Elektrotehnika kõige olulisem seadus — Ohmi seadus
Ohmi seadus
Saksa füüsik Georg Ohm (1787-1854) tegi eksperimentaalselt kindlaks, et ühtlase metalljuhi (s.o. juhi, milles välised jõud ei mõju) läbiva voolu I tugevus on võrdeline pingega U juhi otstes:
I = U / R, (1)
kus R - juhi elektritakistus.
Võrrand (1) väljendab Ohmi seadust vooluahela lõigu jaoks (ei sisalda vooluallikat): voolutugevus juhis on otseselt võrdeline rakendatud pingega ja pöördvõrdeline juhi takistusega.
Ahela lõik, milles emf ei tegutse. (välisjõude) nimetatakse vooluringi homogeenseks lõiguks, seetõttu kehtib see Ohmi seaduse sõnastus ahela homogeense osa kohta.
Täpsemalt vaata siit: Ohmi seadus vooluringi lõigu kohta
Nüüd vaatleme ahela ebahomogeenset lõiku, kus sektsiooni 1–2 efektiivne EMF on tähistatud Ε12-ga ja rakendatakse sektsiooni otstes. potentsiaalne erinevus — läbi φ1 — φ2.
Kui vool liigub läbi fikseeritud juhtmete, mis moodustavad sektsiooni 1-2, siis kõigi voolukandjatel tehtavate jõudude (välis- ja elektrostaatiliste) töö A12 on energia jäävuse ja muundamise seadus võrdne piirkonnas eralduva soojusega. Laengu Q0 liikumisel lõigus 1–2 teostatavate jõudude töö:
A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 – φ2) (2)
E.m.s. E12 samuti voolutugevus Ma olen skalaarsuurus. Seda tuleb võtta kas positiivse või negatiivse märgiga, olenevalt välisjõudude tehtud töö märgist. Kui e.d. soodustab positiivsete laengute liikumist valitud suunas (suunas 1-2), siis E12> 0. Kui ühikut. takistab positiivsete laengute liikumist selles suunas, siis E12 <0.
Aja jooksul t eraldub juhis soojust:
Q = Az2Rt = IR (It) = IRQ0 (3)
Valemitest (2) ja (3) saame:
IR = (φ1 – φ2) + E12 (4)
Kus
I = (φ1 – φ2 + E12) / R (5)
Avaldis (4) või (5) on Ohmi seadus integraalsel kujul oleva ahela ebahomogeense ristlõike jaoks, mis on üldistatud Ohmi seadus.
Kui vooluahela teatud osas puudub vooluallikas (E12 = 0), siis alates (5) jõuame Ohmi seaduseni ahela homogeense lõigu jaoks
I = (φ1 — φ2) / R = U / R
Kui elektriahel on suletud, siis valitud punktid 1 ja 2 langevad kokku, φ1 = φ2; siis (5) saame Ohmi seaduse suletud ahela jaoks:
I = E / R,
kus E on ahelas toimiv emf, R on kogu vooluahela kogutakistus. Üldiselt on R = r + R1, kus r on vooluallika sisetakistus, R1 on välise vooluahela takistus.Seetõttu näeb suletud ahela Ohmi seadus välja järgmine:
I = E/(r + R1).
Kui vooluahel on avatud, siis selles voolu ei ole (I = 0), siis Ohmi seadusest (4) saame, et (φ1 — φ2) = E12, s.o. avatud vooluringis toimiv emf on võrdne selle otste potentsiaalide erinevusega. Seetõttu on vooluallika emf-i leidmiseks vaja mõõta potentsiaalide erinevust selle avatud ahelaga klemmide vahel.
Ohmi seaduse arvutuste näited:
Voolutugevuse arvutamine Ohmi seaduse järgi
Ohmi seaduse takistuse arvutamine
Pingelangus
Vaata ka:
Potentsiaalide erinevuse, elektromotoorjõu ja pinge kohta
Elektrivool vedelikes ja gaasides
Magnetväljast, solenoididest ja elektromagnetitest
Elektromagnetiline induktsioon
Eneseinduktsioon ja vastastikune induktsioon
Elektriväli, elektrostaatiline induktsioon, mahtuvus ja kondensaatorid