Apakah semua komponen mematuhi Hukum Saat Ini Kirchhoff?

Hukum saat ini Kirchhoff menyatakan bahwa arus bersih melalui node selalu 0. AFAIK ini berasal dari konservasi prinsip muatan. Pertanyaan saya adalah, apakah KCL berlaku untuk komponen listrik apa pun ? Misalnya itu berlaku untuk transistor, sirkuit terintegrasi, dll.

Pikir saya adalah bahwa itu harus berlaku, karena jika tidak, komponen akan terakumulasi dari waktu ke waktu, yang saya anggap bukan kondisi stabil atau diinginkan (secara umum). Kemungkinan lain adalah bahwa komponen tersebut akan "bocor muatan". Sebagai contoh, komponen akan menjadi "membuang muatan ke udara" dll. Dalam hal ini, komponen tidak mengumpulkan muatan tetapi muatan sedang dipindahkan keluar dari rangkaian. Saya kira ini tidak terjadi secara umum juga.

Jadi pertanyaan saya adalah, apakah Hukum Saat Ini Kirchhoff berlaku untuk elemen rangkaian apa pun ? Misalnya, jika saya menjumlahkan arus melalui pin dari sirkuit terintegrasi pada waktu tertentu dengan mempertimbangkan arah arus, apakah saya akan mendapatkan 0 ampere? Demikian pula untuk elemen sirkuit lainnya. Apakah ada kasus di mana arus bersih bukan 0 ampere?

Anda benar: karena penghematan muatan, yang merupakan konsekuensi langsung dari simetri ukuran elektrodinamika dan oleh karena itu hukum alam yang tidak dapat dipecahkan (menurut semua pengetahuan terkini), jumlah arus pada semua jalur yang mungkin dijumlahkan sepanjang waktu selalu tepat nol. Dalam kasus di mana arus tidak melalui konduktor terpisah, itu dikenal sebagai Hukum Gauss .

Untuk komponen elektronik kehidupan nyata, hukum saat ini Kirchoff tepat untuk keakuratan bahwa semua arus mengalir melalui pin perangkat. Ini biasanya merupakan pendekatan yang sangat baik, karena ketidakseimbangan yang terjadi cenderung seimbang karena tarikan listrik. Namun beberapa komponen, seperti pistol elektron , mematahkan ini dengan sengaja, dan karena itu dari perspektif sirkuit secara eksplisit melanggar hukum Kirchoff. Tentu saja jika Anda memperhitungkan aliran elektron yang keluar, hukum saat ini berlaku lagi.

Sekarang ada peringatan kecil tapi penting di sini: tuduhan itu hanya harus dilestarikan pada akhirnya, tidak pada setiap saat waktu secara terpisah. Itu berarti bahwa jika ada komponen yang menyimpan muatan bersih , arus dapat masuk ke sana, tunggu beberapa waktu sebagai muatan, dan keluar hanya nanti. Namun, tidak ada komponen praktis yang menyimpan biaya bersih yang cukup untuk jumlah waktu yang cukup. Ini juga berlaku untuk kapasitor dan baterai: kapasitor menyimpan muatan positif dan negatif dalam jumlah yang sama pada pelatnya, sedangkan baterai memiliki ion yang bermuatan positif dan bermuatan negatif yang mengalir (seperti arus listrik) untuk saling bertemu ketika sirkuit berada dalam operasi. Dalam kedua kasus, bersihmuatan adalah nol setiap saat, dan karenanya muatan total konstan, dan hukum Kirchoff saat ini masih berlaku. Hal yang sama juga berlaku untuk memori Flash , yaitu, muatan yang disimpan seimbang dengan lubang di semikonduktor.

Namun, seperti yang ditunjukkan oleh Photon dalam jawabannya, untuk komponen seperti antena, mungkin ada penundaan waktu yang kecil tapi terbatas antara arus yang masuk komponen dan keluar.

Meskipun demikian, untuk semua keperluan elektronik praktis, misalnya IC yang rumit seperti yang secara khusus disebutkan oleh OP, hukum Kirchoff saat ini berlaku.

Hukum sirkuit Kirchoff berlaku untuk sirkuit elemen yang disatukan .

Jika sirkuit Anda mengandung elemen terdistribusi, seperti saluran transmisi dan antena, Anda tidak dapat mengandalkan penerapan KCL secara absolut.

Misalnya, dalam analisis transien, arus dapat mengalir ke antena sesaat, tanpa mengalir ke simpul sirkuit lain, setidaknya hingga 1/2 siklus kemudian. Jika kita melakukan analisis elektromagnetik penuh dari situasi, kita mungkin bisa mengidentifikasi arus perpindahan dari antena ke tanah di sekitarnya dan elemen sirkuit lainnya, tetapi biasanya analisis seperti itu terlalu rumit untuk dapat dilacak.

Hukum Kirchoff mengasumsikan bahwa kita dapat membagi sirkuit kita menjadi "komponen" di mana semua muatan masuk dan keluar komponen melalui pin dan bahwa komponen tidak memiliki muatan bersih.

Ini hanya perkiraan realitas. Semua komponen dunia nyata memiliki kapasitansi satu sama lain dan alam semesta secara umum. Ketika voltase berubah, kapasitansi liar ini harus diisi atau dikosongkan yang berarti transfer bersih muatan antar komponen. Ketika komponen secara fisik memindahkan kapasitansi di antara mereka berubah dan gerakan muatan bersih diperlukan untuk menjaga voltase tetap sama.

Apakah dampak itu dapat diukur? itu sangat tergantung pada kecepatan di mana sirkuit Anda bekerja dan ukuran komponen Anda.