Najważniejsze prawo elektrotechniki — prawo Ohma
Prawo Ohma
Niemiecki fizyk Georg Ohm (1787 -1854) eksperymentalnie ustalił, że natężenie prądu I płynącego przez jednorodny metalowy przewodnik (tj. przewodnik, w którym nie działają siły zewnętrzne) jest proporcjonalne do napięcia U na końcach przewodnika:
ja = U / R, (1)
gdzie R — opór elektryczny przewodnika.
Równanie (1) wyraża prawo Ohma dla odcinka obwodu (niezawierającego źródła prądu): Natężenie prądu w przewodniku jest wprost proporcjonalne do przyłożonego napięcia i odwrotnie proporcjonalne do rezystancji przewodnika.
Sekcja obwodu, w której emf nie działa. (siły zewnętrzne) nazywa się jednorodnym odcinkiem obwodu, dlatego to sformułowanie prawa Ohma obowiązuje dla jednorodnej części obwodu.
Zobacz tutaj, aby uzyskać więcej informacji: Prawo Ohma dla odcinka obwodu
Teraz rozważymy niejednorodny odcinek obwodu, w którym efektywna SEM sekcji 1 — 2 jest oznaczona przez Ε12 i zastosowana na końcach sekcji różnica potencjałów — przez φ1 — φ2.
Jeżeli prąd płynie przez nieruchome przewodniki tworzące przekrój 1-2, to praca A12 wszystkich sił (zewnętrznych i elektrostatycznych) wykonanych na nośnikach prądu wynosi prawo zachowania i transformacji energii równej ilości ciepła uwalnianego na danym obszarze. Praca sił wykonywanych, gdy ładunek Q0 porusza się w przekroju 1 — 2:
A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 — φ2) (2)
e.m.s. E12 też natężenie w amperach I jest wielkością skalarną. Należy go przyjmować ze znakiem dodatnim lub ujemnym, w zależności od znaku pracy wykonanej przez siły zewnętrzne. Nakarmiłem. promuje ruch ładunków dodatnich w wybranym kierunku (w kierunku 1-2), to E12> 0. Jeśli jednostki. zapobiega przemieszczaniu się ładunków dodatnich w tym kierunku, wtedy E12 <0.
W czasie t wydziela się ciepło w przewodniku:
Q = Az2Rt = IR (It) = IRQ0 (3)
Ze wzorów (2) i (3) otrzymujemy:
IR = (φ1 — φ2) + E12 (4)
Gdzie
ja = (φ1 — φ2 + E12) / R (5)
Wyrażenie (4) lub (5) to prawo Ohma dla niejednorodnego przekroju obwodu w postaci całkowej, które jest uogólnionym prawem Ohma.
Jeśli w pewnym odcinku obwodu nie ma źródła prądu (E12 = 0), to z (5) dochodzimy do prawa Ohma dla jednorodnego odcinka obwodu
ja = (φ1 — φ2) / R = U / R
Jeśli obwód elektryczny jest domknięty, to wybrane punkty 1 i 2 pokrywają się, φ1 = φ2; wtedy z (5) otrzymujemy Prawo Ohma dla obwodu zamkniętego:
ja = E / R,
gdzie E to siła elektromotoryczna działająca w obwodzie, R to całkowity opór całego obwodu. Ogólnie R = r + R1, gdzie r jest rezystancją wewnętrzną źródła prądu, R1 jest rezystancją obwodu zewnętrznego.Dlatego prawo Ohma dla obwodu zamkniętego będzie wyglądać następująco:
ja = mi / (r + R1).
Jeżeli obwód jest otwarty, nie płynie w nim prąd (I = 0), to z prawa Ohma (4) otrzymujemy, że (φ1 — φ2) = E12, tj. SEM działająca w obwodzie otwartym jest równa różnicy potencjałów na jego końcach. Dlatego, aby znaleźć emf źródła prądu, konieczne jest zmierzenie różnicy potencjałów między jego zaciskami obwodu otwartego.
Przykłady obliczeń z prawa Ohma:
Obliczanie prądu zgodnie z prawem Ohma
Obliczanie rezystancji zgodnie z prawem Ohma
Spadek napięcia
Zobacz też:
O różnicy potencjałów, sile elektromotorycznej i napięciu
Prąd elektryczny w cieczach i gazach
O polu magnetycznym, solenoidach i elektromagnesach
Indukcja własna i indukcja wzajemna
Pole elektryczne, indukcja elektrostatyczna, pojemność i kondensatory
Co to jest prąd przemienny i czym różni się od prądu stałego