Odnos između jačine struje u dijelu strujnog kola i napona na krajevima ovog dijela također je ustanovio G. Ohm i naziva se Ohmov zakon za dio strujnog kola. Jačina struje u dijelu strujnog kola proporcionalno naponu na krajevima sekcije:
I= s U.
Fizička veličina, recipročna s,
Pokazuje koliko dobro se područje opire protoku struje i ispada da je jednako Električni otpor dijela strujnog kola, uveden pri opisivanju zatvorenog kola.
Omov zakon se najčešće piše u obliku
I = U/R.
Jedinica električni otpor u SI je ohm (Ohm).
Za smjer struje u teoriji električna kola smjer kretanja pozitivno nabijenih čestica je prihvaćen, stoga je u metalnim provodnicima smjer struje suprotan kretanju elektrona provodljivosti koji se stvarno kreću kroz metal.
Serijsko i paralelno povezivanje elemenata električnog kola
Električna struja teče stvarni sistemi preko elemenata povezanih na različite načine.
Na slici 7 prikazano je kolo koje se sastoji od izvora struje, ampermetra A, otpornik R i ključ TO, završavajući krug.
Ova metoda povezivanja elemenata električnog kola (izlaz prethodnog elementa spojen je na ulaz sljedećeg) naziva se Dosljedno. U njemu naboj koji teče kroz jedan element kola teče i kroz drugi element, stoga je jačina struje u svakom serijski spojenom elementu kola ista:
I = IR = IK = I.A. = Iε.
Jačina struje se mjeri ampermetrom, koji je uvijek serijski spojen na kolo.
Druga metoda povezivanja elemenata električnog kola je paralelna, u kojoj su svi ulazni krajevi, ili terminali, elemenata povezani u tački A, a vikend je na vrhuncu IN(Sl. 8).
Prilikom približavanja dijelu strujnog kola s takvom vezom elemenata, naboji se šire po njima; trenutna vrijednost prije grananja jednaka je zbroju trenutnih vrijednosti u elementima:
I = I 1 + I 2 +…+ IN.
Ako kroz voltmetar teče mala struja, granajući se iz glavnog kola (ima veliku unutrašnji otpor), tada voltmetar vrlo malo iskrivljuje rad kola. Očitavanja voltmetra u ovom slučaju su sljedeća: UV = IV RV.
Idealan voltmetar je onaj sa beskonačno visokim otporom, dok je idealan ampermetar onaj sa nultim unutrašnjim otporom.
Karakteristika paralelnog povezivanja elemenata je jednakost napona na njima, jer za sve elemente
U= j A– j B.
Ako dio kola sadrži nekoliko otpornika povezanih u nizu, tada je struja kroz sve otpornike ista, napon na svakom od njih je jednak IR 1, IR 2, itd., napon na krajevima sekcije
U = IR 1 + IR 2 + …,
Zbog toga jačina struje I van datog dijela kola neće se promijeniti ako se ovaj dio zamijeni jednim otpornikom
R Ukupno = R 1 + R 2 + … + Rn.
Ako je dio strujnog kola sa naponom U sadrži nekoliko otpornika povezanih paralelno na krajevima, tada je jačina struje u svakom otporniku takva da
I 1R 1 = I 2R 2 = … = U,
I = I 1 + I 2 + …
Stoga, ako se ovaj odjeljak zamijeni jednim otpornikom sa otporom
,
Tada se struja u krugu izvan ovog odjeljka neće promijeniti.
Proračun struja i napona na raznim oblastima lancima
U električnim krugovima sa proizvoljnim spajanjem elemenata (slika 9) potrebno je:
1. Odaberite područja u kojima su elementi povezani ili serijski ili paralelno.
2. Zamijenite otpornike u ovim područjima sa jednim otpornikom, ukupnim otporom R Od toga ukupna vrijednost neće promijeniti jačinu struje u preostalim dijelovima kola.
3. Ponovite ove korake ponovo ako novoformirani lanac ima dijelove s dosljednim ili paralelna veza elementi. Kao rezultat toga, krug bi trebao biti ekvivalentan krugu s jednim otpornikom spojenim na izvor struje.
Ako u krugu nema sekcija povezanih jasno u seriji ili jasno paralelno, onda je korisno uzeti u obzir sljedeće opće principe:
1. Zbir struja koje ulaze u čvor kola (duž njegovih različitih grana) jednak je zbiru struja koje izlaze iz čvora.
2. Ako se neki od elemenata formiraju zatvorena petlja, koji ne sadrži strujne izvore, a precizira se smjer električne struje u njegovim odsječcima, a zatim pri obilasku strujnog kola, zbir proizvoda struja i otpora pojedinih dionica (uzimajući u obzir smjer struje) jednaka je nuli. Na primjer, za web lokaciju A B C D(Sl. 10)
0 = (j A– j B) + (j B– j C) + (j C– j D) + (j D– j A) = I 1R 1 – I 2R 2 + I 3R 3 + I 4R 4.
3. Ako je dio kola sa poznatim smjerom električne struje I sadrži izvor struje, onda je bolje podijeliti ovaj dio na dva dijela: jedan bi trebao biti sa izvorom struje bez unutrašnjeg otpora, a drugi bi trebao biti s otpornikom R, što je jednako unutrašnjem otporu izvora struje. Tada je razlika potencijala na prvom od njih jednaka po veličini EMF-u izvora struje, a na drugom je razlika potencijala jednaka Ir(tačka 2 može se primijeniti). Predznak razlike potencijala se bira na osnovu činjenice da je potencijal pozitivnog terminala izvora struje veći, a potencijal na otporniku veći tamo gdje teče električna struja. Na primjer, u dijelu lanca na vrhu slike 11
J1 – j3 = (j1 – j2) + (j2 – j3) = Ir – ,
I na dijelu lanca na dnu slike 11
J1 – j3 = (j1 – j2) + (j2 – j3) = – Ir – .
Dakle, napon izmjeren idealnim voltmetrom na stezaljkama izvora struje je U= ako je unutrašnji otpor izvora struje nula (slika 12, A). U normalnoj upotrebi, kada električna struja teče od (+) terminala do (–) terminala Preko eksternog kola, voltaža U = – Ir(Sl. 12, B). Ako je izvor struje baterija napunjena iz drugog izvora struje (slika 12, IN) tako da električna struja teče od (+) terminala do (–) terminala Unutar samog izvora struje, To U = + Ir.
Kada se napon na terminalima izvora struje održava konstantnim, izvor struje se zove Izvor napona.
4. Ako su pravci električnih struja u kolu nepoznati, onda ih treba birati proizvoljno.
Ispravna upotreba osobina električnih kola dovešće do sistema jednadžbi, čije će rešenje odrediti veličinu i smer električne struje. Ako se pokaže da je jačina struje negativna, u ovom dijelu kruga električna struja teče u smjeru suprotnom od prvobitno odabranog.
Ovo je količina vode u određenom vremenskom periodu.
Sada razmotrimo jedan takav slučaj. Umjesto tornja imaćemo posudu s vodom u kojoj su na različitim visinama posude probušene tri identične rupe. Pošto je naša posuda napunjena vodom, na dnu posude će pritisak biti veći nego na njenoj površini. Ili, po analogiji sa strujom, napon na dnu će biti veći nego na njegovoj površini.
Kao što vidite, donji mlaz, koji je bliži dnu, puca dalje od srednjeg mlaza. A srednji mlaz puca dalje od gornjeg. Imajte na umu da su rupe svuda istog prečnika. Odnosno, možemo reći da je otpor svake rupe na vodu isti. Za isto vreme, zapremina vode koja izlazi iz najniže rupe je mnogo veća od zapremine vode koja izlazi iz srednje i najgornje rupe. Kolika je količina vode koju imamo u određenom vremenskom periodu? Da, ovo je trenutna snaga!
Dakle, kakav obrazac vidimo ovdje? S obzirom da je otpor svuda isti, ispada da Kako napon raste, raste i struja!
Mislim da svako od vas ima okućnica, gde uzgajate krompir, krastavce i paradajz. Uvek postoji negde blizu tebe vodotoranj
Čemu služi vodotoranj? Pa, za kontrolu nivoa potrošnje vode, kao i za stvaranje pritiska u cijevima kroz koje voda dolazi do vaše okućnice. Jeste li ikada primijetili da je kula izgrađena negdje na brdu? Zašto se to radi? Za stvaranje pritiska. Pa, recimo da je vaša okućnica viša od vrha vodotornja. Da, voda jednostavno neće doći do vas! Fizika... zakon komunikacionih sudova.
U redu, izgleda da smo se omesti.
Svi u kuhinji i kupatilu imaju slavine kroz koje teče voda. Odlučili ste da operete ruke. Da biste to učinili, uključite vodu punom brzinom i ona počinje teći brzim mlazom iz slavine:
Ali niste zadovoljni ovim protokom vode, pa okretanjem ručke slavine smanjujete protok:
Šta se upravo desilo?
Promjenom otpora protoka pomoću ručke slavine osigurali ste da je protok vode počeo teći vrlo slabo.
Napravimo analogiju ovoj situaciji sa električnom strujom. Pa šta imamo? Nismo mijenjali napon protoka. Negdje u daljini je vodotoranj i stvara pritisak u cijevima. Vodotoranj nemamo pravo dirati, a kamoli ga rušiti). Dakle, naš napon je konstantan i ne mijenja se. Odvrtanjem ručke slavine, upravo smo promijenili otpor cijevi od koje je slavina napravljena ;-). Povećali smo otpor. Šta smo uradili sa protokom vode? Počela je da trči sporije i bilo je sve manje! Odnosno, možemo reći da se broj molekula vode u određenom vremenskom periodu kod potpuno otvorene i poluzatvorene slavine pokazao drugačijim ;-). Pa, prisjetimo se koja je trenutna snaga ;-) Za one koji su zaboravili, da podsjetim - ovo je broj elektrona koji prolaze kroz poprečni presek provodnika tokom određenog vremenskog perioda. I šta nam se desilo sa ovom trenutnom snagom? Ona se smanjila!
zaključujemo:
Kako otpor raste, struja se smanjuje.
Dakle. Imamo sljedeću šemu vodosnabdijevanja:
Sada zamislite da zalijevate baštu i vi trebate napuniti kantu vodom iz crijeva za 10 minuta. Ni sekundu ranije ni kasnije! U vašoj bašti, protok vode teče otprilike ovako:
Recimo da imamo jednostavno gumeno crijevo koje dolazi iz vodotornja.Komšija je slučajno parkirao auto na crevo i lagano ga pritisnuo
Vaš protok vode je počeo da se smanjuje. Da se posvađaš sa komšijom? Već je otišao poslom, a vi nećete imati vremena da napunite kantu za 10 minuta. Trebat će više vremena. Kako biti? Zašto ne otvorimo malo veću slavinu ispred vodotornja? I to dobra ideja! Otvaramo slavinu do kraja i vodimo računa da nivo vode u tornju bude veći nego što je bio prije (iako tornjevi imaju zaštitu od prelivanja bilo kojeg maksimalnog nivoa, ali za primjer ćemo ovu tačku preskočiti).
Ali nevolje ne dolaze same. Upravljački relej pumpe za vodu na tornju je pokvaren! Pumpa pumpa vodu i ne isključuje se! Toranj se prelijeva i protok vode iz crijeva svake sekunde postaje sve veći i veći! sta da radim? Napunit ćemo svoju kantu u vremenu koje nam je dodijeljeno! Opusti se. Postoji izlaz! Da bismo to učinili, trčimo i malo zatvaramo slavinu, osiguravajući da protok vode iz crijeva teče kao prije;-).
Hajde sada da napravimo analogiju.
Dakle, šta dobijamo? Komšija je smrskala crevo, znači povećan otpor. Stoga je naša trenutna snaga postala manja. Da bismo obnovili trenutnu snagu, povećali smo napon, odnosno nivo vode u tornju.
Druga tačka:
Nivo vode (napon) na vodotornju je počeo da raste zbog činjenice da se pumpa nije gasila i da je pumpala vodu sve vreme. Stoga je i naš protok vode (jačina struje) počeo da raste. Da bismo izjednačili trenutnu snagu, mi povećan otpor slavina ;-), čime se nivo vode u vodotornju (napon) vraća u normalu.
Pa, jeste li vidjeli uzorak? Ali njemački fizičar Georg Ohm povezao je ove tri veličine jednu s drugom i rezultat je bila bolno jednostavna formula:
Gdje
I- ovo je jačina struje, izražena u amperima (A)
U- napon, izražen u voltima (V)
R- otpor, izražen u Ohmima (Ohm)
Pa, to je jednostavno kao dva i dva, zar ne? Ovaj zakon je nazvan po svom otkriocu i zove se Ohmov zakon. Ovo je najvažniji zakon u elektronici i zato ga MORATE znati.
§ 16. OMA-IN ZAKON
Odnos između e. d sa, otpornost i jačina struje u zatvorenom kolu izražena je Ohmovim zakonom, koji se može formulirati na sljedeći način: Jačina struje u zatvorenom kolu je direktno proporcionalna elektromotornoj sili i obrnuto proporcionalna otporu cijelog kola.
Struja u kolu teče pod uticajem e. d.s; što više e. d.s. izvora energije, veća je struja u zatvorenom kolu. Otpor kola sprečava prolaz struje, dakle više otpora struja je manja.
Ohmov zakon se može izraziti sljedećom formulom:
gdje je r otpor vanjskog dijela kola,
r 0 - otpor unutrašnjeg dijela kola.
U ovim formulama, jačina struje je izražena u amperima, e. d.s. - u voltima, otpor - u omima.
Za izražavanje malih struja, umjesto ampera, koristi se jedinica koja je hiljadu puta manja od ampera, nazvana miliamper ( ma); 1 A - 1000 ma.
Otpor cijelog kola:
Ako je pod uticajem e. d.s. u 1 V u zatvorenom kolu teče struja od 1 A, tada je otpor takvog kola 1 ohm, tj. 1 ohm =
Ohmov zakon vrijedi ne samo za cijeli krug, već i za bilo koji njegov dio.
Ako dio kola ne sadrži izvor energije, tada se pozitivni naboji u tom dijelu kreću od tačaka većeg potencijala do tačaka nižeg potencijala. Izvor energije troši određenu količinu energije održavajući potencijalnu razliku između početka i kraja ovog dijela. Ova razlika potencijala naziva se napon između početka i kraja dotične sekcije.
Dakle, primjenom Ohmovog zakona na dio kola, dobijamo:
Ohmov zakon se može formulisati na sledeći način: Jačina struje u dijelu električnog kola jednaka je naponu na stezaljkama ovog odjeljka podijeljenom s njegovim otporom.
Napon na dijelu kola jednak je proizvodu struje i otpora ovog dijela, tj. U = Ir.
Iz izraza Ohmovog zakona za zatvoreno kolo dobijamo
Gdje Ir. - pad napona otpora r., odnosno u vanjskom kolu, ili, inače, napon na stezaljkama izvora energije (generatora) U,
Ir 0 - pad napona otpora r 0., tj. unutar izvora energije (generatora); definiše dio e. d, koji se troši na provođenje struje kroz unutrašnji otpor izvora energije.
Za mjerenje struje u kolu, uređaj tzv ampermetar(miliampermetar). Napon, kao što je već spomenuto, mjeri se voltmetrom. Simbol za ampermetar i voltmetar prikazan je na sl. 15, a. Da biste uključili ampermetar, strujni krug se prekida i na mjestu prekida krajevi žica su spojeni na terminale ampermetra (slika 15, b). Dakle, cijela izmjerena struja prolazi kroz uređaj; takvo uključivanje se zove dosljedan. Voltmetar je spojen na početak i kraj dijela kola paralelno. Voltmetar pokazuje pad napona u datom području. Ako je voltmetar spojen na početak 
eksterno kolo - do pozitivnog pola izvora energije i do kraja eksternog kola - do negativnog pola izvora energije, tada će pokazati pad napona u čitavom vanjskom kolu, što će istovremeno biti i napon na stezaljkama izvora energije.
Napon na stezaljkama izvora energije (generatora) jednak je razlici emf. i pad napona na unutrašnjem otporu ovog izvora, tj.
U=E – Ir 0(25)
Ako smanjimo otpor vanjskog kola r, zatim otpor cijelog kola r + r 0 će se također smanjiti, a struja u kolu će se povećati. Kako se struja povećava, napon opada unutar izvora energije ( Ir 0) će se povećati, jer unutrašnji otpor r 0 izvor energije ostaje nepromijenjen. Posljedično, kako se otpor vanjskog kola smanjuje, tako se smanjuje i napon na priključcima izvora energije. Ako su terminali izvora energije povezani s vodičem otpora gotovo jednakim nuli, tada je struja u krugu I = .
Ovaj izraz određuje maksimalnu struju koja se može dobiti u kolu datog izvora.
Ako je otpor vanjskog kruga praktički nula, onda se ovaj način naziva kratki spoj.
Za izvore energije sa malim unutrašnjim otporom, na primer za električne generatore (električne mašine) i kiselinske baterije, kratki spoj Vrlo je opasno - može onemogućiti ove izvore.
Kratki spoj se događa prilično često, na primjer zbog kvara izolacije žica koje povezuju prijemnik s izvorom napajanja. Lišene izolacionog poklopca, metalne (obično bakrene) linearne žice, kada su u međusobnom kontaktu, formiraju vrlo mali otpor, koji se u poređenju sa otporom prijemnika može uzeti jednak nuli.
Za zaštitu električne opreme od struja kratkog spoja koriste se različiti sigurnosni uređaji.
Primjer 1. Punjiva baterija sa e. d.s. 42 V i unutrašnji otpor 0,2 ohm zatvoren za prijemnik energije koji ima otpor 4 ohm. Odredite struju u strujnom kolu i napon na terminalima baterije.
Primjer 2. Kiselinska baterija ima e. d.s. 2 V i unutrašnji otpor - r 0 =0,05 ohm Kada je vanjski otpor spojen na bateriju, struja od 4 A. Odredite otpor vanjskog kola.
Primjer 3. Generator jednosmerna struja ima unutrašnji otpor od 0,3 ohm. Odredite e. d.s. generator, ako ga uključite na prijemnik energije sa otporom od 27,5 ohm napon je postavljen na terminalima generatora na 110 V.
Struja koja teče u zatvorenom kolu može se naći iz sljedećeg izraza:
E, d.s. generator je jednak:
E=U+Ir=110+4 0,3=111,2 V.
Primjer 4. Baterija kiselih baterija sa e. d.s. 220 V i unutrašnji otpor 0,5 ohm ispostavilo se da je u kratkom spoju. Odredite struju u kolu.
Budući da je za tip baterije dat u primjeru tokom normalnog (desetosatnog) pražnjenja struja 3,6 A, tada je struja 440 A je svakako opasno za integritet baterije.
Georg Simon Ohm započeo je svoje istraživanje inspiriran čuvenim djelom Jean Baptiste Fourier-a, “Analitička teorija topline”. U ovom radu, Fourier je predstavio protok toplote između dve tačke kao temperaturnu razliku i promenu toplotni tok povezan sa njegovim prolaskom kroz prepreku nepravilnog oblika izrađena od toplotnoizolacionog materijala. Slično, Ohm je uzrokovao pojavu električne struje razlikom potencijala.
Na osnovu toga, Om je počeo da eksperimentiše različitih materijala kondukter. Da bi odredio njihovu provodljivost, spojio ih je u seriju i podesio njihovu dužinu tako da jačina struje u svim slučajevima bude ista.
Za takva mjerenja bilo je važno odabrati vodiče istog promjera. Ohm, mjerenjem provodljivosti srebra i zlata, dobio je rezultate koji, prema savremenim podacima, nisu tačni. Dakle, Ohmov srebrni provodnik je provodio manje električne struje od zlata. Sam Om je to objasnio rekavši da je njegov srebrni provodnik bio premazan uljem i zbog toga, očigledno, eksperiment nije dao tačne rezultate.
Međutim, to nije bio jedini problem s kojim su fizičari koji su se u to vrijeme bavili sličnim eksperimentima sa strujom imali problema. Velike poteškoće u dobijanju čistih materijala bez nečistoća za eksperimente i poteškoće u kalibraciji prečnika provodnika iskrivile su rezultate ispitivanja. Još veća zamka je bila to što se jačina struje konstantno mijenjala tokom testova, jer je izvor struje bio promjenjiv hemijski elementi. Pod takvim uslovima, Ohm je izveo logaritamsku zavisnost struje od otpora žice.
Nešto kasnije, njemački fizičar Poggendorff, koji se specijalizirao za elektrohemiju, predložio je da Ohm zamijeni kemijske elemente termoelementom od bizmuta i bakra. Om je ponovo započeo svoje eksperimente. Ovaj put je kao bateriju upotrijebio termoelektrični uređaj napajan Seebeckovim efektom. Na njega je spojio u seriju 8 bakrenih provodnika istog prečnika, ali različite dužine. Da bi izmjerio struju, Ohm je okačio magnetnu iglu preko provodnika koristeći metalnu nit. Struja koja teče paralelno sa ovom strelicom pomerila ju je u stranu. Kada se to dogodilo, fizičar je uvijao nit sve dok se strelica nije vratila u prvobitni položaj. Na osnovu ugla pod kojim je konac uvijen, moglo se proceniti vrednost struje.
Kao rezultat novog eksperimenta, Ohm je došao do formule:
X = a / b + l
Evo X– intenzitet magnetsko polježice, l– dužina žice, a– konstantan napon izvora, b – konstanta otpora preostali elementi lanca.
Ako se okrenete moderni termini da opišemo ovu formulu, dobijamo to X– jačina struje, A – EMF izvor, b + l– ukupni otpor kola.
Ohmov zakon za dio strujnog kola
Ohmov zakon za odvojeni dio kola glasi: jačina struje u dijelu kola raste kako napon raste i opada kako se otpor ovog dijela povećava.
I=U/R
Na osnovu ove formule možemo zaključiti da otpor provodnika zavisi od razlike potencijala. Sa matematičke tačke gledišta, ovo je tačno, ali sa tačke gledišta fizike je netačno. Ova formula je primjenjiva samo za izračunavanje otpora na posebnom dijelu kruga.
Dakle, formula za izračunavanje otpora vodiča imat će oblik:
R = p ⋅ l / s
Ohmov zakon za kompletno kolo
Razlika između Ohmovog zakona kompletan lanac iz Ohmovog zakona za dio kola je da sada moramo uzeti u obzir dvije vrste otpora. Ovo je “R” otpor svih komponenti sistema i “r” unutrašnji otpor izvora elektromotorne sile. Formula stoga poprima oblik:
I = U / R + r
Ohmov zakon za naizmjeničnu struju
Naizmjenična struja se razlikuje od jednosmjerne struje po tome što se mijenja u određenim vremenskim periodima. Konkretno, mijenja svoje značenje i smjer. Da biste ovdje primijenili Ohmov zakon, morate uzeti u obzir da se otpor u kolu s jednosmjernom strujom može razlikovati od otpora u kolu s naizmjeničnom strujom. I razlikuje se ako se u krugu koriste komponente s reaktancijom. Reaktancija može biti induktivna (kalemovi, transformatori, prigušnice) ili kapacitivna (kondenzator).
Pokušajmo shvatiti koja je prava razlika između reaktivnog i aktivnog otpora u krugu s naizmjeničnom strujom. Već biste trebali shvatiti da se vrijednost napona i struje u takvom kolu mijenja s vremenom i, grubo govoreći, imaju valni oblik.
Ako dijagramiramo kako se ove dvije vrijednosti mijenjaju tokom vremena, dobićemo sinusni val. I napon i struja rastu od nule do maksimalne vrijednosti, a zatim, padaju, prolaze kroz nulu i dostižu maksimalnu negativnu vrijednost. Nakon toga se ponovo podižu kroz nulu do maksimalne vrijednosti i tako dalje. Kada se kaže da je struja ili napon negativan, to znači da se kreće u suprotnom smjeru.
Cijeli proces se odvija sa određenom frekvencijom. Tačka u kojoj vrijednost napona ili struje od minimalne vrijednosti koja raste do maksimalne vrijednosti prolazi kroz nulu naziva se faza.
U stvari, ovo je samo predgovor. Vratimo se reaktivnom i aktivnom otporu. Razlika je u tome što se u kolu s aktivnim otporom trenutna faza poklapa s fazom napona. To jest, i trenutna vrijednost i vrijednost napona dostižu maksimum u jednom smjeru u isto vrijeme. U ovom slučaju, naša formula za izračunavanje napona, otpora ili struje se ne mijenja.
Ako krug sadrži reaktanciju, faze struje i napona se pomiču jedna od druge za ¼ perioda. To znači da kada struja dostigne svoju maksimalnu vrijednost, napon će biti nula i obrnuto. Kada se primeni induktivna reaktansa, faza napona "prestiže" trenutnu fazu. Kada se primeni kapacitivnost, trenutna faza "prestiže" fazu napona.
Formula za izračunavanje pada napona na induktivnoj reaktansi:
U = I ⋅ ωL
Gdje L je induktivnost reaktanse, i ω – ugaona frekvencija (vremenski izvod faze oscilovanja).
Formula za izračunavanje pada napona na kapacitivnosti:
U = I / ω ⋅ C
WITH– reaktancijski kapacitet.
Ove dvije formule su posebni slučajevi Ohmovog zakona za varijabilna kola.
Kompletan će izgledati ovako:
I=U/Z
Evo Z – impedansa varijabilno kolo poznat kao impedansa.
Područje primjene
Ohmov zakon nije osnovni zakon u fizici, to je samo zgodna ovisnost nekih vrijednosti od drugih, što je prikladno u gotovo svakoj praktičnoj situaciji. Stoga će biti lakše navesti situacije kada zakon možda neće funkcionirati:
- Ako postoji inercija nosilaca naboja, na primjer u nekim visokofrekventnim električnim poljima;
- U supravodičima;
- Ako se žica zagrije do te mjere da strujno-naponska karakteristika prestaje biti linearna. Na primjer, u žaruljama sa žarnom niti;
- U vakuumskim i plinskim radio cijevima;
- U diodama i tranzistorima.
Svaki električni krug nužno sadrži izvor električna energija i njen naslednik. Kao primjer, razmotrite jednostavan električni krug koji se sastoji od baterije i žarulje sa žarnom niti.
Baterija je izvor električne energije, sijalica je njen prijemnik. Postoji razlika potencijala (+ i -) između polova izvora električne energije kada je krug zatvoren, proces njegovog izjednačavanja počinje pod uticajem elektromotorne sile, skraćeno EMF. Električna struja teče kroz kolo, obavljajući posao - zagrijavajući spiralu sijalice, spirala počinje svijetliti.
Na taj način se električna energija pretvara u toplotnu i svjetlosnu energiju.
Električna struja (J) je uređeno kretanje nabijenih čestica, u ovom slučaju elektrona.
Elektroni imaju negativan naboj, pa je njihovo kretanje usmjereno prema pozitivnom (+) polu izvora napajanja.
U ovom slučaju se uvijek formira elektromagnetno polje koje se širi od (+) do (-) izvora (prema kretanju elektrona) kroz električni krug brzinom svjetlosti. Tradicionalno se vjeruje da se električna struja (J) kreće od pozitivnog (+) pola do negativnog (-) pola.
Uređeno kretanje elektrona kroz kristalna rešetka materija koja je provodnik ne prolazi nesmetano. Elektroni stupaju u interakciju s atomima tvari, uzrokujući njeno zagrijavanje. Dakle, supstanca ima otpor(R) teče kroz njega, električna struja. I što je veća vrijednost otpora, pri istoj vrijednosti struje, zagrijavanje je jače.
Električni otpor je vrijednost koja karakterizira otpor električnog kola (ili njegovog dijela) električnoj struji, izmjeren u Omaha. Električni voltaža(U) - veličina razlike potencijala izvora električne struje. Električni voltaža(U), električna otpor(R), električni struja(J) su osnovna svojstva najjednostavnijeg električnog kola u određenom su međusobnom odnosu.
| Voltaža. | ||
| Otpor. | ||
| Snaga struje. | ||
| Snaga. | ||
Koristeći gornji kalkulator Ohmovog zakona, možete lako izračunati vrijednosti struje, napona i otpora bilo kojeg prijemnika električne energije. Također, zamjenom vrijednosti napona i struje možete odrediti njegovu snagu i obrnuto.
Na primjer, trebate saznati struju koju troši električna energija. kotlić, snage 2,2 kW.
U koloni "Napon" zamjenjujemo vrijednost napona naše mreže u voltima - 220.
U kolonu "Snaga", u skladu s tim, unesite vrijednost snage u vatima 2200 (2,2 kW) Pritisnite dugme "Pronađi trenutnu snagu" - dobićemo rezultat u amperima - 10. Ako zatim pritisnete dugme "Otpor", Osim toga, možete saznati i električni otpor našeg čajnika tokom njegovog rada - 22 oma.
Koristeći gornji kalkulator, možete lako izračunati ukupna vrijednost otpora za dva paralelno spojena otpornika.
Drugi Kirchhoffov zakon glasi: u zatvorenom električnom kolu, algebarski zbir emf jednak je algebarskom zbiru padova napona u pojedinim dijelovima kola. Prema ovom zakonu, za kolo prikazano na donjoj slici možemo napisati:
R rev =R 1 +R 2
To jest, kada serijska veza elemenata kola, ukupni otpor kola je jednak zbiru otpora njegovih sastavnih elemenata, a napon je raspoređen između njih, proporcionalan otporu svakog od njih.
Na primjer, u Novogodišnji vijenac koji se sastoji od 100 malih identičnih sijalica, od kojih je svaka dizajnirana za napon od 2,5 volti, povezanih na mrežu od 220 volti, svaka sijalica će imati 220/100 = 2,2 volta.
I, naravno, u ovoj situaciji će raditi sretno do kraja života.
Izmjenična struja.
Naizmjenična struja, za razliku od jednosmjerne struje, nema stalan smjer. Na primjer, u običnoj kućnoj struji. mreže 220 volti 50 herca, plus i minus mijenjaju mjesta 50 puta u sekundi. Ohmovi i Kirchhoffovi zakoni za kola jednosmerne struje takođe su primenljivi za kola naizmenične struje, ali samo za električne prijemnike sa aktivan otpora u svom čistom obliku, tj. kao što su razni grijaćih elemenata i sijalice sa žarnom niti.
Štaviše, svi proračuni su napravljeni sa validan vrijednosti struje i napona. Vrijednost efektivne sile naizmjenična struja brojčano jednak ekvivalentu termalni efekat DC napajanje. Efektivna vrijednost Jpromjenjiva = 0,707*Jkonstanta Efektivna vrijednost Promenljiva = 0,707*Nekonstantna Na primjer, na našoj kućnoj mreži struja značenje AC napon - 220 volti, a njegova maksimalna (amplituda) vrijednost = 220*(1 / 0,707) = 310 volti.
Uloga Ohmovih i Kirchhoffovih zakona u svakodnevnom životu električara.
Provođenje vašeg radna aktivnost, električar (apsolutno svako i svako), svakodnevno se suočava s posljedicama ovih temeljnih zakona i pravila, moglo bi se reći, živi u njihovoj stvarnosti. Da li koristi teorijsko znanje, dobijen s velikim poteškoćama u raznim obrazovne institucije, za svakodnevnu rutinu radne obaveze?
Po pravilu - ne! Najčešće je jednostavno - jednostavno, u nedostatku bilo kakve potrebe - to učiniti.
Za svakodnevni rad normalan električar, uopšte se ne sastoji od mentalnih proračuna, već, naprotiv, od jasnih, izbrušenih fizičkih radnji tokom godina. Ovo ne znači da uopšte ne morate razmišljati. Upravo suprotno - na kraju krajeva, posljedice nepromišljenih postupaka u ovoj profesiji ponekad su vrlo skupe.
Ponekad među električarima ima dizajnera amatera, ali najčešće su to inovatori. Ovi ljudi s vremena na vrijeme koriste teoretsko znanje koje imaju za dobro, razvijajući i konstruirajući razne uređaje, kako za lične potrebe, tako i za dobrobit svoje domaće proizvodnje. Bez poznavanja Ohmovih i Kirchhoffovih zakona, proračuni električnih kola koja čine krug budućeg uređaja potpuno su nemogući.
Općenito, možemo reći da su Ohmovi i Kirchhoffovi zakoni više "alat" projektantskog inženjera nego električara.