Whatever Flows In Must Flow Out — the Junction Rule

Électricité et magnétisme Débutant Gratuit VR · AR
Whatever Flows In Must Flow Out — the Junction Rule – Électricité et magnétisme
Whatever Flows In Must Flow Out — the Junction Rule – Électricité et magnétisme

Cinq fils se rejoignent sur une borne en laiton, c, posée sur une plaque de circuit de laboratoire. Quatre d'entre eux portent des courants que vous réglez avec des curseurs — 4 A entrent par la gauche, 5 A par la droite, 2 A par le haut à gauche et 8 A sortent vers l'arrière — et un ampèremètre à LED sur chaque fil affiche sa mesure. Le courant du cinquième fil est l'inconnue : choisissez le sens que vous supposez, et son ampèremètre pivote pour que la flèche imprimée dessus montre votre hypothèse. Lancez la lecture pour voir quatre secondes de débit constant, où chaque perle lumineuse représente 1 C de charge, tandis que deux compteurs additionnent la charge qui traverse un anneau en pointillés autour du nœud.

Comment utiliser cette simulation

Ce qu’il faut observer

La physique derrière

Un nœud ne peut pas stocker de charge. La charge se conserve : pendant n'importe quelle durée, la charge qui arrive en c est égale à celle qui en repart, et en divisant par la durée on obtient la loi des nœuds de Kirchhoff : ΣI_in = ΣI_out. En comptant positivement un courant entrant et négativement un courant sortant, la même règle s'écrit ΣI = 0. Si l'on suppose que l'inconnue I entre en c : 4 + 5 + 2 + I = 8, donc I = −3 A. Si on la suppose sortante : 4 + 5 + 2 = 8 + I, donc I = +3 A. Les deux hypothèses donnent le même résultat physique — 3 A sortant de c — car un résultat négatif signifie seulement que le courant circule dans le sens opposé à celui supposé. En 4 s, (4 + 5 + 2) A × 4 s = 44 C entrent à travers l'anneau et (8 + 3) A × 4 s = 44 C en sortent ; rien ne s'accumule. Les courants sont des courants conventionnels : les électrons dérivent dans l'autre sens, si bien qu'une flèche indiquant le mouvement des électrons doit être inversée avant d'appliquer la règle.

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