Cea mai importantă lege a ingineriei electrice - legea lui Ohm
Legea lui Ohm
Fizicianul german Georg Ohm (1787 -1854) a stabilit experimental că puterea curentului I care curge printr-un conductor metalic uniform (adică un conductor în care forțele externe nu acționează) este proporțională cu tensiunea U la capetele conductorului:
I = U / R, (1)
unde R - rezistența electrică a conductorului.
Ecuația (1) exprimă Legea lui Ohm pentru o secțiune de circuit (care nu conține o sursă de curent): curentul dintr-un conductor este direct proporțional cu tensiunea aplicată și invers proporțional cu rezistența conductorului.
Secțiunea circuitului în care FEM nu acționează. (forțele exterioare) se numește o secțiune omogenă a circuitului, prin urmare această formulare a legii lui Ohm este valabilă pentru o parte omogenă a circuitului.
Vezi aici pentru mai multe detalii: Legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit
Acum vom lua în considerare o secțiune neomogenă a circuitului, unde EMF efectivă a secțiunii 1 — 2 este notat cu Ε12 și aplicat la capetele secțiunii diferenta potentiala — prin φ1 — φ2.
Dacă curentul trece prin conductoarele fixe care formează secțiunea 1-2, atunci munca A12 a tuturor forțelor (externe și electrostatice) efectuată asupra purtătorilor de curent este legea conservării și transformării energiei egală cu căldura degajată în zonă. Lucrul forțelor efectuate atunci când sarcina Q0 se mișcă în secțiunea 1 — 2:
A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 — φ2) (2)
E.m.s. E12 la fel amperaj I este o mărime scalară. Trebuie luat fie cu semn pozitiv, fie cu semn negativ, în funcție de semnul muncii efectuate de forțele externe. Am hrănit. favorizează mișcarea sarcinilor pozitive în direcția selectată (în direcția 1-2), atunci E12> 0. Dacă unități. împiedică mișcarea sarcinilor pozitive în acea direcție, apoi E12 <0.
În timpul t, căldura este eliberată în conductor:
Q = Az2Rt = IR (It) = IRQ0 (3)
Din formulele (2) și (3) obținem:
IR = (φ1 — φ2) + E12 (4)
Unde
I = (φ1 — φ2 + E12) / R (5)
Expresia (4) sau (5) este legea lui Ohm pentru o secțiune transversală neomogenă a unui circuit în formă integrală, care este legea lui Ohm generalizată.
Dacă nu există o sursă de curent într-o anumită secțiune a circuitului (E12 = 0), atunci din (5) ajungem la legea lui Ohm pentru o secțiune omogenă a circuitului
I = (φ1 — φ2) / R = U / R
Dacă circuit electric este închis, atunci punctele selectate 1 și 2 coincid, φ1 = φ2; apoi din (5) obținem legea lui Ohm pentru un circuit închis:
I = E/R,
unde E este emf care acționează în circuit, R este rezistența totală a întregului circuit. În general, R = r + R1, unde r este rezistența internă a sursei de curent, R1 este rezistența circuitului extern.Prin urmare, legea lui Ohm pentru un circuit închis va arăta astfel:
I = E/(r + R1).
Dacă circuitul este deschis, nu există curent în el (I = 0), atunci din legea lui Ohm (4) obținem că (φ1 — φ2) = E12, adică. f.e.m. care acționează într-un circuit deschis este egală cu diferența de potențial la capetele sale. Prin urmare, pentru a găsi fem-ul unei surse de curent, este necesar să se măsoare diferența de potențial la bornele sale cu circuit deschis.
Exemple de calcule ale Legii lui Ohm:
Calculul curentului conform legii lui Ohm
Calcularea rezistenței legii lui Ohm
Cadere de tensiune
Vezi si:
Pe diferența de potențial, forța electromotoare și tensiunea
Curentul electric în lichide și gaze
Rezistența electrică a firelor
Despre câmpul magnetic, solenoizi și electromagneți
Auto-inducție și inducție reciprocă
Câmp electric, inducție electrostatică, capacitate și condensatoare
Ce este curentul alternativ și cum diferă de curentul continuu