Gustav Kirchhoff et les lois de Kirchhoff pour les circuits électriques

Gustav Robert Kirchhoff (12 mars 1824 - 17 octobre 1887) était un physicien allemand. Il est surtout connu pour développer Lois de Kirchhoff, qui quantifient la courant et Tension dans les circuits électriques. Outre les lois de Kirchhoff, Kirchhoff a apporté un certain nombre d’autres contributions fondamentales à la physique, notamment des travaux sur spectroscopie et rayonnement du corps noir.

Faits en bref: Gustav Kirchhoff

Né à Königsberg, Prusse (aujourd'hui Kaliningrad, Russie), Gustav Kirchhoff était le plus jeune de trois fils. Ses parents étaient Carl Friedrich Kirchhoff, un conseiller juridique consacré à l'État prussien, et Juliane Johanna Henriette von Wittke. Les parents de Kirchhoff ont encouragé leurs enfants à servir l’État prussien du mieux qu'ils pouvaient. Kirchoff était un étudiant académiquement solide, alors il envisageait de devenir professeur d'université, ce qui était considéré comme un fonctionnaire en Prusse à cette époque. Kirchhoff fréquente le Kneiphofische High School avec ses frères et obtient son diplôme en 1842.

Après avoir obtenu son diplôme d'études secondaires, Kirchhoff a commencé à étudier au département de mathématiques-physique de l'Université Albertus de Königsberg. Là, Kirchhoff a assisté à un séminaire de mathématiques-physique de 1843 à 1846 développé par les mathématiciens Franz Neumann et Carl Jacobi.

Neumann en particulier a eu un impact profond sur Kirchhoff et l'a encouragé à poursuivre la physique mathématique - un domaine qui se concentre sur le développement de méthodes mathématiques pour les problèmes de physique. Pendant ses études avec Neumann, Kirchhoff a publié son premier article en 1845 à 21 ans. Cet article contenait les deux lois de Kirchhoff, qui permettent le calcul du courant et de la tension dans les circuits électriques.

Les lois de Kirchhoff pour le courant et la tension sont à la base de l'analyse des circuits électriques, permettant la quantification du courant et de la tension à l'intérieur du circuit. Kirchhoff a dérivé ces lois en généralisant les résultats de La loi d'Ohm, qui stipule que le courant entre deux points est directement proportionnel à la tension entre ces points et inversement proportionnel à la résistance.

La première loi de Kirchhoff dit qu'à une jonction donnée dans un circuit, le courant entrant dans la jonction doit être égal à la somme des courants sortant de la jonction. Deuxième loi de Kirchhoff dit que s'il y a une boucle fermée dans un circuit, la somme des différences de tension dans la boucle est égale à zéro.

Grâce à sa collaboration avec Bunsen, Kirchhoff a développé trois lois de Kirchhoff pour la spectroscopie:

1. Les solides incandescents, les liquides ou les gaz denses - qui s'allument après avoir été chauffés - émettent un continu spectre de lumière: ils émettent de la lumière à toutes les longueurs d'onde.
2. Un gaz chaud de faible densité produit un ligne d'émission spectre: le gaz émet de la lumière à des longueurs d'onde discrètes spécifiques, qui peuvent être vues comme des lignes lumineuses dans un spectre par ailleurs sombre.
3. Un spectre continu traversant un gaz plus froid et de faible densité produit un ligne d'absorption spectre: le gaz absorbe la lumière à des longueurs d'onde discrètes spécifiques, qui peuvent être vues comme des lignes sombres dans un spectre par ailleurs continu.

Parce que les atomes et les molécules produisent leurs propres spectres uniques, ces lois permettent d'identifier les atomes et les molécules trouvés dans l'objet étudié.

Kirchhoff a également effectué d'importants travaux sur le rayonnement thermique et a proposé la loi de Kirchhoff sur le rayonnement thermique en 1859. Cette loi stipule que l'émissivité (capacité à émettre de l'énergie sous forme de rayonnement) et l'absorbance (capacité à absorber le rayonnement) de un objet ou une surface sont égaux à n'importe quelle longueur d'onde et température, si l'objet ou la surface est à thermique statique équilibre.

Tout en étudiant le rayonnement thermique, Kirchhoff a également inventé le terme «corps noir» pour décrire un objet hypothétique qui absorbait tout la lumière entrante et donc émis toute cette lumière quand elle a été maintenue à une température constante pour établir thermique équilibre. En 1900, le physicien Max Planck supposerait que ces corps noirs absorbaient et émettaient de l'énergie dans certaines valeurs appelées "quanta. " Cette découverte constituerait l'une des informations clés pour la mécanique quantique.

En 1847, Kirchhoff est diplômé de l'Université de Königsberg et est devenu professeur non rémunéré à l'Université de Berlin en Allemagne en 1848. En 1850, il devint professeur agrégé à l'Université de Breslau et en 1854 professeur de physique à l'Université de Heidelberg. À Breslau, Kirchhoff a rencontré le chimiste allemand Robert Bunsen, après quoi le bec Bunsen a été nommé, et c'est Bunsen qui s'est arrangé pour que Kirchhoff vienne à l'Université de Heidelberg.

Dans les années 1860, Kirchhoff et Bunsen ont montré que chaque élément pouvait être identifié avec un motif spectral, établissant que la spectroscopie pourrait être utilisée pour analyser expérimentalement les éléments. La paire découvrirait les éléments césium et rubidium tout en étudiant les éléments du soleil par spectroscopie.

En plus de son travail en spectroscopie, Kirchhoff étudiera également le rayonnement du corps noir, inventant le terme en 1862. Son travail est considéré comme fondamental pour le développement de mécanique quantique. En 1875, Kirchhoff devient la chaire de physique mathématique de Berlin. Il a pris sa retraite plus tard en 1886.

Kirchhoff est décédé le 17 octobre 1887 à Berlin, en Allemagne, à l'âge de 63 ans. On se souvient de lui pour sa contribution au domaine de la physique ainsi que pour sa brillante carrière d'enseignant. Ses lois de Kirchhoff pour les circuits électriques sont maintenant enseignées dans le cadre de cours d'introduction à la physique sur l'électromagnétisme.

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