Ο νόμος του Ohm για βραχυκύκλωμα. Ο νόμος του Ohm για ένα πλήρες κύκλωμα

Chercher Παιδικά προϊόνταΟ νόμος του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος: τρέχουσα δύναμη εγώεπί τόπουηλεκτρικό κύκλωμα στα άκρα της τομής και είναι αντιστρόφως ανάλογο της αντίστασής του R.

Τύπος νόμου: Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος: =. ηλεκτρικό κύκλωμα = Από εδώ γράφουμε τους τύπους IR Και .

R= Εικ.1.

Τμήμα αλυσίδας Εικ.2.: Παιδικά προϊόνταΟ νόμος του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος: Ολοκληρωμένη αλυσίδαΟ νόμος του Ohm για πλήρης αλυσίδαπλήρες ηλεκτρικό κύκλωμα (ίσο με το emf (ηλεκτροκινητική δύναμη) της πηγής ρεύματοςμι διαιρούμενο με τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος R+r). Η συνολική αντίσταση του κυκλώματος είναι ίση με το άθροισμα των αντιστάσεων του εξωτερικού κυκλώματος R και εσωτερική
. r

τρέχουσα πηγή

Ι = Στο Σχ. Τα 1 και 2 δείχνουν διαγράμματα ηλεκτρικών κυκλωμάτων. IR 3. Σειρά και παράλληλη σύνδεση αγωγώνΜπορούν να συνδεθούν αγωγοί σε ηλεκτρικά κυκλώματα

διαδοχικά παράλληλο .

Μια μικτή ένωση συνδυάζει και τις δύο αυτές ενώσεις.

Μια αντίσταση, όταν είναι ενεργοποιημένη αντί για όλους τους άλλους αγωγούς που βρίσκονται ανάμεσα σε δύο σημεία του κυκλώματος, το ρεύμα και η τάση παραμένουν αμετάβλητα, ονομάζεται ισοδύναμη αντίσταση

αυτοί οι αγωγοί. Σειριακή σύνδεσηΜια σύνδεση ονομάζεται σειριακή στην οποία

Κάθε αγωγός συνδέεται μόνο με έναν προηγούμενο και έναν επόμενο αγωγό. Όπως προκύπτει από το πρώτοΟι κανόνες του Kirchhoff , όταν οι αγωγοί συνδέονται σε σειρά, η ισχύς του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει όλους τους αγωγούς είναι η ίδια (βάσει του νόμου διατήρησης του φορτίου).Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος: 1 = Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος: 2 = Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος: 3 = 1. Για σειριακή σύνδεση

αγωγοί

(Εικ. 1) ηλεκτρικό κύκλωμα 1 Η ισχύς ρεύματος σε όλους τους αγωγούς είναι η ίδια: ηλεκτρικό κύκλωμα 2 εγώ ηλεκτρικό κύκλωμα 1 = Από εδώ γράφουμε τους τύπους 1 , ηλεκτρικό κύκλωμα 2 = Από εδώ γράφουμε τους τύπους 2 , ηλεκτρικό κύκλωμα 3 = Από εδώ γράφουμε τους τύπους 3 .

Ρύζι. 1.Σειριακή σύνδεση δύο αγωγών. 2. Σύμφωνα με το νόμο του Ohm, τάσηΚαι

ηλεκτρικό κύκλωμα = ηλεκτρικό κύκλωμα 1 + ηλεκτρικό κύκλωμα 2 + ηλεκτρικό κύκλωμα 3

στους αγωγούς είναι ίσοι ηλεκτρικό κύκλωμα 1, ηλεκτρικό κύκλωμαΗ τάση κατά τη σύνδεση αγωγών σε σειρά είναι ίση με το άθροισμα των τάσεων που υπάρχουν ηλεκτρικό κύκλωμα 1 = Από εδώ γράφουμε τους τύπους 1 , ηλεκτρικό κύκλωμα 2 = Από εδώ γράφουμε τους τύπους 2 , χωριστές περιοχές

ηλεκτρικό κύκλωμα = ηλεκτρικό κύκλωμα 1 + ηλεκτρικό κύκλωμα 2 = Από εδώ γράφουμε τους τύπους 1 + Από εδώ γράφουμε τους τύπους 2 = (αγωγοί) ηλεκτρικού κυκλώματος. 1 + Νόμος του Ohm, τάση 2 )= 2 στους αγωγούς είναι ίσοι Σύμφωνα με τον δεύτερο κανόνα του Kirchhoff, η τάση σε ολόκληρο το τμήμα είναι:διαιρούμενο με τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος = διαιρούμενο με τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος 1 + διαιρούμενο με τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος 2

I(Rηλεκτρικό κύκλωμα Rηλεκτρικό κύκλωμα 1 , ηλεκτρικό κύκλωμα 2 , ηλεκτρικό κύκλωμα 3 I·R.ηλεκτρικό κύκλωμα = ηλεκτρικό κύκλωμα 1 + ηλεκτρικό κύκλωμα 2 + ηλεκτρικό κύκλωμα 3 = Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος: · (διαιρούμενο με τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος 1 + διαιρούμενο με τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος 2 + διαιρούμενο με τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος 3 ) = Από εδώ γράφουμε τους τύπους

Παίρνουμε:διαιρούμενο με τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος Συνολική τάση – στους αγωγούς ισούται με το άθροισμα των τάσεωνισούται με: διαιρούμενο με τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος Οπου = διαιρούμενο με τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος 1 + διαιρούμενο με τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος 2 + διαιρούμενο με τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος 3

EKV ισοδύναμος Οπου = διαιρούμενο με τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος 1 + διαιρούμενο με τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος 2 + διαιρούμενο με τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος 3 +…

αντίσταση ολόκληρου του κυκλώματος. Από εδώ: EKVΜε σύνδεση σε σειρά, η ισοδύναμη αντίσταση του κυκλώματος είναι ίση με το άθροισμα των αντιστάσεων των επιμέρους τμημάτων του κυκλώματος

: Ρ

Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος: = , Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος: = Αυτό το αποτέλεσμα είναι αληθινό = για οποιοδήποτε αριθμό =αγωγοί που συνδέονται σε σειρά.

Από το νόμο Omas προκύπτει: εάν οι τρέχουσες δυνάμεις είναι ίσες σε μια σύνδεση σειράς: .Από εδώ ή, δηλαδή, οι τάσεις σε επιμέρους τμήματα του κυκλώματος είναι ευθέως ανάλογες με τις αντιστάσεις των τμημάτων. 1 Για σειριακή σύνδεση .:

ηλεκτρικό κύκλωμα n = . · ηλεκτρικό κύκλωμα 1 . πανομοιότυποι αγωγοί : διαιρούμενο με τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος n = . · διαιρούμενο με τη συνολική αντίσταση του κυκλώματος 1

Όταν ανοίγει το κύκλωμα ενός από τους συνδεδεμένους σε σειρά καταναλωτές, το ρεύμα εξαφανίζεται σε ολόκληρο το κύκλωμα, επομένως η σύνδεση σε σειρά στην πράξη δεν είναι πάντα βολική.

Ο νόμος του Ohm είναι ο βασικός νόμος που χρησιμοποιείται στους υπολογισμούς του κυκλώματος DC. Είναι θεμελιώδες και μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιοδήποτε φυσικά συστήματα, όπου υπάρχουν ροές σωματιδίων και πεδία, η αντίσταση ξεπερνιέται.

Οι νόμοι ή οι κανόνες του Kirchhoff είναι μια εφαρμογή του νόμου του Ohm που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό σύνθετων ηλεκτρικών κυκλωμάτων DC.

Ο νόμος του Ohm

Ο γενικευμένος νόμος του Ohm για μια ανομοιόμορφη τομή ενός κυκλώματος (τμήμα κυκλώματος που περιέχει πηγή EMF) έχει τη μορφή:

Δυναμική διαφορά στα άκρα του τμήματος κυκλώματος. - EMF της πηγής στο εξεταζόμενο τμήμα του κυκλώματος. R - εξωτερική αντίσταση του κυκλώματος. r είναι η εσωτερική αντίσταση της πηγής EMF. Εάν το κύκλωμα είναι ανοιχτό, που σημαίνει ότι δεν υπάρχει ρεύμα σε αυτό (), τότε από το (2) παίρνουμε:

EMF που ενεργεί στο αρ κλειστό κύκλωμα, ισούται με τη διαφορά δυναμικού στα άκρα του. Αποδεικνύεται ότι για να βρείτε το EMF της πηγής, θα πρέπει να μετρήσετε τη διαφορά δυναμικού στους ακροδέκτες της με ανοιχτό κύκλωμα.

Ο νόμος του Ohm για ένα κλειστό κύκλωμα γράφεται ως:

Η ποσότητα μερικές φορές ονομάζεται συνολική αντίσταση του κυκλώματος. Ο τύπος (2) δείχνει ότι η ηλεκτροκινητική δύναμη της πηγής ρεύματος διαιρούμενη με τη συνολική αντίσταση είναι ίση με το ρεύμα στο κύκλωμα.

Ο νόμος του Kirchhoff

Ας υπάρξει ένα αυθαίρετο διακλαδισμένο δίκτυο αγωγών. Σε ορισμένες περιοχές, περιλαμβάνονται διάφορες πηγές ρεύματος. Το emf των πηγών είναι σταθερό και θα θεωρείται γνωστό. Σε αυτή την περίπτωση, τα ρεύματα σε όλα τα τμήματα του κυκλώματος και οι διαφορές δυναμικού μεταξύ τους μπορούν να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm και το νόμο της διατήρησης του φορτίου.

Για να απλοποιηθεί η λύση των προβλημάτων υπολογισμού διακλαδισμένων ηλεκτρικών κυκλωμάτων που έχουν πολλά κλειστά κυκλώματα και πολλές πηγές EMF, χρησιμοποιούνται οι νόμοι (ή κανόνες) του Kirchhoff. Οι κανόνες του Kirchhoff χρησιμεύουν για τη δημιουργία ενός συστήματος εξισώσεων από το οποίο βρίσκονται οι ισχύς ρεύματος στα στοιχεία ενός σύνθετου διακλαδισμένου κυκλώματος.

Ο πρώτος νόμος του Kirchhoff

Το άθροισμα των ρευμάτων σε έναν κόμβο κυκλώματος, λαμβάνοντας υπόψη τα πρόσημά τους, είναι ίσο με μηδέν:

Ο πρώτος κανόνας του Kirchhoff είναι συνέπεια του νόμου για τη διατήρηση ηλεκτρικό φορτίο. Το αλγεβρικό άθροισμα των ρευμάτων που συγκλίνουν σε οποιονδήποτε κόμβο του κυκλώματος είναι το φορτίο που φτάνει στον κόμβο ανά μονάδα χρόνου.

Κατά τη σύνταξη εξισώσεων χρησιμοποιώντας τους νόμους του Kirchhoff, είναι σημαντικό να ληφθούν υπόψη τα σημάδια με τα οποία περιλαμβάνονται οι τρέχουσες δυνάμεις σε αυτές τις εξισώσεις. Θα πρέπει να υποτεθεί ότι τα ρεύματα που πηγαίνουν στο σημείο διακλάδωσης και που προέρχονται από τη διακλάδωση έχουν αντίθετα σημάδια. Σε αυτή την περίπτωση, πρέπει να προσδιορίσετε μόνοι σας ποια κατεύθυνση (προς ή μακριά από τον κόμβο) θεωρείται θετική.

Ο δεύτερος νόμος του Kirchhoff

Το γινόμενο της αλγεβρικής τιμής του ρεύματος (I) με το άθροισμα των εξωτερικών και εσωτερικών αντιστάσεων όλων των τμημάτων του κλειστού κυκλώματος είναι ίσο με το άθροισμα των αλγεβρικών τιμών του εξωτερικού emf () του εν λόγω κυκλώματος :

Κάθε προϊόν καθορίζει τη διαφορά δυναμικού που θα υπήρχε μεταξύ των άκρων του αντίστοιχου τμήματος εάν το emf σε αυτό ήταν ίσο με μηδέν. Η ποσότητα ονομάζεται πτώση τάσης, η οποία προκαλείται από το ρεύμα.

Ο δεύτερος νόμος του Kirchhoff μερικές φορές διατυπώνεται ως εξής:

Για ένα κλειστό κύκλωμα, το άθροισμα των πτώσεων τάσης είναι το άθροισμα του emf στο υπό εξέταση κύκλωμα.

Ο δεύτερος κανόνας (νόμος) του Kirchhoff είναι συνέπεια του γενικευμένου νόμου του Ohm. Έτσι, εάν σε ένα απομονωμένο κλειστό κύκλωμα υπάρχει μία πηγή EMF, τότε η ισχύς του ρεύματος στο κύκλωμα θα είναι τέτοια που το άθροισμα της πτώσης τάσης στην εξωτερική αντίσταση και η εσωτερική αντίσταση της πηγής θα είναι ίσο με το εξωτερικό EMF της πηγής. Εάν υπάρχουν πολλές πηγές EMF, τότε πάρτε το αλγεβρικό άθροισμά τους. Το πρόσημο του EMF επιλέγεται θετικό εάν, όταν κινείται κατά μήκος του περιγράμματος προς θετική κατεύθυνση, συναντάται πρώτα ο αρνητικός πόλος της πηγής. (Η θετική κατεύθυνση της παράκαμψης κυκλώματος λαμβάνεται ως η κατεύθυνση της παράκαμψης του κυκλώματος είτε δεξιόστροφα είτε αριστερόστροφα).

Παραδείγματα επίλυσης προβλημάτων

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 1

Το ηλεκτρικό ρεύμα και η επικίνδυνη τάση δεν ακούγονται (εκτός από βουητό γραμμές υψηλής τάσης και ηλεκτρικές εγκαταστάσεις). Τα ηλεκτροφόρα μέρη που είναι ενεργοποιημένα δεν διαφέρουν στην εμφάνιση σε καμία περίπτωση.

Είναι αδύνατο να τα αναγνωρίσουμε από τη μυρωδιά τους και την αυξημένη θερμοκρασία τους κανονικές λειτουργίεςη δουλειά τους δεν είναι διαφορετική. Αλλά συνδέουμε μια ηλεκτρική σκούπα σε μια αθόρυβη και αθόρυβη πρίζα, γυρνάμε τον διακόπτη - και η ενέργεια φαίνεται να βγαίνει από το πουθενά, μόνη της, με τη μορφή θορύβου και συμπίεσης μέσα στην οικιακή συσκευή.

Και πάλι, αν βάλουμε δύο καρφιά στις υποδοχές της πρίζας και τα πιάσουμε, τότε κυριολεκτικά με όλο μας το σώμα θα νιώσουμε την πραγματικότητα και την αντικειμενικότητα της ύπαρξης ηλεκτρικού ρεύματος. Αυτό, φυσικά, αποθαρρύνεται έντονα. Αλλά τα παραδείγματα με την ηλεκτρική σκούπα και τα καρφιά μας δείχνουν ξεκάθαρα ότι η μελέτη και η κατανόηση των βασικών νόμων της ηλεκτρολογικής μηχανικής συμβάλλει στην ασφάλεια κατά το χειρισμό οικιακό ρεύμα, καθώς και την εξάλειψη των δεισιδαιμονικών προκαταλήψεων που σχετίζονται με το ηλεκτρικό ρεύμα και την τάση.

Ας δούμε, λοιπόν, έναν από τους πιο πολύτιμους νόμους της ηλεκτρικής μηχανικής που είναι χρήσιμο να γνωρίζουμε. Και θα προσπαθήσουμε να το κάνουμε αυτό με την πιο δημοφιλή μορφή.

Ο νόμος του Ohm

1. Διαφορική μορφή γραφής του νόμου του Ohm

Πλέον κύριο δίκαιοΗ ηλεκτροτεχνία είναι, φυσικά, Ο νόμος του Ohm. Ακόμα και άνθρωποι που δεν έχουν καμία σχέση με την ηλεκτροτεχνία γνωρίζουν την ύπαρξή της. Αλλά εν τω μεταξύ η ερώτηση "Γνωρίζετε τον νόμο του Ohm;" V τεχνικών πανεπιστημίωνείναι παγίδα για αλαζόνες και αλαζόνες μαθητές. Ο σύντροφος, φυσικά, απαντά ότι γνωρίζει πολύ καλά τον νόμο του Ohm και στη συνέχεια στρέφονται σε αυτόν ζητώντας να δώσει αυτόν τον νόμο σε διαφορετική μορφή. Εδώ αποδεικνύεται ότι ένας μαθητής γυμνασίου ή ένας πρωτοετής έχει ακόμα πολλά να μελετήσει.

Ωστόσο, η διαφορική μορφή γραφής του νόμου του Ohm είναι σχεδόν ανεφάρμοστη στην πράξη. Αντικατοπτρίζει τη σχέση μεταξύ πυκνότητας ρεύματος και έντασης πεδίου:

όπου G είναι η αγωγιμότητα του κυκλώματος. E - ένταση ηλεκτρικού ρεύματος.

Όλα αυτά είναι προσπάθειες έκφρασης ηλεκτρικού ρεύματος, λαμβάνοντας υπόψη μόνο τις φυσικές ιδιότητες του υλικού του αγωγού, χωρίς να λαμβάνονται υπόψη οι γεωμετρικές του παράμετροι (μήκος, διάμετρος κ.λπ.). Η διαφορική μορφή της γραφής του νόμου του Ohm είναι μια καθαρή θεωρία στην καθημερινή ζωή δεν απαιτείται καθόλου.

2. Ολοκληρωμένη μορφή γραφής του νόμου του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος

Ένα άλλο πράγμα είναι η ολοκληρωμένη μορφή σημειογραφίας. Έχει επίσης πολλές ποικιλίες. Το πιο δημοφιλές από αυτά είναι Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα κυκλώματος: I=U/R

Με άλλα λόγια, το ρεύμα σε ένα τμήμα ενός κυκλώματος είναι πάντα υψηλότερο, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση που εφαρμόζεται σε αυτό το τμήμα και τόσο μικρότερη είναι η αντίσταση αυτού του τμήματος.

Αυτός ο «τύπος» του νόμου του Ohm είναι απλώς ένας απαραίτητος απομνημόνευσης για όλους όσοι τουλάχιστον μερικές φορές πρέπει να ασχοληθούν με την ηλεκτρική ενέργεια. Ευτυχώς, η εξάρτηση είναι αρκετά απλή. Άλλωστε, η τάση στο δίκτυο μπορεί να θεωρηθεί σταθερή. Για πρίζα είναι 220 βολτ. Επομένως, αποδεικνύεται ότι το ρεύμα στο κύκλωμα εξαρτάται μόνο από την αντίσταση του κυκλώματος που είναι συνδεδεμένο στην πρίζα. Εξ ου και το απλό ηθικό: αυτή η αντίσταση πρέπει να παρακολουθείται.

Τα βραχυκυκλώματα, που ακούνε όλοι, συμβαίνουν ακριβώς λόγω της χαμηλής αντίστασης του εξωτερικού κυκλώματος. Ας υποθέσουμε ότι λόγω λανθασμένης σύνδεσης των καλωδίων στο κουτί διακλάδωσης, τα καλώδια φάσης και ουδέτερου συνδέονται απευθείας μεταξύ τους. Στη συνέχεια, η αντίσταση του τμήματος του κυκλώματος θα μειωθεί απότομα σχεδόν στο μηδέν και το ρεύμα θα αυξηθεί επίσης απότομα σε πολύ μεγάλη τιμή. Εάν η καλωδίωση γίνει σωστά, θα λειτουργήσει. διακόπτης κυκλώματος, και αν δεν υπάρχει, ή είναι ελαττωματικό ή έχει επιλεγεί λανθασμένα, τότε το καλώδιο δεν θα αντιμετωπίσει το αυξημένο ρεύμα, θα θερμανθεί, θα λιώσει και πιθανόν να προκαλέσει πυρκαγιά.

Συμβαίνει όμως οι συσκευές που είναι συνδεδεμένες και χρησιμοποιούνται για περισσότερο από μία ώρα να προκαλούν βραχυκύκλωμα. Μια τυπική περίπτωση είναι ένας ανεμιστήρας του οποίου οι περιελίξεις του κινητήρα έχουν υπερθερμανθεί λόγω μπλοκαρίσματος των λεπίδων. Η μόνωση των περιελίξεων του κινητήρα δεν είναι σχεδιασμένη για σοβαρή θέρμανση, γίνεται γρήγορα άχρηστη. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζονται βραχυκυκλώματα διακοπής, τα οποία μειώνουν την αντίσταση και, σύμφωνα με το νόμο του Ohm, οδηγούν επίσης σε αύξηση του ρεύματος.

Το αυξημένο ρεύμα, με τη σειρά του, καθιστά τη μόνωση των περιελίξεων εντελώς άχρηστη και όχι μια διακοπή, αλλά ένα πραγματικό, πλήρες βραχυκύκλωμα. Το ρεύμα ρέει εκτός από τις περιελίξεις, απευθείας από το καλώδιο φάσης στο ουδέτερο καλώδιο. Είναι αλήθεια ότι όλα τα παραπάνω μπορούν να συμβούν μόνο με έναν πολύ απλό και φθηνό ανεμιστήρα που δεν είναι εξοπλισμένος με θερμική προστασία.

Ο νόμος του Ohm για AC

Πρέπει να σημειωθεί ότι ο παραπάνω συμβολισμός του νόμου του Ohm περιγράφει ένα τμήμα ενός κυκλώματος με σταθερή τάση. Στα δίκτυα εναλλασσόμενης τάσης υπάρχει πρόσθετη αντίδραση και η σύνθετη αντίσταση γίνεται σημαντική τετραγωνική ρίζααπό το άθροισμα των τετραγώνων ενεργητικής και αντιδραστικής αντίστασης.

Ο νόμος του Ohm για το τμήμα του κυκλώματος AC έχει τη μορφή: I=U/Z,

όπου Z είναι η συνολική αντίσταση του κυκλώματος.

Αλλά η υψηλή αντίδραση είναι χαρακτηριστικό, πρώτα απ 'όλα, των ισχυρών ηλεκτρικών μηχανών και της τεχνολογίας μετατροπέων ισχύος. Εσωτερική ηλεκτρική αντίσταση οικιακές συσκευέςκαι οι λαμπτήρες είναι σχεδόν εξ ολοκλήρου ενεργοί. Επομένως, στην καθημερινή ζωή, για υπολογισμούς, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την απλούστερη μορφή γραφής του νόμου του Ohm: I=U/R.

3. Ολοκληρωμένη μορφή σημειογραφίας για ένα πλήρες κύκλωμα

Αφού υπάρχει μια μορφή γραφής του νόμου για ένα τμήμα της αλυσίδας, τότε υπάρχει επίσης Ο νόμος του Ohm για ένα πλήρες κύκλωμα: I=E/(r+R).

Εδώ το r είναι η εσωτερική αντίσταση της πηγής EMF του δικτύου και το R είναι η συνολική αντίσταση του ίδιου του κυκλώματος.

Για φυσικό μοντέλοΓια να δείξετε αυτόν τον υποτύπο του νόμου του Ohm, δεν χρειάζεται να πάτε μακριά - αυτό είναι το ενσωματωμένο ηλεκτρικό δίκτυο ενός αυτοκινήτου, η μπαταρία στο οποίο είναι πηγή EMF. Δεν μπορεί να θεωρηθεί ότι η αντίσταση της μπαταρίας είναι ίση με το απόλυτο μηδέν, επομένως, ακόμη και με άμεσο βραχυκύκλωμα μεταξύ των ακροδεκτών της (χωρίς αντίσταση R), το ρεύμα δεν θα αυξηθεί στο άπειρο, αλλά απλώς σε υψηλή τιμή. Ωστόσο, αυτή η υψηλή τιμή, φυσικά, αρκεί για να λιώσουν τα καλώδια και να πάρει φωτιά η ταπετσαρία του αυτοκινήτου. Επομένως, τα ηλεκτρικά κυκλώματα των αυτοκινήτων προστατεύονται από βραχυκυκλώματα χρησιμοποιώντας ασφάλειες.

Αυτή η προστασία μπορεί να μην είναι αρκετή εάν το βραχυκύκλωμα συμβεί πριν από το κιβώτιο ασφαλειών σε σχέση με την μπαταρία ή εάν μια από τις ασφάλειες αντικατασταθεί με ένα κομμάτι σύρμα χαλκού. Τότε υπάρχει μόνο μία σωτηρία - είναι απαραίτητο να σπάσετε το κύκλωμα εντελώς όσο το δυνατόν γρηγορότερα αφαιρώντας τη "γείωση", δηλαδή τον αρνητικό ακροδέκτη.

4. Ολοκληρωμένη μορφή γραφής του νόμου του Ohm για ένα τμήμα του κυκλώματος που περιέχει μια πηγή EMF

Θα πρέπει επίσης να αναφερθεί ότι υπάρχει μια άλλη έκδοση του νόμου του Ohm - για το τμήμα του κυκλώματος που περιέχει την πηγή EMF:

Εδώ U είναι η διαφορά δυναμικού στην αρχή και στο τέλος του τμήματος του κυκλώματος που εξετάζουμε. Το πρόσημο της τιμής EMF εξαρτάται από την κατεύθυνσή του σε σχέση με την τάση. Είναι συχνά απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος κατά τον προσδιορισμό των παραμέτρων ενός κυκλώματος, όταν μέρος του κυκλώματος είναι απρόσιτο για λεπτομερή μελέτη και δεν μας ενδιαφέρει. Ας πούμε ότι είναι κρυμμένο από μονοκόμματα μέρη της θήκης. Το υπόλοιπο κύκλωμα περιέχει μια πηγή EMF και στοιχεία με γνωστή αντίσταση. Στη συνέχεια, μετρώντας την τάση στην είσοδο του άγνωστου τμήματος του κυκλώματος, μπορείτε να υπολογίσετε το ρεύμα και μετά από αυτό, την αντίσταση του άγνωστου στοιχείου.

συμπεράσματα

Έτσι, μπορούμε να δούμε ότι ο «απλός» νόμος του Ohm δεν είναι τόσο απλός όσο ίσως πίστευαν ορισμένοι. Γνωρίζοντας όλες τις μορφές της ολοκληρωμένης σημειογραφίας των νόμων του Ohm, μπορείτε να κατανοήσετε και να θυμηθείτε εύκολα πολλές απαιτήσεις ηλεκτρικής ασφάλειας, καθώς και να αποκτήσετε εμπιστοσύνη στο χειρισμό της ηλεκτρικής ενέργειας.

Το 1827, ο Georg Ohm δημοσίευσε την έρευνά του, η οποία αποτελεί τη βάση της φόρμουλας που χρησιμοποιείται μέχρι σήμερα. Ο Ohm πραγματοποίησε μια μεγάλη σειρά πειραμάτων που έδειξαν τη σχέση μεταξύ της εφαρμοζόμενης τάσης και του ρεύματος που διέρχεται από έναν αγωγό.

Αυτός ο νόμος είναι εμπειρικός, δηλαδή βασίζεται στην εμπειρία. Η ονομασία "Ohm" υιοθετείται ως η επίσημη μονάδα SI για την ηλεκτρική αντίσταση.

Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα κυκλώματοςδηλώνει ότι το ηλεκτρικό ρεύμα σε έναν αγωγό είναι ευθέως ανάλογο με τη διαφορά δυναμικού σε αυτόν και αντιστρόφως ανάλογο με την αντίστασή του. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η αντίσταση του αγωγού (δεν πρέπει να συγχέεται με) είναι μια σταθερή τιμή, μπορούμε να τη διατυπώσουμε με τον ακόλουθο τύπο:

• I - ρεύμα σε αμπέρ (Α)
• V - τάση σε βολτ (V)
• R - αντίσταση σε ohms (Ohm)

Για λόγους σαφήνειας: μια αντίσταση με αντίσταση 1 Ohm, μέσω της οποίας ρέει ρεύμα 1 A, έχει διαφορά δυναμικού (τάση) 1 V στους ακροδέκτες της.

Ο Γερμανός φυσικός Kirchhoff (διάσημος για τους κανόνες του Kirchhoff) έκανε μια γενίκευση που χρησιμοποιείται περισσότερο στη φυσική:

• σ – αγωγιμότητα υλικού
• J - πυκνότητα ρεύματος
• Ε είναι το ηλεκτρικό πεδίο.

Νόμος και αντίσταση του Ohm

Οι αντιστάσεις είναι παθητικά στοιχεία που παρέχουν αντίσταση στη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος σε ένα κύκλωμα. , που λειτουργεί σύμφωνα με το νόμο του Ohm, ονομάζεται ωμική αντίσταση. Όταν το ρεύμα διέρχεται από μια τέτοια αντίσταση, η πτώση τάσης στους ακροδέκτες της είναι ανάλογη με την τιμή της αντίστασης.

Ο τύπος του Ohm παραμένει έγκυρος για κυκλώματα με εναλλασσόμενη τάσηκαι ηλεκτροπληξία. Ο νόμος του Ohm δεν είναι κατάλληλος για πυκνωτές και επαγωγείς, καθώς τα χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης τους ( χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης) ουσιαστικά δεν είναι γραμμικό.

Ο τύπος του Ohm ισχύει επίσης για κυκλώματα με πολλαπλές αντιστάσεις, που μπορούν να συνδεθούν σε σειρά, παράλληλα ή μεικτά. Ομάδες αντιστάσεων που συνδέονται σε σειρά ή παράλληλα μπορούν να απλοποιηθούν ως ισοδύναμη αντίσταση.

Τα άρθρα σχετικά με και τη σύνδεση περιγράφουν με περισσότερες λεπτομέρειες πώς να το κάνετε αυτό.

Ο Γερμανός φυσικός Georg Simon Ohm δημοσίευσε την πλήρη θεωρία του για τον ηλεκτρισμό το 1827 με την ονομασία «θεωρία γαλβανικού κυκλώματος». Βρήκε ότι η πτώση τάσης σε ένα τμήμα ενός κυκλώματος είναι το αποτέλεσμα του έργου του ρεύματος που διαρρέει την αντίσταση αυτού του τμήματος του κυκλώματος. Αυτό αποτέλεσε τη βάση του νόμου που χρησιμοποιούμε σήμερα. Ο νόμος είναι μια από τις βασικές εξισώσεις για τις αντιστάσεις.

Νόμος του Ohm - τύπος

Ο τύπος του νόμου του Ohm μπορεί να χρησιμοποιηθεί όταν είναι γνωστές δύο από τις τρεις μεταβλητές. Η σχέση μεταξύ αντίστασης, ρεύματος και τάσης μπορεί να γραφτεί με διαφορετικούς τρόπους. Το τρίγωνο του Ohm μπορεί να είναι χρήσιμο για αφομοίωση και απομνημόνευση.

Ακολουθούν δύο παραδείγματα χρήσης ενός τέτοιου υπολογιστή τριγώνου.

Έχουμε μια αντίσταση με αντίσταση 1 Ohm σε ένα κύκλωμα με πτώση τάσης από 100V σε 10V στους ακροδέκτες του.Τι ρεύμα διαρρέει αυτήν την αντίσταση;Το τρίγωνο μας θυμίζει ότι:
Έχουμε μια αντίσταση με αντίσταση 10 Ohms μέσω της οποίας ρέει ρεύμα 2 Amperes με τάση 120V.Ποια θα είναι η πτώση τάσης σε αυτήν την αντίσταση;Η χρήση τριγώνου μας δείχνει ότι:Έτσι, η τάση στον πείρο θα είναι 120-20 = 100 V.

Νόμος του Ohm - Δύναμη

Όταν το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσω μιας αντίστασης, διαχέει μια ορισμένη ποσότητα ισχύος ως θερμότητα.

Η ισχύς είναι συνάρτηση του ρεύματος ροής I (A) και της εφαρμοζόμενης τάσης V (V):

• P - ισχύς σε watt (V)

Όταν συνδυάζεται με το νόμο του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος, ο τύπος μπορεί να μετατραπεί στην ακόλουθη μορφή:

Μια ιδανική αντίσταση διαχέει όλη την ενέργεια και δεν αποθηκεύει ηλεκτρική ή μαγνητική ενέργεια. Κάθε αντίσταση έχει ένα όριο στην ποσότητα ισχύος που μπορεί να διασκορπιστεί χωρίς να προκληθεί ζημιά στην αντίσταση. Αυτό είναι δύναμη ονομάζεται ονομαστική.

Οι περιβαλλοντικές συνθήκες μπορεί να μειώσουν ή να αυξήσουν αυτήν την τιμή. Για παράδειγμα, εάν ο περιβάλλοντα αέρας είναι ζεστός, τότε η ικανότητα της αντίστασης να διαχέει την περίσσεια θερμότητας μειώνεται και αντίθετα, όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι χαμηλή, η ικανότητα διαρροής της αντίστασης αυξάνεται.

Στην πράξη, οι αντιστάσεις σπάνια έχουν ονομαστική ισχύ. Ωστόσο, οι περισσότερες αντιστάσεις βαθμολογούνται στο 1/4 ή 1/8 watt.

Παρακάτω είναι γράφημα πίτας, το οποίο θα σας βοηθήσει να προσδιορίσετε γρήγορα τη σχέση μεταξύ ισχύος, ρεύματος, τάσης και αντίστασης. Για καθεμία από τις τέσσερις παραμέτρους, δείχνει πώς να υπολογίσετε την τιμή της.

Νόμος του Ohm - αριθμομηχανή

Δεδομένος ηλεκτρονική αριθμομηχανήΟ νόμος του Ohm μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε τη σχέση μεταξύ της τρέχουσας ισχύος, ηλεκτρική τάση, αντίσταση αγωγού και ισχύς. Για να υπολογίσετε, εισαγάγετε δύο παραμέτρους και κάντε κλικ στο κουμπί υπολογισμού.

Το 1826, ο Γερμανός επιστήμονας Georg Ohm έκανε μια ανακάλυψη και περιέγραψε
ένας εμπειρικός νόμος για τη σχέση μεταξύ δεικτών όπως η ισχύς ρεύματος, η τάση και τα χαρακτηριστικά του αγωγού στο κύκλωμα. Στη συνέχεια, μετά το όνομα του επιστήμονα, άρχισε να ονομάζεται νόμος του Ohm.

Αργότερα αποδείχθηκε ότι αυτά τα χαρακτηριστικά δεν είναι τίποτα άλλο από την αντίσταση του αγωγού που προκύπτει κατά την επαφή του με τον ηλεκτρισμό. Αυτή είναι η εξωτερική αντίσταση (R). Υπάρχει επίσης ένα χαρακτηριστικό εσωτερικής αντίστασης (r) της πηγής ρεύματος.

Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα κυκλώματος

Σύμφωνα με τον γενικευμένο νόμο του Ohm για ένα συγκεκριμένο τμήμα ενός κυκλώματος, η ισχύς του ρεύματος σε ένα τμήμα του κυκλώματος είναι ευθέως ανάλογη με την τάση στα άκρα του τμήματος και αντιστρόφως ανάλογη με την αντίσταση.

Όπου U είναι η τάση στα άκρα του τμήματος, I είναι η ισχύς του ρεύματος, R είναι η αντίσταση του αγωγού.

Λαμβάνοντας υπόψη τον παραπάνω τύπο, είναι δυνατό να βρούμε τις άγνωστες τιμές των U και R εκτελώντας απλές μαθηματικές πράξεις.

Οι παραπάνω τύποι ισχύουν μόνο όταν το δίκτυο αντιμετωπίζει μόνο μία αντίσταση.

Ο νόμος του Ohm για ένα κλειστό κύκλωμα

Η ισχύς ρεύματος του πλήρους κυκλώματος είναι ίση με το emf διαιρούμενο με το άθροισμα των αντιστάσεων των ομοιογενών και ανομοιογενών τμημάτων του κυκλώματος.

Ένα κλειστό δίκτυο έχει τόσο εσωτερικές όσο και εξωτερικές αντιστάσεις. Επομένως, οι τύποι σχέσεων θα είναι διαφορετικοί.

Όπου E είναι η ηλεκτροκινητική δύναμη (EMF), R είναι η εξωτερική αντίσταση της πηγής, r-εσωτερική αντίστασηπηγή.

Ο νόμος του Ohm για μια ανομοιόμορφη τομή ενός κυκλώματος

Ένα κλειστό ηλεκτρικό δίκτυο περιέχει τμήματα γραμμικής και μη γραμμικής φύσης. Τα τμήματα που δεν έχουν πηγή ρεύματος και δεν εξαρτώνται από εξωτερικές επιρροές είναι γραμμικά και τα τμήματα που περιέχουν πηγή είναι μη γραμμικά.

Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα ενός δικτύου ομοιογενούς φύσης αναφέρθηκε παραπάνω. Ο νόμος για το μη γραμμικό τμήμα θα έχει την εξής μορφή:

I = U/ R = f1 – f2 + E/ R

Όπου f1 – f2 είναι η διαφορά δυναμικού στα τελικά σημεία του εξεταζόμενου τμήματος δικτύου

R - συνολική αντίστασημη γραμμικό τμήμα του κυκλώματος

Το emf ενός μη γραμμικού τμήματος ενός κυκλώματος μπορεί να είναι μεγαλύτερο από μηδέν ή μικρότερο. Αν η κατεύθυνση κίνησης του ρεύματος που προέρχεται από μια πηγή με την κίνηση του ρεύματος μέσα ηλεκτρικό δίκτυο, συμπίπτουν, θα κυριαρχεί η κίνηση των φορτίων θετικής φύσης και το emf θα είναι θετικό. Εάν οι κατευθύνσεις συμπίπτουν, η κίνηση των αρνητικών φορτίων που δημιουργούνται από το EMF θα αυξηθεί στο δίκτυο.

Ο νόμος του Ohm για το εναλλασσόμενο ρεύμα

Εάν υπάρχει χωρητικότητα ή αδράνεια στο δίκτυο, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη στους υπολογισμούς ότι παράγουν την αντίστασή τους, από την οποία το ρεύμα γίνεται μεταβλητό.

Ο νόμος του Ohm για το εναλλασσόμενο ρεύμα μοιάζει με αυτό:

όπου Z είναι η αντίσταση σε όλο το μήκος του ηλεκτρικού δικτύου. Ονομάζεται επίσης αντίσταση. Η σύνθετη αντίσταση αποτελείται από ενεργή και αντιδραστική αντίσταση.

Ο νόμος του Ohm δεν είναι ένας βασικός επιστημονικός νόμος, αλλά μόνο μια εμπειρική σχέση, και σε ορισμένες συνθήκες μπορεί να μην τηρηθεί:

• Όταν το δίκτυο έχει υψηλή συχνότητα, το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο αλλάζει με υψηλή ταχύτητα, και στους υπολογισμούς είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η αδράνεια των φορέων φορτίου.
• Σε συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας με ουσίες που έχουν υπεραγωγιμότητα.
• Όταν ένας αγωγός θερμαίνεται έντονα από την τάση διέλευσης, ο λόγος ρεύματος προς τάση μεταβάλλεται και μπορεί να μην αντιστοιχεί στον γενικό νόμο.
• Όταν ένας αγωγός ή διηλεκτρικό είναι υπό υψηλή τάση.
• Σε λαμπτήρες LED?
• Σε ημιαγωγούς και συσκευές ημιαγωγών.

Με τη σειρά τους, στοιχεία και αγωγοί που συμμορφώνονται με το νόμο του Ohm ονομάζονται ωμικά.

Ο νόμος του Ohm μπορεί να δώσει μια εξήγηση για ορισμένα φυσικά φαινόμενα. Για παράδειγμα, όταν βλέπουμε πουλιά να κάθονται σε καλώδια υψηλής τάσης, τίθεται το ερώτημα - γιατί δεν επηρεάζονται από το ηλεκτρικό ρεύμα; Αυτό εξηγείται πολύ απλά. Τα πουλιά, που κάθονται σε καλώδια, είναι ένα είδος αγωγών. Το μεγαλύτερο μέρος της τάσης πέφτει στα κενά μεταξύ των πτηνών και το τμήμα που πέφτει στους ίδιους τους "αγωγούς" δεν αποτελεί κίνδυνο για αυτά.

Αλλά αυτός ο κανόνας λειτουργεί μόνο με μία μόνο επαφή. Εάν ένα πουλί αγγίξει ένα σύρμα ή έναν τηλεγραφικό στύλο με το ράμφος ή το φτερό του, αναπόφευκτα θα πεθάνει από τεράστιο ποσότην ένταση που φέρουν αυτές οι περιοχές. Τέτοιες περιπτώσεις συμβαίνουν παντού. Επομένως, για λόγους ασφαλείας, σε ορισμένα κατοικημένες περιοχέςΈχουν εγκατασταθεί ειδικές συσκευές για την προστασία των πτηνών από επικίνδυνη τάση. Τα πουλιά είναι απολύτως ασφαλή σε τέτοιες κούρνιες.

Ο νόμος του Ohm χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στην πράξη. Ο ηλεκτρισμός είναι θανατηφόρος για τον άνθρωπο και μόνο με το να τον αγγίξει. γυμνό σύρμα. Αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις, η αντίσταση του ανθρώπινου σώματος μπορεί να είναι διαφορετική.

Για παράδειγμα, το ξηρό και άθικτο δέρμα έχει μεγαλύτερη αντίσταση στις επιδράσεις του ηλεκτρισμού από ένα τραύμα ή ένα δέρμα καλυμμένο με ιδρώτα. Ως αποτέλεσμα υπερκόπωσης, νευρικής έντασης και μέθης, ακόμη και με μικρή τάση, ένα άτομο μπορεί να υποστεί ισχυρό ηλεκτροπληξία.

Κατά μέσο όρο, η αντίσταση του ανθρώπινου σώματος είναι 700 Ohms, πράγμα που σημαίνει ότι μια τάση 35 V είναι ασφαλής για τον άνθρωπο Όταν εργάζεστε με υψηλές τάσεις, χρησιμοποιούν οι ειδικοί.