Gustav Kirchhoff

Fisico — Gustav Robert Kirchhoff (Königsberg 1824 – Berlino 1887) fu un fisico tedesco che diede contributi fondamentali all’elettrologia, alla spettroscopia e alla teoria della radiazione. Ancora studente formulò le due leggi dei circuiti elettrici che portano il suo nome, oggi strumenti di base per l’analisi di qualunque rete elettrica. Insieme al chimico Robert Bunsen sviluppò l’analisi spettrale, dimostrando che ogni elemento emette e assorbe luce a lunghezze d’onda caratteristiche: con questo metodo la coppia scoprì due nuovi elementi, il cesio e il rubidio, e aprì la strada all’analisi chimica delle stelle. Enunciò inoltre la legge sull’emissione e assorbimento dei corpi, introducendo il concetto di ‘corpo nero’, problema la cui soluzione avrebbe portato Planck alla fisica quantistica. Fu anche autore di importanti lavori di meccanica e di termochimica (legge di Kirchhoff sul calore di reazione).

Curiosità

Quando un banchiere osservò che l’oro individuato nello spettro solare era inutile perché irraggiungibile, Kirchhoff, ricevuta poi una medaglia d’oro come premio, replicò: ‘Ecco dell’oro che ho preso dal Sole’.

Teorie e contributi

• Legge dei nodi — La somma algebrica delle correnti in un nodo è nulla: $\sum_k I_k = 0$.
• Legge delle maglie — La somma algebrica delle tensioni lungo una maglia chiusa è nulla: $\sum_k V_k = 0$.
• Legge della radiazione termica — Per ogni corpo in equilibrio termico, il rapporto tra potere emissivo e potere assorbente dipende solo dalla temperatura: $\dfrac{e_\lambda}{a_\lambda}=f(\lambda,T)$.
• Analisi spettrale — Ogni elemento chimico è identificabile dalle sue righe spettrali caratteristiche; base della spettroscopia astronomica.

Presente nei capitoli

15 18 Z

Atomi collegati

12 atomi collegati.

15 Circuiti elettrici

• Legge dei nodi e legge delle maglie
• Procedimento sistematico
• Legge di conservazione dell’energia
• Il circuito come modello

18 Induzione elettromagnetica

• Il generatore fittizio
• Traccia per risolvere un problema di induzione
• Perché è lo stesso i in tutto il circuito
• Il circuito LC e l’equazione delle oscillazioni
• Circuito RLC: oscillazioni smorzate
• Equazione differenziale del circuito RLC forzato
• Bilancio energetico del circuito RLC

Z Appendice — Maturità

• Programma ministeriale e mappa del sito

Physicist — Gustav Robert Kirchhoff (Königsberg 1824 – Berlin 1887) was a German physicist who made fundamental contributions to electrical theory, spectroscopy and the theory of radiation. Still a student, he formulated the two circuit laws that bear his name, today basic tools for analysing any electrical network. Together with the chemist Robert Bunsen he developed spectral analysis, showing that every element emits and absorbs light at characteristic wavelengths: with this method the pair discovered two new elements, caesium and rubidium, and opened the way to the chemical analysis of stars. He also stated the law on the emission and absorption of bodies, introducing the concept of the “black body”, a problem whose solution would later lead Planck to quantum physics. He was also the author of important works on mechanics and thermochemistry (Kirchhoff’s law on the heat of reaction).

Trivia

When a banker remarked that the gold detected in the solar spectrum was useless because unreachable, Kirchhoff, having later received a gold medal as an award, replied: “Here is some gold I have taken from the Sun.”

Theories and contributions

• Junction rule — The algebraic sum of the currents at a node is zero: $\sum_k I_k = 0$.
• Loop rule — The algebraic sum of the voltages around a closed loop is zero: $\sum_k V_k = 0$.
• Law of thermal radiation — For any body in thermal equilibrium, the ratio between emissive power and absorptive power depends only on temperature: $\dfrac{e_\lambda}{a_\lambda}=f(\lambda,T)$.
• Spectral analysis — Every chemical element can be identified by its characteristic spectral lines; the basis of astronomical spectroscopy.

Present in chapters

15 18 Z

Linked atoms

12 linked atoms.

15 Circuiti elettrici

• Kirchhoff’s junction rule and loop rule
• Systematic procedure
• Law of conservation of energy
• The circuit as a model

18 Induzione elettromagnetica

• The fictitious generator
• Outline for solving an induction problem
• Why the current i is the same throughout the circuit
• The LC circuit and the oscillation equation
• RLC circuit: damped oscillations
• Differential equation of the forced RLC circuit
• Energy balance of the RLC circuit

Z Appendice — Maturità

• Ministerial syllabus and book map