Тізбек бөлігіндегі ток күші мен осы секцияның ұштарындағы кернеу арасындағы байланысты Г.Ом да белгіледі және оны деп атайды. Тізбек бөлігі үшін Ом заңы. Тізбек бөлігіндегі ток күшіқиманың ұштарындағы кернеуге пропорционал:
I= с У.
Физикалық шама, s кері,
Ауданның ток ағынына қаншалықты қарсы тұратынын көрсетеді және оған тең болып шығады Тізбек бөлігінің электр кедергісі, тұйық тізбекті сипаттау кезінде енгізілген.
Ом заңы көбінесе формада жазылады
I = У/Р.
Бірлік электр кедергісі SI жүйесінде Ом (Ом).
Токтың теориялық бағыты үшін электр тізбектеріоң зарядталған бөлшектердің қозғалыс бағыты қабылданған, сондықтан металл өткізгіштерде ток бағыты металл арқылы іс жүзінде қозғалатын өткізгіш электрондардың қозғалысына қарама-қарсы.
Электр тізбегінің элементтерін тізбектей және параллель қосу
Электр тогы ішке кіреді нақты жүйелерәртүрлі тәсілдермен байланысқан элементтер арқылы.
7-суретте ток көзінен, амперметрден тұратын тізбек көрсетілген А, резистор Ржәне кілт TO, тізбекті аяқтау.
Электр тізбегінің элементтерін қосудың бұл әдісі (алдыңғы элементтің шығысы келесінің кірісіне қосылады) деп аталады. Тұрақты. Онда тізбектің бір элементі арқылы өтетін заряд басқа элемент арқылы да өтеді, сондықтан тізбектің әрбір тізбектей жалғанған элементіндегі ток күші бірдей:
I = IR = IK = И.А. = Iε.
Ток күші әрқашан тізбекке тізбектей жалғанатын амперметрмен өлшенеді.
Электр тізбегінің элементтерін қосудың тағы бір әдісі параллель болып табылады, онда элементтердің барлық кіріс ұштары немесе терминалдары бір нүктеде қосылады. А, ал демалыс күні осы нүктеде IN(Cурет 8).
Элементтердің осындай байланысы бар тізбектің учаскесіне жақындаған кезде олардың үстіне зарядтар таралады; тармақталғанға дейінгі ағымдағы мән элементтердегі ағымдағы мәндердің қосындысына тең:
I = I 1 + I 2 +…+ IN.
Егер вольтметр арқылы шағын ток негізгі тізбектен тармақталса (ол үлкен ішкі қарсылық), онда вольтметр тізбектің жұмысын өте аз бұрмалайды. Бұл жағдайда вольтметрдің көрсеткіштері келесідей: УК = IV RV.
Идеал вольтметр - кедергісі шексіз жоғары, ал идеалды амперметр - ішкі кедергісі нөлге тең.
Элементтердің параллель қосылуының ерекшелігі олардағы кернеудің теңдігі болып табылады, өйткені барлық элементтер үшін
У= j А– j Б.
Тізбек бөлігінде тізбектей жалғанған бірнеше резисторлар болса, онда барлық резисторлар арқылы өтетін ток бірдей, олардың әрқайсысындағы кернеу тең. IR 1, IR 2 және т.б., секцияның ұштарында кернеу
У = IR 1 + IR 2 + …,
Сондықтан ағымдағы күш Iегер бұл секция бір резистормен ауыстырылса, тізбектің берілген бөлігінің сыртқы бөлігі өзгермейді
РБарлығы = Р 1 + Р 2 + … + Rn.
Кернеу бар тізбектің бөлімі болса Уұштарында параллель қосылған бірнеше резисторларды қамтиды, содан кейін әрбір резистордағы ток күші осындай болады
I 1Р 1 = I 2Р 2 = … = У,
I = I 1 + I 2 + …
Сондықтан, егер бұл секция кедергісі бар бір резистормен ауыстырылса
,
Сонда осы бөлімнен тыс тізбектегі ток өзгермейді.
Токтар мен кернеулерді есептеу әртүрлі аймақтартізбектер
Элементтердің ерікті жалғануы бар электр тізбектерінде (9-сурет) мыналар қажет:
1. Элементтер тізбектей немесе параллель қосылған аймақтарды таңдаңыз.
2. Осы аймақтардағы резисторларды бір резистормен, жалпы кедергімен ауыстырыңыз РОлардың жиынтығы тізбектің қалған бөліктеріндегі ток күшін өзгертпейді.
3. Жаңадан пайда болған тізбекте сәйкес немесе бар бөлімдер болса, осы қадамдарды қайталаңыз параллель байланысэлементтері. Нәтижесінде тізбек ток көзіне қосылған бір резисторы бар тізбекке эквивалентті болуы керек.
Егер тізбекте нақты тізбектей немесе анық параллель қосылған бөлімдер болмаса, онда келесі жалпы принциптерді ескеру пайдалы:
1. Тізбек түйініне (оның әртүрлі тармақтары бойынша) түсетін токтардың қосындысы түйіннен шығатын токтардың қосындысына тең.
2. Кейбір элементтер түзілсе жабық цикл, ол ток көздерін қамтымайды және оның бөлімдеріндегі электр тогының бағыты көрсетіледі, содан кейін тізбекті айналып өткенде жеке секциялардың токтары мен кедергілерінің көбейтіндісінің қосындысы (ток бағытын ескере отырып) нөлге тең. Мысалы, сайт үшін А Б С Д(Cурет 10)
0 = (j А– j Б) + (ж Б– j C) + (ж C– j D) + (ж D– j А) = I 1Р 1 – I 2Р 2 + I 3Р 3 + I 4Р 4.
3. Электр тогының белгілі бағыты бар тізбектің қимасы болса Iқұрамында ток көзі болса, онда бұл бөлімді екі бөлікке бөлген дұрыс: біреуі ішкі кедергісіз ток көзімен, ал екіншісі резистормен болуы керек. Р, ол ток көзінің ішкі кедергісіне тең. Сонда олардың біріншісіндегі потенциалдар айырымы шамасы бойынша Ток көзінің ЭҚК-іне тең, ал екіншісінде потенциалдар айырмасы тең болады. Ir(2-тармақты қолдануға болады). Потенциалдар айырмасының белгісі ток көзінің оң терминалының потенциалы жоғары, ал резистор арқылы өтетін потенциал электр тогы өтетін жерде жоғары болатынына байланысты таңдалады. Мысалы, 11-суреттің жоғарғы жағындағы тізбек бөлігінде
J1 – j3 = (j1 – j2) + (j2 – j3) = Ir – ,
Ал 11-суреттің төменгі жағындағы тізбектің кесіндісінде
J1 – j3 = (j1 – j2) + (j2 – j3) = – Ir – .
Осылайша, ток көзінің терминалдарында идеалды вольтметрмен өлшенетін кернеу У= егер ток көзінің ішкі кедергісі нөлге тең болса (12-сурет, А). Қалыпты пайдалануда электр тогы (+) терминалдан (–) терминалға өткенде Сыртқы тізбек бойынша, Вольтаж У = – Ir(Cурет 12, Б). Егер ток көзі басқа ток көзінен зарядталған батарея болса (Cурет 12, IN) электр тогы (+) терминалдан (–) терминалға өтуі үшін Ағымдағы көздің өзінде, Бұл У = + Ir.
Ток көзінің терминалдарындағы кернеу тұрақты болған кезде ток көзі деп аталады Кернеу көзі.
4. Тізбектегі электр тогының бағыттары белгісіз болса, онда оларды ерікті түрде таңдау керек.
Электр тізбектерінің қасиеттерін дұрыс пайдалану теңдеулер жүйесіне әкеледі, оның шешімі электр тогының шамасы мен бағытын анықтайды. Егер ток күші теріс болып шықса, демек, тізбектің осы бөлігінде электр тогы бастапқы таңдалғанға қарама-қарсы бағытта ағады.
Бұл белгілі бір уақыт аралығындағы судың көлемі.
Енді осындай жағдайды қарастырайық. Мұнараның орнына бізде суы бар ыдыс болады, онда ыдыстың әртүрлі биіктіктерінде үш бірдей тесігі тесілген. Біздің ыдысымыз сумен толтырылғандықтан, ыдыстың түбіндегі қысым оның бетінен де жоғары болады. Немесе, электрмен ұқсастығы бойынша, төменгі жағындағы кернеу оның бетіне қарағанда үлкен болады.
Көріп отырғаныңыздай, түбіне жақын орналасқан астыңғы ағын ортаңғы ағынға қарағанда көбірек атылады. Ал ортаңғы реактивті ағын үстіңгіге қарағанда көбірек атылады. Тесіктердің диаметрі барлық жерде бірдей екенін ескеріңіз. Яғни, әр тесіктің суға төзімділігі бірдей деп айта аламыз. Дәл осындай уақыт ішінде ең төменгі саңылаудан шыққан судың көлемі ортаңғы және ең жоғарғы тесіктен шығатын су көлемінен әлдеқайда көп болады. Белгілі бір уақыт аралығындағы судың көлемі қандай? Иә, бұл қазіргі күш!
Сонымен, біз мұнда қандай үлгіні көріп тұрмыз? Қарсылық барлық жерде бірдей екенін ескерсек, солай болып шығады Кернеу артқан сайын ток күшейеді!
Менің ойымша, сіздердің әрқайсысыңызда бар бақша учаскесі, онда сіз картоп, қияр және қызанақ өсіресіз. Сізге жақын жерде әрқашан бар су мұнарасы
Су мұнарасы не үшін қажет? Суды тұтыну деңгейін бақылау, сондай-ақ сіздің бақша учаскесіне су келетін құбырларда қысым жасау. Сіз бір кездері төбеде мұнара салынғанын байқадыңыз ба? Бұл не үшін жасалып жатыр? Қысым жасау үшін. Жарайды, сіздің бау-бақша жеріңіз су мұнарасының басынан биік болсын делік. Иә, су сізге жетпейді! Физика... байланысқан тамырлар заңы.
Жарайды, көңіліміз ауып кеткен сияқты.
Ас үйде және жуынатын бөлмеде барлығында су ағатын кран бар. Сіз қолыңызды жууды шешесіз. Мұны істеу үшін сіз суды толық жылдамдықпен қосасыз және ол краннан жылдам ағынмен ағып бастайды:
Бірақ бұл су ағыны сізді қанағаттандырмайды, сондықтан шүмектің тұтқасын бұру арқылы сіз ағынды азайтасыз:
Жаңа ғана не болды?
Кранның тұтқасы арқылы ағынның кедергісін өзгерту арқылы сіз су ағынының өте әлсіз ағып кетуін қамтамасыз еттіңіз.
Осы жағдайды электр тогымен салыстырып көрейік. Сонымен, бізде не бар? Біз ағынның кернеуін өзгерткен жоқпыз. Бір жерде қашықтықта су мұнарасы бар және құбырларда қысым жасайды. Біздің су мұнарасына қол тигізуге құқығымыз жоқ, оны бұзу әлдеқайда аз). Сондықтан біздің кернеуіміз тұрақты және өзгермейді. Кранның тұтқасын бұрау арқылы біз кран жасалған құбырдың кедергісін жаңа ғана өзгерттік ;-). Біз қарсылықты арттырдық. Су ағынымен не істедік? Ол баяу жүгіре бастады және оның саны аз болды! Яғни, кран толық ашық және жартылай жабық болған кезде белгілі бір уақыт аралығындағы су молекулаларының саны әртүрлі болып шықты деп айта аламыз ;-). Ал, қазіргі күштің не екенін еске түсірейік ;-) Ұмытқандар үшін еске салайын - бұл белгілі бір уақыт аралығында өткізгіштің көлденең қимасы арқылы өтетін электрондар саны. Ал бұл қазіргі күшке не болды? Ол кішірейіп кетті!
Қорытындылаймыз:
Қарсылық артқан сайын ток азаяды.
Сонымен. Бізде сумен жабдықтаудың келесі схемасы бар:
Енді сіз бақшаны суарып жатырсыз және сіз өзіңізді елестетіңіз шелекке 10 минут ішінде шлангтан су құю керек. Бір секунд бұрын да, кейін де емес! Сіздің бақшаңызда су ағыны келесідей болады:
Бізде су мұнарасынан шыққан қарапайым резеңке шланг бар делік.Көршісі абайсызда көлігін шлангтың үстіне қойып, оны сәл басып қалды
Сіздің су ағыны азая бастады. Көршіңмен ұрысып кетесің бе? Ол қазірдің өзінде жұмысқа кетті, сіз шелекті 10 минутта толтыруға уақытыңыз болмайды. Бұл көбірек уақытты алады. Қалай болу керек? Неге су мұнарасының алдындағы кранды сәл үлкенірек ашпасқа? Ал бұл жақсы ой! Біз кранды толығымен ашамыз және мұнарадағы су деңгейі бұрынғыдан жоғары болатынына көз жеткіземіз (мұнаралар кез келген максималды деңгейден асып кетуден қорғайды, бірақ мысал үшін біз бұл тармақты өткізіп жібереміз).
Бірақ қиындық жалғыз келмейді. Мұнарадағы су сорғысын басқару релесі бұзылған! Сорғы суды сорып, өшпейді! Мұнара толып, шлангтан ағып жатқан су секунд сайын үлкейіп барады! Енді не істеу керек? Өзімізге берілген уақытта шелегімізді толтырамыз! босаңсыңыз Шығу бар! Ол үшін шлангтан су ағынының бұрынғыдай ағып кетуін қамтамасыз етіп, шүмекті аздап іске қосып, жабамыз;-).
Енді аналогия жасайық.
Сонымен, біз не аламыз? Көрші шлангты жаншып тастады, яғни қарсылықтың жоғарылауы. Сондықтан қазіргі күшіміз кеміді. Ток күшін қалпына келтіру үшін кернеуді, яғни мұнарадағы су деңгейін арттырдық.
Екінші нүкте:
Су мұнарасындағы су деңгейі (кернеу) сорғы өшпей, суды үнемі сорып тұруына байланысты көтеріле бастады. Сондықтан біздің су ағыны (ток күші) де арта бастады. Ағымдағы күшті теңестіру үшін біз қарсылықтың жоғарылауыкран ;-), осылайша су мұнарасындағы су деңгейін (кернеу) қалыпты жағдайға келтіреді.
Ал, сіз үлгіні көрдіңіз бе? Бірақ неміс физигі Георг Ом осы үш шаманы бір-бірімен байланыстырды және нәтиже өте қарапайым формула болды:
Қайда
I- бұл Ампермен (А) көрсетілген ток күші
У- вольтпен (V) көрсетілген кернеу
Р- қарсылық, Оммен (Ом) көрсетілген
Бұл екі және екі сияқты қарапайым, солай емес пе? Бұл заң оны ашушының атымен аталады және аталады Ом заңы. Бұл электроникадағы ең маңызды заң, сондықтан оны білу керек.
§ 16. ОМА ЗАҢЫ
арасындағы қатынас е. d тұйық контурдағы кедергі және ток күші Ом заңымен өрнектеледі, оны келесідей тұжырымдауға болады: Тұйықталған тізбектегі ток күші электр қозғаушы күшке тура пропорционал және бүкіл тізбектің кедергісіне кері пропорционал.
Тізбектегі ток e әсерінен өтеді. d.s; соғұрлым көп e. д.с. энергия көзі болса, тұйық контурдағы ток соғұрлым көп болады. Тізбектің кедергісі токтың өтуіне жол бермейді, демек, қарағанда көбірек қарсылықтізбек болса, ток соғұрлым аз болады.
Ом заңын келесі формуламен өрнектеуге болады:
мұндағы r – тізбектің сыртқы бөлігінің кедергісі,
r 0 – тізбектің ішкі бөлігінің кедергісі.
Бұл формулаларда ток ампермен, е. д.с. - вольтпен, қарсылық - оммен.
Кіші токтарды өрнектеу үшін ампердің орнына миллиампер деп аталатын амперден мың есе кіші бірлік қолданылады ( ана); 1 А - 1000 ана.
Барлық тізбектің кедергісі:
Егер е әсерінен болса. д.с. 1-де Втұйық контурда 1 ток өтеді А, онда мұндай тізбектің кедергісі 1-ге тең ом, яғни 1 Ом =
Ом заңы тек бүкіл тізбек үшін ғана емес, оның кез келген бөлімі үшін де жарамды.
Егер тізбектің бөлігінде энергия көзі болмаса, онда бұл бөлімдегі оң зарядтар потенциалы жоғары нүктелерден потенциалы төмен нүктелерге ауысады. Энергия көзі осы бөлімнің басы мен соңы арасындағы потенциалдар айырмасын сақтай отырып, белгілі бір энергия мөлшерін жұмсайды. Бұл потенциалдар айырымы қарастырылып отырған бөлімнің басы мен соңы арасындағы кернеу деп аталады.
Осылайша, Ом заңын тізбектің бөлігіне қолданып, біз мынаны аламыз:
Ом заңын келесідей тұжырымдауға болады: Электр тізбегінің бір бөлігіндегі ток күші осы секцияның қысқыштарындағы кернеудің оның кедергісіне бөлінгеніне тең..
Тізбек бөлігіндегі кернеу ток күші мен осы секцияның кедергісінің көбейтіндісіне тең, яғни. U = Ir.
Тұйық тізбек үшін Ом заңының өрнегінен аламыз
Қайда Ir. - кедергідегі кернеудің төмендеуі r., яғни сыртқы тізбекте немесе, басқаша айтқанда, энергия көзінің (генератордың) терминалдарындағы кернеу U,
Ir 0 - кедергідегі кернеудің төмендеуі r 0., яғни энергия көзінің (генератордың) ішінде; ол e бөлігін анықтайды. d.s, ол энергия көзінің ішкі кедергісі арқылы ток өткізуге жұмсалады.
Тізбектегі ток күшін өлшеу үшін құрылғы шақырылады амперметр(миллиамметр). Кернеу, жоғарыда айтылғандай, вольтметрмен өлшенеді. Амперметр мен вольтметрдің таңбасы суретте көрсетілген. 15, а. Амперметрді қосу үшін ток тізбегі үзіліп, үзіліс нүктесінде сымдардың ұштары амперметрдің қысқыштарына қосылады (15, б-сурет). Осылайша, бүкіл өлшенген ток құрылғы арқылы өтеді; мұндай қосу деп аталады дәйекті. Тізбектің басы мен аяғына вольтметр қосылады, бұл вольтметрдің қосылуы деп аталады; параллель. Вольтметр берілген аймақтағы кернеудің төмендеуін көрсетеді. Егер вольтметр басына қосылған болса 
сыртқы тізбек - энергия көзінің оң полюсіне және сыртқы тізбектің соңына - энергия көзінің теріс полюсіне, содан кейін ол бүкіл сыртқы тізбекте кернеудің төмендеуін көрсетеді, ол бір уақытта энергия көзінің терминалдарындағы кернеу.
Энергия көзінің (генератордың) терминалдарындағы кернеу ЭҚК арасындағы айырмашылыққа тең. және осы көздің ішкі кедергісіндегі кернеудің төмендеуі, яғни.
U=E – Ir 0(25)
Сыртқы тізбектің кедергісін азайтсақ r, онда бүкіл тізбектің кедергісі r + r 0 де азаяды, ал тізбектегі ток күшейеді. Ток күшейген сайын энергия көзінің ішіндегі кернеу төмендейді ( Ir 0) артады, өйткені ішкі қарсылық r 0 энергия көзі өзгеріссіз қалады. Демек, сыртқы тізбектің кедергісі азайған сайын, энергия көзінің терминалдарындағы кернеу де төмендейді. Егер энергия көзінің қысқыштары кедергісі нөлге тең дерлік өткізгішпен жалғанса, онда тізбектегі ток күші I = .
Бұл өрнек берілген көздің тізбегінде алуға болатын максималды токты анықтайды.
Егер сыртқы тізбектің кедергісі іс жүзінде нөлге тең болса, онда бұл режим шақырылады қысқа тұйықталу.
Ішкі кедергісі төмен энергия көздері үшін, мысалы, электр генераторлары (электр машиналары) және қышқылдық батареялар үшін, қысқа тұйықталуБұл өте қауіпті – бұл көздерді өшіруі мүмкін.
Қысқа тұйықталу жиі орын алады, мысалы, қабылдағышты қуат көзіне қосатын сымдардың оқшаулауының бұзылуына байланысты. Оқшаулағыш қақпақтан айырылған, металл (әдетте мыс) сызықты сымдар, өзара байланыста болған кезде, қабылдағыштың қарсылығымен салыстырғанда, нөлге тең қабылдануы мүмкін өте аз қарсылықты құрайды.
Электр жабдықтарын қысқа тұйықталу токтарынан қорғау үшін әртүрлі қауіпсіздік құрылғылары қолданылады.
1-мысал.Қайта зарядталатын батарея e. д.с. 42 Вжәне ішкі кедергісі 0,2 омкедергісі бар энергия қабылдағышқа жабық 4 ом. Тізбектегі ток күшін және батарея терминалдарындағы кернеуді анықтаңыз.
2-мысал. Қышқыл батареяда e. д.с. 2 Вал ішкі кедергі – r 0 =0,05 омБатареяға сыртқы кедергі қосылған кезде ток күші 4 А. Сыртқы тізбектің кедергісін анықтаңыз.
3-мысал.Генератор тұрақты токішкі кедергісі 0,3 ом. анықтау e. д.с. генератор, егер сіз оны қосқан кезде кедергісі 27,5 энергия қабылдағышқа омгенератор терминалдарында кернеу 110-ға орнатылады В.
Тұйық тізбектегі ток күшін келесі өрнектен табуға болады:
Е, д.с. генератор тең:
E=U+Ir=110+4 0,3=111,2 В.
4-мысал.Қышқылды батареялардың аккумуляторы e. д.с. 220 Вжәне ішкі кедергісі 0,5 омқысқа тұйықталған болып шықты. Тізбектегі ток күшін анықтаңыз.
Қалыпты (он сағаттық) зарядсыздану кезінде мысалда келтірілген батарея түрі үшін ток күші 3,6 А, онда ток күші 440 болады Абатареяның тұтастығы үшін қауіпті екені сөзсіз.
Георг Саймон Ом өзінің зерттеулерін Жан Батист Фурьенің «Жылудың аналитикалық теориясы» атақты еңбегінен бастады. Бұл жұмыста Фурье екі нүкте арасындағы жылу ағынын температура айырмашылығы ретінде және өзгерісті көрсетті жылу ағыныкедергіден өтуімен байланысты дұрыс емес пішінжылу оқшаулағыш материалдан жасалған. Сол сияқты, Ом потенциалдар айырмасы арқылы электр тогының пайда болуына себеп болды.
Осыған сүйене отырып, Ом тәжірибе жасай бастады әртүрлі материалдардирижер. Олардың өткізгіштігін анықтау үшін тізбектей жалғап, ток күші барлық жағдайда бірдей болатындай етіп ұзындығын реттеді.
Мұндай өлшемдер үшін бірдей диаметрдегі өткізгіштерді таңдау маңызды болды. Ом, күміс пен алтынның өткізгіштігін өлшеу қазіргі деректерге сәйкес дәл емес нәтижелерге қол жеткізді. Осылайша, Омның күміс өткізгіші алтынға қарағанда аз электр тогын өткізді. Омның өзі мұны оның күміс өткізгішінің маймен қапталғанымен түсіндірді, сондықтан эксперимент дәл нәтиже бермеді.
Дегенмен, бұл сол кезде электрмен ұқсас тәжірибелермен айналысқан физиктердің проблемалары болған жалғыз мәселе емес еді. Тәжірибелер үшін қоспасыз таза материалдарды алудағы үлкен қиындықтар және өткізгіштің диаметрін калибрлеудегі қиындықтар сынақ нәтижелерін бұрмалады. Одан да үлкен кедергі сынақтар кезінде ток күші үнемі өзгеріп отырды, өйткені ток көзі айнымалы болды. химиялық элементтер. Осындай жағдайларда Ом сым кедергісіне токтың логарифмдік тәуелділігін шығарды.
Біраз уақыттан кейін электрохимияға маманданған неміс физигі Поггендорф Ом химиялық элементтерді висмут пен мыстан жасалған термопармен ауыстыруды ұсынды. Ом тәжірибелерін қайтадан бастады. Бұл жолы ол батарея ретінде Зеебек эффектісімен жұмыс істейтін термоэлектрлік құрылғыны пайдаланды. Оған диаметрі бірдей, бірақ ұзындығы әртүрлі 8 мыс өткізгіштерді тізбектей жалғады. Ток күшін өлшеу үшін Ом металл жіптің көмегімен өткізгіштердің үстіне магнитті инені ілінді. Осы көрсеткіге параллель өтетін ток оны бүйірге ауыстырды. Бұл орын алған кезде физик жебе бастапқы орнына келгенше жіпті бұрады. Жіптің бұралған бұрышына сүйене отырып, токтың мәнін бағалауға болады.
Жаңа тәжірибе нәтижесінде Ом формулаға келді:
X = a / b + l
Мұнда X– қарқындылық магнит өрісісымдар, л- сым ұзындығы, а– тұрақты көз кернеуі, б – кедергі константасытізбектің қалған элементтері.
Егер сіз бұрылсаңыз заманауи терминдербұл формуланы сипаттау үшін біз оны аламыз X- ток күші, А – ЭҚК көзі, b + l– тізбектің жалпы кедергісі.
Тізбек бөлімі үшін Ом заңы
Тізбектің жеке учаскесі үшін Ом заңы: тізбектің бір бөлігіндегі ток күші кернеу жоғарылаған сайын артады және осы бөліктің кедергісі артқан сайын азаяды.
I=U/R
Осы формулаға сүйене отырып, өткізгіштің кедергісі потенциалдар айырмашылығына байланысты екенін шеше аламыз. Математикалық тұрғыдан бұл дұрыс, ал физика тұрғысынан бұл жалған. Бұл формула тізбектің жеке бөлігіндегі кедергіні есептеу үшін ғана қолданылады.
Осылайша, өткізгіш кедергісін есептеу формуласы келесідей болады:
R = p ⋅ л / с
Толық тізбек үшін Ом заңы
Ом заңының айырмашылығы толық тізбекТізбектің бір бөлігі үшін Ом заңынан енді қарсылықтың екі түрін ескеру қажет. Бұл «R» жүйенің барлық компоненттерінің кедергісі және «r» электр қозғаушы күш көзінің ішкі кедергісі. Осылайша формула келесі форманы алады:
I = U / R + r
Айнымалы токқа арналған Ом заңы
Айнымалы ток тұрақты токтан белгілі бір уақыт аралығында өзгеретіндігімен ерекшеленеді. Нақтырақ айтсақ, мағынасы мен бағытын өзгертеді. Мұнда Ом заңын қолдану үшін тұрақты ток бар тізбектегі кедергінің айнымалы ток тізбегіндегі кедергіден өзгеше болуы мүмкін екенін ескеру қажет. Ал егер тізбекте реактивтілігі бар компоненттер қолданылса, ол ерекшеленеді. Реактивтілік индуктивті (катушкалар, трансформаторлар, дроссельдер) немесе сыйымдылық (конденсатор) болуы мүмкін.
Айнымалы ток тізбегіндегі реактивті және белсенді кедергінің нақты айырмашылығы неде екенін анықтауға тырысайық. Мұндай тізбектегі кернеу мен ток мәні уақыт өте өзгеретінін және шамамен айтқанда, толқындық пішінге ие екенін түсінуіңіз керек.
Уақыт өте келе бұл екі мәннің қалай өзгеретінін диаграммада көрсетсек, синус толқынын аламыз. Кернеу де, ток та нөлден максималды мәнге дейін көтеріледі, содан кейін төмендеген кезде нөлден өтіп, максималды теріс мәнге жетеді. Осыдан кейін олар қайтадан нөлден максималды мәнге дейін көтеріледі және т.б. Ток немесе кернеу теріс деп айтса, ол қарама-қарсы бағытта қозғалады.
Бүкіл процесс белгілі бір жиілікте жүреді. Минималды мәннен максималды мәнге көтерілетін кернеу немесе ток мәні нөлден өтетін нүкте фаза деп аталады.
Шын мәнінде, бұл тек алғы сөз. Реактивті және белсенді қарсылыққа оралайық. Айырмашылығы белсенді кедергісі бар тізбекте ток фазасы кернеу фазасымен сәйкес келеді. Яғни, ток мәні де, кернеу мәні де бір уақытта бір бағытта максимумға жетеді. Бұл жағдайда кернеуді, кедергіні немесе токты есептеуге арналған формуламыз өзгермейді.
Егер тізбекте реактивтілік болса, ток пен кернеудің фазалары бір-бірінен периодтың ¼-іне ығысады. Бұл ток өзінің максималды мәніне жеткенде, кернеу нөлге тең болады және керісінше болады. Индуктивті реактивтілік қолданылған кезде кернеу фазасы ток фазасынан «басып шығады». Сыйымдылықты қолданған кезде ток фазасы кернеу фазасынан «басып шығады».
Индуктивті реактивтілік кезіндегі кернеудің төмендеуін есептеу формуласы:
U = I ⋅ ωL
Қайда Лреакцияның индуктивтілігі болып табылады, және ω – бұрыштық жиілік (тербеліс фазасының уақыт туындысы).
Сыйымдылықтағы кернеудің төмендеуін есептеу формуласы:
U = I / ω ⋅ C
МЕН– реактивті сыйымдылық.
Бұл екі формула айнымалы тізбектер үшін Ом заңының ерекше жағдайлары болып табылады.
Толық нұсқасы келесідей болады:
I=U/Z
Мұнда З – кедергі айнымалы тізбеккедергі ретінде белгілі.
Қолдану аясы
Ом заңы физикадағы негізгі заң емес, бұл кез келген практикалық жағдайда қолайлы кейбір мәндердің басқаларға ыңғайлы тәуелділігі. Сондықтан заң жұмыс істемеуі мүмкін жағдайларды тізімдеу оңайырақ болады:
- Егер заряд тасымалдаушылардың инерциясы болса, мысалы, кейбір жоғары жиілікті электр өрістерінде;
- Асқын өткізгіштерде;
- Егер сым ток кернеуінің сипаттамасы сызықты болуды тоқтататындай дәрежеде қызса. Мысалы, қыздыру шамдарында;
- Вакуумдық және газды радиотүтіктерде;
- Диодтар мен транзисторларда.
Кез келген электр тізбегі міндетті түрде көзді қамтиды электр энергиясыжәне оның мұрагері. Мысал ретінде батарея мен қыздыру шамынан тұратын қарапайым электр тізбегін қарастырайық.
Батарея – электр энергиясының көзі, шам – оның қабылдағышы. Электр тогы көзінің полюстері арасында потенциалдар айырымы (+ және -) болады, контур жабылған кезде оны теңестіру процесі ЭҚК деп қысқартылған электр қозғаушы күштің әсерінен басталады; Электр тогы тізбек арқылы өтеді, жұмыс істейді - шамның спиральын қыздырады, спираль жарқырай бастайды.
Осылайша электр энергиясы жылу энергиясына және жарық энергиясына айналады.
Электр тогы (Дж) зарядталған бөлшектердің реттелген қозғалысы, бұл жағдайда электрондар.
Электрондардың теріс заряды бар, сондықтан олардың қозғалысы қуат көзінің оң (+) полюсіне бағытталған.
Бұл жағдайда жарық жылдамдығымен электр тізбегі арқылы (+) көзден (-) көзге (электрондардың қозғалысына қарай) таралатын электромагниттік өріс әрқашан пайда болады. Дәстүрлі түрде электр тогы (J) оң (+) полюстен теріс (-) полюске ауысады деп есептеледі.
Электрондардың реттелген қозғалысы арқылы кристалдық торөткізгіш болып табылатын зат кедергісіз өтпейді. Электрондар заттың атомдарымен әрекеттесіп, оның қызуын тудырады. Осылайша, зат бар қарсылық(R) ол арқылы ағып, электр тоғы. Және қарсылық мәні неғұрлым көп болса, сол ағымдағы мәнде, соғұрлым күшті қыздыру.
Электр кедергісі – электр тізбегінің (немесе оның қимасының) электр тогына кедергісін сипаттайтын шама, Омаха. Электрлік Вольтаж(U) - электр тогы көзінің потенциалдар айырмасының шамасы. Электрлік Вольтаж(U), электрлік қарсылық(R), электр ток(J) қарапайым электр тізбегінің негізгі қасиеттері, олар бір-бірімен белгілі бір байланыста болады;
| Вольтаж. | ||
| Қарсылық. | ||
| Ағымдағы күш. | ||
| Қуат. | ||
Жоғарыдағы Ом заңының калькуляторын пайдаланып, кез келген электр энергиясын қабылдағыштың ток, кернеу және кедергі мәндерін оңай есептей аласыз. Сондай-ақ, кернеу мен ток мәндерін ауыстыру арқылы оның қуатын анықтауға болады және керісінше.
Мысалы, электр энергиясы тұтынатын токты білу керек. шәйнек, қуаты 2,2 кВт.
«Кернеу» бағанында желіміздің кернеу мәнін вольтпен ауыстырамыз - 220.
«Қуат» бағанында, сәйкесінше, қуат мәнін 2200 ваттпен енгізіңіз (2,2 кВт) «Ағымдағы күшті біліңіз» түймесін басыңыз - біз нәтижені ампермен аламыз - 10. Егер сіз «Қарсылық» түймесін бассаңыз, Сіз сонымен қатар біздің шәйнектің электр кедергісін біле аласыз, оның жұмысы кезінде - 22 Ом.
Жоғарыдағы калькуляторды пайдаланып, оңай есептей аласыз жалпы қарсылық мәніпараллель қосылған екі резистор үшін.
Кирхгофтың екінші заңында былай делінген: тұйық электр тізбегінде ЭҚК алгебралық қосындысы тізбектің жеке бөліктеріндегі кернеудің төмендеуінің алгебралық қосындысына тең. Осы заңға сәйкес төмендегі суретте көрсетілген схема үшін мынаны жаза аламыз:
R rev =R 1 +R 2
Яғни, қашан сериялық қосылымтізбектің элементтері, контурдың жалпы кедергісі оның құрамдас элементтерінің кедергілерінің қосындысына тең және кернеу олардың арасында әрқайсысының кедергісіне пропорционалды бөлінеді.
Мысалы, в Жаңа жылдық гирлянда 100 шағын бірдей шамдардан тұратын, әрқайсысы 2,5 вольт кернеуге арналған, 220 вольт желіге қосылған, әрбір шамда 220/100 = 2,2 вольт болады.
Және, әрине, бұл жағдайда ол бақытты жұмыс істейді.
Айнымалы тоқ.
Айнымалы токтың тұрақты токқа қарағанда тұрақты бағыты болмайды. Мысалы, қарапайым тұрмыстық электр энергиясында. желілер 220 вольт 50 герц, плюс және минус секундына 50 рет орындарын ауыстырады. Тұрақты ток тізбектері үшін Ом және Кирхгоф заңдары айнымалы ток тізбектері үшін де қолданылады, бірақ тек электр қабылдағыштары үшін белсендіқарсылық оның таза түрінде, яғни әртүрлі сияқты қыздыру элементтеріжәне қыздыру шамдары.
Сонымен қатар, барлық есептеулер көмегімен жасалады жарамдыток және кернеу мәндері. Тиімді күш мәні айнымалы токсан жағынан эквивалентіне тең жылу эффектісітұрақты ток. Тиімді мән Jайнымалы = 0,707*JтұрақтыТиімді мән Айнымалы = 0,707*ТұрақтыМысалы, біздің үй желісінде токмағынасы айнымалы ток кернеуі - 220 вольт,және оның максималды (амплитудалық) мәні = 220*(1 / 0,707) = 310 вольт.
Электриктің күнделікті өміріндегі Ом және Кирхгоф заңдарының рөлі.
Сіздің еңбек қызметі, электрик (мүлдем кез келген және әркім) күнделікті осы іргелі заңдар мен ережелердің салдарымен бетпе-бет келеді, олардың шындығында өмір сүреді деуге болады. Қолданады ма теориялық білім, әртүрлі үлкен қиындықпен алынған оқу орындары, күнделікті жұмыс үшін еңбек міндеттері?
Әдетте - жоқ! Көбінесе бұл қарапайым - қарапайым, ешқандай қажеттілік болмаған жағдайда - мұны істеу.
Үшін күнделікті жұмыскәдімгі электрик, мүлде ақыл-ой есептерінен емес, керісінше, жылдар бойы айқын, нақтыланған физикалық әрекеттерден тұрады. Бұл мүлдем ойланудың қажеті жоқ дегенді білдірмейді. Керісінше, бұл кәсіптегі бөртпе әрекеттердің салдары кейде өте қымбатқа түседі.
Кейде электриктер арасында әуесқой дизайнерлер бар, бірақ көбінесе олар жаңашылдар. Бұл адамдар оқтын-оқтын қолдарынан келген теориялық білімін игілікке жұмсап, әр түрлі құрылғыларды жасап, құрастырып, жеке мақсаттарына да, туған өндірісінің игілігіне де пайдаланады. Ом және Кирхгоф заңдарын білмей, болашақ құрылғының тізбегін құрайтын электр тізбектерін есептеу мүлдем мүмкін емес.
Жалпы, Ом және Кирхгоф заңдары электрикке қарағанда инженер-конструктордың «құралы» болып табылады деп айта аламыз.