Todos os componentes obedecem à Lei Atual de Kirchhoff?

A lei atual de Kirchhoff afirma que a corrente líquida através de um nó é sempre 0. AFAIK isso deriva do princípio de conservação de carga. Minha pergunta é: o KCL é aplicável a qualquer componente elétrico? Por exemplo, é aplicável a transistores, circuitos integrados etc.

Meu pensamento é que deveria ser aplicável, porque, caso contrário, o componente estaria acumulando carga ao longo do tempo, o que presumo não ser uma condição estável ou desejável (em geral). Outra possibilidade seria que o componente fosse "vazamento de carga". Por exemplo, o componente estaria "jogando carga no ar" etc. Nesse caso, o componente não está acumulando carga, mas a carga está sendo movida para fora do circuito. Eu acho que isso não acontece em geral também.

Então, minha pergunta é: a lei atual de Kirchhoff é aplicável a qualquer elemento do circuito? Por exemplo, se eu somar as correntes através de pinos de um circuito integrado em um determinado momento, levando em consideração as direções atuais, receberei 0 ampères? Da mesma forma para outros elementos do circuito. Existem casos em que a corrente líquida não é de 0 amperes?

Você está exatamente certo: devido à conservação da carga, que é uma conseqüência direta da simetria do medidor da eletrodinâmica e, portanto, uma lei da natureza inquebrável (de acordo com todo o conhecimento atual), a soma da corrente em todos os caminhos possíveis, somados ao longo do tempo é sempre exatamente zero. No caso em que a corrente não passa por condutores discretos, é conhecida como Lei de Gauss .

Para componentes eletrônicos da vida real, a lei atual de Kirchoff é exata com a precisão de que toda a corrente flui pelos pinos dos dispositivos. Geralmente, essa é uma aproximação muito boa, pois qualquer desequilíbrio de carga tende a se equilibrar devido à atração elétrica. Alguns componentes, como uma pistola de elétrons , quebram isso de propósito e, portanto, de uma perspectiva de circuito, explicitamente violam a lei de Kirchoff. Obviamente, se você considerar o fluxo de elétrons saindo, a lei atual se aplica novamente.

Agora, há uma pequena mas importante ressalva: a carga só precisa ser conservada no final, e não a cada momento separadamente. Isso significa que, se houver um componente que armazene a carga líquida , a corrente poderá entrar lá, aguardar algum tempo como carga e sair somente mais tarde. No entanto, nenhum componente prático armazena encargos líquidos consideráveis por um período considerável de tempo. O mesmo vale para capacitores e baterias: um capacitor armazena uma quantidade igual de carga positiva e negativa em suas placas, enquanto uma bateria possui íons com carga positiva e negativa que fluem (como corrente elétrica) para se encontrarem quando o circuito está em operação. Operação. Nos dois casos, a redea carga é zero o tempo todo e, portanto, a carga total é constante, e a lei atual de Kirchoff ainda é válida. O mesmo vale para as memórias Flash , ou seja, a carga armazenada é equilibrada por um orifício no semicondutor.

No entanto, como o The Photon aponta em sua resposta, para componentes como antenas, pode haver um pequeno mas finito atraso de tempo entre a corrente que entra em um componente e a sai dele.

No entanto, para todos os fins práticos da eletrônica, por exemplo, um CI complicado, como mencionado especificamente pelo OP, a lei atual de Kirchoff é exatamente válida.

As leis de circuito de Kirchoff se aplicam a circuitos de elementos agrupados .

Se o seu circuito contiver elementos distribuídos, como linhas de transmissão e antenas, você não poderá contar com a aplicação absoluta do KCL.

Por exemplo, em uma análise transitória, a corrente pode fluir momentaneamente para uma antena, sem fluir para qualquer outro nó do circuito, pelo menos até 1/2 um ciclo depois. Se fizéssemos uma análise eletromagnética completa da situação, presumivelmente poderíamos identificar uma corrente de deslocamento da antena para o terra circundante e outros elementos do circuito, mas geralmente essa análise é muito complicada para ser tratável.

As leis de Kirchoff assumem que podemos dividir nosso circuito em "componentes", onde toda a carga entra e sai dos componentes através de um pino e que os componentes não têm carga líquida.

Esta é apenas uma aproximação da realidade. Todos os componentes do mundo real têm capacitância entre si e com o universo em geral. Quando as tensões mudam, a capacitância perdida deve ser carregada ou descarregada, o que significa uma transferência líquida de carga entre os componentes. Quando os componentes movem fisicamente, a capacitância entre eles muda e é necessário um movimento de carga líquida para manter as tensões iguais.

Esse efeito será mensurável? isso depende muito das velocidades com que o seu circuito funciona e do tamanho dos seus componentes.