Có phải tất cả các thành phần tuân theo Luật hiện hành của Kirchhoff?

Luật hiện hành của Kirchhoff tuyên bố rằng dòng điện qua một nút luôn bằng 0. AFAIK điều này xuất phát từ việc bảo tồn nguyên lý điện tích. Câu hỏi của tôi là, KCL có thể áp dụng cho bất kỳ thành phần điện nào không? Ví dụ, nó được áp dụng cho bóng bán dẫn, mạch tích hợp, vv

Tôi nghĩ rằng nó nên được áp dụng, bởi vì nếu không, thành phần sẽ được tích lũy phí theo thời gian, mà tôi cho rằng không phải là một điều kiện ổn định hoặc mong muốn (nói chung). Một khả năng khác là thành phần này sẽ là "phí rò rỉ". Ví dụ, thành phần sẽ là "ném điện tích vào không khí", v.v. Trong trường hợp này, thành phần này không tích lũy điện tích mà điện tích được chuyển ra khỏi mạch. Tôi đoán điều này không xảy ra nói chung là tốt.

Vì vậy, câu hỏi của tôi là, Luật hiện hành của Kirchhoff có thể áp dụng cho bất kỳ thành phần mạch nào không? Ví dụ, nếu tôi cộng dòng điện qua các chân của mạch tích hợp tại một thời điểm nhất định bằng cách tính đến các hướng hiện tại, tôi có nhận được 0 ampe không? Tương tự cho bất kỳ yếu tố mạch khác. Có trường hợp nào dòng điện không phải là 0 ampe không?

Bạn hoàn toàn đúng: do bảo toàn điện tích, là hệ quả trực tiếp của sự đối xứng của máy đo điện động lực và do đó là một định luật không thể phá vỡ (theo tất cả các kiến ​​thức hiện tại), tổng dòng điện trên tất cả các đường có thể được tổng hợp theo mọi thời đại luôn luôn chính xác bằng không. Trong trường hợp dòng điện không đi qua các dây dẫn rời rạc, nó được gọi là Định luật Gauss .

Đối với các linh kiện điện tử ngoài đời thực, luật hiện hành của Kirchoff chính xác với độ chính xác mà tất cả các dòng điện chạy qua các chân của thiết bị. Đây thường là một xấp xỉ rất tốt, vì bất kỳ sự mất cân bằng nào trong điện tích có xu hướng được cân bằng do lực hút điện. Tuy nhiên, một số thành phần, chẳng hạn như súng điện tử , phá vỡ mục đích này, và do đó từ góc độ mạch rõ ràng phá vỡ định luật Kirchoff. Tất nhiên, nếu bạn tính đến dòng electron sắp ra, luật hiện hành sẽ giữ lại.

Bây giờ có một cảnh báo nhỏ nhưng quan trọng ở đây: phí cuối cùng chỉ phải được bảo toàn, chứ không phải ở từng thời điểm riêng biệt. Điều đó có nghĩa là nếu có một thành phần lưu trữ điện tích ròng , dòng điện có thể vào đó, đợi một khoảng thời gian là một khoản phí và chỉ thoát sau đó. Tuy nhiên, không có cửa hàng thành phần thực tế nào tính phí ròng đáng kể cho bất kỳ khoảng thời gian đáng kể nào. Điều này cũng đúng với các tụ điện và pin: một tụ điện lưu trữ một lượng điện tích âm và âm tương đương trên các tấm của nó, trong khi đó pin có các điện tích dương và các ion tích điện âm chảy qua (như dòng điện) để gặp nhau khi có mạch điện hoạt động. Trong cả hai trường hợp, mạngphí luôn bằng không, và do đó tổng phí là không đổi và luật hiện hành của Kirchoff vẫn giữ. Điều tương tự cũng giữ cho các bộ nhớ Flash , nghĩa là, điện tích được lưu trữ được cân bằng bởi một lỗ trên chất bán dẫn.

Tuy nhiên, như The Photon chỉ ra trong câu trả lời của mình, đối với các thành phần như ăng-ten, có thể có một độ trễ nhỏ nhưng hữu hạn giữa dòng điện đi vào một thành phần và thoát khỏi nó.

Tuy nhiên, đối với tất cả các mục đích điện tử thực tế, ví dụ như một IC phức tạp như được đề cập cụ thể bởi OP, luật hiện hành của Kirchoff giữ chính xác.

Định luật mạch của Kirchoff áp dụng cho các mạch của các phần tử gộp .

Nếu mạch của bạn chứa các phần tử phân tán, chẳng hạn như đường truyền và ăng ten, bạn không thể tin tưởng vào việc áp dụng KCL hoàn toàn.

Ví dụ, trong dòng phân tích thoáng qua có thể chảy vào ăng ten trong giây lát, mà không chảy ra bất kỳ nút mạch nào khác, ít nhất là cho đến 1/2 chu kỳ sau. Nếu chúng ta thực hiện một phân tích điện từ đầy đủ về tình huống, có lẽ chúng ta có thể xác định được dòng điện dịch chuyển từ anten đến mặt đất xung quanh và các phần tử mạch khác, nhưng thông thường việc phân tích như vậy quá phức tạp để có thể điều khiển được.

Luật Kirchoffs giả định rằng chúng ta có thể chia mạch của mình thành "các thành phần" trong đó tất cả điện tích đi vào và thoát ra khỏi các thành phần thông qua một pin và các thành phần đó không có điện tích ròng.

Đây chỉ là một xấp xỉ của thực tế. Tất cả các thành phần trong thế giới thực có điện dung cho nhau và vũ trụ nói chung. Khi điện áp thay đổi điện dung đi lạc này phải được sạc hoặc xả, có nghĩa là một sự chuyển điện tích ròng giữa các thành phần. Khi các thành phần vật lý di chuyển điện dung giữa chúng thay đổi và một chuyển động điện tích là cần thiết để giữ cho các điện áp như nhau.

Điều đó sẽ ảnh hưởng có thể đo lường được? điều đó phụ thuộc rất nhiều vào tốc độ mà mạch của bạn hoạt động và kích thước của các thành phần của bạn.