Den viktigste loven for elektroteknikk - Ohms lov
Ohms lov
Den tyske fysikeren Georg Ohm (1787 -1854) etablerte eksperimentelt at styrken til strømmen I som strømmer gjennom en jevn metallleder (dvs. en leder der ytre krefter ikke virker) er proporsjonal med spenningen U ved endene av lederen:
I = U/R, (1)
hvor R — elektrisk motstand til lederen.
Ligning (1) uttrykker Ohms lov for en seksjon av kretsen (som ikke inneholder en strømkilde): Strømmen i en leder er direkte proporsjonal med den påtrykte spenningen og omvendt proporsjonal med motstanden til lederen.
Den delen av kretsen der emf ikke virker. (ytre krefter) kalles en homogen del av kretsen, derfor er denne formuleringen av Ohms lov gyldig for en homogen del av kretsen.
Se her for flere detaljer: Ohms lov for en del av en krets
Nå vil vi vurdere en inhomogen seksjon av kretsen, der den effektive EMF av seksjon 1 - 2 er betegnet med Ε12 og brukt i enden av seksjonen potensiell forskjell — gjennom φ1 — φ2.
Hvis strømmen flyter gjennom faste ledere som danner seksjon 1-2, er arbeidet A12 av alle krefter (eksterne og elektrostatiske) utført på strømbærerne loven om bevaring og transformasjon av energi lik varmen som frigjøres i området. Arbeidet til kreftene som utføres når ladningen Q0 beveger seg i seksjon 1 - 2:
A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 — φ2) (2)
E.m.s. E12 også strømstyrke Jeg er en skalar mengde. Det må tas med enten positivt eller negativt fortegn, avhengig av tegnet på arbeidet utført av ytre krefter. Hvis e.d. fremmer bevegelsen av positive ladninger i den valgte retningen (i retningen 1-2), så E12> 0. Hvis enheter. hindrer positive ladninger i å bevege seg i den retningen, da E12 <0.
I løpet av tiden t frigjøres varme i lederen:
Q = Az2Rt = IR (It) = IRQ0 (3)
Fra formlene (2) og (3) får vi:
IR = (φ1 — φ2) + E12 (4)
Hvor
I = (φ1 — φ2 + E12) / R (5)
Uttrykk (4) eller (5) er Ohms lov for et inhomogent tverrsnitt av en krets i integrert form, som er den generaliserte Ohms lov.
Hvis det ikke er noen strømkilde i en bestemt del av kretsen (E12 = 0), kommer vi fra (5) til Ohms lov for en homogen del av kretsen
I = (φ1 — φ2) / R = U / R
Hvis elektrisk krets er lukket, da faller de valgte punktene 1 og 2 sammen, φ1 = φ2; så fra (5) får vi Ohms lov for en lukket krets:
I = E/R,
der E er emf som virker i kretsen, R er den totale motstanden til hele kretsen. Generelt er R = r + R1, hvor r er den indre motstanden til strømkilden, R1 er motstanden til den eksterne kretsen.Derfor vil Ohms lov for en lukket krets se slik ut:
I = E/(r + Rl).
Hvis kretsen er åpen, er det ingen strøm i den (I = 0), så får vi fra Ohms lov (4) at (φ1 — φ2) = E12, dvs. emf som virker i en åpen krets er lik potensialforskjellen over endene. Derfor, for å finne emf til en strømkilde, er det nødvendig å måle potensialforskjellen over dens åpne kretsterminaler.
Eksempler på Ohms lov-beregninger:
Beregning av strømmen i henhold til Ohms lov
Beregning av Ohms lovmotstand
Spenningsfall
Se også:
På potensialforskjell, elektromotorisk kraft og spenning
Elektrisk strøm i væsker og gasser
Elektrisk motstand av ledninger
Magnetisme og elektromagnetisme
Om magnetfeltet, solenoider og elektromagneter
Selvinduksjon og gjensidig induksjon
Elektrisk felt, elektrostatisk induksjon, kapasitans og kondensatorer