În lumea modernă, tehnologia electronică este dezvoltată de salturi și limite. În fiecare zi există ceva nou și nu numai îmbunătățiri minore ale modelelor existente, ci și rezultate ale aplicării tehnologiilor inovatoare care permit îmbunătățirea caracteristicilor de mai multe ori.
Nu departe în spatele electronice și industria de luare de instrumente - de fapt, pentru a dezvolta și lansa noi dispozitive de piață, acestea trebuie să fie testate temeinic, atât în etapa de proiectare și de dezvoltare, precum și în faza de producție. Există noi tehnici de măsurare și noi metode de măsurare și, în consecință, noi termeni și concepte.
Pentru cei care se confruntă adesea cu abrevieri, abrevieri și termeni incomprehensibili și doresc să înțeleagă mai profund semnificația lor, iar acest titlu este destinat.
Legea lui Ohm este o lege fizică care determină relația dintre forța electromotoare a unei surse sau o tensiune electrică cu puterea curentului și rezistența unui conductor. Instalat experimental în 1826 și numit după descoperitorul său Georg Oma.
Aici X - lecturi galvanometru, adică, în notație modernă, puterea curentă I. a - o cantitate proprietăți de o sursă de curent care caracterizează, constantă pe o gamă largă și independent de valoarea curentului, adică terminologia actuală forța electromotoare (EMF), l - valoare determinată de conectare lungi fire, care în reprezentările moderne corespunde rezistenței circuitului R extern, și în cele din urmă, b parametru care caracterizează proprietățile întregului sistem, care acum este posibil pentru a vedea intern de contabilitate sursă de curent rezistență r.
Legea lui Ohm pentru lanțul complet:
- - sursa de tensiune EMF (V),
- - rezistența curentului în circuit (A);
- - rezistența tuturor elementelor de circuit extern (Ohm);
- - rezistența internă a sursei de tensiune (Ohm).
Din legea lui Ohm pentru un lanț complet, consecințele urmează:
- Când r<
- Pentru r >> R, puterea curentului nu depinde de proprietățile circuitului extern (pe mărimea sarcinii). Și sursa poate fi numită sursă de curent.
(în cazul în care există o scădere de tensiune sau de tensiune sau, care este aceeași, diferența potențială dintre începutul și sfârșitul secțiunii conductorului) se mai numește și "Legea lui Ohm".
Astfel, forța electromotoare din circuitul închis prin care curentul curge în conformitate cu (2) și (3) este egal cu:
Adică, suma căderilor de tensiune pe rezistența internă a sursei de curent și pe circuitul extern este egală cu sursa EMF. Ultimul termen din această ecuație se numește "tensiune terminală" deoarece voltmetrul măsoară tensiunea sursei dintre începutul și sfârșitul circuitului închis conectat la acesta. În acest caz, este întotdeauna mai mică decât FME.
La o altă intrare cu formula (3), și anume:
Se aplică o altă formulă:
Curentul din circuit este direct proporțional cu tensiunea și este invers proporțional cu rezistența electrică a acestei secțiuni a circuitului.
Expresia (5) poate fi rescrisă ca:
unde factorul de proporționalitate G este conductivitatea sau conductivitatea electrică. Inițial, unitatea de măsurare a conductivității a fost "invers Om" - Mo, redenumit ulterior la Siemens (denumire: vezi S).
Diagrama mnemonică a Legii
O diagramă care ilustrează cele trei componente ale legii lui Ohm
O diagramă care ajută la memorarea legii lui Ohm. Este necesar să închideți valoarea dorită, iar alte două simboluri vor da o formulă pentru calculul acesteia
În conformitate cu această diagramă, următoarea expresie poate fi scrisă în mod oficial:
Care ne permite doar să calculam (cu referire la un curent cunoscut care creează o tensiune cunoscută pe o anumită secțiune a circuitului), rezistența acestei secțiuni. Dar afirmația matematic corect că rezistența conductorului crește direct proporțional cu tensiunea aplicată la aceasta, și invers proporțională cu curentul a trecut prin ea, fals fizic.
În cazuri speciale, rezistența poate depinde de aceste valori, dar în mod implicit este determinată numai de parametrii fizici și geometrici ai conductorului:
- - rezistivitatea materialului din care este realizat conductorul,
- - lungimea sa
- Suprafața sa transversală
Legile și liniile electrice ale lui Ohm
Una dintre cele mai importante cerințe pentru liniile de transmisie a energiei (LEP) este de a reduce pierderile atunci când livrează energie consumatorului. Aceste pierderi acum constau în încălzirea firelor, adică comutarea energiei curentului în energie termică, pentru care rezistența ohmică a firelor este responsabilă. Cu alte cuvinte, sarcina este de a aduce cât mai multă energie din sursa de curent consumatorului = cu o pierdere de putere minimă în linia de transmisie =. unde, și de această dată există rezistența totală a firelor și rezistența internă a generatorului (acesta din urmă este încă mai mic decât rezistența liniei de transmisie).
În acest caz, pierderile de putere vor fi determinate de expresia:
De aici rezultă că pentru o putere constantă transmisă pierderile sale cresc direct proporțional cu lungimea liniei de transmisie și invers proporționale cu pătratul emf. Astfel, este de dorit să se mărească în orice mod, care este limitat de puterea electrică a înfășurării generatorului. Și pentru a crește tensiunea la intrarea liniei urmează deja după ieșirea curentului de la generator, ceea ce reprezintă o problemă pentru curentul direct. Cu toate acestea, pentru un curent alternativ, această sarcină este mult mai ușor de rezolvat prin utilizarea transformatoarelor, ceea ce a determinat distribuția răspândită a liniilor de transmisie pe curent alternativ. Cu toate acestea, atunci când tensiunea este crescută, apar pierderi de coroane și apar dificultăți în asigurarea fiabilității izolației de suprafața pământului. Prin urmare, tensiunea cea mai mare, practic folosită, în liniile de alimentare pe distanțe lungi nu depășește un milion de volți.
În plus, orice conductor, așa cum este prezentat de J. Maxwell, cu schimbare de curent în el, radiază energie în spațiul înconjurător, și, prin urmare, linia de transport se comportă ca o antenă, care provoacă, în unele cazuri, împreună cu pierderi ohmice iau în considerare și radiații pierderi.
Legea Ohm în formă diferențiată
Rezistența depinde atât de materialul care curge curent, cât și de dimensiunile geometrice ale conductorului.
Este utilă rescrierea legii lui Ohm în așa-numita formă diferențială, în care dispare dependența de dimensiunile geometrice, iar legea lui Ohm descrie exclusiv proprietățile conductive din punct de vedere electric ale materialului. Pentru materiale izotropice avem:
- - vectorul densității de curent,
- - conductivitate,
- - vectorul puterii câmpului electric.
Toate cantitățile incluse în această ecuație sunt funcții de coordonate și, în general, de timp. Dacă materialul este anizotropic, direcțiile vectorilor densității și intensității curente pot să nu coincidă. În acest caz, conductivitatea este un tensor de rang (1, 1).
Secțiunea de fizică care studiază fluxul de curent electric în diverse medii se numește electrodinamica mediilor continue.
Legea lui Ohm de curent alternativ
Considerațiile de mai sus privind proprietățile circuitului electric atunci când se utilizează o sursă (generator) cu un EMF care variază în funcție de timp rămân valabile. Considerații speciale ar trebui să se acorde numai în considerare proprietățile specifice ale consumatorului, ceea ce duce la raznovremonnosti de tensiune și curent atingând valori maxime, adică luând în considerare trecerea de faza.
Dacă curentul este sinusoidal cu o frecvență ciclică, iar circuitul conține nu numai componente active dar și reactive (capacități, inductanțe), legea lui Ohm este generalizată; cantitățile care intră în el devin complexe:
- U = U 0ei ωt este diferența de tensiune sau potențial,
- Eu sunt amperajul,
- Z = Re -i δ - impedanță complexă (impedanță),
- R = (Ra2 + Rr2) 1/2 este impedanța,
- Rr = ωL - 1 / (ωC) - reactanță (diferența dintre inductiv și capacitiv),
- Ra este o rezistență activă (ohmică), independentă de frecvență,
- δ = - arctg (Rr / Ra) - schimbarea de fază între tensiunea și puterea curentului.
Tranziția de la variabilele complexe din valorile de curent și tensiune la valorile reale (măsurate) pot fi produse prin luarea partea reală sau imaginară (dar în toate elementele lanțului de la fel!) Valorile complexe ale acestor cantități. În consecință, tranziția inversă este construită pentru, de exemplu, selectarea unor astfel de astfel încât toate valorile curenților și tensiunilor din circuit să fie considerate ca
Dacă modificările curente în timp, dar nu sunt sinusoidale (sau chiar periodice), atunci acestea pot fi reprezentate ca suma componentelor sinusoidale Fourier. Pentru lanțurile liniare, componentele expansiunii Fourier a curentului pot fi considerate ca acționând independent.
De asemenea, trebuie remarcat faptul că legea lui Ohm este doar cea mai simplă aproximare pentru a descrie dependența curentului de diferența de potențial și de rezistență, iar pentru anumite structuri este valabilă doar într-o gamă restrânsă de valori. Pentru a descrie sisteme mai complexe (neliniare), atunci când dependența rezistenței la puterea curentului nu poate fi neglijată, este obișnuit să se discute caracteristica de curent-tensiune. Abaterile de la legea lui Ohm sunt de asemenea observate în cazurile în care rata de schimbare a câmpului electric este atât de mare încât este imposibil să neglijăm inerția transportatorilor de sarcină.
Interpretarea legii lui Ohm
Legea lui Ohm poate fi explicată pur și simplu prin teoria Drude:
- - conductivitatea electrică
- - concentrația de electroni
- - încărcare elementară
- - timpul de relaxare în termenii momentului (timpul pentru care electronul "uită" în ce direcție se mișca)
- Este masa efectivă a unui electron
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: