Vztah mezi proudovou intenzitou v části obvodu a napětím na koncích této části také stanovil G. Ohm a je tzv. Ohmův zákon pro část obvodu. Síla proudu v části obvoduúměrné napětí na koncích sekce:
já= s U.
Fyzikální veličina, převrácená na s,
Ukazuje, jak dobře oblast odolává toku proudu, a ukazuje se, že je rovna Elektrický odpor části obvodu, představený při popisu uzavřeného okruhu.
Ohmův zákon se nejčastěji píše ve tvaru
já = U/R.
Jednotka elektrický odpor v SI je ohm (Ohm).
Pro směr proudu v teorii elektrické obvody směr pohybu kladně nabitých částic je akceptován, proto v kovových vodičích je směr proudu opačný než pohyb vodivostních elektronů, které se skutečně pohybují kovem.
Sériové a paralelní zapojení prvků elektrického obvodu
Dovnitř teče elektrický proud skutečné systémy prostřednictvím prvků propojených různými způsoby.
Obrázek 7 ukazuje obvod sestávající ze zdroje proudu, ampérmetru A, rezistor R a klíč NA, dokončení okruhu.
Tento způsob spojování prvků elektrického obvodu (výstup předchozího prvku je spojen se vstupem dalšího) se nazývá Konzistentní. V něm náboj, který protéká jedním prvkem obvodu, také protéká dalším prvkem, proto je síla proudu v každém sériově zapojeném prvku obvodu stejná:
já = IR = IK = IA. = je.
Síla proudu se měří ampérmetrem, který je vždy zapojen sériově do obvodu.
Další způsob připojení prvků elektrického obvodu je paralelní, ve kterém jsou všechny vstupní konce nebo svorky prvků spojeny v bodě. A a jde o víkend V(obr. 8).
Při přiblížení k části obvodu s takovým spojením prvků se po nich rozprostřely náboje; aktuální hodnota před větvením se rovná součtu aktuálních hodnot v prvcích:
já = já 1 + já 2 +…+ V.
Protéká-li voltmetrem malý proud odbočující z hlavního obvodu (má velký vnitřní odpor), pak voltmetr zkresluje činnost obvodu velmi málo. Hodnoty voltmetru jsou v tomto případě následující: UV = IV RV.
Ideální voltmetr je ten s nekonečně vysokým odporem, zatímco ideální ampérmetr je ten s nulovým vnitřním odporem.
Charakteristickým rysem paralelního připojení prvků je rovnost napětí na nich, protože pro všechny prvky
U= j A–j B.
Pokud část obvodu obsahuje několik rezistorů zapojených do série, pak je proud všemi rezistory stejný, napětí na každém z nich je stejné IR 1, IR 2 atd., napětí na koncích sekce
U = IR 1 + IR 2 + …,
Proto síla proudu já externí k dané části obvodu se nezmění, pokud je tato část nahrazena jedním rezistorem
R Celkem = R 1 + R 2 + … + Rn.
Je-li úsek obvodu s napětím U obsahuje několik rezistorů zapojených paralelně na koncích, pak je proudová síla v každém rezistoru taková, že
já 1R 1 = já 2R 2 = … = U,
já = já 1 + já 2 + …
Pokud je tedy tato sekce nahrazena jedním rezistorem s odporem
,
Pak se proud v obvodu mimo tuto sekci nezmění.
Výpočet proudů a napětí na různé oblastiřetězy
V elektrických obvodech s libovolným zapojením prvků (obr. 9) je nutné:
1. Vyberte oblasti, ve kterých jsou prvky zapojeny sériově nebo paralelně.
2. Vyměňte odpory v těchto oblastech za jeden odpor, celkový odpor R Součet nezmění sílu proudu ve zbývajících částech obvodu.
3. Opakujte tyto kroky znovu, pokud má nově vytvořený řetěz sekce s konzistentními popř paralelní připojení Prvky. V důsledku toho by obvod měl být ekvivalentní obvodu s jedním rezistorem připojeným ke zdroji proudu.
Pokud obvod nemá sekce zapojené explicitně sériově nebo explicitně paralelně, pak je užitečné vzít v úvahu následující obecné zásady:
1. Součet proudů vstupujících do uzlu obvodu (podél jeho různých větví) se rovná součtu proudů opouštějících uzel.
2. Pokud se některý z prvků tvoří uzavřená smyčka, který neobsahuje zdroje proudu, a je určen směr elektrického proudu v jeho úsecích, pak při obcházení obvodu součet součinů proudů a odporů jednotlivých sekcí (s přihlédnutím ke směru proudu) se rovná nule. Například pro web abeceda(obr. 10)
0 = (j A–j B) + (j B–j C) + (j C–j D) + (j D–j A) = já 1R 1 – já 2R 2 + já 3R 3 + já 4R 4.
3. Je-li úsek obvodu se známým směrem elektrického proudu já obsahuje zdroj proudu, pak je lepší tuto sekci rozdělit na dvě části: jedna by měla být se zdrojem proudu bez vnitřního odporu a druhá by měla být s rezistorem R, který se rovná vnitřnímu odporu zdroje proudu. Pak je potenciální rozdíl na prvním z nich roven velikosti EMF zdroje proudu a na druhém je rozdíl potenciálů roven Ir(lze použít bod 2). Znaménko rozdílu potenciálu se volí na základě skutečnosti, že potenciál kladné svorky zdroje proudu je vyšší a potenciál na rezistoru je vyšší tam, kde protéká elektrický proud. Například v sekci řetězu v horní části obrázku 11
J1 – j3 = (j1 – j2) + (j2 – j3) = Ir – ,
A na části řetězu ve spodní části obrázku 11
J1 – j3 = (j1 – j2) + (j2 – j3) = – Ir – .
Napětí naměřené ideálním voltmetrem na svorkách zdroje proudu se tedy rovná U= pokud je vnitřní odpor zdroje proudu nulový (obr. 12, A). Při normálním použití, když elektrický proud teče ze svorky (+) ke svorce (–). Vnějším obvodem, Napětí U = – Ir(obr. 12, B). Pokud je zdrojem proudu baterie nabitá z jiného zdroje proudu (obr. 12, V), aby elektrický proud protékal ze svorky (+) do svorky (–). Uvnitř samotného zdroje energie, Že U = + Ir.
Když je napětí na svorkách zdroje proudu udržováno konstantní, je volán zdroj proudu Zdroj napětí.
4. Pokud nejsou směry elektrických proudů v obvodu známy, měly by být zvoleny libovolně.
Správné využití vlastností elektrických obvodů povede k soustavě rovnic, jejichž řešením určíme velikost a směr elektrického proudu. Pokud se tedy intenzita proudu ukáže jako záporná, v této části obvodu proudí elektrický proud opačným směrem, než byl původně zvolený.
Jedná se o objem vody za určité časové období.
Podívejme se nyní na takový případ. Místo věže budeme mít nádobu s vodou, do které jsou v různých výškách nádoby vyraženy tři stejné otvory. Protože je naše nádoba naplněna vodou, na dně nádoby bude tlak větší než na jejím povrchu. Nebo analogicky s elektřinou bude napětí na dně větší než na jeho povrchu.
Jak vidíte, spodní proudnice, která je blíže ke dnu, vystřeluje dále než střední proudnice. A prostřední proud střílí dále než horní. Upozorňujeme, že otvory mají všude stejný průměr. To znamená, že můžeme říci, že odolnost každého otvoru vůči vodě je stejná. Za stejnou dobu je objem vody vytékající z nejnižšího otvoru mnohem větší než objem vody vytékající ze středního a nejvyššího otvoru. Jaký je objem vody, který máme za určité časové období? Ano, to je současná síla!
Jaký vzorec zde tedy vidíme? Vzhledem k tomu, že odpor je všude stejný, ukazuje se, že S rostoucím napětím roste i proud!
Myslím, že každý z vás má zahradní pozemek, kde pěstujete brambory, okurky a rajčata. Vždy je někde blízko vás vodárenská věž
K čemu slouží vodárenská věž? Pro kontrolu úrovně spotřeby vody a pro vytvoření tlaku v potrubí, kterým voda přichází na váš zahradní pozemek. Všimli jste si někdy, že někde na kopci je postavena věž? Proč se to dělá? K vytvoření tlaku. Řekněme, že váš zahradní pozemek je vyšší než vrchol vodárenské věže. Ano, voda se k vám prostě nedostane! Fyzika... zákon komunikujících nádob.
Dobře, zdá se, že jsme se rozptýlili.
Každý v kuchyni a koupelně má baterii, kterou protéká voda. Rozhodnete se umýt si ruce. Chcete-li to provést, pustíte vodu na plnou rychlost a z kohoutku začne proudit rychlým proudem:
Ale nejste spokojeni s tímto průtokem vody, takže otočením rukojeti kohoutku snížíte průtok:
Co se právě stalo?
Změnou odporu proudění pomocí rukojeti baterie jste zajistili, že proud vody začal téct velmi slabě.
Nakreslete analogii této situace s elektrickým proudem. Tak co máme? Průtokové napětí jsme neměnili. Někde v dálce je vodárenská věž a vytváří tlak v potrubí. Nemáme právo se vodárenské věže dotýkat, natož ji zbourat). Proto je naše napětí konstantní a nemění se. Zpětným našroubováním rukojeti baterie jsme právě změnili odpor trubky, ze které je baterie vyrobena ;-). Zvýšili jsme odpor. Co jsme udělali s proudem vody? Začala běhat pomaleji a bylo jí méně! To znamená, že můžeme říci, že počet molekul vody za nějakou dobu s plně otevřeným a polozavřeným kohoutkem se ukázal být jiný ;-). Dobře, připomeňme si, co je současná síla ;-) Pro ty, kteří zapomněli, připomenu - to je počet elektronů, které protečou průřezem vodiče za určité časové období. A co se stalo s touto současnou silou? Zmenšila se!
Došli jsme k závěru:
S rostoucím odporem proud klesá.
Tak. Máme následující schéma zásobování vodou:
Nyní si představte, že zaléváte zahradu a vy musíte naplnit kbelík vodou z hadice za 10 minut. Ani o vteřinu dříve a ne později! Ve vaší zahradě proudí voda asi takto:
Řekněme, že máme jednoduchou gumovou hadici vycházející z vodárenské věže.Soused omylem zaparkoval auto přímo na hadici a lehce ji přimáčkl
Váš průtok vody se začal snižovat. Jdeš se hádat se sousedem? Už odešel a vy nebudete mít čas naplnit kbelík za 10 minut. Zabere to více času. Jak být? Proč neotevřeme kohoutek před vodárenskou věží trochu větší? A tohle dobrý nápad! Otevřeme kohoutek na maximum a ujistíme se, že hladina vody ve věži bude vyšší, než byla dříve (věže mají sice ochranu proti přetečení o jakoukoliv maximální hladinu, ale pro příklad tento bod přeskočíme).
Ale potíže nepřicházejí samy. Řídicí relé vodní pumpy na věži je rozbité! Čerpadlo čerpá vodu a nevypíná se! Věž přetéká a proud vody z hadice je každou vteřinou větší a větší! Co dělat? Naplníme svůj kbelík v čase, který nám je přidělen! Odpočinout si. Je tu východ! K tomu spustíme a trochu vypneme kohoutek, čímž zajistíme, že proud vody z hadice teče jako doposud ;-).
Nyní udělejme analogii.
Co tedy získáme? Soused rozdrtil hadici, což znamená zvýšená odolnost. Naše současná síla se proto zmenšila. Abychom obnovili proudovou sílu, zvýšili jsme napětí, tedy hladinu vody ve věži.
Druhý bod:
Hladina vody (napětí) na vodárenské věži se začala zvyšovat díky tomu, že se čerpadlo nevypínalo a celou dobu čerpalo vodu. Proto se nám také začal zvyšovat průtok vody (síla proudu). Abychom vyrovnali aktuální sílu, my zvýšená odolnost faucet ;-), čímž se hladina vody ve vodárenské věži (napětí) vrátí do normálu.
No, viděl jsi vzor? Německý fyzik Georg Ohm však tyto tři veličiny propojil a výsledkem byl bolestně jednoduchý vzorec:
Kde
já- toto je aktuální síla vyjádřená v ampérech (A)
U- napětí, vyjádřené ve voltech (V)
R- odpor, vyjádřený v ohmech (Ohm)
No, je to jednoduché jako dvě a dvě, že? Tento zákon je pojmenován po svém objeviteli a je tzv Ohmův zákon. Toto je nejdůležitější zákon v elektronice, a proto jej MUSÍTE znát.
§ 16. ZÁKON OMA
Vztah mezi e. d, odpor a proudová síla v uzavřeném obvodu je vyjádřena Ohmovým zákonem, který lze formulovat následovně: Síla proudu v uzavřeném obvodu je přímo úměrná elektromotorické síle a nepřímo úměrná odporu celého obvodu.
Proud v obvodu teče pod vlivem e. d.s; tím více e. d.s. zdroj energie, tím větší je proud v uzavřeném okruhu. Odpor obvodu brání průchodu proudu, tedy než větší odpor obvodu, tím nižší je proud.
Ohmův zákon lze vyjádřit následujícím vzorcem:
kde r je odpor vnější části obvodu,
r 0 - odpor vnitřní části obvodu.
V těchto vzorcích je síla proudu vyjádřena v ampérech, např. d.s. - ve voltech, odpor - v ohmech.
Pro vyjádření malých proudů se místo ampéru používá jednotka, která je tisíckrát menší než ampér, nazývaná miliampér ( ma); 1 A - 1000 ma.
Odolnost celého obvodu:
Pokud pod vlivem e. d.s. v 1 PROTI v uzavřeném okruhu protéká proud 1 A, pak je odpor takového obvodu 1 ohm, tj. 1 ohm =
Ohmův zákon platí nejen pro celý obvod, ale i pro jakýkoli jeho úsek.
Pokud část obvodu neobsahuje zdroj energie, pak se kladné náboje v této části pohybují z bodů s vyšším potenciálem do bodů s nižším potenciálem. Zdroj energie vynakládá určité množství energie při zachování rozdílu potenciálů mezi začátkem a koncem tohoto úseku. Tento potenciálový rozdíl se nazývá napětí mezi začátkem a koncem příslušného úseku.
Aplikováním Ohmova zákona na část obvodu tedy získáme:
Ohmův zákon lze formulovat takto: Síla proudu v části elektrického obvodu se rovná napětí na svorkách této části dělené jejím odporem.
Napětí na úseku obvodu se rovná součinu proudu a odporu tohoto úseku, tzn. U = Ir.
Z vyjádření Ohmova zákona pro uzavřený obvod získáme
Kde Ir. - pokles napětí v odporu r tj. ve vnějším obvodu, nebo jinými slovy napětí na svorkách zdroje energie (generátoru) U,
Ir 0 - pokles napětí v odporu r 0., tj. uvnitř zdroje energie (generátoru); definuje část e. d s, která se vynakládá na vedení proudu vnitřním odporem zdroje energie.
K měření proudu v obvodu slouží zařízení tzv ampérmetr(miliampérmetr). Napětí, jak je uvedeno výše, se měří voltmetrem. Symbol pro ampérmetr a voltmetr je na obr. 15, a. Pro zapnutí ampérmetru je proudový obvod přerušen a v bodě přerušení jsou konce vodičů připojeny ke svorkám ampérmetru (obr. 15, b). Celý měřený proud tedy prochází zařízením; takové inkluzi se říká konzistentní. Voltmetr je připojen na začátek a konec části obvodu toto zapojení voltmetru se nazývá paralelní. Voltmetr ukazuje pokles napětí v dané oblasti. Pokud je voltmetr připojen na začátek 
vnější obvod - na kladný pól zdroje energie a na konec vnějšího obvodu - na záporný pól zdroje energie, pak se projeví pokles napětí v celém vnějším obvodu, který bude zároveň napětí na svorkách zdroje energie.
Napětí na svorkách zdroje energie (generátoru) se rovná rozdílu mezi emf. a úbytek napětí na vnitřním odporu tohoto zdroje, tzn.
U=E – Ir 0(25)
Snížíme-li odpor vnějšího obvodu r, pak odpor celého obvodu r + r 0 se také sníží a proud v obvodu se zvýší. Jak se proud zvyšuje, napětí uvnitř zdroje energie klesá ( Ir 0) se zvýší, protože vnitřní odpor r 0 zdroj energie zůstává nezměněn. V důsledku toho, jak se snižuje odpor vnějšího obvodu, klesá také napětí na svorkách zdroje energie. Pokud jsou svorky zdroje energie spojeny vodičem s odporem téměř rovným nule, pak proud v obvodu I = .
Tento výraz určuje maximální proud, který lze získat v obvodu daného zdroje.
Pokud je odpor vnějšího obvodu prakticky nulový, pak se tento režim nazývá zkrat.
Pro zdroje energie s nízkým vnitřním odporem, například pro elektrické generátory (elektrické stroje) a kyselinové baterie, zkrat Je to velmi nebezpečné – může tyto zdroje deaktivovat.
Ke zkratu dochází poměrně často, například v důsledku poruchy izolace vodičů spojujících přijímač se zdrojem energie. Kovové (obvykle měděné) lineární dráty, zbavené izolačního krytu, tvoří při vzájemném kontaktu velmi malý odpor, který lze ve srovnání s odporem přijímače považovat za rovný nule.
K ochraně elektrického zařízení před zkratovými proudy se používají různá bezpečnostní zařízení.
Příklad 1 Dobíjecí baterie s e. d.s. 42 PROTI a vnitřní odpor 0,2 ohm uzavřeno na přijímač energie s odporem 4 ohm. Určete proud v obvodu a napětí na svorkách baterie.
Příklad 2. Kyselinová baterie má např. d.s. 2 PROTI a vnitřní odpor - r 0 =0,05 ohm Když je k baterii připojen externí odpor, proud 4 A. Určete odpor vnějšího obvodu.
Příklad 3 Generátor stejnosměrný proud má vnitřní odpor 0,3 ohm. Určete e. d.s. generátor, pokud jej při zapnutí na energetický přijímač s odporem 27,5 ohm napětí je na svorkách generátoru nastaveno na 110 PROTI.
Proud tekoucí v uzavřeném okruhu lze zjistit z následujícího výrazu:
E, d.s. generátor se rovná:
E=U+Ir=110+4 0,3=111,2 PROTI.
Příklad 4. Baterie kyselých baterií s e. d.s. 220 PROTI a vnitřní odpor 0,5 ohm se ukázalo jako zkratované. Určete proud v obvodu.
Protože pro typ baterie uvedený v příkladu při běžném (desetihodinovém) vybíjení je proud 3,6 A, pak je proud 440 A je jistě nebezpečné pro integritu baterie.
Georg Simon Ohm začal svůj výzkum inspirován slavným dílem Jeana Baptista Fouriera „Analytická teorie tepla“. V této práci Fourier reprezentoval tepelný tok mezi dvěma body jako teplotní rozdíl a změnu tepelný tok spojené s jeho průchodem přes překážku nepravidelný tvar z tepelně izolačního materiálu. Podobně Ohm způsobil výskyt elektrického proudu rozdílem potenciálů.
Na základě toho začal Om experimentovat různé materiály dirigent. Aby zjistil jejich vodivost, spojil je do série a upravil jejich délku tak, aby proud byl ve všech případech stejný.
Pro taková měření bylo důležité vybrat vodiče stejného průměru. Ohm, měření vodivosti stříbra a zlata, získal výsledky, které podle moderních údajů nejsou přesné. Ohmův stříbrný vodič tedy vedl méně elektrického proudu než zlato. Sám Om to vysvětlil tím, že jeho stříbrný vodič byl potažen olejem a kvůli tomu zřejmě experiment nedával přesné výsledky.
Nebyl to však jediný problém, se kterým měli fyzici, kteří se v té době zabývali podobnými experimenty s elektřinou, problémy. Velké potíže při získávání čistých materiálů bez nečistot pro experimenty a potíže s kalibrací průměru vodiče zkreslovaly výsledky zkoušek. Ještě větším zádrhelem bylo, že síla proudu se během testů neustále měnila, jelikož zdroj proudu byl proměnný chemické prvky. Za takových podmínek Ohm odvodil logaritmickou závislost proudu na odporu drátu.
O něco později německý fyzik Poggendorff, který se specializoval na elektrochemii, navrhl, aby Ohm nahradil chemické prvky termočlánkem vyrobeným z bismutu a mědi. Om začal znovu experimentovat. Tentokrát jako baterii použil termoelektrické zařízení napájené Seebeckovým efektem. K němu připojil v sérii 8 měděných vodičů stejného průměru, ale různých délek. Pro měření proudu zavěsil Ohm magnetickou jehlu přes vodiče pomocí kovového závitu. Proud probíhající paralelně s touto šipkou ji posunul do strany. Když se to stalo, fyzik kroutil vlákno, dokud se šipka nevrátila do původní polohy. Podle úhlu, pod kterým byla nit zkroucena, se dalo usuzovat na hodnotu proudu.
V důsledku nového experimentu, Ohm přišel na vzorec:
X = a/b + 1
Tady X– intenzita magnetické pole dráty, l- délka drátu, A- konstantní napětí zdroje, b – odpor konstantní zbývající prvky řetězce.
Pokud se obrátíte na moderní termíny abychom popsali tento vzorec, dostaneme to X- proudová síla, A – Zdroj EMF, b + l– celkový odpor obvodu.
Ohmův zákon pro část obvodu
Ohmův zákon pro oddělenou část obvodu říká: proudová síla v části obvodu roste s rostoucím napětím a klesá, když se zvyšuje odpor této části.
I=U/R
Na základě tohoto vzorce můžeme rozhodnout, že odpor vodiče závisí na rozdílu potenciálů. Z matematického hlediska je to správné, ale z hlediska fyziky je to nepravda. Tento vzorec je použitelný pouze pro výpočet odporu na samostatné části obvodu.
Vzorec pro výpočet odporu vodiče tedy bude mít tvar:
R = p⋅l/s
Ohmův zákon pro úplný obvod
Rozdíl mezi Ohmovým zákonem kompletní řetěz z Ohmova zákona pro část obvodu je, že nyní musíme vzít v úvahu dva typy odporu. Toto je „R“ odpor všech součástí systému a „r“ vnitřní odpor zdroje elektromotorické síly. Vzorec má tedy tvar:
I = U / R + r
Ohmův zákon pro střídavý proud
Střídavý proud se od stejnosměrného liší tím, že se v určitých časových obdobích mění. Konkrétně mění svůj význam a směr. Chcete-li zde aplikovat Ohmův zákon, musíte vzít v úvahu, že odpor v obvodu se stejnosměrným proudem se může lišit od odporu v obvodu se střídavým proudem. A liší se, pokud jsou v obvodu použity součástky s reaktancí. Reaktance může být indukční (cívky, transformátory, tlumivky) nebo kapacitní (kondenzátor).
Pokusme se zjistit, jaký je skutečný rozdíl mezi jalovým a aktivním odporem v obvodu se střídavým proudem. Měli byste již pochopit, že hodnota napětí a proudu v takovém obvodu se v průběhu času mění a zhruba řečeno mají tvar vlny.
Pokud znázorníme, jak se tyto dvě hodnoty mění v čase, dostaneme sinusovku. Jak napětí, tak proud stoupají z nuly na maximální hodnotu, pak při poklesu procházejí nulou a dosahují maximální záporné hodnoty. Poté opět stoupají přes nulu na maximální hodnotu a tak dále. Když je proud nebo napětí považováno za záporné, znamená to, že se pohybuje opačným směrem.
Celý proces probíhá s určitou frekvencí. Bod, kde hodnota napětí nebo proudu od minimální hodnoty stoupající k maximální hodnotě prochází nulou, se nazývá fáze.
Ve skutečnosti je to jen předmluva. Vraťme se k reaktivnímu a aktivnímu odporu. Rozdíl je v tom, že v obvodu s aktivním odporem se fáze proudu shoduje s fází napětí. To znamená, že jak hodnota proudu, tak hodnota napětí dosahují maxima v jednom směru současně. V tomto případě se náš vzorec pro výpočet napětí, odporu nebo proudu nemění.
Pokud obvod obsahuje reaktanci, fáze proudu a napětí se od sebe posunou o ¼ periody. To znamená, že když proud dosáhne své maximální hodnoty, napětí bude nulové a naopak. Když je aplikována indukční reaktance, napěťová fáze "předběhne" proudovou fázi. Při použití kapacity proudová fáze „předběhne“ fázi napětí.
Vzorec pro výpočet úbytku napětí na indukční reaktanci:
U = I ⋅ ωL
Kde L je indukčnost reaktance a ω – úhlová frekvence (časová derivace fáze kmitání).
Vzorec pro výpočet úbytku napětí na kapacitě:
U = I / ω ⋅ C
S– reaktanční kapacita.
Tyto dva vzorce jsou speciální případy Ohmova zákona pro proměnné obvody.
Kompletní bude vypadat takto:
I=U/Z
Tady Z – impedance variabilní obvod známé jako impedance.
Rozsah použití
Ohmův zákon není základním zákonem ve fyzice, je to jen pohodlná závislost některých hodnot na jiných, která se hodí téměř v každé praktické situaci. Proto bude jednodušší vyjmenovat situace, kdy zákon nemusí fungovat:
- Pokud existuje setrvačnost nosičů náboje, například v některých vysokofrekvenčních elektrických polích;
- V supravodičích;
- Pokud se drát zahřeje natolik, že proudově-napěťová charakteristika přestane být lineární. Například v žárovkách;
- Ve vakuových a plynových rádiových trubicích;
- V diodách a tranzistorech.
Každý elektrický obvod nutně obsahuje zdroj elektrická energie a její nástupce. Jako příklad uvažujme jednoduchý elektrický obvod sestávající z baterie a žárovky.
Baterie je zdrojem elektrické energie, žárovka je jejím přijímačem. Mezi póly zdroje elektrické energie je potenciální rozdíl (+ a -) při uzavření obvodu začíná proces jeho vyrovnávání pod vlivem elektromotorické síly, zkráceně EMF. Elektrický proud protéká obvodem, dělá práci - zahřívá spirálu žárovky, spirála začíná svítit.
Tímto způsobem se elektrická energie přeměňuje na tepelnou energii a světelnou energii.
Elektrický proud (J) je uspořádaný pohyb nabitých částic, v tomto případě elektronů.
Elektrony mají záporný náboj, a proto jejich pohyb směřuje ke kladnému (+) pólu zdroje energie.
V tomto případě vždy vzniká elektromagnetické pole, které se šíří od (+) ke (-) zdroji (směrem k pohybu elektronů) elektrickým obvodem rychlostí světla. Tradičně se věří, že elektrický proud (J) se pohybuje od kladného (+) pólu k zápornému (-).
Uspořádaný pohyb elektronů skrz krystalová mřížka látka, která je vodičem, neprojde bez překážek. Elektrony interagují s atomy látky a způsobují její zahřívání. Tedy látka má odpor(R) proudí skrz něj, elektrický proud. A čím větší je hodnota odporu, při stejné hodnotě proudu, tím silnější je zahřívání.
Elektrický odpor je hodnota charakterizující odpor elektrického obvodu (nebo jeho části) vůči elektrickému proudu, měřený v Omaha. Elektrický Napětí(U) - velikost rozdílu potenciálů zdroje elektrického proudu. Elektrický Napětí(U), elektrický odpor(R), elektrický aktuální(J) jsou základní vlastnosti nejjednoduššího elektrického obvodu jsou mezi sebou v určitém vztahu;
| Napětí. | ||
| Odpor. | ||
| Síla proudu. | ||
| Napájení. | ||
Pomocí výše uvedené kalkulačky Ohmova zákona můžete snadno vypočítat hodnoty proudu, napětí a odporu jakéhokoli přijímače elektrické energie. Také nahrazením hodnot napětí a proudu můžete určit jeho výkon a naopak.
Například potřebujete zjistit proud spotřebovaný elektřinou. varná konvice, výkon 2,2 kW.
Ve sloupci „Napětí“ dosadíme hodnotu napětí naší sítě ve voltech - 220.
Do sloupce "Výkon" podle toho zadejte hodnotu výkonu ve wattech 2200 (2,2 kW) Stiskněte tlačítko "Zjistit aktuální sílu" - výsledek dostaneme v ampérech - 10. Pokud poté stisknete tlačítko "Odpor", můžete také zjistit, navíc, elektrický odpor naší konvice, během jejího provozu - 22 ohmů.
Pomocí výše uvedené kalkulačky můžete snadno vypočítat celková hodnota odporu pro dva paralelně zapojené rezistory.
Druhý Kirchhoffův zákon říká: v uzavřeném elektrickém obvodu je algebraický součet emf roven algebraickému součtu úbytků napětí v jednotlivých úsecích obvodu. Podle tohoto zákona můžeme pro obvod znázorněný na obrázku níže napsat:
R rev =R1+R2
Tedy kdy sériové připojení prvků obvodu je celkový odpor obvodu roven součtu odporů jeho prvků a napětí je mezi nimi rozloženo úměrně odporu každého z nich.
Například v Novoroční věnec skládající se ze 100 malých stejných žárovek, z nichž každá je navržena pro napětí 2,5 voltu, připojených k síti 220 voltů, každá žárovka bude mít 220/100 = 2,2 voltu.
A samozřejmě bude v této situaci pracovat šťastně až do smrti.
Střídavý proud.
Střídavý proud na rozdíl od stejnosměrného nemá stálý směr. Například v běžné domácí elektřině. sítě 220 voltů 50 hertzů, plus a minus změnit místa 50krát za sekundu. Ohmův a Kirchhoffův zákon pro obvody stejnosměrného proudu platí také pro obvody střídavého proudu, ale pouze pro elektrické přijímače s aktivní odpor ve své čisté formě, tj. jako různé topné prvky a žárovky.
Kromě toho jsou všechny výpočty prováděny s platný hodnoty proudu a napětí. Hodnota efektivní síly střídavý proudčíselně se rovná ekvivalentu tepelný efekt DC napájení. Efektivní hodnota Jproměnná = 0,707*Jkonstanta Efektivní hodnota Uvariable = 0,707*Ukonstantní Například v naší domácí síti aktuální význam střídavé napětí - 220 voltů, a jeho maximální (amplituda) hodnota = 220*(1/0,707) = 310 voltů.
Role Ohmových a Kirchhoffových zákonů v každodenním životě elektrikáře.
Provádění vašeho pracovní činnost, elektrikář (naprosto kdokoli a každý), denně čelí důsledkům těchto základních zákonů a pravidel, dalo by se říci, žije ve své realitě. Používá? teoretické znalosti, získané s velkými obtížemi v různých vzdělávací instituce, pro každodenní rutinu pracovní povinnosti?
Zpravidla - ne! Nejčastěji je to jednoduché - jednoduše, v nepřítomnosti jakékoli potřeby - to udělat.
Pro denní práce normální elektrikář, vůbec nespočívá v mentálních výpočtech, ale naopak v léty vybroušených čirých fyzických úkonech. To neznamená, že nemusíte vůbec přemýšlet. Právě naopak – vždyť následky unáhleného jednání jsou v této profesi někdy velmi drahé.
Někdy jsou mezi elektrikáři amatérští designéři, ale nejčastěji jsou to inovátoři. Tito lidé čas od času využívají teoretické znalosti, které mají, k dobru, vyvíjejí a konstruují různá zařízení, a to jak pro osobní účely, tak ve prospěch své rodné produkce. Bez znalosti Ohmových a Kirchhoffových zákonů jsou výpočty elektrických obvodů, které tvoří obvod budoucího zařízení, zcela nemožné.
Obecně lze říci, že Ohmovy a Kirchhoffovy zákony jsou spíše „nástrojem“ konstruktéra než elektrikáře.