的性質(zhì)無(wú)關(guān),而只取決于電路的連接方式。所以我們把這種約束關(guān)系稱(chēng)為連接方式約束或拓?fù)浼s束,而把根據(jù)它們寫(xiě)出來(lái)的方程分別稱(chēng)為KCL約束方程和KVL約束方程。