U este tensiunea,
Eu sunt amperajul,
R este rezistența.
Aici, X este citirea galvanometrului. adică în notația curentă curentul I. a - o cantitate care caracterizează proprietățile unei surse de tensiune, o constantă pe o gamă largă și depinde de intensitatea 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 este un parametru care caracterizează proprietățile întregii instalații, în care este acum posibil să se vadă contul rezistenței interne a sursei de curent r [1].
Legea lui Ohm pentru lanțul complet.
- - sursa de tensiune EMF,
- - puterea curentului în circuit,
- - rezistența tuturor elementelor externe ale circuitului,
- - rezistența internă a sursei de tensiune.
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). Iar sursa poate fi numită sursă de curent.
unde există tensiune. sau căderea de tensiune (sau, care este aceeași, diferența potențială dintre începutul și sfârșitul secțiunii conductorului) este numită 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 formulare:
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 [3]. în Sistemul Internațional de Unități (SI), unitatea de măsurare a conductivității este Siemens (denumirea rusă: Sm, international: S), valoarea căreia este egală cu cea inversă.
Diagrama mnemonică pentru lege [edit]
În conformitate cu această diagramă, următoarea expresie poate fi scrisă în mod oficial:
care ne permite doar să calculam (în raport cu 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 electrică a materialului din care este fabricat conductorul,
- - lungimea sa
- Suprafața sa transversală
Legile lui Ohm și liniile de putere [editați]
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 AC, această sarcină este mult mai ușor de rezolvat prin utilizarea transformatoarelor. care a determinat distribuția omniprezentă a liniilor de transmisie AC. Cu toate acestea, atunci când tensiunea este crescută, apar pierderi de coroane și apar dificultăți în asigurarea fiabilității izolației de suprafața pământului. Prin urmare, cea mai mare tensiune practică utilizată în liniile electrice pe distanțe lungi de obicei nu depășește un milion de volți.
În plus, orice conductor, așa cum arată J. Maxwell. când intensitatea curentă se schimbă în ea, emite energie în spațiul din jur și, prin urmare, linia de transmisie se comportă ca o antenă. care, într-o serie de cazuri, în plus față de pierderile ohmice, ia în considerare, de asemenea, pierderea de radiații.
Legea lui Ohm în formă diferențiată [editați]
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:
Toate cantitățile incluse în această ecuație sunt funcții de coordonate și, în general, de timp. Dacă materialul este anizotrop. atunci direcțiile vectorilor densității și intensității curente pot să nu coincidă. În acest caz, conductivitatea este un tensor simetric de rang (1, 1), iar legea lui Ohm, scrisă în formă diferențială, ia forma:
Secția de fizică. care studiază fluxul de curent electric (și alte fenomene electromagnetice) în diverse medii, se numește electrodinamica mediilor continue.
Legea lui Ohm privind curentul alternativ [edit]
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 de inductanță), atunci legea lui Ohm este generalizată; cantitățile care intră în el devin complexe:
- U = U0ei ωt este tensiunea sau diferența de potențial,
- Eu sunt amperajul,
- Z = Re -i δ - rezistență complexă (impedanță electrică),
- R = √Ra 2 + Rr 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.
Interpretarea și limitele aplicabilității legii lui Ohm [citare necesară]
Legea lui Ohm, spre deosebire, de exemplu, de legea Coulomb. nu este o lege fizică fundamentală, ci doar o relație empirică care descrie bine tipurile de dirijori care se întâlnesc cel mai frecvent în practică în aproximarea frecvențelor mici. densitățile de curent și intensitățile câmpului electric. dar încetează să mai fie respectat într-o serie de situații.
În aproximarea clasică, legea lui Ohm poate fi derivată folosind 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
Conductorii și elementele pentru care se observă legea lui Ohm sunt numite ohmice.
Legea lui Ohm nu poate fi respectată:
- La frecvențe înalte, când rata de schimbare a câmpului electric este atât de mare încât este imposibil să se neglijeze inerția încărcătoarelor de sarcină.
- La temperaturi scăzute pentru substanțele cu superconductivitate.
- Cu o încălzire vizibilă a conductorului de curentul de trecere, ca urmare a faptului că dependența tensiunii pe curent (caracteristică de tensiune de curent) dobândește un caracter neliniar. Un exemplu clasic al unui astfel de element este o lampă cu incandescență.
- Când se aplică o tensiune înaltă la un conductor sau la un dielectric (de exemplu, aer sau o carcasă izolatoare), apare o defecțiune.
- În tuburi electronice cu vid și gaze (inclusiv luminescente).
- În semiconductori eterogeni și dispozitive semiconductoare. care au p-n-joncțiuni. de exemplu, în diode și tranzistoare.
Vezi și [editați]
Note [editați]
Referințe [editați]
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: