Whatever Flows In Must Flow Out — the Junction Rule

الكهرباء والمغناطيسية مبتدئ مجاني VR · AR
Whatever Flows In Must Flow Out — the Junction Rule – الكهرباء والمغناطيسية
Whatever Flows In Must Flow Out — the Junction Rule – الكهرباء والمغناطيسية

تلتقي خمسة أسلاك عند عمود توصيل نحاسي ‎c‎ على لوحة دوائر في المعمل. أربعة منها تحمل تيارات تضبطها بالمزالق — ‎4 أمبير‎ داخلة من اليسار، و‎5 أمبير‎ داخلة من اليمين، و‎2 أمبير‎ داخلة من أعلى اليسار، و‎8 أمبير‎ خارجة نحو الخلف — وعلى كل سلك أميتر رقمي يعرض قراءته. أما تيار السلك الخامس فهو المجهول: اختر الاتجاه الذي تخمّنه، فيُدار أميتره بحيث يشير السهم المطبوع عليه إلى تخمينك. اضغط تشغيل لتشاهد أربع ثوانٍ من سريان ثابت، تمثل فيه كل خرزة مضيئة ‎1 كولوم‎ من الشحنة، بينما يجمع عدّادان الشحنة التي تعبر حلقة متقطعة حول العقدة.

كيف تستخدم هذه المحاكاة

ما الذي تلاحظه

الفيزياء وراءها

لا تستطيع العقدة أن تخزّن شحنة. فالشحنة محفوظة، ولذلك تتساوى في أي فترة زمنية الشحنة الواصلة إلى ‎c‎ والشحنة المغادرة لها، وبالقسمة على الزمن نحصل على قانون كيرشوف الأول: ‎ΣI_in = ΣI_out‎. وإذا عُدّ التيار الداخل موجبًا والتيار الخارج سالبًا صارت القاعدة نفسها ‎ΣI = 0‎. بافتراض أن التيار المجهول ‎I‎ داخل إلى ‎c‎: ‎4 + 5 + 2 + I = 8‎، أي ‎I = −3 أمبير‎. وبافتراضه خارجًا: ‎4 + 5 + 2 = 8 + I‎، أي ‎I = +3 أمبير‎. ويقود التخمينان إلى النتيجة الفيزيائية نفسها — ‎3 أمبير‎ خارجة من ‎c‎ — لأن الإشارة السالبة لا تعني إلا أن التيار يسري عكس الاتجاه المفترض. وفي ‎4 ثوانٍ‎ يدخل عبر الحلقة ‎(4 + 5 + 2) × 4 = 44 كولوم‎ ويخرج ‎(8 + 3) × 4 = 44 كولوم‎، فلا يتراكم شيء. والتيارات هنا تيارات اصطلاحية: تنجرف الإلكترونات في الاتجاه المعاكس، لذا يجب عكس أي سهم يدل على حركة الإلكترونات قبل تطبيق القاعدة.

Kirchhoff's current lawjunction ruleconservation of chargeΣI_in = ΣI_outΣI = 0conventional currentammeter3D