Paprastas Omo dėsnio apibrėžimas. Visų rūšių Ohmo dėsniai

Empirinį Omo fizikinį dėsnį grandinės atkarpai sukūrė Georgas Simonas Ohmas beveik prieš du šimtmečius ir jis buvo pavadintas šio garsaus fiziko iš Vokietijos vardu.

Būtent šis dėsnis lemia ryšį, atsirandantį tarp šaltinio elektrovaros jėgos, elektros srovės stiprumo ir varžos rodiklių laidininko viduje.

Panagrinėkime Ohmo dėsnio apibrėžimą.

Visa taikomosios elektros inžinerijos sritis yra pagrįsta Omo fiziniu dėsniu ir pateikiama dviem pagrindinėmis formomis:

  • elektros grandinės sekcija;
  • pilna elektros grandinė.

Klasikine forma tokio dėsnio formulavimas yra labai gerai žinomas visiems nuo mokyklos laikų: srovės stipris elektros grandinėje yra tiesiogiai proporcingas įtampos rodikliams, taip pat yra atvirkščiai proporcingas varžos rodikliams.

Integrali tokio įstatymo forma yra tokia: I=U/R, Kur

  • I yra srovės stiprumo, einančio per elektros grandinės atkarpą, kurios varžos vertės pažymėtos R, rodiklis;
  • U – įtampos indikatorius.

Reikia atsiminti, kad ši įstatymo forma, be tirpalų ir metalų, galioja tik elektros grandinėms, kuriose nėra tikrojo srovės šaltinio arba ji yra ideali.

Omo dėsnis nevienodai grandinės atkarpai

Bet kurios elektros grandinės atkarpa yra nehomogeniška, jei prie jos prijungtas elektrovaros šaltinis. Taigi šioje elektros grandinėje atsispindi pašalinių jėgų įtaka.

I=ϕ 2 -ϕ 1 +ℰ/R + r, Kur

  • I - srovės stiprumo žymėjimas;
  • ϕ 1 - taško „A“ potencialo žymėjimas;
  • ϕ 2 - taško „B“ potencialo žymėjimas;
  • ℰ - elektros srovės šaltinio elektrovaros jėgos rodikliai voltais;
  • R - sekcijos varžos žymėjimas;
  • r yra srovės šaltinio vidinė varža.

Omo dėsnis grandinės atkarpai

Standartinėms nehomogeninėms sekcijoms būdingas tam tikras potencialų skirtumas elektros grandinės gale, taip pat vidiniai potencialo viršįtampiai.

Pastaraisiais metais jis išėjo iš apyvartos ir buvo pakeistas naujesniais modeliais. Tačiau tokie matavimo prietaisai vis dar naudojami. Šiame straipsnyje apžvelgsime, kaip tinkamai sumontuoti indukcinį skaitiklį.

Kiek laiko elektros skaitiklis gali būti naudojamas pagal įstatymą ir kas jį turėtų keisti, skaitykite.

Kai kuriais atvejais pravartu naudoti dienos ir nakties skaitiklį. Mes jums pasakysime, kokiais atvejais dvigubi tarifai yra naudingi ir kaip atlikti rodmenis.

Omo dėsnis grandinės atkarpai

Pagal įstatymą srovės stipris elektros grandinės atkarpoje yra tiesiogiai proporcingas įtampos lygiui ir atvirkščiai proporcingas šios atkarpos elektrinei varžai.

Pavyzdžiui, jei laidininko varža yra 1 omas, o srovė - 1 amperas, tada įtampa jo galuose bus 1 voltas, o tai reiškia įtampos kritimą arba U = IR.

Jei laidininko galuose yra 1 volto įtampa ir 1 ampero srovė, tada laidininko varža bus 1 omas arba R = U/I

Grandinės sekciją galima pavaizduoti paprasta grandine su vienu vartotoju, lygiagrečiu ryšiu su vartotojų pora, taip pat nuoseklia jungtimi ir mišria viršutine jungtimi, kuriai būdingas nuosekliųjų ir lygiagrečių jungčių derinys.

Omo dėsnis grandinės atkarpai su EML

EMF arba elektrovaros jėga yra fizinis dydis, lemiantis pašalinių jėgų santykį, kai krūvis juda link teigiamo srovės šaltinio poliaus, ir tam tikro krūvio vertės:

  • ε = Aktas / q
  • ε – elektrovaros jėga;
  • Aktas – išorinių jėgų darbas;
  • q – krūvis;

Elektrovaros jėgos matavimo vienetas yra V (voltas)

Omo dėsnis grandinės atkarpai su EML

Analitinė dėsnio išraiška grandinės atkarpai su elektrovaros šaltiniu yra tokia:

  • I = (φa – φc + E) / R = (Uac + E) / R;
  • I = (φa – φc – E) / R = (Uac – E) / R;
  • I = E /(R+ r), kur
  • E – elektrovaros jėgos rodikliai.

Elektros srovė šiuo atveju yra algebrinė suma, gaunama sudėjus įtampos indikatorius gnybtuose su elektrovaros jėgos indikatoriais, padalinta iš varžos rodiklių.

Taisyklė dėl vieno EML buvimo teigia: nuolatinės srovės buvimas reiškia pastovaus potencialų skirtumo palaikymą elektros grandinės galuose per standartinį srovės šaltinį.

Elektros srovės šaltinio viduje teigiamas krūvis perkeliamas į didesnį potencialą, padalijant krūvius į teigiamai ir neigiamai įkrautas daleles.

Omo dėsnis grandinės atkarpai be EML

Reikia atsižvelgti į tai, kad grandinės atkarpoje, kurioje nėra elektrovaros šaltinio, tarp elektros srovės ir įtampos indikatorių užmezgamas ryšys.

I = E / R

Pagal šią formulę srovės stipris yra tiesiogiai proporcingas įtampai elektros grandinės sekcijos galuose ir atvirkščiai proporcingas šios sekcijos varžos rodikliams.

Elektrovaros šaltinis

Dėl išorinių EMF charakteristikų nustatomas įtampos indikatorių šaltinio gnybtuose ir apkrovos vertės priklausomybės laipsnis.

Pavyzdžiui, U= E-R 0 x I, pagal du taškus: I=0 E=U ir U=0 E=R0I.

Idealus elektrovaros šaltinis: R0=0, U=E. Šiuo atveju apkrovos dydis neturi įtakos įtampos rodmenims.

Empirinis fizinis Ohmo dėsnis visai grandinei lemia dvi pasekmes:

  • Esant sąlygoms r< < R, показатели силы тока в электрической цепи являются обратно пропорциональными показателям сопротивления. В некоторых случаях источник может являться источником напряжения.
  • Esant sąlygoms r > > R, išorinės elektros grandinės savybės ar apkrovos dydis neturi įtakos srovės rodikliams, o šaltinį galima vadinti srovės šaltiniu.

Elektrovaros jėga uždaroje grandinėje su elektros srove dažniausiai lygi: E = Ir + IR = U(r) + U(R)

Taigi EML galima apibrėžti kaip skaliarinį fizikinį dydį, atspindintį neelektrinės kilmės išorinių jėgų įtaką.

Priimtini matavimo vienetai

Pagrindiniai, visuotinai pripažinti matavimo vienetai, naudojami atliekant bet kokius Omo dėsnio skaičiavimus, yra šie:

  • įtampos indikatorių rodymas voltais;
  • srovės rodiklių atspindys amperais;
  • varžos rodiklių atspindys omuose.

Visi kiti dydžiai turi būti konvertuoti į visuotinai priimtus prieš pradedant skaičiavimus.

Svarbu atsiminti, kad Ohmo fizikos dėsnis netaikomas šiais atvejais:

  • aukšti dažniai, kartu su dideliu elektrinio lauko kitimo greičiu;
  • su superlaidumu žemos temperatūros sąlygomis;
  • kaitrinėse lempose, o tai yra dėl pastebimo laidininko įkaitimo ir įtampos tiesiškumo trūkumo;
  • esant gedimui dėl laidininko ar dielektriko poveikio aukštos įtampos lygiams;
  • vakuuminių šviesos šaltinių ir elektronų vamzdžių, užpildytų dujų mišiniais, viduje, įskaitant fluorescencinius apšvietimo įrenginius.

Ta pati taisyklė taikoma heterogeniniams puslaidininkiams ir puslaidininkiniams įtaisams, kuriems būdingos p/n sandūros, įskaitant diodų ir tranzistorių elementus.

Kuo tiksliau skaitiklis matuoja sunaudotą energiją, tuo geriau. atspindi galimą matavimo prietaiso klaidą.

Pakalbėkime apie tokią reikšmę kaip elektros skaitiklio transformacijos koeficientas.

Video tema

Tokie kaip elektros srovė, įtampa, varža ir galia. Atėjo laikas pagrindiniams elektros dėsniams, taip sakant, pagrindui, be kurių žinios ir supratimo neįmanoma ištirti ir suprasti elektroninių grandinių ir prietaisų.

Omo dėsnis

Elektros srovė, įtampa, varža ir galia tikrai yra susiję. O jų tarpusavio santykius, be jokios abejonės, apibūdina svarbiausias elektros dėsnis - Omo dėsnis. Supaprastinta forma šis dėsnis vadinamas: Omo dėsnis grandinės atkarpai. Ir šis įstatymas skamba taip:

"Srovės stiprumas grandinės atkarpoje yra tiesiogiai proporcingas įtampai ir atvirkščiai proporcingas tam tikros grandinės sekcijos elektrinei varžai."

Praktiniam pritaikymui Ohmo dėsnio formulė gali būti pavaizduota tokio trikampio pavidalu, kuris, be pagrindinio formulės atvaizdavimo, padės nustatyti kitus dydžius.

Trikampis veikia taip. Norėdami apskaičiuoti vieną iš kiekių, tiesiog uždenkite jį pirštu. Pavyzdžiui:

Ankstesniame straipsnyje mes nubrėžėme elektros ir vandens analogiją ir nustatėme ryšį tarp įtampos, srovės ir varžos. Be to, geras Ohmo dėsnio aiškinimas gali būti toks paveikslas, kuris aiškiai parodo įstatymo esmę:

Ant jo matome, kad „Volto“ (įtampos) žmogus stumia „Amper“ (srovės) žmogų per laidininką, kuris sutraukia „Omo“ (pasipriešinimo) žmogų. Taigi paaiškėja, kad kuo stipresnė varža suspaudžia laidininką, tuo sunkesnė srovė per jį praeina („srovės stiprumas yra atvirkščiai proporcingas grandinės sekcijos varžai“ - arba kuo didesnė varža, blogiau tai srovei ir tuo mažesnė). Bet įtampa nemiega ir iš visų jėgų stumia srovę (kuo didesnė įtampa, tuo didesnė srovė arba - „srovės stiprumas grandinės atkarpoje yra tiesiogiai proporcingas įtampai“).

Kai žibintuvėlis pradeda blausiai šviesti, sakome „baterija išsikrovusi“. Kas su juo atsitiko, ką tai reiškia, kad jis išsikrovė? Tai reiškia, kad akumuliatoriaus įtampa sumažėjo ir ji nebegali „padėti“ srovei įveikti žibintuvėlio ir lemputės grandinių varžą. Taigi paaiškėja, kad kuo didesnė įtampa, tuo didesnė srovė.

Nuoseklioji jungtis – nuoseklioji grandinė

Jungiant vartotojus nuosekliai, pavyzdžiui, paprastas lemputes, kiekvieno vartotojo srovė yra vienoda, tačiau įtampa bus skirtinga. Prie kiekvieno vartotojo įtampa kris (sumažės).

Omo dėsnis serijinėje grandinėje atrodys taip:

Sujungus nuosekliai, vartotojų varžos sumuojasi. Suminio pasipriešinimo apskaičiavimo formulė:

Lygiagretus sujungimas – lygiagreti grandinė

Lygiagrečiai prijungus, kiekvienam vartotojui tiekiama ta pati įtampa, tačiau srovė per kiekvieną iš vartotojų, jei jų varža skirtinga, bus skirtinga.

Ohmo dėsnis lygiagrečiai grandinei, susidedančiai iš trijų vartotojų, atrodys taip:

Sujungus lygiagrečiai, bendra grandinės varža visada bus mažesnė už mažiausią individualią varžą. Arba jie taip pat sako, kad „pasipriešinimas bus mažesnis nei mažiausia“.

Bendra grandinės, susidedančios iš dviejų lygiagrečiai sujungtų vartotojų, varža:

Bendra grandinės, kurią sudaro trys lygiagrečiai sujungti vartotojai, varža:


Didesniam vartotojų skaičiui skaičiavimas atliekamas atsižvelgiant į tai, kad esant lygiagrečiam jungimui, laidumas (varžos atvirkštinė vertė) apskaičiuojamas kaip kiekvieno vartotojo laidumo suma.

Elektros energija

Galia yra fizinis dydis, apibūdinantis elektros energijos perdavimo arba konversijos greitį. Galia apskaičiuojama pagal šią formulę:

Taigi, žinodami šaltinio įtampą ir išmatuodami suvartojamą srovę, galime nustatyti elektros prietaiso sunaudotą galią. Ir atvirkščiai, žinodami elektros prietaiso galią ir tinklo įtampą, galime nustatyti sunaudojamos srovės kiekį. Tokie skaičiavimai kartais reikalingi. Pavyzdžiui, elektros prietaisams apsaugoti naudojami saugikliai arba grandinės pertraukikliai. Norint pasirinkti tinkamą apsauginę įrangą, reikia žinoti esamas sąnaudas. Buitinėje technikoje naudojami saugikliai dažniausiai yra remontuojami ir juos atkurti užtenka

Georgas Simonas Ohmas savo tyrimus pradėjo įkvėptas garsaus Jeano Baptiste'o Furjė darbo „Analitinė šilumos teorija“. Šiame darbe Furjė šilumos srautą tarp dviejų taškų pavaizdavo kaip temperatūrų skirtumą, o šilumos srauto pokytį susiejo su jo praėjimu per netaisyklingos formos kliūtį, pagamintą iš šilumą izoliuojančios medžiagos. Panašiai Omas sukėlė elektros srovės atsiradimą potencialų skirtumu.

Remdamasis tuo, Ohmas pradėjo eksperimentuoti su skirtingomis laidininkų medžiagomis. Norėdamas nustatyti jų laidumą, jis sujungė juos nuosekliai ir sureguliavo ilgį taip, kad srovė visais atvejais būtų vienoda.

Tokiems matavimams buvo svarbu parinkti vienodo skersmens laidininkus. Om, matuojant sidabro ir aukso laidumą, gauti rezultatai, kurie, šiuolaikiniais duomenimis, nėra tikslūs. Taigi, Omo sidabrinis laidininkas laidė mažiau elektros srovės nei auksinis. Pats Omas tai paaiškino tuo, kad jo sidabrinis laidininkas buvo padengtas alyva ir dėl to, matyt, eksperimentas nedavė tikslių rezultatų.

Tačiau tai nebuvo vienintelė problema, su kuria turėjo problemų tuo metu panašiais eksperimentais su elektra užsiėmę fizikai. Dideli sunkumai gaunant grynas medžiagas be priemaišų eksperimentams ir sunkumai kalibruojant laidininko skersmenį iškraipė bandymo rezultatus. Dar didesnė kliūtis buvo tai, kad srovės stiprumas bandymų metu nuolat keitėsi, nes srovės šaltinis buvo kintantys cheminiai elementai. Tokiomis sąlygomis Ohmas išvedė logaritminę srovės priklausomybę nuo laido varžos.

Kiek vėliau vokiečių fizikas Poggendorffas, kuris specializuojasi elektrochemijoje, pasiūlė Ohmui pakeisti cheminius elementus termopora, pagaminta iš bismuto ir vario. Omas vėl pradėjo savo eksperimentus. Šį kartą jis kaip bateriją panaudojo termoelektrinį prietaisą, maitinamą Seebecko efekto. Prie jo jis nuosekliai sujungė 8 vienodo skersmens, bet skirtingo ilgio varinius laidininkus. Norėdami išmatuoti srovę, Ohmas pakabino magnetinę adatą ant laidininkų, naudodamas metalinį siūlą. Lygiagrečiai šiai rodyklei einanti srovė nuslinko ją į šoną. Kai tai atsitiko, fizikas suko siūlą tol, kol rodyklė grįžo į pradinę padėtį. Pagal kampą, kuriuo buvo pasuktas siūlas, galima spręsti apie srovės vertę.

Dėl naujo eksperimento Ohmas priėjo prie formulės:

X = a / b + l

Čia X– laido magnetinio lauko intensyvumas, l- vielos ilgis, a- pastovi šaltinio įtampa, b– likusių grandinės elementų varžos konstanta.

Jei kreipiamės į šiuolaikinius terminus, kad apibūdintume šią formulę, tai gautume X- srovės stiprumas, A– šaltinio EML, b + l– bendra grandinės varža.

Omo dėsnis grandinės atkarpai

Omo dėsnis, skirtas atskirai grandinės atkarpai, teigia: srovės stipris grandinės atkarpoje didėja didėjant įtampai ir mažėja, kai didėja šios atkarpos varža.

I=U/R

Remdamiesi šia formule galime nuspręsti, kad laidininko varža priklauso nuo potencialų skirtumo. Matematiniu požiūriu tai teisinga, bet fizikos požiūriu tai klaidinga. Ši formulė taikoma tik atskiros grandinės atkarpos varžai apskaičiuoti.

Taigi laidininko varžos apskaičiavimo formulė bus tokia:
R = p ⋅ l / s
Omo dėsnis visai grandinei

Skirtumas tarp Ohmo dėsnio visai grandinei ir Omo dėsnio grandinės atkarpai yra tas, kad dabar turime atsižvelgti į dviejų tipų atsparumą. Tai yra „R“ visų sistemos komponentų varža, o „r“ – vidinė elektrovaros šaltinio varža. Taigi formulė įgauna tokią formą:

I = U / R + r
Omo dėsnis kintamajai srovei

Kintamoji srovė skiriasi nuo nuolatinės srovės tuo, kad ji keičiasi tam tikru laikotarpiu. Tiksliau, tai keičia savo prasmę ir kryptį. Norėdami čia taikyti Ohmo dėsnį, turite atsižvelgti į tai, kad nuolatinės srovės grandinės varža gali skirtis nuo varžos grandinėje su kintamąja srove. Ir tai skiriasi, jei grandinėje naudojami komponentai su reaktyvumu. Reaktyvumas gali būti indukcinis (ritės, transformatoriai, droseliai) arba talpinis (kondensatorius).

Pabandykime išsiaiškinti, koks yra tikrasis skirtumas tarp reaktyviosios ir aktyviosios varžos grandinėje su kintamąja srove. Jau turėtumėte suprasti, kad įtampos ir srovės vertė tokioje grandinėje laikui bėgant kinta ir, grubiai tariant, turi bangos formą.

Jei diagramoje parodysime, kaip šios dvi reikšmės keičiasi laikui bėgant, gausime sinusinę bangą. Ir įtampa, ir srovė pakyla nuo nulio iki didžiausios vertės, tada, nukritę, pereina per nulį ir pasiekia didžiausią neigiamą reikšmę. Po to jie vėl pakyla per nulį iki didžiausios vertės ir pan. Kai sakoma, kad srovė arba įtampa yra neigiama, tai reiškia, kad ji juda priešinga kryptimi.

Visas procesas vyksta tam tikru dažnumu. Taškas, kuriame įtampos arba srovės vertė nuo minimalios vertės, kylančios iki didžiausios vertės, eina per nulį, vadinamas faze.

Tiesą sakant, tai tik įžanga. Grįžkime prie reaktyvaus ir aktyvaus pasipriešinimo. Skirtumas tas, kad grandinėje su aktyvia varža srovės fazė sutampa su įtampos faze. Tai yra, tiek srovės vertė, tiek įtampos vertė vienu metu pasiekia maksimumą viena kryptimi. Šiuo atveju mūsų įtampos, varžos ar srovės skaičiavimo formulė nesikeičia.

Jei grandinėje yra reaktyvumas, srovės ir įtampos fazės pasislenka viena nuo kitos ¼ periodo. Tai reiškia, kad kai srovė pasieks didžiausią vertę, įtampa bus lygi nuliui ir atvirkščiai. Kai taikoma indukcinė varža, įtampos fazė „aplenkia“ srovės fazę. Kai įjungiama talpa, srovės fazė "pralenkia" įtampos fazę.

Įtampos kritimo per indukcinę reaktyvumą apskaičiavimo formulė:
U = I ⋅ ωL

Kur L yra reaktyvumo induktyvumas ir ω – kampinis dažnis (svyravimo fazės laiko išvestinė).

Įtampos kritimo per talpą apskaičiavimo formulė:
U = I / ω ⋅ C

SU– reaktyvinė talpa.

Šios dvi formulės yra specialūs Omo dėsnio atvejai kintamoms grandinėms.

Visa tai atrodys taip:
I=U/Z

Čia Z– Bendra kintamos grandinės varža vadinama varža.

Taikymo sritis

Omo dėsnis nėra pagrindinis fizikos dėsnis, tai tik patogi kai kurių vertybių priklausomybė nuo kitų, tinkanti beveik bet kurioje praktikoje situacijoje. Todėl bus lengviau išvardyti situacijas, kai įstatymas gali neveikti:

  • Jei yra krūvininkų inercija, pavyzdžiui, kai kuriuose aukšto dažnio elektriniuose laukuose;
  • Superlaidininkuose;
  • Jei laidas įkaista tiek, kad srovės įtampos charakteristika nustoja būti tiesinė. Pavyzdžiui, kaitrinėse lempose;
  • Vakuuminėse ir dujinėse radijo lempose;
  • Dioduose ir tranzistoriuose.

Omo dėsnis yra pagrindinis dėsnis, naudojamas nuolatinės srovės grandinių skaičiavimams. Jis yra esminis ir gali būti naudojamas bet kokioms fizinėms sistemoms, kuriose yra dalelių ir laukų srautai, o pasipriešinimas įveikiamas.

Kirchhoffo dėsniai arba taisyklės yra Ohmo dėsnio taikymas, naudojamas sudėtingoms nuolatinės srovės elektros grandinėms apskaičiuoti.

Omo dėsnis

Apibendrintas Ohmo dėsnis, skirtas netolygiai grandinės atkarpai (grandinės, kurioje yra EML šaltinis), forma yra tokia:

Potencialų skirtumas grandinės sekcijos galuose; - šaltinio EML nagrinėjamoje grandinės dalyje; R - išorinė grandinės varža; r yra vidinė EML šaltinio varža. Jei grandinė yra atvira, tai reiškia, kad joje nėra srovės (), tada iš (2) gauname:

Atviroje grandinėje veikiantis emf yra lygus potencialų skirtumui jos galuose. Pasirodo, norėdami rasti šaltinio EML, turėtumėte išmatuoti potencialų skirtumą jo gnybtuose esant atvirai grandinei.

Omo dėsnis uždarai grandinei parašytas taip:

Kiekis kartais vadinamas visa grandinės varža. (2) formulė rodo, kad srovės šaltinio elektrovaros jėga, padalinta iš bendros varžos, yra lygi srovei grandinėje.

Kirchhoffo dėsnis

Tebūnie savavališkas šakotas laidininkų tinklas. Tam tikrose srityse naudojami įvairūs srovės šaltiniai. Šaltinių emf yra pastovus ir bus laikomas žinomu. Šiuo atveju srovės visose grandinės dalyse ir potencialų skirtumai tarp jų gali būti apskaičiuojami naudojant Ohmo dėsnį ir krūvio išsaugojimo dėsnį.

Siekiant supaprastinti šakotų elektros grandinių, turinčių kelias uždaras grandines ir kelis EML šaltinius, skaičiavimo problemų sprendimą, naudojami Kirchhoffo dėsniai (arba taisyklės). Kirchhoff taisyklės padeda sukurti lygčių sistemą, iš kurios nustatomi sudėtingos šakotosios grandinės elementų srovės stiprumai.

Pirmasis Kirchhoffo dėsnis

Srovių suma grandinės mazge, atsižvelgiant į jų ženklus, yra lygi nuliui:

Pirmoji Kirchhoffo taisyklė yra elektros krūvio tvermės dėsnio pasekmė. Srovių, susiliejančių bet kuriame grandinės mazge, algebrinė suma yra krūvis, kuris per laiko vienetą patenka į mazgą.

Sudarant lygtis naudojant Kirchhoffo dėsnius, svarbu atsižvelgti į ženklus, su kuriais srovės stiprumai įtraukiami į šias lygtis. Reikėtų manyti, kad srovės, einančios į išsišakojimą ir kylančios iš šakos, turi priešingus ženklus. Tokiu atveju turite patys nustatyti, kuri kryptis (į mazgą ar nuo jo) laikoma teigiama.

Antrasis Kirchhoffo dėsnis

Srovės algebrinės vertės (I) sandauga iš visų uždaros grandinės sekcijų išorinių ir vidinių varžų sumos yra lygi nagrinėjamos grandinės išorinės emf () algebrinių verčių sumai. :

Kiekvienas produktas nustato potencialų skirtumą, kuris egzistuotų tarp atitinkamos sekcijos galų, jei emf jame būtų lygus nuliui. Dydis vadinamas įtampos kritimu, kurį sukelia srovė.

Antrasis Kirchhoffo dėsnis kartais formuluojamas taip:

Uždaroje grandinėje įtampos kritimų suma yra emf suma nagrinėjamoje grandinėje.

Antroji Kirchhoffo taisyklė (dėsnis) yra apibendrinto Ohmo dėsnio pasekmė. Taigi, jei izoliuotoje uždaroje grandinėje yra vienas EML šaltinis, tada srovės stipris grandinėje bus toks, kad įtampos kritimo per išorinę varžą ir šaltinio vidinės varžos suma bus lygi išorinei EML. šaltinio. Jei yra keli EML šaltiniai, paimkite jų algebrinę sumą. EML ženklas pasirenkamas teigiamas, jei, judant kontūru teigiama kryptimi, pirmiausia susiduriama su neigiamu šaltinio poliumi. (Teigiama grandinės apėjimo kryptis laikoma grandinės apėjimo kryptimi pagal arba prieš laikrodžio rodyklę).

Problemų sprendimo pavyzdžiai

1 PAVYZDYS

Pratimas Voltmetras buvo nuosekliai prijungtas prie grandinės, kurios varža lygi , ir prietaisas rodė įtampą. Pasipriešinimą pakeitė . Tuo pačiu metu pasikeitė voltmetro rodmenys ir tapo voltmetro įtampa. Kokia yra varža, jei voltmetro varža yra r?


Sprendimas Pagal Omo dėsnį srovės stipris, tekantis per voltmetrą, ir varža yra vienodi (pirmuoju atveju 1(a) pav.):

Antruoju atveju:

Srovės stipris bet kurioje grandinės vietoje 1 pav. (a) yra lygus , todėl įtampa, kurią rodo voltmetras pirmuoju atveju, yra lygi:

Iš (1.3) gauname:

Antruoju atveju turime:

Sulyginkime kairiąsias reiškinių (1.4) ir (1.5) puses:

Iš (1.6) formulės išreiškiame reikiamą pasipriešinimą:

Koks yra Ohmo dėsnis visai grandinei? Taigi, tai yra formulė, kurioje aiškiai matomas ryšys tarp pagrindinių elektros grandinės parametrų: srovės, įtampos ir varžos. Norėdami suprasti įstatymo esmę, pirmiausia supraskime kai kurias sąvokas.

Kaip vadinama elektros grandinė?

Elektros grandinė – tai kelias elektros grandinėje, kuriuo teka krūviai (elektros elementai, laidai ir kiti prietaisai). Žinoma, jo pradžia laikoma energijos šaltiniu. Veikiami elektromagnetinio lauko, fotoninių reiškinių ar cheminių procesų, elektros krūviai linkę judėti į priešingą šio energijos šaltinio gnybtą.

Kas yra elektros srovė?

Įkrautų dalelių kryptingas judėjimas, kai jas veikia elektrinis laukas ar kitos išorinės jėgos, vadinamas elektros srove. Jo kryptį lemia protonų (teigiamų krūvių) kryptis. Srovė bus pastovi, jei laikui bėgant nepasikeitė nei jos stiprumas, nei kryptis.

Ohmo dėsnio istorija

Atlikdamas eksperimentus su laidininku, fizikas Georgas Ohmas sugebėjo nustatyti, kad srovės stiprumas yra proporcingas jo galuose taikomai įtampai:

I / sim U arba I = G / U,

čia G yra elektros laidumas, o reikšmė R = 1 / G yra laidininko elektrinė varža. Šį atradimą 1827 m. padarė garsus vokiečių fizikas.

Omo dėsniai

Visai grandinei apibrėžimas bus toks: srovės stipris elektros grandinėje yra lygus šaltinio elektrovaros jėgos (toliau – EMF) ir varžų sumos santykiui:

I = E / (R + r),

kur R yra išorinė grandinės varža, o r yra srovės šaltinio vidinė varža. Gana dažnai įstatymo formulavimas sukelia sunkumų, nes ne visi yra susipažinę su EML sąvoka, jo skirtumu nuo įtampos ir ne visi žino, ką tai reiškia ir iš kur atsiranda vidinė varža. Štai kodėl reikia paaiškinimų, nes Ohmo dėsnis visai grandinei turi gilią prasmę.

Įstatymo formuluotę grandinės atkarpai galima pavadinti skaidria. Esmė ta, kad norint tai suprasti nereikia papildomo paaiškinimo: srovė grandinėje yra tiesiogiai proporcinga įtampai ir atvirkščiai proporcinga varžai:

Reikšmė

Omo dėsnis visai grandinei yra glaudžiai susijęs su energijos tvermės dėsniu. Tarkime, kad srovės šaltinis neturi vidinės varžos. Kas turėtų nutikti šiuo atveju? Pasirodo, jei nebūtų pasipriešinimo, tada į išorinę grandinę būtų atiduodama didesnė srovė, atitinkamai ir galia būtų didesnė.

Dabar atėjo laikas suprasti elektrovaros sąvoką. Ši vertė parodo skirtumą tarp elektrinių potencialų šaltinio gnybtuose, bet tik be jokios apkrovos. Kaip pavyzdį paimkime vandens slėgį padidintoje talpykloje. Vandens lygis išliks, kol jis bus pradėtas vartoti. Atidarius čiaupą, skysčio lygis sumažės, nes nėra siurbimo. Kai vanduo patenka į vamzdį, jis patiria pasipriešinimą, tas pats atsitinka ir su elektros krūviais laide.

Jei nėra apkrovų, gnybtai yra atviros būsenos, paaiškėja, kad EML ir įtampa yra vienodo dydžio. Jei, pavyzdžiui, įjungsime lemputę, grandinė užsidarys, o elektrovaros jėga sukurs joje įtampą, atlikdama naudingą darbą. Dalis energijos bus išsklaidyta dėl vidinio pasipriešinimo (tai vadinama nuostoliais).

Jei vartotojo varža yra mažesnė už vidinę varžą, tada srovės šaltinyje išsiskiria daugiau galios. Tada EMF išorinėje grandinėje sumažėja, o nemaža dalis energijos prarandama esant vidiniam pasipriešinimui. Apsaugos įstatymų esmė ta, kad gamta negali imti daugiau, nei duoda.

Vidinės varžos esmę puikiai žino Chruščiovo laikų butų gyventojai, kurių butuose yra kondicionierius, tačiau sena instaliacija niekada nebuvo pakeista. Elektros skaitiklis sukasi didžiuliu greičiu, tose vietose, kur praeina seni aliuminio laidai, įkaista rozetė ir siena, dėl ko kondicionierius vos atvėsina patalpos orą.

Gamta r

„Visas omas“ (kaip elektrikai įpratę vadinti įstatymą) yra menkai suprantamas, nes šaltinio vidinė varža, kaip taisyklė, nėra elektrinio pobūdžio. Pažvelkime į tai naudodami druskos akumuliatoriaus pavyzdį. Yra žinoma, kad elektros baterija susideda iš kelių elementų, tačiau mes apsvarstysime tik vieną. Taigi, turime paruoštą Krona bateriją, susidedančią iš 7 nuosekliai sujungtų elementų.

Kaip generuojama srovė? Į indą su elektrolitu dedame anglies strypą į mangano apvalkalą, susidedantį iš teigiamų elektrodų arba anodų. Šiame konkrečiame pavyzdyje anglies strypas veikia kaip srovės kolektorius. Cinko metalas sudarytas iš neigiamų elektrodų (katodų). Parduotuvėse pirktose baterijose dažniausiai yra gelio elektrolito. Skystis naudojamas labai retai. Cinko puodelis su elektrolitu ir anodais veikia kaip neigiamas elektrodas.

Pasirodo, akumuliatoriaus paslaptis slypi tame, kad mangano elektrinis potencialas nėra toks didelis kaip cinko. Todėl elektronai pritraukiami prie katodo, o jis, savo ruožtu, atstumia teigiamai įkrautus cinko jonus į anodą. Dėl to katodas palaipsniui sunaudojamas. Turbūt visi žino, kad laiku nepakeitus išsikrovusio akumuliatoriaus, jis gali nutekėti. Su kuo tai susiję? Viskas labai paprasta: per atjungtą puodelį pradės tekėti elektrolitas.

Krūviams judant ant anglies strypo, teigiami krūviai kaupiasi mangano apvalkale, o neigiami krūviai kaupiasi ant cinko. Štai kodėl jie vadinami anodiniais ir katodiniais, tačiau baterijų vidus atrodo kitaip. Skirtumas tarp įkrovų sukurs elektros energijos šaltinio elektrovaros jėgą. Krūviai nustos judėti elektrolite, kai potencialų skirtumas elektrodo medžiagoje bus lygus emf dydžiui, o traukos jėgos lygios atstumiančioms jėgoms.

Dabar uždarykite grandinę: norėdami tai padaryti, tiesiog prijunkite lemputę prie akumuliatoriaus. Praeinant pro dirbtinį šviesos šaltinį, įkrovimai grįš į savo vietą („namus“), o lemputė užsidegs. Akumuliatoriaus viduje vėl prasidės elektronų ir jonų judėjimas, nes įkrovimai išnyko ir vėl atsirado patraukli ar atstumianti jėga.

Tiesą sakant, baterija gamina srovę, todėl lemputė užsidega dėl cinko suvartojimo, kuris šiame procese virsta kitais cheminiais junginiais. Norint išgauti gryną cinką, pagal energijos tvermės dėsnį reikia jį išleisti, bet ne elektriniu pavidalu (lygiai tiek, kiek buvo suteikta lemputei).

Dabar pagaliau galime suprasti šaltinio vidinio pasipriešinimo prigimtį. Baterijoje tai yra kliūtis didelių jonų judėjimui. Elektronų judėjimas be jonų neįmanomas, nes nėra traukos jėgos.

Pramoniniuose generatoriuose r atsiranda ne tik dėl apvijų elektrinės varžos, bet ir dėl išorinių priežasčių. Taigi, pavyzdžiui, hidroelektrinėse kiekio reikšmė priklauso nuo turbinos naudingumo koeficiento, vandens tėkmės vamzdyje varžos, taip pat nuo nuostolių mechaninėje pavaroje. Be to, tam tikrą įtaką turi vandens temperatūra ir jo uždumblėjimas.

Kintamoji srovė

Mes jau pažvelgėme į Ohmo dėsnį visai nuolatinės srovės grandinei. Kaip formulė pasikeis esant kintamajai srovei? Prieš tai žinodami, apibūdinkime pačią sąvoką. Kintamoji srovė – tai elektra įkrautų dalelių judėjimas, kurio kryptis ir vertė laikui bėgant kinta. Skirtingai nuo nuolatinio pasipriešinimo, jį lydi papildomi veiksniai, kurie sukuria naujo tipo atsparumą (reaktyvų). Jis būdingas kondensatoriams ir induktoriams.

Visai kintamosios srovės grandinės Ohmo dėsnis yra toks:

kur Z yra kompleksinė varža, susidedanti iš aktyviųjų ir reaktyviųjų.

Tai ne viskas blogai

Omo dėsnis visai grandinei, be to, kad nurodo energijos nuostolius, taip pat siūlo būdus juos pašalinti. Paprasti elektrikai retai naudoja sudėtingos varžos formulę, kai grandinėje yra talpos ar induktyvumo. Daugeliu atvejų srovė matuojama naudojant spaustukus arba specialų testerį. O kai žinoma įtampa, galima nesunkiai apskaičiuoti kompleksinę varžą (jei to tikrai reikia).



OHM ĮSTATYMAS(pavadintas vokiečių fiziko G. Ohmo (1787-1854) vardu) – elektrinės varžos vienetas. Paskyrimas Om. Om– laidininko, tarp kurio galų esanti srovė, varža 1 A kyla įtampa 1 V.

Omo dėsnis teigia: srovės stipris vienalytėje grandinės atkarpoje yra tiesiogiai proporcingas sekcijai taikomai įtampai ir atvirkščiai proporcingas šios sekcijos elektrinei varžai.

Ir tai parašyta pagal formulę: R=U/I.(kur: aš- srovės stiprumas (A), U- Įtampa (B), R- pasipriešinimas (Om).)

Reikėtų nepamiršti, kad Ohmo dėsnis yra pagrindinis ir gali būti taikomas bet kuriai fizinei sistemai, kurioje yra dalelių srautai arba laukai, kurie įveikia pasipriešinimą. Jis gali būti naudojamas skaičiuojant hidraulinius, pneumatinius, magnetinius, elektros, šviesos, šilumos srautus ir pan., kaip ir Kirchhoffo dėsniai, tačiau šis šio dėsnio pritaikymas itin retai naudojamas labai specializuotuose skaičiavimuose.

Ryšys tarp įtampos kritimo per laidininką, jo varžos ir srovės stiprumo lengvai įsimenamas trikampio pavidalu, kurio viršūnėse yra simboliai Aš, aš, R.

Kirchhoffo dėsniai

Kirchhoffo dėsniai (arba Kirchhofo taisyklės) yra santykiai, kurie tenkinami tarp srovių ir įtampų bet kurios elektros grandinės atkarpose. Kirchhoff taisyklės leidžia apskaičiuoti bet kokias nuolatinės ir beveik stacionarios srovės elektros grandines. Elektros inžinerijoje jie ypač svarbūs dėl savo universalumo, nes yra tinkami sprendžiant bet kokias elektros problemas. Kirchhoffo taisyklių taikymas grandinei leidžia gauti tiesinių srovių lygčių sistemą ir atitinkamai rasti srovių vertes visose grandinės atšakose.

Kirchhoffo dėsniams suformuluoti elektros grandinėje išskiriami mazgai – trijų ar daugiau laidininkų sujungimo taškai ir kontūrai – uždari laidininkų takai. Tokiu atveju kiekvienas laidininkas gali būti įtrauktas į kelias grandines.
Šiuo atveju dėsniai formuluojami taip.

Pirmasis įstatymas(ZTK, Kirchhoffo srovių dėsnis) teigia, kad algebrinė srovių suma bet kuriame bet kurios grandinės mazge yra lygi nuliui (tekančių srovių reikšmės imamos priešingu ženklu):

Kitaip tariant, kiek srovės įteka į mazgą, tiek iš jo išteka. Šis dėsnis išplaukia iš krūvio išsaugojimo įstatymo. Jei grandinėje yra p mazgai, tada jis aprašomas p - 1 dabartinės lygtys. Šis dėsnis gali būti taikomas ir kitiems fizikiniams reiškiniams (pavyzdžiui, vandens vamzdžiams), kur galioja kiekio ir šio kiekio tėkmės išsaugojimo dėsnis.

Antrasis įstatymas(ZNK, Kirchhoff'o streso dėsnis) teigia, kad bet kurio uždaro grandinės kontūro įtampos kritimų algebrinė suma yra lygi emf, veikiančio išilgai tą patį kontūrą, algebrinei sumai. Jei grandinėje nėra EML, tada bendras įtampos kritimas yra lygus nuliui:

esant nuolatinei įtampai:

kintamajai įtampai:

Kitaip tariant, apeinant grandinę palei grandinę, potencialas, pasikeitęs, grįžta į pradinę vertę. Jei grandinėje yra atšakų, kurių atšakose yra srovės šaltinių kiekis, tada tai apibūdinama įtampos lygtimis. Ypatingas antrosios taisyklės atvejis grandinei, susidedančiai iš vienos grandinės, yra šios grandinės Omo dėsnis.
Kirchhoffo dėsniai galioja tiesinėms ir netiesinėms grandinėms bet kokio tipo srovių ir įtampų pokyčiams laikui bėgant.

Šiame paveikslėlyje kiekvienam laidininkui nurodoma per jį tekanti srovė (raidė „I“) ir įtampa tarp mazgų, kuriuos jis jungia (raidė „U“).

Pavyzdžiui, diagramoje, parodytoje paveikslėlyje, pagal pirmąjį įstatymą tenkinami šie santykiai:

Atkreipkite dėmesį, kad kiekvienam mazgui reikia pasirinkti teigiamą kryptį, pavyzdžiui, čia srovės, įtekančios į mazgą, laikomos teigiamomis, o ištekančios srovės – neigiamos.
Pagal antrąjį įstatymą galioja šie santykiai:

Jei srovės kryptis sutampa su grandinės apėjimo kryptimi (kuri pasirinkta savavališkai), įtampos kritimas laikomas teigiamu, kitu atveju - neigiamas.

Kirchhoffo dėsniai, parašyti grandinės mazgams ir grandinėms, pateikia visą linijinių lygčių sistemą, leidžiančią rasti visas sroves ir įtampas.

Yra nuomonė, kad „Kirchhofo dėsniai“ turėtų būti vadinami „Kirchhofo taisyklėmis“, nes jie neatspindi esminių gamtos esmių (ir nėra didelio eksperimentinių duomenų kiekio apibendrinimas), o gali būti išvedami iš kitų. nuostatos ir prielaidos.

Visi Ohmo dėsniai (apibrėžimai)

[dėl išdavystės]

EMF ir Omo dėsnis visai grandinei
Išorinės jėgos. Norint išlaikyti pastovią srovę laidininke, būtina išlaikyti pastovų potencialų skirtumą jo galuose. Todėl srovės grandinėje turi būti įtaisas, kuriame krūvių judėjimas vyktų priešinga šio judėjimo krypčiai išorinėje grandinėje (nuo „minuso“ iki „pliuso“). Tos jėgos, išskyrus elektrostatines, kurios veikia krūvius ir verčia juos judėti prieš elektrinio lauko jėgas, vadinamos pašalinėmis jėgomis. Jei uždaroje grandinėje šių jėgų nebūtų, tai darbas, atliktas norint perkelti krūvius uždaroje grandinėje tik dėl elektrostatinių jėgų, būtų lygus nuliui. Tačiau patirtis rodo, kad srovės laidininke išsiskiria tam tikras šilumos kiekis. Todėl turi būti energijos šaltinis, kuris palaiko srovę grandinėje ir kompensuoja energijos praradimą dėl laidininko šildymo. Žinomas prietaiso, kuris palaiko pastovią srovę grandinėje, pavyzdys yra žibintuvėlio baterija, kur išorinės jėgos yra cheminės jėgos.

Pagal apibrėžimą elektrovaros jėga (EMF) yra darbo, kurį atlieka išorinės jėgos Ac, perkeldamos krūvį q, santykis su šio krūvio dydžiu:

EML matmuo sutampa su įtampos matmeniu: [E] = V.

Omo dėsnis visai grandinei. Bet kuris srovės šaltinis, be EML, turi tam tikrą vidinę varžą r. Bendra grandinės varža yra išorinių ir vidinių varžų R + r suma.

Pagal energijos tvermės dėsnį, esant pastoviai nuolatinei srovei, grandinėje išsiskiriantis šilumos kiekis Q = I2RDt + I2rDt turi būti lygus išorinių jėgų darbui srovės šaltinyje. Šis darbas per laiką Dt gali būti parašytas forma Ast = Dq = IDt, kur Dq = IDt – išorinių jėgų perduodamas krūvio kiekis. Iš sąlygos Аst = Q randame E= IR + Ir arba

Ši formulė vadinama visos grandinės Ohmo dėsniu.

Kirchhoffo taisyklės. Jei grandinėje (nuosekliai arba lygiagrečiai) atsitiktinai sujungti keli EML ir keli rezistoriai, tai norint apskaičiuoti bendrą grandinėje veikiančią EML ir srovės vertę atskiruose skyriuose, reikėtų vadovautis G. Kirchhoffo suformuluotomis taisyklėmis. Visų pirma, turėtumėte susitarti dėl srovės krypties grandinėje. Pagal susitarimą srovė laikoma teigiama, jei jos kryptis atitinka teigiamų krūvių judėjimo kryptį. Antroji sąlyga: srovė visada nukreipiama iš taško su didesniu potencialu į tašką su mažesniu potencialu. Skirtumas tarp potencialo verčių taškuose prieš grandinės elementą ir po šio elemento vadinamas įtampos kritimu grandinės elemente. Todėl, kai srovė praeina per aktyviąją varžą, U = j1 - j2 > 0 ir Ohmo dėsnis bus parašytas tokia forma: U = IR.

Jeigu grandinėje yra daugiau nei viena grandinė (t.y. yra lygiagrečiai sujungtų elementų), tuomet galima apibrėžti mazgo sąvoką - kelių laidininkų sujungimo tašką.

Olya Semjonova

Omo dėsnis – empirinis fizikinis dėsnis, kuris nustato ryšį tarp šaltinio elektrovaros jėgos (arba elektros įtampos) ir laidininku tekančios srovės stiprumo bei laidininko varžos. Įrengė Georg Ohm 1826 m. ir pavadintas jo vardu

Kas yra Ohmo dėsnis

Elmanas Gurbanovas

Omo dėsnis yra fizinis dėsnis, apibrėžiantis ryšį tarp įtampos, srovės ir laidininko varžos elektros grandinėje. Pavadintas jo atradėjo Georgo Ohmo vardu.
Omo dėsnis teigia: „Srovės stipris vienalytėje grandinės atkarpoje yra tiesiogiai proporcingas sekcijai taikomai įtampai ir atvirkščiai proporcingas šios sekcijos elektrinei varžai“.
OMA dėsnis parašytas pagal formulę: I=U/R,
kur: I - srovė, U - įtampa, R - varža.
Reikėtų nepamiršti, kad Ohmo dėsnis yra esminis ir gali būti taikomas bet kuriai fizinei sistemai, kurioje yra dalelių srautai arba laukai, kurie įveikia pasipriešinimą. Jis gali būti naudojamas skaičiuojant hidraulinius, pneumatinius, magnetinius, elektros, šviesos, šilumos srautus ir kt., kaip ir Kirchhoffo dėsnius, tačiau šis šio dėsnio taikymas itin retai naudojamas labai specializuotų skaičiavimų rėmuose.



 

Gali būti naudinga perskaityti: