Ohma likuma vienkārša definīcija. Visu veidu Oma likumi

Oma empīrisko fizikālo likumu ķēdes posmam izveidoja Georgs Saimons Omas gandrīz pirms diviem gadsimtiem, un tas tika nosaukts šī slavenā Vācijas fiziķa vārdā.

Tieši šis likums nosaka attiecības, kas rodas starp avota elektromotora spēku, elektriskās strāvas stiprumu un pretestības indikatoriem vadītāja iekšpusē.

Apskatīsim Ohma likuma definīciju.

Visa lietišķās elektrotehnikas joma ir balstīta uz Oma fizikālo likumu, un tā ir attēlota divās galvenajās formās:

  • elektriskās ķēdes sadaļa;
  • pilnīga elektriskā ķēde.

Klasiskajā formā šāda likuma formulējums visiem ir ļoti labi zināms kopš skolas laikiem: strāvas stiprums elektriskā ķēdē ir tieši proporcionāls sprieguma indikatoriem, kā arī ir apgriezti proporcionāls pretestības indikatoriem.

Šāda likuma neatņemama forma ir šāda: I=U/R, Kur

  • I ir strāvas stipruma indikators, kas iet cauri elektriskās ķēdes sadaļai ar pretestības vērtībām, kas apzīmētas ar R;
  • U – sprieguma indikators.

Jāatceras, ka šī likuma forma papildus šķīdumiem un metāliem ir spēkā tikai elektriskajām ķēdēm, kurās nav reāla strāvas avota vai tas ir ideāls.

Oma likums nevienmērīgai ķēdes posmam

Jebkuras elektriskās ķēdes daļa ir neviendabīga, ja tai ir pievienots elektromotora spēka avots. Tādējādi šajā elektriskajā ķēdē tiek atspoguļota svešu spēku ietekme.

I=ϕ 2 -ϕ 1 +ℰ/R + r, Kur

  • I - strāvas stipruma apzīmējums;
  • ϕ 1 - punkta “A” potenciāla apzīmējums;
  • ϕ 2 - punkta “B” potenciāla apzīmējums;
  • ℰ - elektriskās strāvas avota elektromotora spēka rādītāji voltos;
  • R - sekcijas pretestības apzīmējums;
  • r ir strāvas avota iekšējā pretestība.

Oma likums ķēdes posmam

Standarta nehomogēnām sekcijām ir raksturīga zināma potenciāla atšķirība elektriskās ķēdes galā, kā arī iekšējie potenciālu pārspriegumi.

Pēdējos gados tas ir izgājis no apgrozības un aizstāts ar jaunākiem modeļiem. Tomēr šādas mērierīces joprojām tiek izmantotas. Šajā rakstā mēs apskatīsim, kā pareizi uzstādīt indukcijas skaitītāju.

Cik ilgi saskaņā ar likumu drīkst lietot elektrisko skaitītāju un kam tas jāmaina, lasiet.

Dažos gadījumos ir izdevīgi izmantot dienas-nakts skaitītāju. Mēs jums pateiksim, kādos gadījumos dubultie tarifi ir izdevīgi un kā veikt rādījumus.

Oma likums ķēdes posmam

Saskaņā ar likumu strāvas stiprums elektriskās ķēdes posmā ir tieši proporcionāls sprieguma līmenim un apgriezti proporcionāls elektriskajai pretestībai noteiktā posmā.

Piemēram, ja vadītāja pretestība ir 1 oms un strāva 1 ampērs, tad spriegums tā galos būs 1 volts, kas nozīmē sprieguma kritumu vai U = IR.

Ja vadītāja galos ir spriegums 1 volts un strāva 1 ampērs, tad vadītāja pretestība būs 1 oms vai R = U/I

Shēmas posmu var attēlot ar vienkāršu ķēdi ar vienu patērētāju, paralēlu savienojumu ar patērētāju pāri, kā arī seriālo savienojumu un jaukto augšējo savienojumu, ko raksturo seriālo un paralēlo savienojumu kombinācija.

Oma likums ķēdes posmam ar EML

EMF jeb elektromotora spēks ir fizisks lielums, kas nosaka ārējo spēku attiecību lādiņa pārvietošanas procesā uz strāvas avota pozitīvo polu un noteiktā lādiņa vērtību:

  • ε = akts / q
  • ε – elektromotora spēks;
  • Akts – ārējo spēku darbs;
  • q – lādiņš;

Elektromotora spēka mērvienība ir V (volts)

Oma likums ķēdes posmam ar EML

Likuma analītiskā izteiksme ķēdes posmam ar elektromotora spēka avotu ir šāda:

  • I = (φa – φc + E) / R = (Uac + E) / R;
  • I = (φa – φc – E) / R = (Uac – E) / R;
  • I = E /(R+ r), kur
  • E – elektromotora spēka rādītāji.

Elektriskā strāva šajā gadījumā ir algebriskā summa, kas iegūta, saskaitot sprieguma indikatorus spailēs ar elektromotora spēka indikatoriem, dalītu ar pretestības indikatoriem.

Noteikums par viena EML klātbūtni nosaka: līdzstrāvas klātbūtne ietver pastāvīgas potenciālu starpības uzturēšanu elektriskās ķēdes galos, izmantojot standarta strāvas avotu.

Elektriskās strāvas avota iekšpusē pozitīvais lādiņš tiek pārnests uz lielāku potenciālu, sadalot lādiņus pozitīvi un negatīvi lādētās daļiņās.

Oma likums ķēdes posmam bez EML

Jāņem vērā, ka ķēdes posmam, kurā nav elektromotora spēka avota, šajā sadaļā tiek izveidots savienojums starp elektrisko strāvu un sprieguma indikatoriem.

I = E/R

Saskaņā ar šo formulu strāvas stiprums ir tieši proporcionāls spriegumam elektriskās ķēdes sekcijas galos un apgriezti proporcionāls pretestības indikatoriem šajā sadaļā.

Elektromotora spēka avots

Pateicoties EMF ārējiem raksturlielumiem, tiek noteikta avota spaiļu sprieguma indikatoru atkarības pakāpe un slodzes vērtība.

Piemēram, U= E-R 0 x I, saskaņā ar diviem punktiem: I=0 E=U un U=0 E=R0I.

Ideāls elektromotora spēka avots: R0=0, U=E. Šajā gadījumā slodzes lielums neietekmē sprieguma rādījumus.

Oma empīriskais fiziskais likums pilnīgai ķēdei nosaka divas sekas:

  • Apstākļos r< < R, показатели силы тока в электрической цепи являются обратно пропорциональными показателям сопротивления. В некоторых случаях источник может являться источником напряжения.
  • Apstākļos r > > R ārējās elektriskās ķēdes īpašības vai slodzes lielums neietekmē strāvas indikatorus, un avotu var saukt par strāvas avotu.

Elektromotora spēks slēgtā ķēdē ar elektrisko strāvu visbiežāk ir vienāds ar: E = Ir + IR = U(r) + U(R)

Tādējādi EML var definēt kā skalāru fizisko lielumu, kas atspoguļo neelektriskas izcelsmes ārējo spēku ietekmi.

Pieņemtās mērvienības

Pamata, vispārpieņemtās mērvienības, kas tiek izmantotas, veicot aprēķinus saistībā ar Ohma likumu, ietver:

  • sprieguma indikatoru displejs voltos;
  • strāvas indikatoru atspoguļojums ampēros;
  • pretestības indikatoru atspoguļojums omos.

Jebkuri citi lielumi pirms aprēķinu veikšanas ir jāpārvērš vispārpieņemtos.

Ir svarīgi atcerēties, ka Ohma fizikas likums nav spēkā šādos gadījumos:

  • augstas frekvences, ko pavada ievērojams elektriskā lauka izmaiņu ātrums;
  • ar supravadītspēju zemas temperatūras apstākļos;
  • kvēlspuldzēs, kas ir saistīts ar ievērojamu vadītāja sasilšanu un sprieguma linearitātes trūkumu;
  • bojājuma klātbūtnē, ko izraisa vadītāja vai dielektriķa pakļaušana augsta sprieguma līmeņiem;
  • vakuuma gaismas avotos un elektronu lampās, kas pildītas ar gāzu maisījumiem, ieskaitot dienasgaismas apgaismojuma ierīces.

Tas pats noteikums attiecas uz neviendabīgiem pusvadītājiem un pusvadītāju ierīcēm, ko raksturo p/n savienojumu klātbūtne, ieskaitot diodes un tranzistoru elementus.

Jo precīzāk skaitītājs mēra patērēto enerģiju, jo labāk. atspoguļo iespējamo mērierīces kļūdu.

Parunāsim par tādu vērtību kā elektrības skaitītāja transformācijas koeficients.

Video par tēmu

Piemēram, elektriskā strāva, spriegums, pretestība un jauda. Ir pienācis laiks pamata elektriskajiem likumiem, tā teikt, pamatiem, bez zināšanām un izpratnes nav iespējams izpētīt un saprast elektroniskās shēmas un ierīces.

Oma likums

Elektriskā strāva, spriegums, pretestība un jauda, ​​protams, ir savstarpēji saistīti. Un attiecības starp tām, bez šaubām, apraksta vissvarīgākais elektriskais likums - Oma likums. Vienkāršotā veidā šo likumu sauc: Ohma likums ķēdes posmam. Un šis likums izklausās šādi:

"Strāvas stiprums ķēdes sadaļā ir tieši proporcionāls spriegumam un apgriezti proporcionāls noteiktas ķēdes sadaļas elektriskajai pretestībai."

Praktiskai pielietošanai Ohma likuma formulu var attēlot tāda trīsstūra formā, kas papildus galvenajam formulas attēlojumam palīdzēs noteikt citus lielumus.

Trīsstūris darbojas šādi. Lai aprēķinātu kādu no daudzumiem, vienkārši pārklājiet to ar pirkstu. Piemēram:

Iepriekšējā rakstā mēs izveidojām analoģiju starp elektrību un ūdeni un identificējām saistību starp spriegumu, strāvu un pretestību. Arī laba Ohma likuma interpretācija var būt šāds skaitlis, kas skaidri parāda likuma būtību:

Uz tā redzams, ka vīrs “Volts” (spriegums) izstumj “Ampere” (strāvas) cilvēku caur vadītāju, kas savelk kopā “Omu” (pretestības) cilvēku. Tātad izrādās, ka jo spēcīgāka pretestība saspiež vadītāju, jo grūtāk strāvai iet caur to ("strāvas stiprums ir apgriezti proporcionāls ķēdes sekcijas pretestībai" - vai jo lielāka ir pretestība, sliktāk tas ir strāvai un jo mazāks tas ir). Bet spriegums nesnauž un ar visu spēku spiež strāvu (jo lielāks spriegums, jo lielāka strāva jeb - “strāvas stiprums ķēdes posmā ir tieši proporcionāls spriegumam”).

Kad lukturītis sāk blāvi spīdēt, mēs sakām: “akumulators ir zems”. Kas ar to notika, ko tas nozīmē, ka tas ir izlādējies? Tas nozīmē, ka akumulatora spriegums ir samazinājies un tas vairs nespēj “palīdzēt” strāvai pārvarēt lukturīša un spuldžu ķēžu pretestību. Tātad izrādās, ka jo augstāks ir spriegums, jo lielāka ir strāva.

Seriālais savienojums - sērijas ķēde

Savienojot virknē patērētājus, piemēram, parastās spuldzes, strāva katrā patērētājā ir vienāda, bet spriegums būs atšķirīgs. Pie katra patērētāja spriegums samazināsies (samazināsies).

Un Oma likums virknes shēmā izskatīsies šādi:

Savienojot virknē, patērētāja pretestības summējas. Formula kopējās pretestības aprēķināšanai:

Paralēlais savienojums - paralēla ķēde

Ar paralēlo savienojumu katram patērētājam tiek pielikts vienāds spriegums, bet strāva caur katru no patērētājiem, ja to pretestība ir atšķirīga, būs atšķirīga.

Oma likums paralēlai ķēdei, kas sastāv no trim patērētājiem, izskatīsies šādi:

Pieslēdzot paralēli, ķēdes kopējā pretestība vienmēr būs mazāka par mazāko individuālo pretestību. Vai arī viņi saka, ka "pretestība būs mazāka par mazāko".

Kopējā pretestība ķēdei, kas sastāv no diviem patērētājiem paralēlā savienojumā:

Kopējā pretestība ķēdei, kas sastāv no trim paralēli savienotiem patērētājiem:


Lielākam patērētāju skaitam aprēķins tiek veikts, pamatojoties uz to, ka ar paralēlu savienojumu vadītspēja (pretestības apgrieztā vērtība) tiek aprēķināta kā katra patērētāja vadītspējas summa.

Elektroenerģija

Jauda ir fizisks lielums, kas raksturo elektriskās enerģijas pārraides vai pārveidošanas ātrumu. Jauda tiek aprēķināta, izmantojot šādu formulu:

Tādējādi, zinot avota spriegumu un izmērot patērēto strāvu, mēs varam noteikt elektroierīces patērēto jaudu. Un otrādi, zinot elektroierīces jaudu un tīkla spriegumu, mēs varam noteikt patērētās strāvas daudzumu. Dažreiz šādi aprēķini ir nepieciešami. Piemēram, elektrisko ierīču aizsardzībai tiek izmantoti drošinātāji vai automātiskie slēdži. Lai izvēlētos pareizos aizsardzības līdzekļus, ir jāzina pašreizējais patēriņš. Sadzīves tehnikai izmantotie drošinātāji parasti ir labojami un to atjaunošanai pietiek

Georgs Saimons Omas sāka savu pētījumu, iedvesmojoties no slavenā Žana Batista Furjē darba “Siltuma analītiskā teorija”. Šajā darbā Furjē attēloja siltuma plūsmu starp diviem punktiem kā temperatūras starpību un saistīja siltuma plūsmas izmaiņas ar tās iziešanu cauri neregulāras formas šķērslim, kas izgatavots no siltumizolējoša materiāla. Līdzīgi Oms izraisīja elektriskās strāvas rašanos potenciālu starpības dēļ.

Pamatojoties uz to, Oma sāka eksperimentēt ar dažādiem vadītāju materiāliem. Lai noteiktu to vadītspēju, viņš tos savienoja virknē un noregulēja to garumu tā, lai strāva visos gadījumos būtu vienāda.

Šādiem mērījumiem bija svarīgi izvēlēties tāda paša diametra vadītājus. Ohm, mērot sudraba un zelta vadītspēju, iegūti rezultāti, kas pēc mūsdienu datiem nav precīzi. Tādējādi Oma sudraba vadītājs vadīja mazāk elektrisko strāvu nekā zelts. Pats Oms to skaidroja ar to, ka viņa sudraba diriģents bija pārklāts ar eļļu, un tāpēc acīmredzot eksperiments nedeva precīzus rezultātus.

Tomēr šī nebija vienīgā problēma, ar kuru bija problēmas fiziķiem, kuri tajā laikā nodarbojās ar līdzīgiem eksperimentiem ar elektrību. Lielas grūtības iegūt tīrus materiālus bez piemaisījumiem eksperimentiem un grūtības ar vadītāja diametra kalibrēšanu izkropļoja testa rezultātus. Vēl lielāks šķērslis bija tas, ka strāvas stiprums testu laikā pastāvīgi mainījās, jo strāvas avots bija mainīgi ķīmiskie elementi. Šādos apstākļos Ohm noteica strāvas logaritmisko atkarību no stieples pretestības.

Nedaudz vēlāk vācu fiziķis Pogendorfs, kurš specializējies elektroķīmijā, ierosināja Ohm aizstāt ķīmiskos elementus ar termopāri, kas izgatavots no bismuta un vara. Oms atkal sāka savus eksperimentus. Šoreiz viņš kā akumulatoru izmantoja termoelektrisku ierīci, ko darbina Zēbeka efekts. Tam viņš virknē savienoja 8 tāda paša diametra, bet dažāda garuma vara vadus. Lai izmērītu strāvu, Ohm, izmantojot metāla vītni, uzlika magnētisku adatu virs vadītājiem. Strāva, kas rit paralēli šai bultiņai, nobīdīja to uz sāniem. Kad tas notika, fiziķis pagrieza pavedienu, līdz bultiņa atgriezās sākotnējā stāvoklī. Pamatojoties uz leņķi, kādā vītne tika savīta, varētu spriest par strāvas vērtību.

Jauna eksperimenta rezultātā Ohm nonāca pie formulas:

X = a / b + l

Šeit X- stieples magnētiskā lauka intensitāte, l- stieples garums, a- pastāvīgs avota spriegums, b– atlikušo ķēdes elementu pretestības konstante.

Ja mēs pievēršamies mūsdienu terminiem, lai aprakstītu šo formulu, mēs to iegūstam X- strāvas stiprums, A- avota EML, b + l– kopējā ķēdes pretestība.

Oma likums ķēdes posmam

Oma likums atsevišķai ķēdes posmam nosaka: strāvas stiprums ķēdes posmā palielinās, palielinoties spriegumam, un samazinās, palielinoties šīs sadaļas pretestībai.

I=U/R

Pamatojoties uz šo formulu, mēs varam izlemt, ka vadītāja pretestība ir atkarīga no potenciālu starpības. No matemātiskā viedokļa tas ir pareizi, bet no fizikas viedokļa tas ir nepatiess. Šī formula ir piemērojama tikai pretestības aprēķināšanai atsevišķā ķēdes sadaļā.

Tādējādi vadītāja pretestības aprēķināšanas formula būs šāda:
R = p ⋅ l / s
Oma likums pilnīgai ķēdei

Atšķirība starp Oma likumu pilnīgai ķēdei un Ohma likumu ķēdes posmam ir tāda, ka tagad mums ir jāņem vērā divu veidu pretestība. Tā ir “R” visu sistēmas komponentu pretestība un “r” – elektromotora spēka avota iekšējā pretestība. Tādējādi formula iegūst šādu formu:

I = U / R + r
Oma likums maiņstrāvai

Maiņstrāva atšķiras no līdzstrāvas ar to, ka tā mainās noteiktos laika periodos. Konkrēti, tas maina savu nozīmi un virzienu. Lai šeit piemērotu Oma likumu, jāņem vērā, ka pretestība ķēdē ar līdzstrāvu var atšķirties no pretestības ķēdē ar maiņstrāvu. Un tas atšķiras, ja ķēdē tiek izmantoti komponenti ar pretestību. Reaktīvā pretestība var būt induktīva (spoles, transformatori, droseles) vai kapacitatīvā (kondensators).

Mēģināsim noskaidrot, kāda ir patiesā atšķirība starp reaktīvo un aktīvo pretestību ķēdē ar maiņstrāvu. Jums jau vajadzētu saprast, ka sprieguma un strāvas vērtība šādā ķēdē laika gaitā mainās un, rupji sakot, tai ir viļņu forma.

Ja mēs diagrammā redzam, kā šīs divas vērtības mainās laika gaitā, mēs iegūstam sinusoidālo vilni. Gan spriegums, gan strāva paaugstinās no nulles līdz maksimālajai vērtībai, pēc tam, krītot, iziet cauri nullei un sasniedz maksimālo negatīvo vērtību. Pēc tam tie atkal paceļas pa nulli līdz maksimālajai vērtībai un tā tālāk. Ja saka, ka strāva vai spriegums ir negatīvs, tas nozīmē, ka tas pārvietojas pretējā virzienā.

Viss process notiek ar noteiktu biežumu. Punktu, kurā sprieguma vai strāvas vērtība no minimālās vērtības pieaug līdz maksimālajai vērtībai iet cauri nullei, sauc par fāzi.

Patiesībā tas ir tikai priekšvārds. Atgriezīsimies pie reaktīvās un aktīvās pretestības. Atšķirība ir tāda, ka ķēdē ar aktīvo pretestību strāvas fāze sakrīt ar sprieguma fāzi. Tas ir, gan strāvas vērtība, gan sprieguma vērtība vienlaikus sasniedz maksimumu vienā virzienā. Šajā gadījumā mūsu formula sprieguma, pretestības vai strāvas aprēķināšanai nemainās.

Ja ķēdē ir pretestība, strāvas un sprieguma fāzes nobīdās viena no otras par ¼ perioda. Tas nozīmē, ka tad, kad strāva sasniegs maksimālo vērtību, spriegums būs nulle un otrādi. Ja tiek pielietota induktīvā pretestība, sprieguma fāze "apsteidz" pašreizējo fāzi. Kad tiek pielietota kapacitāte, strāvas fāze "apsteidz" sprieguma fāzi.

Formula sprieguma krituma aprēķināšanai pāri induktīvajai pretestībai:
U = I ⋅ ωL

Kur L ir pretestības induktivitāte, un ω – leņķiskā frekvence (svārstību fāzes laika atvasinājums).

Formula kapacitātes sprieguma krituma aprēķināšanai:
U = I / ω ⋅ C

AR- pretestības kapacitāte.

Šīs divas formulas ir īpaši Ohma likuma gadījumi mainīgajām shēmām.

Pilns izskatīsies šādi:
I=U/Z

Šeit Z– Mainīgas ķēdes kopējā pretestība ir pazīstama kā pretestība.

Piemērošanas joma

Oma likums nav fizikas pamatlikums, tas ir tikai ērta dažu vērtību atkarība no citām, kas ir piemērota gandrīz jebkurā praktiskā situācijā. Tāpēc būs vieglāk uzskaitīt situācijas, kad likums var nedarboties:

  • Ja ir lādiņnesēju inerce, piemēram, dažos augstfrekvences elektriskajos laukos;
  • Supravadītājos;
  • Ja vads uzsilst tiktāl, ka strāvas-sprieguma raksturlielums pārstāj būt lineārs. Piemēram, kvēlspuldzēs;
  • Vakuuma un gāzes radiolampās;
  • Diodēs un tranzistoros.

Oma likums ir pamatlikums, ko izmanto līdzstrāvas ķēžu aprēķinos. Tas ir fundamentāls, un to var izmantot jebkurām fiziskām sistēmām, kur notiek daļiņu un lauku plūsmas un ir pārvarēta pretestība.

Kirhhofa likumi vai noteikumi ir pielietojums Ohma likumam, ko izmanto, lai aprēķinātu sarežģītas līdzstrāvas elektriskās ķēdes.

Oma likums

Vispārinātajam Oma likumam ķēdes nevienmērīgai sadaļai (ķēdes sadaļai, kurā ir EML avots) ir šāda forma:

Potenciālā atšķirība ķēdes sekcijas galos; - avota EMF attiecīgajā ķēdes sadaļā; R - ķēdes ārējā pretestība; r ir EML avota iekšējā pretestība. Ja ķēde ir atvērta, kas nozīmē, ka tajā nav strāvas (), tad no (2) mēs iegūstam:

Emf, kas darbojas atvērtā ķēdē, ir vienāds ar potenciālu starpību tā galos. Izrādās, ka, lai atrastu avota EMF, jums vajadzētu izmērīt potenciālo starpību tā spailēs ar atvērtu ķēdi.

Oma likums slēgtai ķēdei ir uzrakstīts šādi:

Daudzumu dažreiz sauc par ķēdes kopējo pretestību. Formula (2) parāda, ka strāvas avota elektromotora spēks, kas dalīts ar kopējo pretestību, ir vienāds ar strāvu ķēdē.

Kirhhofa likums

Lai ir patvaļīgs sazarots vadītāju tīkls. Dažās jomās ir iekļauti dažādi strāvas avoti. Avotu emf ir nemainīgs un tiks uzskatīts par zināmu. Šajā gadījumā strāvas visās ķēdes daļās un potenciālās atšķirības starp tām var aprēķināt, izmantojot Oma likumu un lādiņa saglabāšanas likumu.

Lai vienkāršotu sazaroto elektrisko ķēžu aprēķināšanas problēmu risinājumu, kurām ir vairākas slēgtas ķēdes un vairāki EML avoti, tiek izmantoti Kirhhofa likumi (vai noteikumi). Kirhhofa noteikumi kalpo, lai izveidotu vienādojumu sistēmu, no kuras tiek atrastas strāvas stiprums sarežģītas sazarotas ķēdes elementos.

Kirhhofa pirmais likums

Strāvu summa ķēdes mezglā, ņemot vērā to zīmes, ir vienāda ar nulli:

Pirmais Kirhhofa noteikums ir elektriskā lādiņa nezūdamības likuma sekas. Strāvu algebriskā summa, kas saplūst jebkurā ķēdes mezglā, ir lādiņš, kas ierodas mezglā laika vienībā.

Sastādot vienādojumus, izmantojot Kirhhofa likumus, ir svarīgi ņemt vērā zīmes, ar kurām šajos vienādojumos tiek iekļauti strāvas stiprumi. Jāpieņem, ka strāvām, kas iet uz atzarojuma punktu un kas izplūst no atzarojuma, ir pretējas zīmes. Šajā gadījumā jums pašam jānosaka, kurš virziens (uz vai prom no mezgla) tiek uzskatīts par pozitīvu.

Kirhhofa otrais likums

Strāvas algebriskās vērtības (I) reizinājums ar visu slēgtās ķēdes posmu ārējo un iekšējo pretestību summu ir vienāds ar attiecīgās ķēdes ārējās emf () algebrisko vērtību summu. :

Katrs produkts nosaka potenciālo atšķirību, kas pastāvētu starp atbilstošās sadaļas galiem, ja emf tajā būtu vienāda ar nulli. Lielumu sauc par sprieguma kritumu, ko izraisa strāva.

Kirhhofa otrais likums dažreiz tiek formulēts šādi:

Slēgtai ķēdei sprieguma kritumu summa ir emf summa aplūkojamajā ķēdē.

Kirhhofa otrais noteikums (likums) ir Oma vispārinātā likuma sekas. Tātad, ja izolētā slēgtā ķēdē ir viens EML avots, tad strāvas stiprums ķēdē būs tāds, ka ārējās pretestības un avota iekšējās pretestības sprieguma krituma summa būs vienāda ar ārējo EML. no avota. Ja ir vairāki EML avoti, ņemiet to algebrisko summu. EML zīme ir izvēlēta pozitīva, ja, pārvietojoties pa kontūru pozitīvā virzienā, vispirms saskaras ar avota negatīvo polu. (Ķēdes apvada pozitīvais virziens tiek uzskatīts par ķēdes apvada virzienu pulksteņrādītāja virzienā vai pretēji pulksteņrādītāja virzienam).

Problēmu risināšanas piemēri

1. PIEMĒRS

Vingrinājums Voltmetrs tika virknē savienots ar ķēdi ar pretestību, kas vienāda ar , un ierīce rādīja spriegumu. Pretestība tika aizstāta ar . Tajā pašā laikā mainījās voltmetra rādījumi, un kļuva spriegums uz voltmetra. Kāda ir pretestība, ja voltmetra pretestība ir r?


Risinājums Saskaņā ar Oma likumu strāvas stiprums, kas plūst caur voltmetru, un pretestība ir vienādi (pirmajā gadījumā 1. att. (a)):

Otrajā gadījumā:

Strāvas stiprums jebkurā ķēdē 1(a) attēlā ir vienāds ar , tāpēc spriegums, ko rāda voltmetrs pirmajā gadījumā, ir vienāds ar:

No (1.3) mēs iegūstam:

Otrajā gadījumā mums ir:

Pielīdzināsim izteiksmju (1.4) un (1.5) kreisās puses:

No formulas (1.6) mēs izsakām nepieciešamo pretestību:

Kāds ir Oma likums pilnīgai ķēdei? Tātad, šī ir formula, kurā ir skaidri redzams savienojums starp galvenajiem elektriskās ķēdes parametriem: strāvu, spriegumu un pretestību. Lai izprastu likuma būtību, vispirms sapratīsim dažus jēdzienus.

Kā sauc elektrisko ķēdi?

Elektriskā ķēde ir ceļš elektriskajā ķēdē, pa kuru plūst lādiņi (elektriskie elementi, vadi un citas ierīces). Protams, tā sākums tiek uzskatīts par enerģijas avotu. Elektromagnētiskā lauka, fotonisko parādību vai ķīmisko procesu ietekmē elektriskie lādiņi mēdz pārvietoties uz šī strāvas avota pretējo spaili.

Kas ir elektriskā strāva?

Lādētu daļiņu virzītu kustību, ja tās ir pakļautas elektriskā lauka vai citu ārējo spēku iedarbībai, sauc par elektrisko strāvu. Tās virzienu nosaka protonu (pozitīvo lādiņu) virziens. Strāva būs nemainīga, ja laika gaitā nav mainījies ne tās stiprums, ne virziens.

Oma likuma vēsture

Veicot eksperimentus ar vadītāju, fiziķis Georgs Omas spēja noteikt, ka strāvas stiprums ir proporcionāls spriegumam, kas tiek pielikts tā galos:

I / sim U vai I = G / U,

kur G ir elektriskā vadītspēja, un vērtība R = 1 / G ir vadītāja elektriskā pretestība. Šo atklājumu 1827. gadā veica slavenais vācu fiziķis.

Oma likumi

Pilnai ķēdei definīcija būs šāda: strāvas stiprums elektriskajā ķēdē ir vienāds ar avota elektromotora spēka (turpmāk tekstā – EMF) attiecību pret pretestību summu:

I = E / (R + r),

kur R ir ārējā ķēdes pretestība, un r ir strāvas avota iekšējā pretestība. Diezgan bieži likuma formulēšana rada grūtības, jo ne visi ir pazīstami ar EML jēdzienu, tā atšķirību no sprieguma, ne visi zina, ko tas nozīmē un no kurienes rodas iekšējā pretestība. Tāpēc ir nepieciešami paskaidrojumi, jo Ohma likumam pilnīgai ķēdei ir dziļa nozīme.

Likuma formulējumu ķēdes posmam var saukt par caurspīdīgu. Lieta ir tāda, ka, lai to saprastu, nav nepieciešams papildu skaidrojums: strāva ķēdē ir tieši proporcionāla spriegumam un apgriezti proporcionāla pretestībai:

Nozīme

Oma likums pilnīgai ķēdei ir cieši saistīts ar enerģijas nezūdamības likumu. Pieņemsim, ka strāvas avotam nav iekšējās pretestības. Kam būtu jānotiek šajā gadījumā? Izrādās, ja nebūtu pretestības, tad ārējai ķēdei tiktu dota lielāka strāva, un attiecīgi jauda būtu lielāka.

Tagad ir pienācis laiks saprast elektromotora spēka jēdzienu. Šī vērtība atspoguļo starpību starp elektriskajiem potenciāliem avota spailēs, bet tikai bez slodzes. Kā piemēru ņemsim ūdens spiedienu paaugstinātā tvertnē. Ūdens līmenis paliks vietā, līdz to sāks patērēt. Atverot krānu, šķidruma līmenis samazināsies, jo nenotiek sūknēšana. Kad ūdens nonāk caurulē, tas piedzīvo pretestību, un tas pats notiek ar elektriskajiem lādiņiem vadā.

Ja nav slodzes, spailes ir atvērtā stāvoklī, izrādās, ka EMF un sprieguma lielums ir vienāds. Ja mēs, piemēram, ieslēdzam spuldzīti, ķēde aizvērsies, un elektromotora spēks radīs tajā spriegumu, veicot lietderīgu darbu. Daļa enerģijas tiks izkliedēta iekšējās pretestības dēļ (to sauc par zudumiem).

Ja patērētāja pretestība ir mazāka par iekšējo pretestību, tad strāvas avotā tiek atbrīvota lielāka jauda. Un tad EMF ārējā ķēdē samazinās, un ievērojama daļa enerģijas tiek zaudēta pie iekšējās pretestības. Saglabāšanas likumu būtība ir tāda, ka daba nevar ņemt vairāk, nekā tā dod.

Iekšējās pretestības būtība ir labi zināma Hruščova laika dzīvokļu iemītniekiem, kuru dzīvokļos ir kondicionieris, bet vecā elektroinstalācija nekad nav nomainīta. Elektriskais skaitītājs griežas milzīgā ātrumā, vietās, kur iet vecie alumīnija vadi, uzkarst rozete un siena, kā rezultātā kondicionieris tik tikko atvēsina gaisu telpā.

Daba r

“Pilns oms” (kā elektriķi ir pieraduši saukt likumu) ir slikti saprotams, jo avota iekšējā pretestība parasti nav elektriska. Apskatīsim to, izmantojot sāls akumulatora piemēru. Ir zināms, ka elektriskais akumulators sastāv no vairākiem elementiem, bet mēs apsvērsim tikai vienu. Tātad, mums ir gatavs Krona akumulators, kas sastāv no 7 virknē savienotiem elementiem.

Kā tiek ģenerēta strāva? Tvertnē ar elektrolītu mēs ievietojam oglekļa stieni mangāna apvalkā, kas sastāv no pozitīviem elektrodiem vai anodiem. Šajā konkrētajā piemērā oglekļa stienis darbojas kā strāvas savācējs. Cinka metāls sastāv no negatīviem elektrodiem (katodiem). Veikalos iegādātās baterijas parasti satur gēla elektrolītu. Šķidrumu lieto ļoti reti. Cinka kauss ar elektrolītu un anodiem darbojas kā negatīvs elektrods.

Izrādās, ka akumulatora noslēpums slēpjas apstāklī, ka mangāna elektriskais potenciāls nav tik augsts kā cinkam. Tāpēc elektroni tiek piesaistīti katodam, un tas, savukārt, atgrūž pozitīvi lādētus cinka jonus uz anodu. Tā rezultātā katods tiek pakāpeniski iztērēts. Varbūt visi zina, ka, ja izlādējies akumulators netiek savlaicīgi nomainīts, tas var noplūst. Ar ko tas ir saistīts? Viss ir ļoti vienkārši: elektrolīts sāks izplūst caur atvienoto krūzi.

Lādiņiem pārvietojoties uz oglekļa stieņa, pozitīvie lādiņi uzkrājas mangāna apvalkā, bet negatīvie lādiņi uzkrājas uz cinka. Tāpēc tos sauc par anodu un katodu, bet akumulatoru iekšpuse izskatās savādāk. Atšķirība starp lādiņiem radīs strāvas avota elektromotora spēku. Lādiņi pārtrauks kustēties elektrolītā, kad potenciālu starpība elektroda materiālā būs vienāda ar EML vērtību un pievilcīgie spēki ir vienādi ar atgrūšanas spēkiem.

Tagad slēgsim ķēdi: lai to izdarītu, vienkārši pievienojiet spuldzi akumulatoram. Izejot cauri mākslīgajam gaismas avotam, lādiņi atgriezīsies savā vietā (“mājās”), un iedegsies spuldze. Akumulatora iekšpusē elektronu un jonu kustība atsāksies, jo lādiņi ir izzuduši un atkal ir parādījies pievilcīgs vai atgrūdošs spēks.

Faktiski akumulators ražo strāvu, tāpēc spuldze iedegas, tas notiek cinka patēriņa dēļ, kas šajā procesā tiek pārvērsts citos ķīmiskos savienojumos. Lai iegūtu tīru cinku, saskaņā ar enerģijas nezūdamības likumu tas ir jāiztērē, bet ne elektriskā veidā (tieši tādā pašā daudzumā, kāds tika dots spuldzei).

Tagad mēs beidzot varam saprast avota iekšējās pretestības būtību. Akumulatorā tas ir šķērslis lielu jonu kustībai. Elektronu kustība bez joniem nav iespējama, jo nav pievilcības spēka.

Rūpnieciskajos ģeneratoros r parādās ne tikai tinumu elektriskās pretestības, bet arī ārēju iemeslu dēļ. Tā, piemēram, hidroelektrostacijās daudzuma vērtība ir atkarīga no turbīnas efektivitātes, ūdens plūsmas pretestības cauruļvadā, kā arī no zudumiem mehāniskajā transmisijā. Turklāt zināmā mērā ietekmē ūdens temperatūra un tā sasmērēšanās pakāpe.

Maiņstrāva

Mēs jau esam apskatījuši Ohma likumu visai līdzstrāvas ķēdei. Kā formula mainīsies ar maiņstrāvu? Pirms mēs to zinām, raksturosim pašu jēdzienu. Maiņstrāva ir elektriski lādētu daļiņu kustība, kuras virziens un vērtība laika gaitā mainās. Atšķirībā no pastāvīgas pretestības, to papildina papildu faktori, kas rada jauna veida pretestību (reaktīvo). Tas ir raksturīgs kondensatoriem un induktoriem.

Oma likums pilnīgai maiņstrāvas ķēdei ir:

kur Z ir kompleksa pretestība, kas sastāv no aktīvajām un reaktīvām.

Tas viss nav slikti

Oma likums pilnīgai ķēdei papildus enerģijas zudumu norādīšanai piedāvā arī veidus, kā tos novērst. Parastie elektriķi reti izmanto formulu sarežģītas pretestības noteikšanai, ja ķēdē ir kapacitātes vai induktivitātes. Vairumā gadījumu strāvu mēra, izmantojot skavas vai īpašu testeri. Un, kad spriegums ir zināms, sarežģīto pretestību var viegli aprēķināt (ja tas patiešām ir nepieciešams).



OHM LIKUMS(nosaukts vācu fiziķa G. Ohma (1787-1854) vārdā) – elektriskās pretestības mērvienība. Apzīmējums Ohm. Ohm– vadītāja pretestība starp kura galiem pie strāvas stipruma 1 A rodas spriedze 1 V.

Oma likums nosaka: strāvas stiprums ķēdes viendabīgā sadaļā ir tieši proporcionāls sekcijai pievadītajam spriegumam un apgriezti proporcionāls šīs sekcijas elektriskajai pretestībai.

Un tas ir uzrakstīts pēc formulas: R=U/I.(Kur: es- strāvas stiprums (A), U- spriegums (B), R- pretestība (Om).)

Jāpatur prātā, ka Oma likums ir fundamentāls un to var piemērot jebkurai fiziskai sistēmai, kurā ir daļiņu plūsmas vai lauki, kas pārvar pretestību. To var izmantot, lai aprēķinātu hidrauliskās, pneimatiskās, magnētiskās, elektriskās, gaismas, siltuma plūsmas utt., tāpat kā Kirhhofa likumus, taču šī likuma pielietojums tiek izmantots ļoti reti ļoti specializētos aprēķinos.

Saikne starp sprieguma kritumu vadītājam, tā pretestību un strāvas stiprumu ir viegli atcerama trīsstūra formā, kura virsotnēs ir simboli U, es, R.

Kirhofa likumi

Kirhhofa likumi (vai Kirhofa likumi) ir attiecības, kas ir apmierinātas starp strāvu un spriegumu jebkuras elektriskās ķēdes sadaļās. Kirchhoff noteikumi ļauj aprēķināt jebkuras līdzstrāvas un kvazistacionāras strāvas ķēdes. Tiem ir īpaša nozīme elektrotehnikā to daudzpusības dēļ, jo tie ir piemēroti jebkuru elektrisko problēmu risināšanai. Kirhhofa noteikumu piemērošana ķēdei ļauj iegūt strāvu lineāro vienādojumu sistēmu un attiecīgi atrast strāvu vērtību visos ķēdes atzaros.

Lai formulētu Kirhofa likumus, elektriskajā ķēdē tiek izdalīti mezgli - trīs vai vairāku vadītāju savienojuma punkti un kontūras - slēgtie vadītāju ceļi. Šajā gadījumā katru vadītāju var iekļaut vairākās ķēdēs.
Šajā gadījumā likumi tiek formulēti šādi.

Pirmais likums(ZTK, Kirhhofa strāvu likums) nosaka, ka strāvu algebriskā summa jebkurā ķēdes mezglā ir vienāda ar nulli (plūstošo strāvu vērtības tiek ņemtas ar pretēju zīmi):

Citiem vārdiem sakot, cik daudz strāvas ieplūst mezglā, tik daudz izplūst no tā. Šis likums izriet no lādiņu saglabāšanas likuma. Ja ķēde satur lpp mezgli, tad tas ir aprakstīts p - 1 strāvas vienādojumi. Šo likumu var attiecināt arī uz citām fizikālām parādībām (piemēram, ūdensvadiem), kur pastāv daudzuma un šī daudzuma plūsmas nezūdamības likums.

Otrais likums(ZNK, Kirchhoff's Stresa likums) nosaka, ka sprieguma kritumu algebriskā summa pa jebkuru slēgtu ķēdes kontūru ir vienāda ar emf algebrisko summu, kas darbojas pa to pašu kontūru. Ja ķēdē nav EML, kopējais sprieguma kritums ir nulle:

pastāvīgam spriegumam:

maiņspriegumam:

Citiem vārdiem sakot, apejot ķēdi pa ķēdi, potenciāls, mainoties, atgriežas sākotnējā vērtībā. Ja ķēdē ir atzari, no kuriem zaros ir strāvas avoti apjomā, tad to apraksta ar sprieguma vienādojumiem. Īpašs otrā noteikuma gadījums ķēdei, kas sastāv no vienas ķēdes, ir Ohma likums šai ķēdei.
Kirhhofa likumi ir spēkā lineārām un nelineārām shēmām jebkura veida strāvas un sprieguma izmaiņām laika gaitā.

Šajā attēlā katram vadītājam ir norādīta caur to plūstošā strāva (burts “I”) un spriegums starp mezgliem, ko tas savieno (burts “U”).

Piemēram, shēmai, kas parādīta attēlā, saskaņā ar pirmo likumu ir izpildītas šādas attiecības:

Ņemiet vērā, ka katram mezglam ir jāizvēlas pozitīvais virziens, piemēram, šeit strāvas, kas ieplūst mezglā, tiek uzskatītas par pozitīvām un strāvas, kas izplūst, tiek uzskatītas par negatīvām.
Saskaņā ar otro likumu spēkā ir šādas attiecības:

Ja strāvas virziens sakrīt ar ķēdes apiešanas virzienu (kas tiek izvēlēts patvaļīgi), sprieguma kritums tiek uzskatīts par pozitīvu, pretējā gadījumā - negatīvu.

Kirhhofa likumi, kas rakstīti ķēdes mezgliem un ķēdēm, nodrošina pilnīgu lineāro vienādojumu sistēmu, kas ļauj atrast visas strāvas un spriegumus.

Pastāv viedoklis, saskaņā ar kuru “Kirhhofa likumi” būtu jāsauc par “Kirhofa likumiem”, jo tie neatspoguļo dabas pamatbūtības (un nav vispārinājums lielam eksperimentālu datu apjomam), bet ir izsecināmi no citiem. noteikumi un pieņēmumi.

Visi Oma likumi (definīcijas)

[Par nodevību]

EMF un Oma likums pilnīgai shēmai
Ārējie spēki. Lai uzturētu nemainīgu strāvu vadītājā, tā galos ir jāuztur nemainīga potenciāla starpība. Tāpēc strāvas ķēdē ir jābūt ierīcei, kurā lādiņu kustība notiek virzienā, kas ir pretējs šīs kustības virzienam ārējā ķēdē (no “mīnus” uz “plus”). Tos spēkus, izņemot elektrostatiskos, kas iedarbojas uz lādiņiem un liek tiem kustēties pret elektriskā lauka spēkiem, sauc par svešiem spēkiem. Ja šie spēki nepastāvētu slēgtā ķēdē, tad darbs, kas veikts, lai pārvietotu lādiņus pa slēgtu ķēdi tikai elektrostatisko spēku ietekmē, būtu nulle. Taču pieredze rāda, ka strāvu nesošajā vadītājā izdalās noteikts siltuma daudzums. Tāpēc ir jābūt enerģijas avotam, kas uztur strāvu ķēdē un kompensē enerģijas zudumus vadītāja sildīšanas dēļ. Pazīstams piemērs ierīcei, kas ķēdē uztur pastāvīgu strāvu, ir lukturīša akumulators, kur ārējie spēki ir ķīmiskie spēki.

Pēc definīcijas elektromotora spēks (EMF) ir ārējo spēku Ac veiktā darba attiecība, lai pārvietotu lādiņu q pret šī lādiņa lielumu:

EML izmērs sakrīt ar sprieguma izmēru: [E] = V.

Oma likums pilnīgai ķēdei. Jebkuram strāvas avotam papildus EML ir arī kāda iekšējā pretestība r. Ķēdes kopējā pretestība ir ārējās un iekšējās pretestības R + r summa.

Saskaņā ar enerģijas nezūdamības likumu līdzstrāvas pārejas vienmērīgā stāvoklī siltuma daudzumam, kas izdalās ķēdē Q = I2RDt + I2rDt, jābūt vienādam ar ārējo spēku darbu strāvas avotā. Šo darbu laikā Dt var uzrakstīt formā Аst = Dq = IDt, kur Dq = IDt ir ārējo spēku pārnestā lādiņa daudzums. No nosacījuma Аst = Q atrodam E= IR + Ir vai

Šo formulu sauc par Oma likumu pilnīgai ķēdei.

Kirhhofa noteikumi. Ja ķēdē (virknē vai paralēli) ir nejauši savienoti vairāki EML un vairāki rezistori, tad, lai aprēķinātu kopējo ķēdē darbojošos EML un strāvas vērtību atsevišķās sekcijās, jāizmanto G. Kirhhofa formulētie noteikumi. Pirmkārt, jums vajadzētu vienoties par strāvas virzienu ķēdē. Pēc vienošanās strāva tiek uzskatīta par pozitīvu, ja tās virziens atbilst pozitīvo lādiņu kustības virzienam. Otrais nosacījums: strāva vienmēr tiek virzīta no punkta ar lielāku potenciālu uz punktu ar zemāku potenciālu. Atšķirību starp potenciālajām vērtībām punktos pirms ķēdes elementa un pēc šī elementa sauc par sprieguma kritumu ķēdes elementā. Tāpēc, kad strāva iet caur aktīvo pretestību, U = j1 - j2 > 0 un Ohma likums tiks uzrakstīts šādā formā: U = IR.

Ja ķēdē ir vairāk nekā viena ķēde (t.i. ir elementi, kas savienoti paralēli), tad var definēt mezgla jēdzienu - vairāku vadītāju savienojuma punktu.

Oļa Semjonova

Oma likums ir empīrisks fizikāls likums, kas nosaka saistību starp avota elektromotora spēku (vai elektrisko spriegumu) un vadītājā plūstošās strāvas stiprumu un vadītāja pretestību. Uzstādīja Georgs Omas 1826. gadā un nosauca viņa vārdā

Kas ir Oma likums

Elmans Gurbanovs

Oma likums ir fizikāls likums, kas nosaka attiecības starp spriegumu, strāvu un vadītāja pretestību elektriskā ķēdē. Nosaukts tās atklājēja Georga Oma vārdā.
Oma likums nosaka: "Strāvas stiprums ķēdes viendabīgā sadaļā ir tieši proporcionāls spriegumam, kas pielikts sekcijai, un apgriezti proporcionāls šīs sekcijas elektriskajai pretestībai."
OMA likumu raksta pēc formulas: I=U/R,
kur: I - strāva, U - spriegums, R - pretestība.
Jāpatur prātā, ka Oma likums ir fundamentāls un to var piemērot jebkurai fiziskai sistēmai, kurā ir daļiņu plūsmas vai lauki, kas pārvar pretestību. To var izmantot hidraulisko, pneimatisko, magnētisko, elektrisko, gaismas, siltuma plūsmu u.c. aprēķināšanai, tāpat kā Kirhofa likumos, taču ļoti specializētu aprēķinu ietvaros šis šī likuma pielietojums tiek izmantots ārkārtīgi reti.



 

Varētu būt noderīgi izlasīt: