Batas ng Ohm para sa isang kumpletong chain at para sa isang seksyon ng isang chain: mga pagpipilian sa formula, paglalarawan at paliwanag

Para sa closed circuit

Ang saradong circuit ay nangangahulugan ng saradong koneksyon sa kuryente kung saan dumadaloy ang kasalukuyang. Kapag mayroong isang serye ng mga wire na kumokonekta sa isa't isa at nakumpleto ang circuit upang tumakbo ako mula sa isang dulo ng bilog patungo sa isa pa, ito ay magiging isang closed circuit.

EMF (E) - tinutukoy at sinusukat sa volts at tumutukoy sa boltahe na nabuo ng isang baterya o magnetic force ayon sa batas ng Faraday, na nagsasaad na ang isang magnetic field na nag-iiba-iba ng oras ay mag-uudyok ng electric current.

Pagkatapos: E = IR + Ir

E \u003d I (R + r)

I \u003d E / (R + r)

Kung saan: r ay ang paglaban ng kasalukuyang pinagmulan.

Ang expression na ito ay kilala bilang batas ng Ohm ng mga closed loop circuit.

Heterogenous chain

Hiwalay na seksyon at kumpletong electrical circuit

Ang batas ng Ohm, gaya ng inilapat sa isang seksyon o sa buong circuit, ay maaaring isaalang-alang sa dalawang opsyon sa pagkalkula:

• Paghiwalayin ang maikling seksyon. Ito ay bahagi ng isang circuit na walang pinagmumulan ng EMF.
• Isang kumpletong kadena na binubuo ng isa o higit pang mga seksyon. Kasama rin dito ang isang EMF source na may sariling panloob na resistensya.

Pagkalkula ng kasalukuyang seksyon ng electrical circuit

Sa kasong ito, ang pangunahing formula na I \u003d U / R ay inilapat, kung saan ako ang kasalukuyang lakas, U ang boltahe, R ang paglaban. Ayon dito, maaaring bumalangkas ang isa sa pangkalahatang tinatanggap na interpretasyon ng batas ng Ohm:

Ang pagbabalangkas na ito ay ang batayan para sa maraming iba pang mga formula na ipinakita sa tinatawag na "chamomile" sa graphic na disenyo. Sa sektor P - ang kapangyarihan ay tinutukoy, sa mga sektor I, U at R - ang mga aksyon na may kaugnayan sa kasalukuyang lakas, boltahe at paglaban ay isinasagawa.

Ang bawat expression - parehong basic at karagdagang, ay nagbibigay-daan sa iyo upang kalkulahin ang eksaktong mga parameter ng mga elemento na inilaan para sa paggamit sa circuit.

Ang mga espesyalista na nagtatrabaho sa mga de-koryenteng circuit ay nagsasagawa ng mabilis na pagtukoy ng alinman sa mga parameter gamit ang paraan ng tatsulok na ipinapakita sa figure.

Ang mga kalkulasyon ay dapat isaalang-alang ang paglaban ng mga konduktor na kumokonekta sa mga elemento ng seksyon. Dahil ang mga ito ay ginawa mula sa iba't ibang mga materyales, ang parameter na ito ay magkakaiba sa bawat kaso.Kung kinakailangan upang bumuo ng isang kumpletong circuit, kung gayon ang pangunahing formula ay pupunan ng mga parameter ng isang mapagkukunan ng boltahe, halimbawa, isang baterya.

Opsyon sa pagkalkula para sa isang kumpletong chain

Ang isang kumpletong circuit ay binubuo ng mga indibidwal na seksyon, pinagsama sa isang solong kabuuan kasama ng isang mapagkukunan ng boltahe (EMF). Kaya, ang umiiral na paglaban ng mga seksyon ay pupunan ng panloob na pagtutol ng konektadong pinagmulan. Samakatuwid, ang pangunahing interpretasyong tinalakay kanina ay magiging ganito: I = U / (R + r). Dito, ang resistive indicator (r) ng EMF source ay naidagdag na.

Mula sa punto ng view ng purong pisika, ang tagapagpahiwatig na ito ay itinuturing na isang napakaliit na halaga. Gayunpaman, sa pagsasagawa, kapag kinakalkula ang mga kumplikadong circuit at circuit, pinipilit itong isaalang-alang ng mga espesyalista, dahil ang karagdagang pagtutol ay nakakaapekto sa katumpakan ng trabaho. Bilang karagdagan, ang istraktura ng bawat pinagmulan ay napaka heterogenous, bilang isang resulta, ang paglaban sa ilang mga kaso ay maaaring ipahayag sa pamamagitan ng medyo mataas na mga rate.

Ang mga kalkulasyon sa itaas ay ginagawa kaugnay ng mga DC circuit. Ang mga aksyon at kalkulasyon na may alternating current ay ginawa ayon sa ibang scheme.

Ang epekto ng batas sa isang variable

Sa alternating current, ang paglaban ng circuit ay ang tinatawag na impedance, na binubuo ng aktibong paglaban at reaktibo na resistive load. Ito ay dahil sa pagkakaroon ng mga elemento na may mga inductive na katangian at isang sinusoidal kasalukuyang halaga. Ang boltahe ay isa ring variable, na kumikilos ayon sa sarili nitong mga batas sa paglipat.

Samakatuwid, ang disenyo ng AC circuit ng batas ng Ohm ay kinakalkula na isinasaalang-alang ang mga tiyak na epekto: humahantong o nahuhuli ang magnitude ng kasalukuyang mula sa boltahe, pati na rin ang pagkakaroon ng aktibo at reaktibong kapangyarihan.Sa turn, ang reactance ay kinabibilangan ng inductive o capacitive na mga bahagi.

Ang lahat ng mga phenomena na ito ay tumutugma sa formula Z \u003d U / I o Z \u003d R + J * (XL - XC), kung saan ang Z ay ang impedance; R - aktibong pagkarga; XL, XC - inductive at capacitive load; J ay ang correction factor.

EMF source sa isang kumpletong circuit

Para sa paglitaw ng electric current sa isang closed circuit, ang circuit na ito ay dapat maglaman ng hindi bababa sa isang espesyal na elemento kung saan ang gawain ng paglilipat ng mga singil sa pagitan ng mga pole nito ay magaganap. Ang mga puwersa na nagdadala ng mga singil sa loob ng elementong ito ay ginagawa ito laban sa electric field, na nangangahulugan na ang kanilang kalikasan ay dapat na iba sa electric. Samakatuwid, ang mga naturang pwersa ay tinatawag na third-party.

kanin. 1. Mga panlabas na puwersa sa pisika.

Ang isang elemento ng isang de-koryenteng circuit kung saan ang mga panlabas na puwersa ay gumagana upang maglipat ng mga singil laban sa pagkilos ng isang electric field ay tinatawag na isang kasalukuyang pinagmumulan. Ang pangunahing katangian nito ay ang magnitude ng mga panlabas na puwersa. Upang makilala ito, isang espesyal na panukala ang ipinakilala - Electromotive Force (EMF), ito ay tinutukoy ng titik $\mathscr{E}$.

Ang halaga ng EMF ng kasalukuyang mapagkukunan ay katumbas ng ratio ng mga panlabas na puwersa para sa paglipat ng singil sa halaga ng singil na ito:

$$\mathscr{E}={A_{st}\over q}$$

Dahil ang kahulugan ng EMF ay napakalapit sa kahulugan ng boltahe ng kuryente (tandaan, ang boltahe ay ang ratio ng gawaing ginawa ng electric field na nagdadala ng singil sa halaga ng singil na ito), kung gayon ang EMF, tulad ng boltahe, ay sinusukat sa Volts:

$$1B={J\overCl}$$

Ang pangalawang pinakamahalagang katangian ng elektrikal ng isang tunay na kasalukuyang pinagmumulan ay ang panloob na pagtutol nito.Kapag ang mga singil ay inilipat sa pagitan ng mga terminal, nakikipag-ugnayan sila sa sangkap ng pinagmumulan ng EMF, at samakatuwid, ang pinagmumulan ng electric current ay nagpapakita rin ng ilang pagtutol. Ang panloob na paglaban, tulad ng ordinaryong paglaban, ay sinusukat sa ohms, ngunit tinutukoy ng maliit na letrang Latin na $r$.

kanin. 2. Mga halimbawa ng kasalukuyang pinagkukunan.

R - paglaban ng kuryente

Ang paglaban ay ang kapalit ng boltahe at maihahambing sa epekto ng paggalaw ng katawan laban sa paggalaw sa tumatakbong tubig. Ang yunit ng R ay Om, na tinutukoy ng malaking titik na Greek na Omega.

Ang reciprocal of resistance (1/R) ay kilala bilang conductivity, na sumusukat sa kakayahan ng isang bagay na magsagawa ng charge, na ipinahayag sa mga unit ng Siemens.

Ang geometrically independent quantity na ginamit ay tinatawag na resistivity at karaniwang tinutukoy ng Greek symbol r.

Karagdagang impormasyon. Ang batas ng Ohm ay tumutulong na magtatag ng tatlong mahahalagang tagapagpahiwatig ng pagpapatakbo ng elektrikal na network, na nagpapadali sa pagkalkula ng kapangyarihan. Ito ay hindi naaangkop sa isang panig na network na may mga elemento tulad ng diode, transistor at iba pa. At hindi rin ito naaangkop sa mga di-linear na elemento, kung saan ang mga thyristor ay mga halimbawa, dahil ang halaga ng paglaban ng mga elementong ito ay nagbabago sa iba't ibang ibinigay na boltahe at kasalukuyang.

Sa mas matataas na frequency, nagiging nangingibabaw ang distributed behavior. Ang parehong bagay ay nangyayari sa napakahabang linya ng kuryente. Kahit na sa isang dalas na kasingbaba ng 60 Hz, ang isang napakahabang linya ng paghahatid, tulad ng 30 km, ay may likas na katangian.Ang pangunahing dahilan ay ang epektibong mga senyales ng kuryente na kumakalat sa mga circuit ay mga electromagnetic wave, hindi volts at amperes, na nahawaan ng electromagnetic wave. Ang mga konduktor ay kumikilos lamang bilang mga gabay para sa mga alon. Kaya, halimbawa, ang isang coaxial cable ay magpapakita ng Z = 75 ohms, kahit na ang DC resistance nito ay bale-wala.

Ang batas ng Ohm ay ang pangunahing batas ng electrical engineering. Mayroon itong malaking bilang ng mga praktikal na aplikasyon sa lahat ng mga de-koryenteng circuit at mga elektronikong bahagi.

Ang pinakakaraniwang mga halimbawa ng aplikasyon ng batas ng Ohm:

1. Ang kapangyarihan na ibinibigay sa electric heater. Dahil sa paglaban ng heater coil at ang inilapat na boltahe, ang kapangyarihan na ibinibigay sa heater na iyon ay maaaring kalkulahin.
2. Pagpili ng mga piyus. Ang mga ito ay mga bahagi ng proteksyon na konektado sa serye sa mga elektronikong aparato. Ang mga piyus/CB ay na-rate sa mga amp. Ang kasalukuyang rating ng fuse ay kinakalkula gamit ang batas ng Ohm.
3. Disenyo ng mga elektronikong aparato. Ang mga elektronikong device gaya ng mga laptop at mobile phone ay nangangailangan ng DC power supply na may partikular na kasalukuyang rating. Ang mga karaniwang baterya ng mobile phone ay nangangailangan ng 0.7-1A. Ang isang risistor ay ginagamit upang kontrolin ang rate ng kasalukuyang dumadaloy sa mga bahaging ito. Ang batas ng Ohm ay ginagamit upang kalkulahin ang na-rate na kasalukuyang sa isang tipikal na circuit.

Sa isang pagkakataon, ang mga konklusyon ni Ohm ay naging isang katalista para sa bagong pananaliksik sa larangan ng elektrisidad, at ngayon ay hindi nawala ang kanilang kahalagahan, dahil ang modernong electrical engineering ay nakabatay sa kanila. Noong 1841, ginawaran si Om ng pinakamataas na karangalan ng Royal Society, ang Copley Medal, at ang terminong "Om" ay kinilala bilang isang yunit ng paglaban noon pang 1872.

Hindi pantay na seksyon ng DC circuit

Ang isang heterogenous na istraktura ay may tulad na isang seksyon ng circuit, kung saan, bilang karagdagan sa mga conductor at elemento, mayroong isang kasalukuyang mapagkukunan. Ang EMF nito ay dapat isaalang-alang kapag kinakalkula ang kabuuang kasalukuyang lakas sa lugar na ito.

Mayroong isang formula na tumutukoy sa mga pangunahing parameter at proseso ng isang heterogenous na site: q = q0 x n x V. Ang mga tagapagpahiwatig nito ay nailalarawan bilang mga sumusunod:

• Sa proseso ng paglipat ng mga singil (q), nakakakuha sila ng isang tiyak na density. Ang pagganap nito ay nakasalalay sa kasalukuyang lakas at ang cross-sectional area ng konduktor (S).
• Sa ilalim ng mga kondisyon ng isang tiyak na konsentrasyon (n), posibleng tumpak na ipahiwatig ang bilang ng mga singil sa yunit (q0) na inilipat sa isang yugto ng panahon.
• Para sa mga kalkulasyon, ang konduktor ay may kondisyon na itinuturing na isang cylindrical na seksyon na may ilang volume (V).

Kapag ikinonekta ang konduktor sa baterya, ang huli ay ilalabas pagkaraan ng ilang sandali. Iyon ay, ang paggalaw ng mga electron ay unti-unting bumagal at, sa huli, ay tumitigil nang buo. Ito ay pinadali ng molekular na sala-sala ng konduktor, na sumasalungat sa banggaan ng mga electron sa bawat isa at iba pang mga kadahilanan. Upang mapagtagumpayan ang gayong paglaban, ang ilang mga puwersa ng third-party ay dapat na ilapat din.

Sa panahon ng mga kalkulasyon, ang mga puwersang ito ay idinagdag sa mga Coulomb. Bilang karagdagan, upang ilipat ang isang singil sa yunit q mula sa unang punto hanggang sa ika-2, kinakailangan na magsagawa ng gawaing A1-2 o simpleng A12. Para sa layuning ito, isang potensyal na pagkakaiba (ϕ1 - ϕ2) ay nilikha. Sa ilalim ng pagkilos ng isang direktang kasalukuyang mapagkukunan, ang isang EMF ay lumitaw, na naglilipat ng mga singil sa kahabaan ng circuit. Ang magnitude ng kabuuang stress ay bubuo ng lahat ng pwersang nabanggit sa itaas.

Ang polarity ng koneksyon sa supply ng DC ay dapat isaalang-alang sa mga kalkulasyon. Kapag binago ang mga terminal, magbabago rin ang EMF, magpapabilis o magpapabagal sa paggalaw ng mga singil.

Serial at parallel na koneksyon ng mga elemento

Para sa mga elemento ng isang de-koryenteng circuit (seksyon ng isang circuit), ang isang katangiang sandali ay isang serye o parallel na koneksyon.

Alinsunod dito, ang bawat uri ng koneksyon ay sinamahan ng ibang katangian ng kasalukuyang daloy at supply ng boltahe. Sa account na ito, ang batas ng Ohm ay inilalapat din sa iba't ibang paraan, depende sa opsyon ng pagsasama ng mga elemento.

Isang kadena ng mga elementong resistive na konektado sa serye

Tungkol sa isang serye na koneksyon (seksyon ng isang circuit na may dalawang bahagi), ang mga salita ay ginagamit:

• ako = ako₁ = ako₂ ;
• U = U₁ + U₂ ;
• R=R₁ + R₂

Ang pagbabalangkas na ito ay malinaw na nagpapakita na, anuman ang bilang ng mga resistive na bahagi na konektado sa serye, ang kasalukuyang dumadaloy sa isang seksyon ng circuit ay hindi nagbabago ng halaga.

Pagkonekta ng mga resistive na elemento sa isang seksyon ng circuit sa serye sa isa't isa. Ang pagpipiliang ito ay may sariling batas sa pagkalkula. Sa diagram: I, I1, I2 - kasalukuyang daloy; R1, R2 - mga elemento ng resistive; U, U1, U2 - inilapat na boltahe

Ang halaga ng boltahe na inilapat sa mga aktibong resistive na bahagi ng circuit ay ang kabuuan at nagdaragdag ng hanggang sa halaga ng pinagmulan ng EMF.

Sa kasong ito, ang boltahe sa bawat indibidwal na bahagi ay: Ux = I * Rx.

Ang kabuuang paglaban ay dapat isaalang-alang bilang kabuuan ng mga halaga ng lahat ng mga resistive na bahagi ng circuit.

Isang chain ng parallel connected resistive elements

Sa kaso kung mayroong isang magkatulad na koneksyon ng mga resistive na sangkap, ang pagbabalangkas ay itinuturing na patas na may paggalang sa batas ng German physicist na Ohm:

• ako = ako₁ + Ako₂ … ;
• U = U₁ = U₂ … ;
• 1/R = 1/R₁ + 1 / R₂ + …

Ang mga opsyon para sa pag-compile ng mga seksyon ng circuit ng isang "halo-halong" uri ay hindi ibinubukod kapag parallel at serial na koneksyon ay ginagamit.

Ang koneksyon ng mga resistive na elemento sa isang seksyon ng circuit na kahanay sa isa't isa. Para sa opsyong ito, inilalapat ang sarili nitong batas sa pagkalkula. Sa diagram: I, I1, I2 - kasalukuyang daloy; R1, R2 - mga elemento ng resistive; U - inilapat na boltahe; A, B - entry / exit point

Para sa mga naturang opsyon, ang pagkalkula ay karaniwang isinasagawa sa pamamagitan ng paunang pagkalkula ng resistive rating ng parallel na koneksyon. Pagkatapos ang halaga ng risistor na konektado sa serye ay idinagdag sa resulta.

Integral at differential forms ng batas

Ang lahat ng mga punto sa itaas na may mga kalkulasyon ay naaangkop sa mga kundisyon kapag ang mga conductor ng isang "homogeneous" na istraktura, wika nga, ay ginagamit bilang bahagi ng mga de-koryenteng circuit.

Samantala, sa pagsasagawa, madalas na kailangang harapin ng isang tao ang pagtatayo ng isang eskematiko, kung saan nagbabago ang istraktura ng mga konduktor sa iba't ibang lugar. Halimbawa, ang mga wire ng isang mas malaking cross section ay ginagamit o, sa kabaligtaran, mas maliit, na ginawa batay sa iba't ibang mga materyales.

Upang isaalang-alang ang gayong mga pagkakaiba, mayroong isang pagkakaiba-iba ng tinatawag na "differential-integral na batas ng Ohm". Para sa isang walang katapusang maliit na konduktor, ang kasalukuyang antas ng density ay kinakalkula depende sa intensity at halaga ng conductivity.

Sa ilalim ng pagkalkula ng kaugalian, ang formula ay kinuha: J = ό * E

Para sa integral na pagkalkula, ayon sa pagkakabanggit, ang pagbabalangkas: I * R = φ1 - φ2 + έ

Gayunpaman, ang mga halimbawang ito ay mas malapit sa paaralan ng mas mataas na matematika at hindi aktwal na ginagamit sa tunay na kasanayan ng isang simpleng electrician.

Pag-unawa sa kasalukuyang at paglaban

Magsimula tayo sa konsepto ng electric current.Sa madaling salita, ang electric current na may kaugnayan sa mga metal ay ang nakadirekta na paggalaw ng mga electron - mga particle na negatibong sisingilin. Karaniwan silang kinakatawan bilang maliliit na bilog. Sa isang kalmadong estado, gumagalaw sila nang magulo, patuloy na nagbabago ng kanilang direksyon. Sa ilalim ng ilang mga kundisyon - ang hitsura ng isang potensyal na pagkakaiba - ang mga particle na ito ay nagsisimula ng isang tiyak na paggalaw sa ilang direksyon. Ang paggalaw na ito ay ang electric current.

Upang gawing mas malinaw, maaari nating ihambing ang mga electron sa tubig na natapon sa ilang eroplano. Hangga't ang eroplano ay nakatigil, ang tubig ay hindi gumagalaw. Ngunit, sa sandaling lumitaw ang isang slope (isang potensyal na pagkakaiba ang lumitaw), ang tubig ay nagsimulang gumalaw. Ito ay pareho sa mga electron.

Ito ay kung paano maiisip ang isang electric current

Ngayon kailangan nating maunawaan kung ano ang paglaban at kung bakit mayroon silang feedback na may kasalukuyang lakas: mas mataas ang paglaban, mas mababa ang kasalukuyang. Tulad ng alam mo, ang mga electron ay gumagalaw sa isang konduktor. Kadalasan ang mga ito ay mga wire na metal, dahil ang mga metal ay may mahusay na kakayahang magsagawa ng kuryente. Alam namin na ang metal ay may siksik na kristal na sala-sala: maraming mga particle na malapit at magkakaugnay. Ang mga electron, na gumagawa ng kanilang daan sa pagitan ng mga metal na atom, ay bumangga sa kanila, na nagpapahirap sa kanila sa paggalaw. Nakakatulong ito upang mailarawan ang paglaban na ginagawa ng isang konduktor. Ngayon ay nagiging malinaw kung bakit mas mataas ang paglaban, mas mababa ang kasalukuyang lakas - mas maraming mga particle, mas mahirap para sa mga electron na malampasan ang landas, ginagawa nila ito nang mas mabagal. Mukhang naayos na ito.

Kung mayroon kang pagnanais na subukan ang pag-asa na ito sa empirically, maghanap ng isang variable na risistor, kumonekta sa serye ng isang risistor - isang ammeter - isang kasalukuyang mapagkukunan (baterya).Ito rin ay kanais-nais na magpasok ng isang switch sa circuit - isang ordinaryong toggle switch.

Circuit para sa pagsubok sa pagtitiwala ng kasalukuyang sa paglaban

Ang pagpihit ng risistor knob ay nagbabago ng paglaban. Kasabay nito, nagbabago din ang mga pagbabasa sa ammeter, na sumusukat sa kasalukuyang lakas. Bukod dito, mas malaki ang paglaban, mas mababa ang arrow na lumilihis - mas mababa ang kasalukuyang. Kung mas mababa ang paglaban, mas lumilihis ang arrow - mas malaki ang kasalukuyang.

Ang pag-asa ng kasalukuyang sa paglaban ay halos linear, iyon ay, ito ay makikita sa graph bilang isang halos tuwid na linya. Bakit halos - ito ay dapat na talakayin nang hiwalay, ngunit iyon ay ibang kuwento.

Batas ng Ohm para sa alternating current

Kapag kinakalkula ang mga AC circuit, sa halip na ang konsepto ng paglaban, ang konsepto ng "impedance" ay ipinakilala. Ang impedance ay tinutukoy ng letrang Z, kasama dito ang aktibong paglaban ng load R_a at reactance X (o R_r). Ito ay dahil sa hugis ng sinusoidal na kasalukuyang (at mga alon ng anumang iba pang mga anyo) at ang mga parameter ng mga elemento ng inductive, pati na rin ang mga batas sa paglipat:

1. Ang kasalukuyang sa isang inductive circuit ay hindi maaaring magbago kaagad.
2. Ang boltahe sa isang circuit na may kapasidad ay hindi maaaring magbago kaagad.

Kaya, ang kasalukuyang ay nagsisimula sa lag o humantong ang boltahe, at ang maliwanag na kapangyarihan ay nahahati sa aktibo at reaktibo.

U=I/Z

X_L at X_C ay ang mga reaktibong bahagi ng pagkarga.

Kaugnay nito, ang halaga cosФ ay ipinakilala:

Dito - Q - reaktibong kapangyarihan dahil sa alternating current at inductive-capacitive na mga bahagi, P - aktibong kapangyarihan (nawawala sa mga aktibong bahagi), S - maliwanag na kapangyarihan, cosФ - power factor.

Maaaring napansin mo na ang formula at ang representasyon nito ay nagsalubong sa Pythagorean theorem. Ito ay totoo at ang anggulo Ф ay depende sa kung gaano kalaki ang reaktibong bahagi ng pagkarga - kung mas malaki ito, mas malaki ito.Sa pagsasagawa, ito ay humahantong sa katotohanan na ang kasalukuyang aktwal na dumadaloy sa network ay mas malaki kaysa sa isinasaalang-alang ng isang metro ng sambahayan, habang ang mga negosyo ay nagbabayad para sa buong kapangyarihan.

Sa kasong ito, ang paglaban ay ipinakita sa kumplikadong anyo:

Narito ang j ay isang haka-haka na yunit, na tipikal para sa kumplikadong anyo ng mga equation. Hindi gaanong karaniwang tinutukoy bilang i, ngunit sa electrical engineering, ang epektibong halaga ng alternating current ay tinutukoy din, samakatuwid, upang hindi malito, mas mahusay na gumamit ng j.

Ang haka-haka na yunit ay √-1. Lohikal na walang ganoong numero kapag nag-squaring, na maaaring magresulta sa negatibong resulta ng "-1".

Kapag nangyari ang batas ng Ohm

Ang paglikha ng mga ideal na kondisyon ay hindi madali. Kahit na sa mga purong konduktor, ang resistensya ng kuryente ay nag-iiba sa temperatura. Ang pagbaba nito ay nagpapaliit sa aktibidad ng mga molekula ng kristal na sala-sala, na nagpapasimple sa paggalaw ng mga libreng singil. Sa isang tiyak na antas ng "pagyeyelo" ang epekto ng superconductivity ay nangyayari. Ang kabaligtaran na epekto (pagkasira ng kondaktibiti) ay sinusunod kapag pinainit.

Kasabay nito, ang mga electrolyte, metal at ilang uri ng keramika ay nagpapanatili ng paglaban sa kuryente anuman ang kasalukuyang density. Ang katatagan ng mga parameter habang pinapanatili ang isang tiyak na rehimen ng temperatura ay ginagawang posible na ilapat ang mga formula ng batas ng Ohm nang walang karagdagang pagwawasto.

Ang mga materyales at gas ng semiconductor ay nailalarawan sa pamamagitan ng iba't ibang electrical resistance. Ang parameter na ito ay makabuluhang apektado ng kasalukuyang intensity sa control volume. Upang kalkulahin ang mga katangian ng pagganap, dapat ilapat ang mga espesyal na pamamaraan ng pagkalkula.

Kung ang alternating current ay isinasaalang-alang, ang paraan ng pagkalkula ay naitama.Sa kasong ito, ang pagkakaroon ng mga reaktibong sangkap ay kailangang isaalang-alang. Gamit ang resistive na katangian ng paglaban, posibleng ilapat ang isinasaalang-alang na mga teknolohiya sa pagkalkula batay sa mga formula ng batas ng Ohm.

Mga batas ni Kirchhoff.

Pamamahagi
mga alon sa mga sanga ng electrical circuit
sumusunod sa unang batas ni Kirchhoff,
at ang pamamahagi ng mga stress sa mga seksyon
sinusunod ng chain ang pangalawang batas ni Kirchhoff.

Mga batas ni Kirchhoff
kasama ng batas ng Ohm ang pangunahing
sa teorya ng mga de-koryenteng circuit.

Ang una
Batas ni Kirchhoff:

Algebraic
ang kabuuan ng mga alon sa node ay zero:

_i
= 0 (19)

saan
i
ay ang bilang ng mga sangay na nagtatagpo sa isang ibinigay na node.

Ibig sabihin, summation
umaabot hanggang sa agos sa mga sanga,
na nagtatagpo sa isinaalang-alang
node.

Fig.17. Ilustrasyon
sa unang batas ni Kirchhoff.

Numero
mga equation na pinagsama-sama ayon sa una
Ang batas ni Kirchhoff ay tinutukoy ng pormula:

Nup
= Nu
– 1,

saan
Nu
ay ang bilang ng mga node sa itinuturing na chain.

Mga palatandaan ng agos sa
ang mga equation ay isinasaalang-alang ang napili
positibong direksyon. Mga palatandaan sa
pareho ang agos kung pareho ang agos
oriented na may kaugnayan dito
node.

Halimbawa,
para sa node na ipinapakita sa Fig. 17:
nagtatalaga kami ng mga palatandaan sa mga agos na dumadaloy sa node
"+", at sa mga agos na dumadaloy mula sa node - mga palatandaan
«-».

Tapos yung equation
ayon sa unang batas ni Kirchhoff, ito ay isusulat
Kaya:

ako₁
– ako₂
+ Ako₃
– ako₄
= 0.

mga equation,
pinagsama-sama ayon sa unang batas ni Kirchhoff,
ay tinatawag na mga node.

Ito
ang batas ay nagpapahayag ng katotohanan na sa node
hindi naiipon ang singil ng kuryente
at hindi nauubos. Ang dami ng electrical
ang mga singil na dumarating sa site ay katumbas ng kabuuan
mga singil na umaalis sa node sa isa at pareho
parehong tagal ng panahon.

Pangalawa
Batas ni Kirchhoff:

Algebraic
kabuuan ng emf sa anumang closed circuit
chain ay katumbas ng algebraic sum ng falls
boltahe sa mga elemento ng circuit na ito:

Ui
= 
Ei

IiRi=Ei(20)

saan
i
- numero ng elemento (paglaban o
boltahe source) sa isinasaalang-alang
tabas.

**Numero
mga equation na pinagsama-sama ayon sa pangalawa
Ang batas ni Kirchhoff ay tinutukoy ng pormula:

Nup
= Nb
- Nu
+ 1 – Ned.s.

saan
Nb
- ang bilang ng mga sangay ng electrical circuit;

Nu
- bilang ng mga node;

Ned.s.
ay ang bilang ng mga ideal na pinagmumulan ng emf.

Fig.18. Ilustrasyon
sa ikalawang batas ni Kirchhoff.

para sa,
isulat nang tama ang pangalawang batas
Kirchhoff para sa isang ibinigay na contour, sumusunod
sumunod sa mga sumusunod na alituntunin:

1. arbitraryo
   piliin ang direksyon ng contour bypass,
   halimbawa, clockwise (Larawan 18).

2. emf
   at bumababa ang boltahe na tumutugma
   sa direksyon na may napiling direksyon
   bypass ay nakasulat sa isang expression na may
   mag-sign "+"; kung e.f.s. at pagbaba ng boltahe
   hindi tumutugma sa direksyon
   contour, pagkatapos ay pinangungunahan sila ng isang tanda
   «-».

Halimbawa,
para sa tabas ng Fig. 18, ang pangalawang batas ni Kirchhoff
ay isusulat tulad ng sumusunod:

U₁
– U₂
+ U₃
= E₁
– E₃
– E₄
(21)

Ang equation (20) ay maaaring
isulat muli bilang:

 (Ui
– Ei)
= 0 (22)

saan
(U
– E)
- pag-igting sa sangay.

Dahil dito,
Maaaring buuin ang pangalawang batas ni Kirchhoff
sa sumusunod na paraan:

Algebraic
ang kabuuan ng mga boltahe sa mga sanga sa alinman
ang closed loop ay zero.

Potensyal
ang diagram na tinalakay kanina ay nagsisilbi
graphical na interpretasyon ng pangalawa
Batas ni Kirchhoff.

Gawain bilang 1.

AT
ang circuit sa Fig. 1 ay binibigyan ng mga alon I₁
at ako₃,
paglaban at emf Tukuyin ang mga agos
ako₄,
ako₅,
ako₆
; boltahe sa pagitan ng mga puntos a
at b
kung ako₁
= 10mA,
ako₃
= -20 mA,
R₄
= 5kOhm,
E₅
= 20B,
R₅
= 3kOhm,
E₆
= 40B,
R₆
= 2kOhm.

Fig.1

Solusyon:

1. Para sa isang naibigay
   contour, binubuo namin ang dalawang equation ayon sa
   Ang unang batas ni Kirchhoff at isa - ayon sa
   pangalawa. Direksyon ng contour
   ipinahiwatig ng isang arrow.

AT
bilang resulta ng solusyon na nakukuha natin: I₆
= 0; ako₄
= 10mA;
ako₅
= -10mA

1. magtanong
   direksyon ng boltahe sa pagitan ng mga puntos
   a
   at b
   mula sa puntong "a"
   ituro ang "b"
   — U_ab.
   Ang boltahe na ito ay matatagpuan mula sa equation
   Ang pangalawang batas ni Kirchhoff:

ako₄R₄
+ U_ab
+ Ako₆R₆
= 0

U_ab
= - 50V.

Gawain bilang 2.

Para sa
mga diagram sa Fig. 2 gumuhit ng mga equation ayon sa
Kirchhoff's batas at matukoy ang mga hindi alam
puntos.

Ibinigay:
ako₁
= 20mA;
ako₂
= 10mA

R₁
= 5kOhm,
R₃
= 4kOhm,
R₄
= 6kOhm,
R₅
= 2kOhm,
R₆
= 4kΩ.

Fig.2

Solusyon:

Bilang ng mga node
equation - 3, ang bilang ng mga contour equation
– 1.

Tandaan!
Kapag pinagsama-sama ang equation ayon sa pangalawa
Kirchhoff's law, pinipili namin ang contour, in
na hindi kasama ang kasalukuyang mga mapagkukunan.
Ang direksyon ng tabas ay ipinahiwatig sa figure.

AT
ng circuit na ito, ang mga agos ng mga sanga I₁
at ako₂.
Hindi alam
agos
ako₃,
ako₄,
ako₅,
ako₆.

Pagpapasya
sistema, nakukuha natin: I₃
= 13.75 mA;
ako₄
= -3.75mA;
ako₅
= 6.25mA;
ako₆
= 16.25mA.

Pangunahing konsepto

Ang electric current ay dumadaloy kapag ang isang closed circuit ay nagpapahintulot sa mga electron na lumipat mula sa isang mataas na potensyal patungo sa isang mas mababang isa sa circuit. Sa madaling salita, ang kasalukuyang ay nangangailangan ng isang mapagkukunan ng mga electron na may enerhiya upang itakda ang mga ito sa paggalaw, pati na rin ang isang punto ng kanilang pagbabalik ng mga negatibong singil, na kung saan ay nailalarawan sa kanilang kakulangan. Bilang isang pisikal na kababalaghan, ang kasalukuyang sa isang circuit ay nailalarawan sa pamamagitan ng tatlong pangunahing dami:

• Boltahe;
• kasalukuyang lakas;
• ang paglaban ng isang konduktor kung saan gumagalaw ang mga electron.

Lakas at tensyon

Ang kasalukuyang lakas (I, sinusukat sa Amperes) ay ang dami ng mga electron (singil) na gumagalaw sa isang lugar sa circuit bawat yunit ng oras.Sa madaling salita, ang pagsukat I ay ang pagpapasiya ng bilang ng mga electron na gumagalaw

Mahalagang maunawaan na ang termino ay tumutukoy lamang sa paggalaw: ang mga static na singil, halimbawa, sa mga terminal ng hindi konektadong baterya, ay walang nasusukat na halaga na I. Ang kasalukuyang dumadaloy sa isang direksyon ay tinatawag na direktang (DC), at Ang pana-panahong pagbabago ng direksyon ay tinatawag na alternating (AC). Ang boltahe ay maaaring ilarawan sa pamamagitan ng isang kababalaghan tulad ng presyon, o bilang pagkakaiba sa potensyal na enerhiya ng mga bagay sa ilalim ng impluwensya ng grabidad

Upang lumikha ng kawalan ng timbang na ito, kailangan mo munang gumastos ng enerhiya, na maisasakatuparan sa paggalaw sa ilalim ng naaangkop na mga pangyayari. Halimbawa, sa pagbagsak ng isang load mula sa isang taas, ang trabaho ay isinasagawa upang iangat ito, sa mga galvanic na baterya, ang potensyal na pagkakaiba sa mga terminal ay nabuo dahil sa conversion ng kemikal na enerhiya, sa mga generator - bilang isang resulta ng pagkakalantad sa isang electromagnetic field

Ang stress ay maaaring ilarawan sa pamamagitan ng isang kababalaghan tulad ng presyon, o bilang pagkakaiba sa potensyal na enerhiya ng mga bagay sa ilalim ng impluwensya ng grabidad. Upang lumikha ng kawalan ng timbang na ito, kailangan mo munang gumastos ng enerhiya, na maisasakatuparan sa paggalaw sa ilalim ng naaangkop na mga pangyayari. Halimbawa, sa pagbagsak ng isang load mula sa isang taas, ang gawain ng pag-angat nito ay natanto, sa mga galvanic na baterya ang potensyal na pagkakaiba sa mga terminal ay nabuo dahil sa conversion ng kemikal na enerhiya, sa mga generator - bilang isang resulta ng pagkakalantad sa isang electromagnetic field.

Paglaban ng konduktor

Gaano man kahusay ang isang ordinaryong konduktor, hinding-hindi nito papayagan ang mga electron na dumaan nang walang pagtutol sa kanilang paggalaw.Posibleng isaalang-alang ang paglaban bilang isang analog ng mekanikal na alitan, bagaman ang paghahambing na ito ay hindi magiging perpekto. Kapag ang kasalukuyang dumadaloy sa isang konduktor, ang ilang potensyal na pagkakaiba ay na-convert sa init, kaya palaging may pagbaba ng boltahe sa risistor. Ang mga electric heater, hair dryer at iba pang katulad na device ay idinisenyo lamang upang mawala ang elektrikal na enerhiya sa anyo ng init.

Ang pinasimple na paglaban (na tinukoy bilang R) ay isang sukatan kung gaano kalaki ang pag-agos ng mga electron sa isang circuit. Ito ay sinusukat sa ohms. Ang conductivity ng isang risistor o iba pang elemento ay tinutukoy ng dalawang katangian:

• geometry;
• materyal.

Ang hugis ay ang pinakamahalaga, dahil malinaw sa hydraulic analogy: ang pagtulak ng tubig sa isang mahaba, makitid na tubo ay mas mahirap kaysa sa pagtulak ng tubig sa isang maikli, malawak na tubo. Ang mga materyales ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel. Halimbawa, ang mga electron ay maaaring malayang gumagalaw sa isang tansong kawad, ngunit hindi maaaring dumaloy sa lahat sa pamamagitan ng mga insulator gaya ng goma, anuman ang kanilang hugis. Bilang karagdagan sa geometry at materyal, may iba pang mga kadahilanan na nakakaapekto sa kondaktibiti.

Ang interpretasyon ng batas ni Ohm

Upang matiyak ang paggalaw ng mga singil, kailangan mong isara ang circuit. Sa kawalan ng karagdagang kapangyarihan, ang kasalukuyang hindi maaaring umiral nang mahabang panahon. Mabilis na magiging pantay ang mga potensyal. Upang mapanatili ang operating mode ng circuit, kinakailangan ang isang karagdagang mapagkukunan (generator, baterya).

Ang kumpletong circuit ay maglalaman ng kabuuang electrical resistance ng lahat ng mga bahagi. Para sa tumpak na mga kalkulasyon, ang mga pagkalugi sa mga konduktor, mga elemento ng resistive, at isang mapagkukunan ng kuryente ay isinasaalang-alang.

Kung gaano karaming boltahe ang kailangang ilapat para sa isang tiyak na kasalukuyang lakas ay kinakalkula ng formula:

U=I*R.

Katulad nito, sa tulong ng mga isinasaalang-alang na relasyon, ang iba pang mga parameter ng circuit ay natutukoy.

Parallel at serial na koneksyon

Sa electrics, ang mga elemento ay konektado alinman sa serye - isa-isa, o kahanay - ito ay kapag ang ilang mga input ay konektado sa isang punto, at ang mga output mula sa parehong mga elemento ay konektado sa isa pa.

Batas ng Ohm para sa parallel at series na koneksyon

serial connection

Paano gumagana ang batas ng Ohm para sa mga kasong ito? Kapag konektado sa serye, ang kasalukuyang dumadaloy sa chain ng mga elemento ay magiging pareho. Ang boltahe ng isang seksyon ng isang circuit na may mga elemento na konektado sa serye ay kinakalkula bilang ang kabuuan ng mga boltahe sa bawat seksyon. Paano ito maipapaliwanag? Ang daloy ng kasalukuyang sa pamamagitan ng isang elemento ay ang paglipat ng bahagi ng singil mula sa isang bahagi nito patungo sa isa pa. Ibig kong sabihin, ito ay ilang trabaho. Ang laki ng gawaing ito ay pag-igting. Ito ang pisikal na kahulugan ng stress. Kung ito ay malinaw, magpatuloy tayo.

Serial na koneksyon at mga parameter ng seksyong ito ng circuit

Kapag nakakonekta sa serye, kinakailangan na ilipat ang singil sa turn sa bawat elemento. At sa bawat elemento, ito ay isang tiyak na "dami" ng trabaho. At upang mahanap ang dami ng trabaho sa buong seksyon ng chain, kailangan mong idagdag ang trabaho sa bawat elemento. Kaya lumalabas na ang kabuuang boltahe ay ang kabuuan ng mga boltahe sa bawat isa sa mga elemento.

Sa parehong paraan - sa tulong ng karagdagan - ang kabuuang pagtutol ng seksyon ng circuit ay matatagpuan din. Paano mo ito maiisip? Ang kasalukuyang dumadaloy sa kadena ng mga elemento ay sunud-sunod na nagtagumpay sa lahat ng mga paglaban. Isa-isa. Iyon ay, upang mahanap ang paglaban na nalampasan niya, kinakailangan upang magdagdag ng mga pagtutol. More or less ganito.Ang mathematical derivation ay mas kumplikado, at mas madaling maunawaan ang mekanismo ng batas na ito.

Parallel na koneksyon

Ang isang parallel na koneksyon ay kapag ang mga simula ng mga conductor / elemento ay nagtatagpo sa isang punto, at sa isa pa ang kanilang mga dulo ay konektado. Susubukan naming ipaliwanag ang mga batas na may bisa para sa mga compound ng ganitong uri. Magsimula tayo sa kasalukuyang. Ang isang kasalukuyang ng ilang magnitude ay ibinibigay sa punto ng koneksyon ng mga elemento. Ito ay naghihiwalay, na dumadaloy sa lahat ng mga konduktor. Mula dito napagpasyahan namin na ang kabuuang kasalukuyang sa seksyon ay katumbas ng kabuuan ng kasalukuyang sa bawat isa sa mga elemento: I = I1 + I2 + I3.

Ngayon para sa boltahe. Kung ang boltahe ay gumagana upang ilipat ang isang singil, kung gayon ang trabaho na kinakailangan upang ilipat ang isang singil ay magiging pareho sa anumang elemento. Iyon ay, ang boltahe sa bawat parallel na konektadong elemento ay magiging pareho. U=U1=U2=U3. Hindi kasing saya at visual tulad ng sa kaso ng paliwanag ng batas ng Ohm para sa isang seksyon ng chain, ngunit maaari mong maunawaan.

Mga Batas para sa Parallel Connection

Para sa paglaban, ang mga bagay ay medyo mas kumplikado. Ipakilala natin ang konsepto ng conductivity. Ito ay isang katangian na nagpapahiwatig kung gaano kadali o kahirap para sa isang singil na dumaan sa konduktor na ito. Malinaw na mas mababa ang paglaban, mas madali para sa kasalukuyang dumaan. Samakatuwid, ang kondaktibiti - G - ay kinakalkula bilang kapalit ng paglaban. Sa formula, ganito ang hitsura: G = 1/R.

Bakit pinag-uusapan natin ang tungkol sa conductivity? Dahil ang kabuuang conductivity ng isang seksyon na may parallel na koneksyon ng mga elemento ay katumbas ng kabuuan ng conductivity para sa bawat isa sa mga seksyon. G = G1 + G2 + G3 - madaling maunawaan. Kung gaano kadaling malampasan ng kasalukuyang ang node na ito ng mga parallel na elemento ay depende sa conductivity ng bawat isa sa mga elemento. Kaya lumalabas na kailangan nilang itiklop.

Ngayon ay maaari tayong magpatuloy sa paglaban.Dahil ang conductivity ay ang reciprocal ng resistance, makukuha natin ang sumusunod na formula: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3.

Ano ang nagbibigay sa amin ng parallel at serial connection?

Ang teoretikal na kaalaman ay mabuti, ngunit paano ito ilalapat sa pagsasanay? Ang mga elemento ng anumang uri ay maaaring konektado sa parallel at sa serye. Ngunit isinasaalang-alang lamang namin ang pinakasimpleng mga formula na naglalarawan ng mga linear na elemento. Ang mga linear na elemento ay mga resistensya, na tinatawag ding "resistor". Kaya narito kung paano mo magagamit ang iyong natutunan:

Kung walang magagamit na malaking halaga ng risistor, ngunit mayroong ilang mas maliit, ang nais na pagtutol ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagkonekta ng ilang mga resistor sa serye. Tulad ng nakikita mo, ito ay isang kapaki-pakinabang na pamamaraan.
Upang pahabain ang buhay ng mga baterya, maaari silang konektado nang magkatulad. Sa kasong ito, ang boltahe, ayon sa batas ng Ohm, ay mananatiling pareho (maaari mong tiyakin sa pamamagitan ng pagsukat ng boltahe gamit ang isang multimeter). At ang "habambuhay" ng isang dalawahang baterya ay magiging mas mahaba kaysa sa dalawang elemento na papalit sa isa't isa

Tandaan lamang: ang mga power supply lamang na may parehong potensyal ang maaaring konektado nang magkatulad. Iyon ay, ang isang patay at isang bagong baterya ay hindi maaaring konektado.

Kung kumonekta ka pa rin, ang baterya na may mas malaking charge ay malamang na mag-charge ng mas kaunting charge. Bilang resulta, bababa ang kanilang kabuuang singil sa mababang halaga.

Sa pangkalahatan, ito ang mga pinakakaraniwang gamit para sa mga compound na ito.

Tamang EMF source

Ang electromotive force (E) ay isang pisikal na dami na tumutukoy sa antas ng impluwensya ng mga panlabas na pwersa sa paggalaw sa isang closed circuit ng mga charge carrier. Sa madaling salita, depende sa EMF kung gaano kalakas ang daloy ng kasalukuyang sa conductor.

Kapag nagpapaliwanag ng gayong hindi maintindihan na mga phenomena, ang mga guro sa domestic school ay gustong bumaling sa paraan ng haydroliko na pagkakatulad. Kung ang isang konduktor ay isang tubo, at ang electric current ay ang dami ng tubig na dumadaloy dito, kung gayon ang EMF ay ang presyur na nabubuo ng isang bomba upang mag-bomba ng likido.

Ang terminong electromotive force ay nauugnay sa isang konsepto bilang boltahe. Siya, EMF, ay sinusukat din sa volts (unit - "V"). Ang bawat pinagmumulan ng kuryente, maging ito ay isang baterya, isang generator o isang solar panel, ay may sariling electromotive force. Kadalasan ang EMF na ito ay malapit sa output boltahe (U), ngunit palaging bahagyang mas mababa kaysa dito. Ito ay sanhi ng panloob na pagtutol ng pinagmulan, kung saan ang bahagi ng boltahe ay hindi maiiwasang bumaba.

Para sa kadahilanang ito, ang perpektong mapagkukunan ng EMF ay sa halip ay isang abstract na konsepto o isang pisikal na modelo na walang lugar sa totoong mundo, dahil ang panloob na resistensya ng baterya Rin, bagaman napakababa, ay iba pa rin sa absolute zero.

Tamang-tama at tunay na pinagmumulan ng emf

Sa differential form

Ang formula ay madalas na ipinakita sa isang kaugalian na anyo, dahil ang konduktor ay kadalasang hindi magkakatulad at ito ay kinakailangan upang hatiin ito sa pinakamaliit na posibleng mga seksyon. Ang kasalukuyang dumadaan dito ay nauugnay sa magnitude at direksyon, kaya ito ay itinuturing na isang scalar na dami. Sa tuwing ang resultang kasalukuyang sa pamamagitan ng isang wire ay makikita, ang algebraic na kabuuan ng lahat ng mga indibidwal na alon ay kukunin. Dahil ang panuntunang ito ay nalalapat lamang sa mga scalar na dami, ang kasalukuyang ay kinuha din bilang isang scalar na dami. Ito ay kilala na ang kasalukuyang dI = jdS ay dumadaan sa seksyon. Ang boltahe dito ay katumbas ng Edl, pagkatapos ay para sa isang wire na may pare-parehong cross section at pantay na haba, ang ratio ay magiging totoo:

Differential form

Samakatuwid, ang pagpapahayag ng kasalukuyang sa anyo ng vector ay magiging: j = E.

Mahalaga! Sa kaso ng mga metal na konduktor, ang kondaktibiti ay bumababa sa pagtaas ng temperatura, habang para sa mga semiconductor ay tumataas ito. Ang batas ni Omov ay hindi nagpapakita ng mahigpit na proporsyonalidad

Ang paglaban ng isang malaking grupo ng mga metal at haluang metal ay nawawala sa isang temperatura na malapit sa absolute zero, at ang proseso ay tinatawag na superconductivity.