Elektroteknikens viktigaste lag — Ohms lag
Ohms lag
Den tyske fysikern Georg Ohm (1787 -1854) fastställde experimentellt att styrkan hos strömmen I som flyter genom en enhetlig metallledare (dvs en ledare i vilken yttre krafter inte verkar) är proportionell mot spänningen U vid ledarens ändar:
I = U/R, (1)
där R — ledarens elektriska motstånd.
Ekvation (1) uttrycker Ohms lag för en kretssektion (som inte innehåller en strömkälla): Strömmen i en ledare är direkt proportionell mot den pålagda spänningen och omvänt proportionell mot ledarens resistans.
Den sektion av kretsen där emk inte verkar. (yttre krafter) kallas en homogen del av kretsen, därför är denna formulering av Ohms lag giltig för en homogen del av kretsen.
Se här för mer information: Ohms lag för en del av en krets
Nu kommer vi att överväga en inhomogen sektion av kretsen, där den effektiva EMF för sektion 1 - 2 betecknas med Ε12 och tillämpas i ändarna av sektionen möjlig skillnad — genom φ1 — φ2.
Om strömmen flyter genom fasta ledare som bildar sektion 1-2, är arbetet A12 för alla krafter (externa och elektrostatiska) som utförs på strömbärarna lagen om bevarande och omvandling av energi lika med den värme som frigörs i området. Arbetet med krafterna som utförs när laddningen Q0 rör sig i sektionen 1 - 2:
A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 — φ2) (2)
E.m.s. E12 likaså strömstyrka Jag är en skalär kvantitet. Det måste tas med antingen ett positivt eller ett negativt tecken, beroende på tecknet på det arbete som utförs av yttre krafter. Jag matade. främjar rörelsen av positiva laddningar i den valda riktningen (i riktningen 1-2), då E12> 0. Om enheter. förhindrar positiva laddningar från att röra sig i den riktningen, då E12 <0.
Under tiden t frigörs värme i ledaren:
Q = Az2Rt = IR (It) = IRQ0 (3)
Från formlerna (2) och (3) får vi:
IR = (φ1 — φ2) + E12 (4)
Var
I = (φ1 — φ2 + E12) / R (5)
Uttryck (4) eller (5) är Ohms lag för ett inhomogent tvärsnitt av en krets i integralform, vilket är den generaliserade Ohms lag.
Om det inte finns någon strömkälla i en viss sektion av kretsen (E12 = 0), kommer vi från (5) fram till Ohms lag för en homogen sektion av kretsen
I = (φ1 — φ2) / R = U / R
Om elektrisk krets är stängd, då sammanfaller de valda punkterna 1 och 2, φ1 = φ2; från (5) får vi Ohms lag för en sluten krets:
I = E/R,
där E är den emf som verkar i kretsen, R är den totala resistansen för hela kretsen. I allmänhet är R = r + R1, där r är strömkällans inre resistans, R1 är resistansen för den externa kretsen.Därför kommer Ohms lag för en sluten krets att se ut så här:
I = E/(r + Rl).
Om kretsen är öppen finns det ingen ström i den (I = 0), då får vi från Ohms lag (4) att (φ1 — φ2) = E12, d.v.s. emf som verkar i en öppen krets är lika med potentialskillnaden över dess ändar. Därför, för att hitta emk för en strömkälla, är det nödvändigt att mäta potentialskillnaden över dess öppna kretsterminaler.
Exempel på beräkningar av Ohms lag:
Beräkning av strömmen enligt Ohms lag
Beräknar Ohms lagmotstånd
Spänningsfall
Se även:
På potentialskillnad, elektromotorisk kraft och spänning
Elektrisk ström i vätskor och gaser
Elektriskt motstånd hos ledningar
Magnetism och elektromagnetism
Om magnetfältet, solenoider och elektromagneter
Självinduktion och ömsesidig induktion
Elektriskt fält, elektrostatisk induktion, kapacitans och kondensatorer