Razmotrimo najjednostavniji sistem provodnika koji sadrži izvor struje (slika III.29). Pretpostavimo da je u uređaju koji troši električnu energiju potrebno održavati određenu jačinu struje, a elektroni se moraju kretati u smjeru označenom strelicama. Očigledno, pri prijenosu kroz elektrone s ukupnim nabojem jednakim -, električne sile koje djeluju na elektrone u smjeru izvršit će pozitivan rad, koji, prema formuli (1.42), ovisi samo o potencijalima početne i krajnje točke putanja prijenosa i jednaka je
Da bi se potencijali održali konstantnim, izvor struje mora kontinuirano prenositi elektrone iz tačke 1 u tačku 2. U tom slučaju potrebno je savladati privlačenje elektrona u pozitivno nabijenu tačku 1 i odbijanje od negativno nabijene tačke 2. , tj. savladati elektrostatičku silu usmjerenu unutar izvora od tačke 2 do tačke 1. Dakle, izvor struje mora primijeniti na elektrone vanjsku silu usmjerenu protiv elektrostatičke sile
uzrokovano sudarima između elektrona i atoma izvora struje. Prilikom ovih sudara gubi se dio kinetičke energije uređenog kretanja elektrona, pa stoga, da bi se održala konstantna brzina tog kretanja, izvor struje mora nadoknaditi gornji gubitak energije unutar samog izvora.
Ukupan rad koji obavljaju vanjske sile unutar izvora struje kada se naboj prenosi iz tačke 1 u tačku 2 jednak je zbiru: 1) rada protiv elektrostatičkih sila koje djeluju unutar izvora struje i 2) energetskih gubitaka elektrona kada se proći kroz izvor struje:
Ovaj odnos izražava zakon održanja energije. Očigledno, rad vanjske sile jednak je radu elektrostatičkih sila izvan izvora struje. To znači da je izvor struje ujedno i izvor te energije ili rada koji se oslobađa pomicanjem naboja u vanjskom dijelu kola. Da bi se potencijali održali konstantnim, izvor struje mora kontinuirano obavljati rad kako bi nadoknadio gubitak energije u vanjskom kolu
Za procjenu gubitka energije elektrona prilikom njihovog kretanja unutar samog izvora struje potrebno je poznavati njegov električni otpor, a zatim prema formuli (2.13)
Potpuni rad vanjskih sila zasnovan na zakonu održanja energije (vidi formulu (2.19))
Omjer rada vanjskih sila unutar izvora struje kada se naboj kreće kroz njega do vrijednosti ovog naboja naziva se elektromotorna sila (e.m.f.) ovog izvora struje i označava se:
Zasnovano na Ohmovom zakonu za dio lanca
Ova formula izražava Ohmov zakon za zatvorenu petlju kroz koju teče jednosmjerna struja. Nazivajući pad napona u vanjskim dijelovima kola i pad napona unutar izvora struje, Ohmov zakon se može drugačije izraziti:
elektromotorna sila koja djeluje u zatvorenom kolu jednaka je zbiru padova napona u ovom kolu.
Svaki drugi rad koji izvrši strujni izvor, odnosno njegova snaga,
Ovaj rad je jednak energiji koja se oslobađa svake sekunde na svim otporima kola.
Ako strujni izvor nije zatvoren, tada ne dolazi do uređenog kretanja naelektrisanja kroz njega i nema gubitka energije unutar izvora struje. Vanjska sila može uzrokovati samo nakupljanje naelektrisanja na polovima izvora struje. Ova akumulacija će prestati kada se unutar izvora između njegovih polova pojavi električno polje u kojem elektrostatička sila postane jednaka vanjskoj sili, odnosno razlika potencijala između polova otvorenog izvora struje može se izračunati pomoću formule (1.39) :
štaviše, integracija se može izvesti duž bilo koje linije koja povezuje polove izvora struje. Zamijenite (probno punjenje, kao i obično, pozitivno) i zamijenite sa
Međutim, postoji rad koji obavljaju vanjske sile protiv elektrostatičkih sila kada se naboj prenosi od tačke 2 do tačke, a zatim, prema gornjoj definiciji, npr. itd. sa.
Dakle, elektromotorna sila izvora struje jednaka je razlici potencijala na njegovim polovima u otvorenom stanju. Ako je izvor struje zatvoren za vanjski krug, tada će, prema formuli (2.22), razlika potencijala između njegovih polova biti manja od e. itd. sa. prema količini pada napona unutar samog izvora:
Pretpostavimo da postoje dva izvora struje u električnom kolu (slika II 1.30), koji se mogu uključiti tako da vanjske sile u njima djeluju u jednom ili suprotnom (b) smjeru. U prvom slučaju (a), vanjske sile u oba izvora djeluju u smjeru kretanja naelektrisanja i vrše pozitivan rad.Ukupan rad ovih sila, a potom i djelovanja u strujnom kolu je e. itd. sa.
Energija koja se oslobađa u krugu jednaka je zbroju rada oba izvora.
U drugom slučaju (b) na izvoru I spoljne sile deluju u pravcu kretanja naelektrisanja i vrše pozitivan rad; na izvoru II, vanjske sile su usmjerene protiv kretanja naelektrisanja i vrše negativan rad. Ukupan rad vanjskih sila u strujnom kolu i ukupni e. itd. sa. u petlji
Za elektrotehničara i inženjera elektronike, jedan od osnovnih zakona je Ohmov zakon. Svaki dan posao postavlja nove zadatke specijalistu, a često je potrebno pronaći zamjenu za izgorjeli otpornik ili grupu elemenata. Električar često mora mijenjati kablove, da bi odabrao pravi, potrebno je "procijeniti" struju u opterećenju, tako da se u svakodnevnom životu morate koristiti najjednostavnijim fizičkim zakonima i omjerima. Važnost Ohmovog zakona u elektrotehnici je kolosalna, inače, većina diplomskih radova elektrotehničkih specijalnosti izračunava se 70-90% prema jednoj formuli.
Istorijat
Omov zakon je 1826. godine otkrio njemački naučnik Georg Ohm. On je empirijski definisao i opisao zakon odnosa između jačine struje, napona i vrste provodnika. Kasnije se pokazalo da treća komponenta nije ništa drugo do otpor. Kasnije je ovaj zakon nazvan u čast pronalazača, ali zakon nije bio ograničen samo na materiju, imenovan je njegovo prezime i fizička veličina, kao počast njegovom radu.
Vrijednost u kojoj se mjeri otpor nazvana je po Georgu Ohmu. Na primjer, otpornici imaju dvije glavne karakteristike: snagu u vatima i otpor - mjernu jedinicu u omima, kilo-omima, mega-omima itd.
Ohmov zakon za dio lanca
Da biste opisali električni krug koji ne sadrži EMF, možete koristiti Ohmov zakon za dio kola. Ovo je najjednostavniji oblik snimanja. izgleda ovako:
Gdje je I struja, mjerena u amperima, U je napon u voltima, R je otpor u omima.
Ova formula nam govori da je struja direktno proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu - to je tačna formulacija Ohmovog zakona. Fizičko značenje ove formule je da opiše zavisnost struje kroz deo kola pri poznatom otporu i naponu.
Pažnja! Ova formula vrijedi za jednosmjernu struju, za naizmjeničnu struju ima male razlike, na to ćemo se vratiti kasnije.
Pored odnosa električnih veličina, ovaj oblik nam govori da je graf zavisnosti struje od napona u otporu linearan i da je jednačina funkcije ispunjena:
f (x) = ky ili f (u) = IR ili f (u) = (1 / R) * I
Ohmov zakon za dio kola koristi se za izračunavanje otpora otpornika u dijelu kola ili za određivanje struje kroz njega pri poznatom naponu i otporu. Na primjer, imamo otpornik R otpora od 6 oma, na njegove terminale se primjenjuje napon od 12 V. Morate saznati kolika će struja teći kroz njega. Izračunajmo:
I = 12V / 6 Ohm = 2A
Idealan provodnik nema otpor, međutim, zbog strukture molekula supstance od koje se sastoji, svako provodno telo ima otpor. Na primjer, to je bio razlog prelaska s aluminijskih na bakrene žice u kućnim električnim mrežama. Otpornost bakra (ohma po metru dužine) je manja od otpornosti aluminijuma. U skladu s tim, bakrene žice se manje zagrijavaju, izdržavaju velike struje, što znači da možete koristiti žicu manjeg poprečnog presjeka.
Drugi primjer - spirale uređaja za grijanje i otpornika imaju visoku specifičnu otpornost, jer su napravljeni od raznih metala visoke otpornosti, kao što su nihrom, kantal itd. Kada se nosioci naboja kreću kroz provodnik, sudaraju se sa česticama u kristalnoj rešetki, usled čega se oslobađa energija u obliku toplote i provodnik zagreva se. Što je struja više - više sudara - više grijanja.
Da bi se smanjilo zagrijavanje, provodnik se mora ili skratiti ili povećati u debljini (površina poprečnog presjeka). Ove informacije se mogu napisati u obliku formule:
R žica = ρ (L / S)
Gdje je ρ otpornost u Ohm * mm 2 / m, L je dužina u m, S je površina poprečnog presjeka.
Ohmov zakon za paralelno i serijsko kolo
Ovisno o vrsti priključka, postoji različit obrazac protoka struje i distribucije napona. Za dio kruga serijskog povezivanja elemenata, napon, struja i otpor se nalaze po formuli:
To znači da ista struja teče u kolu od proizvoljnog broja serijski povezanih elemenata. U ovom slučaju, napon primijenjen na sve elemente (zbir padova napona) jednak je izlaznom naponu napajanja. Svaki element pojedinačno ima svoju vrijednost napona i ovisi o jačini struje i specifičnom otporu:
U el = I * R element
Otpor sekcije kola za paralelno spojene elemente izračunava se po formuli:
1 / R = 1 / R1 + 1 / R2
Za mješovitu vezu, morate dovesti lanac u ekvivalentan oblik. Na primjer, ako je jedan otpornik spojen na dva paralelno spojena otpornika, onda prvo izračunajte otpor paralelno spojenih. Dobićete ukupan otpor dva otpornika i samo ga morate dodati trećem, koji je povezan u seriju s njima.
Ohmov zakon za kompletno kolo
Kompletno kolo pretpostavlja izvor napajanja. Idealan izvor napajanja je uređaj koji ima jednu karakteristiku:
- napon, ako je izvor EMF;
- jačina struje, ako je izvor struje;
Takvo napajanje može isporučiti bilo koju snagu sa konstantnim izlaznim parametrima. U stvarnom napajanju postoje i parametri kao što su snaga i unutrašnji otpor. U stvari, unutrašnji otpor je imaginarni otpornik instaliran serijski sa EMF izvorom.
Formula Ohmovog zakona za kompletno kolo izgleda slično, ali se dodaje unutrašnji otpor PI. Za kompletan lanac piše se formulom:
I = ε / (R + r)
Gdje je ε EMF u voltima, R je otpor opterećenja, r je unutrašnji otpor izvora napajanja.
U praksi, unutrašnji otpor je djelić oma, ali za galvanske izvore značajno raste. To ste primijetili kada dvije baterije (nove i mrtve) imaju isti napon, ali jedna daje potrebnu struju i radi ispravno, a druga ne radi, jer pada pri najmanjem opterećenju.
Ohmov zakon u diferencijalnom i integralnom obliku
Za homogeni dio strujnog kola vrijede gornje formule; za nehomogeni provodnik mora se podijeliti na najkraće moguće segmente tako da se promjene njegovih dimenzija minimiziraju unutar ovog segmenta. To se u diferencijalnom obliku naziva Ohmov zakon.
Drugim riječima: gustina struje je direktno proporcionalna jačini i vodljivosti za beskonačno mali dio provodnika.
U integralnom obliku:
Ohmov zakon za naizmjeničnu struju
Prilikom proračuna AC kola, umjesto koncepta otpora, uvodi se koncept "impedanse". Impedancija je označena slovom Z, uključuje otpor opterećenja Ra i reaktanciju X (ili R r). To je zbog oblika sinusoidalne struje (i struja bilo kojeg drugog oblika) i parametara induktivnih elemenata, kao i zakona komutacije:
- Struja u kolu s induktivnošću ne može se trenutno promijeniti.
- Napon u kolu sa kapacitivnošću ne može se trenutno promijeniti.
Tako struja počinje zaostajati ili ispred napona, a prividna snaga se dijeli na aktivnu i reaktivnu.
X L i X C su reaktivne komponente opterećenja.
S tim u vezi, uvodi se vrijednost cosF:
Ovdje - Q - reaktivna snaga zbog naizmjenične struje i induktivno-kapacitivnih komponenti, P - aktivna snaga (dodijeljena aktivnim komponentama), S - ukupna snaga, cosF - faktor snage.
Možda ste primijetili da se formula i njen prikaz preklapaju s Pitagorinom teoremom. To je zaista tako, a ugao F zavisi od toga koliko je velika reaktivna komponenta opterećenja - što je više, to je više. U praksi to dovodi do činjenice da je struja koja stvarno teče u mreži veća od one koju uzima u obzir kućno brojilo, dok preduzeća plaćaju pun kapacitet.
U ovom slučaju otpor je predstavljen u složenom obliku:
Ovdje je j imaginarna jedinica, koja je tipična za složeni oblik jednačina. Rjeđe se označava kao i, ali u elektrotehnici se označava i efektivna vrijednost naizmjenične struje, stoga je, kako se ne bi zbunili, bolje koristiti j.
Imaginarna jedinica je √-1. Logično je da kod kvadriranja nema tog broja koji može dobiti negativan rezultat "-1".
Kako zapamtiti Ohmov zakon
Da biste zapamtili Ohmov zakon, možete zapamtiti formulaciju jednostavnim riječima kao što su:
Što je veći napon, veća je struja, veći je otpor, to je niža struja.
Ili koristite mnemoničke slike i pravila. Prvi je piramidalni prikaz Ohmovog zakona - kratak i razumljiv.
Mnemoničko pravilo je pojednostavljeni oblik koncepta za njegovo jednostavno i lako razumijevanje i proučavanje. Može biti verbalno ili grafičko. Da biste ispravno pronašli pravu formulu, prstom zatvorite traženu vrijednost i dobijete odgovor u obliku proizvoda ili količnika. Ovako to funkcionira:
Druga je emisija karikatura. Ovdje je prikazano: što više Oma pokušava, amper teže prolazi, a što više volti, to lakše prolazi Amper.
Ohmov zakon je jedan od osnovnih u elektrotehnici, bez njegovog znanja većina proračuna je nemoguća. A u svakodnevnom radu često morate prevesti ili odrediti struju otporom. Uopšte nije potrebno razumjeti njen zaključak i porijeklo svih veličina – ali konačne formule su obavezne za savladavanje. U zaključku, želio bih napomenuti da postoji stara komična poslovica električara: "Ako ne poznaješ Oma, ostani kod kuće." I ako u svakoj šali postoji zrno istine, onda je ovo zrno istine 100%. Proučite teorijske osnove ako želite da postanete profesionalac u praksi, a u tome će vam pomoći i drugi članci sa našeg sajta.
lajkuj( 0 ) ne volim( 0 )
često nalazi primenu u radu sa električnom energijom. Zahvaljujući obrascu koji je pronašao njemački fizičar Georg Ohm, danas možemo izračunati količinu struje koja teče u žici ili potrebnu debljinu žice za spajanje na mrežu.
Istorija otkrića
Budući naučnik je bio zainteresovan od malih nogu. Sproveo je mnoga ispitivanja vezana za. Zbog nesavršenosti tadašnjih mjernih instrumenata, prvi rezultati istraživanja bili su pogrešni i ometali dalji razvoj problematike. Georg je objavio prvi naučni rad u kojem je opisao mogući odnos između napona i struje. Njegov kasniji rad je potvrdio pretpostavke, a Ohm je formulisao svoj poznati zakon. Svi radovi uključeni su u izvještaj iz 1826. godine, ali naučna zajednica nije primijetila radove mladog fizičara.
Pet godina kasnije, kada je čuveni francuski naučnik Poulier došao do istog zaključka, Georg Ohm je nagrađen Copley medaljom za veliki doprinos razvoju fizike kao nauke.
Danas se Omov zakon koristi u cijelom svijetu, priznat kao pravi zakon prirode. ...
Detaljan opis
Georgov zakon pokazuje vrijednost električne energije u određenoj mreži, koja ovisi o otporu prema opterećenju i unutarnjim elementima izvora napajanja. Razmotrimo ovo detaljno.
Konvencionalni uređaj koji koristi električnu energiju (na primjer, zvučni zvučnik), kada je spojen na izvor napajanja, formira zatvoreni krug (slika 1). Spojimo zvučnik na bateriju. Struja koja teče kroz zvučnik teče i kroz napajanje. Protok nabijenih čestica će zadovoljiti otpor žice i unutrašnje elektronike uređaja, kao i otpor baterije (elektrolit unutar limenke ima određeni utjecaj na električnu struju). Na osnovu toga, vrijednost otpora zatvorene mreže je zbir otpora:
- Napajanje;
- Električni uređaj.
Povezivanje konvencionalnog električnog uređaja (zvučnika) na izvor napajanja (akumulator automobila)
Prvi parametar se naziva unutrašnji, drugi - vanjski otpor. Protivakcija izvora električne energije označena je simbolom r.
Zamislite da kroz mrežu, izvor napajanja/električni uređaj teče određena struja T. Da bi se održala stabilna vrijednost električne energije u vanjskoj mreži, u skladu sa zakonom, na njenim krajevima se mora uočiti razlika potencijala koja je jednaka R * T. Unutar kola teče struja iste veličine. Kao posljedica toga, održavanje konstantne vrijednosti električne energije unutar mreže zahtijeva razliku potencijala na krajevima otpora r. Ona bi, prema zakonu, trebala biti jednaka T * r. Dok se održava stabilna struja u mreži, vrijednost elektromotorne sile je:
E = T * r + T * R
Iz formule proizlazi da je EMF jednak zbiru pada napona u unutrašnjoj i vanjskoj mreži. Ako iznesemo vrijednost T izvan zagrada, dobićemo:
E =T (r + R)
T = E / (r + R)
Primjeri zadataka o primjeni zakona za povezanu mrežu
1) Reostat od 5 Ohma povezan je na 15 V EMF izvor sa otporom od 2 Ohma. Zadatak je izračunati struju i napon na terminalima.
Kalkulacija
- Zamislite Ohmov zakon za povezanu mrežu: T = E / (r + R).
- Pad napona se izračunava po formuli: U = E-Tr = ER / (R + r).
- Zamijenite dostupne vrijednosti u formulu: T = (15 V) / ((5 + 2) Ohm) = 2,1 A, U = (15 V * 5 Ohm) / (5 + 1) Ohm = 12,5 V
Odgovor: 2,1 A, 12,5 V.
2) Kada se na galvanske elemente priključi otpornik od 30 oma, struja u mreži dobija vrijednost od 1,5 A, a kada se spoji isti element otpora od 15 oma, struja je 2,5 A. zadatak je saznati vrijednost EMF-a i unutrašnjeg otpora kola galvanskih ćelija.
Kalkulacija
- Zapišimo Georg Ohmov zakon za povezanu mrežu: T = E / (r + R).
- Iz njega izvodimo formule za unutrašnji i vanjski otpor: E = T_1 R_1 + T_1 r, E = T_2 R_2 + T 2r.
- Izjednačimo dijelove formule i izračunamo unutrašnji otpor: r = (T_1 R_1-T_2 R_2) / (T_2-T_1).
- Dobijene vrijednosti zamijenite u zakon: E = (T_1 T_2 (R_2-R_1)) / (T_2-T_1).
- Izvršimo proračune: r = (1,5 A ∙ 30 Ohm-2,5 A ∙ 15 Ohm) / (2,5-1,5) A = 7,5 Ohm, E = (1,5 A ∙ 2,5 A (30-15) Ohm) / ( (2,5 -1,5) A) = 56 V.
Odgovor: 7,5 Ohm, 56 V.
Opseg Ohmovog zakona za zatvoreno kolo
Ohmov zakon je univerzalni alat električara. Omogućava vam da ispravno izračunate struju i napon u mreži. Neki uređaji su zasnovani na Ohmovom zakonu. Konkretno, osigurači.
Kratki spoj - slučajni kratki spoj dva dijela mreže, koji nije predviđen dizajnom opreme i dovodi do kvarova. Da bi se spriječile takve pojave, koriste se posebni uređaji koji isključuju napajanje iz mreže.
Ako dođe do slučajnog kratkog spoja sa velikim preopterećenjem, uređaj će automatski prekinuti struju.
Ohmov zakon u ovom slučaju nalazi svoje mjesto na dijelu kola jednosmjerne struje. U kompletnom dijagramu može biti mnogo više procesa. Mnoge radnje u izgradnji električne mreže ili njenom popravku treba provoditi uzimajući u obzir zakon Georga Ohma.
Za potpunu studiju omjera parametara struje u provodnicima, prikazane su sljedeće formule: 
Složeniji izraz zakona za praktičnu primjenu: 
Otpor je predstavljen omjerom napona i struje u kolu. Ako se napon poveća n puta, struja će se također povećati n puta.
Radovi Gustava Kirgoffa nisu ništa manje poznati u elektrotehnici. Njegova pravila se primjenjuju u proračunima razgranatih mreža. Ova pravila su zasnovana na.
Radovi naučnika našli su primenu u pronalasku mnogih svakodnevnih stvari, kao što su lampe sa žarnom niti i električni štednjaci. Moderni napredak u elektronici mnogo duguje otkrićima iz 1825.
Ohmov zakon za zatvoreno kolo to kaže. Veličina struje u zatvorenom kolu, koji se sastoji od izvora struje s unutarnjim otporom, kao i vanjskog otpora opterećenja. Biće jednak omjeru elektromotorne sile izvora prema zbroju vanjskog i unutrašnjeg otpora.
Formula 1 - Ohmov zakon za zatvoreno kolo
Gdje je R Otpor vanjskog kola se mjeri u omima
r unutrašnji otpor izvora struje se takođe meri u omima
I Amperaža u kolu. Mjereno u amperima
E Elektromotorna sila izvora struje mjeri se u voltima
Ponekad se javljaju situacije kada je potrebno pronaći jačinu struje u krugu, ali napon na njegovim krajevima nije postavljen. Ipak, otpor kola i elektromotorna sila izvora struje su poznati. U ovom slučaju, nemoguće je primijeniti Ohmov zakon za dio lanca.
U ovom slučaju se primjenjuje Ohmov zakon za zatvoreno kolo. Da bismo objasnili princip rada ovog zakona, sprovešćemo eksperiment. Da bismo to učinili, potreban nam je izvor struje, reostat, voltmetar i ampermetar.
Za početak, napravimo krug koji se sastoji od izvora struje reostata i ampermetra. Prije početka eksperimenta, postavite reostat na maksimalnu poziciju. Nakon uključivanja, u krugu će se pojaviti struja, koja se može promatrati ampermetrom. Pomicanjem klizača reostata, vidjet ćemo da kada se vanjski otpor kruga promijeni, struja se mijenja.
Slika 1 - Mjerenje struje u kolu
Dalje, ostavljajući određeni otpor na reostatu, spojite još jedan isti paralelno s izvorom struje. I vidjet ćemo da će se struja u kolu povećati. Čini se da oba izvora imaju isti napon, otpor vanjskog kola se nije promijenio, zašto se struja povećala.
To se dogodilo jer se smanjio unutrašnji otpor izvora struje. A budući da je u zatvorenom kolu spojen u seriju s vanjskim otporom i izvorom struje. Tada ovaj unutrašnji otpor takođe učestvuje u formiranju struje u kolu.
Formula 2 je Ohmov zakon za zatvoreno kolo sa n brojem paralelno povezanih izvora struje.
Na osnovu navedenog možemo zaključiti da u stvarnom zatvorenom električnom kolu vrijednost struje ne može beskonačno rasti kada dođe do kratkog spoja u izvoru struje, jer je ta vrijednost ograničena unutarnjim otporom izvora struje.
Ako se tačke 1 i 2 poklapaju, tada izraz Ohmovog zakona za lokaciju poprima jednostavniji oblik:
gdje je ukupni otpor zatvorenog kola, uključujući unutrašnji otpor izvora, i algebarski zbir emf. u ovom lancu.
Struja koja nastaje kada je vanjski otpor jednak nuli naziva se struja kratkog spoja.
Predavanje 10.
Spajanje provodnika.
Koristeći Ohmov zakon za dio kola, može se pokazati da su otpori serijskog i paralelnog spoja provodnika jednaki, respektivno:
dokaz:
Imajte na umu da kada su provodnici spojeni paralelno, ukupni otpor je uvijek manji od najnižeg otpora u paralelnoj vezi. Uvjerite se sami.
Joule-Lenzov zakon.
Kada struja prolazi kroz provodnik, otpor se stvara toplinom, koja se raspršuje u okolini. Nađimo ovu količinu toplote. Za to iskoristimo zakon održanja energije i Ohmov zakon.
Razmislite homogena dio kola gdje se održava konstantna razlika potencijala. U ovom slučaju, električno polje obavlja posao:
Ako nema transformacije u mehaničku, hemijsku ili drugu vrstu energije pored toplotne energije na lokaciji, tada je količina emitovane toplote jednaka radu električnog polja:
.
U ovom slučaju, toplotna snaga je jednaka:
Konačna količina toplote se nalazi integracijom tokom vremena:
Ova formula izražava Joule-Lenzov zakon. Mehanizam oslobađanja topline povezan je s pretvaranjem dodatne kinetičke energije, koju nosioci struje u električnom polju stječu, u energiju pobude vibracija rešetke kada se nosioci sudaraju s atomima na mjestima rešetke.
Nađimo izraz za Joule - Lenzov zakon u lokalnom obliku. U tu svrhu odaberite u vodiču elementarni volumen u obliku cilindra s generatorom duž vektora. Neka poprečni presjek cilindra, i njegova dužina. Zatim, prema Joule-Lenzovom zakonu, količina toplote se oslobađa u ovoj zapremini tokom vremena:
gdje je zapremina cilindra. Podijelivši zadnji omjer sa, dobivamo formulu koja određuje toplinsku snagu oslobođenu po jedinici volumena vodiča:
Specifična toplotna snaga se meri u.
Rezultirajući omjer izražava Joule-Lenzov zakon u lokalnom obliku: specifična toplinska snaga struje proporcionalna je kvadratu gustine struje i specifičnom otporu provodnika u datoj tački.
U ovom obliku, Joule-Lenzov zakon je primjenjiv na neujednačene vodiče bilo kojeg oblika i ne ovisi o prirodi vanjskih sila. Ako na nosače djeluju samo električne sile, onda na osnovu Ohmovog zakona:
Ako dio kruga sadrži izvor emf, tada će na nosioce struje djelovati ne samo električne, već i vanjske sile. U ovom slučaju, toplina koja se oslobađa u tom području jednaka je algebarskom zbiru rada električnih i vanjskih sila.
Pomnožimo Ohmov zakon u integralnom obliku sa jačinom struje:
Ovdje s lijeve strane stoji (toplinska snaga), a s desne strane algebarski zbir snaga električnih i vanjskih sila, koji se naziva trenutna snaga.
U zatvorenom krugu:
one. snaga oslobađanja topline jednaka je snazi vanjskih sila.
Ohmov diferencijalni zakon
V 
Odvajamo se od niza vodiča (kroz koji teče električna struja I) mali cilindar koji se nalazi duž linija električne struje u provodniku Sl.5.2. Neka je dužina cilindra dl i sekcija dS... Onda
O 
ovdje
I 
Koristeći definiciju za gustoću struje (5.1) i za provodljivost provodnika (5.4), konačno dobijamo izraz koji se zove Omov diferencijalni zakon
Rad i snaga proizvedeni električnom strujom
Kada se naboj kreće između tačaka sa određenom razlikom potencijala koja odgovara padu napona U rad i proizvedena snaga:
E 
Ovaj zakon je dobijen eksperimentalno i nazvan je Joule-Lenzov zakon. Ako, kao i prethodni slučaj, pređemo na razmatranje malih volumena, onda je lako dobiti Joule - Lenzov zakon u diferencijalnom obliku (5.6-5.8):
Kirchhoffovi zakoni
Kirchhofovo prvo pravilo
Razmotrimo električni krug sa grananjem Sl.5.3. Tačke grananja će se zvati čvorovi. U stacionarnom procesu, kada je električna struja koja teče kroz kolo konstantna, potencijali svih tačaka u kolu su također nepromijenjeni. To se može dogoditi ako se električni naboji ne akumuliraju i ne nestanu na čvorovima kruga.
Dakle, u stabilnom stanju, količina električne energije koja ulazi u čvor jednaka je količini električne energije koja je napustila čvor. Otuda slijedi Kirchhoffovo prvo pravilo:
Algebarski zbir sila električnih struja koje konvergiraju u čvoru jednak je nuli (5.9) (struje koje ulaze u čvor uzimaju se predznacima +, a struje koje izlaze iz čvora predznakom -)
I1 + i2 + i3-i4-i5 = 0
ΣI i =0 5.9.
Priključci provodnika
U praksi je često potrebno koristiti različite veze provodnika.
P 
Serijska veza Slika 5.4.
P 
S takvom vezom, električna struja u svim dijelovima kola i na svim njegovim elementima je ista I=
I 1
=
I 2
=
I 3
=…
I n... Napon na krajevima kola između tačaka A i B je zbir napona na svakom od njegovih elemenata U AB =
U 1
+
U 2
+
U 3
+…
U n... Na ovaj način.
Paralelno povezivanje Slika 5.5
Ohmov zakon za zatvoreno kolo koje sadrži e.d.s.
R 
Razmotrimo nerazgranati električni krug koji sadrži E.D.S. ( E) sa unutrašnjim otporom r i sadrže vanjski otpor R Slika 5.6
Potpuni rad pomicanja naboja duž cijelog kola sastojat će se od rada u vanjskom kolu i rada unutar izvora A = A spolja + A izvor .
Štaviše, rad u vanjskom kolu vezan za količinu naboja je, po definiciji, razlika potencijala na vanjskom kolu (pad napona na vanjskom kolu) A spolja / q= U. A rad, duž cijelog lanca, koji se odnosi na optužbu, je, prema definiciji E.D.S. A/ q= E... Odavde E= U+ A izvor / q... Na drugoj strani A izvor = I2 rt. Odavde A izvor / q= Ir. Tako konačno dobijamo: E= U+ Ir
Or E= I(R+ r) 5.12
Ispod E znači zbir svih EDS. uključeno u nerazgranano kolo, a r i R znače zbir svih unutrašnjih i vanjskih otpora u nerazgrananom kolu.
Jačina struje je ista za cijeli nerazgranati zatvoreni krug koji sadrži EMF. je direktno proporcionalna E.D.S. i obrnuto je proporcionalna impedanciji kola.
Kirchhoffovo drugo pravilo
Razmotrimo razgranati krug Slika 5.7. Odsječak između dva susjedna čvora će se zvati grana. Budući da se grananje odvija samo u susjednim čvorovima, onda se u granicama grana zadržava jačina struje u veličini i smjeru. Bilo koji lanac se može smatrati skupom kola, a za svako kolo vrijedi:
U bilo kojoj zatvorenoj petlji, mentalno izolovanoj od električnog kola, algebarski zbir proizvoda otpora odgovarajućih delova kola, uključujući unutrašnje otpore izvora i struju u kolu, jednak je algebarskom zbiru sve EDS. u lancu
Ohmov zakon za zatvoreno kolo
Ako se u vodiču stvori električno polje i ne preduzmu se nikakve mjere za njegovo održavanje, tada će kretanje naboja vrlo brzo dovesti do činjenice da će polje unutar vodiča nestati i struja će prestati, dakle, održavati konstantnu struja dugo vremena, moraju biti ispunjena dva uslova: električni krug mora biti zatvoren; u električnom krugu, zajedno sa dijelovima u kojima je pozitiv
Ako se naboji kreću u smjeru pada potencijala, treba da postoje dijelovi u kojima se ti naboji kreću u smjeru povećanja potencijala, odnosno protiv sila elektrostatičkog polja (vidi dio strujnog kola prikazan isprekidanom linijom u Slika 5).
Samo sile neelektrostatičkog porijekla, koje se nazivaju vanjske sile, mogu pomicati pozitivne naboje protiv sila elektrostatičkog polja. Vrijednost jednaka radu vanjskih sila za pomicanje jednog pozitivnog naboja naziva se elektromotorna sila (EMF) e djelujući u lancu ili na njegovom dijelu. EMF e mjereno u voltima (V). Izvor EMF ima određeni unutrašnji otpor, u zavisnosti od njegovog dizajna. Pokazalo se da je ovaj otpor povezan serijski s izvorom u zajedničkom električnom kolu. Kao izvori EMF koriste se elektrohemijske ćelije i DC generatori (slika 6).
Ako nerazgranati zatvoreni električni krug (slika 7) sadrži nekoliko serijski povezanih elemenata sa otporom i EMF izvorima e to ima unutrašnji otpor, onda se može zamijeniti ekvivalentnim krugom prikazanim na sl. 6. Struja u ekvivalentnom kolu određena je Ohmovim zakonom za zatvoreno kolo:
;
EMF, kao i jačina struje, je algebarska veličina. Ako EMF potiče kretanje pozitivnih naboja u odabranom smjeru, onda e> 0, ako EMF sprečava kretanje pozitivnih naelektrisanja u datom pravcu, onda e < 0. Чтобы определить знак ЭДС, необходимо показать в электрической цепи направление движения положительных зарядов. Положительные заряды в электрической цепи движутся от положительного полюса источника к отрицательному полюсу. Если по ходу этого направления перейти внутри источника от отрицательного полюса к положительному, то e> 0, ako idemo unutar izvora od pozitivnog pola do negativnog, onda e < 0.
Rice. 6 Fig. 7
Iz Ohmovog zakona za zatvoreno kolo slijedi pad napona U na terminalima izvora je manji od EMF. stvarno, e, ili e... Budući da je prema Ohmovom zakonu za homogenu dionicu kola, napon na terminalima izvora, onda
3) koristeći Ohmov zakon za zatvoreno kolo, uspostaviti vezu između jačine struje i EMF-a.
Prompt Ohmov zakon
Ohmov zakon je fizički zakon koji određuje odnos između napona, struje i otpora provodnika u električnom kolu. Ime je dobio po svom otkriću Georgu Ohmu.
Desilo se da su u ovom dijelu stranice bile dvije verbalne formulacije Ohmovog zakona:
1. Suština zakona je jednostavna: ako se tokom prolaska struje ne mijenjaju napon i svojstva provodnika, tada
struja u vodiču je direktno proporcionalna naponu između krajeva vodiča i obrnuto je proporcionalna otporu provodnika.
2. Ohmov zakon je formulisan na sledeći način: Struja u homogenom delu kola je direktno proporcionalna naponu primenjenom na sekciju, a obrnuto proporcionalna karakteristici preseka, koja se naziva električni otpor ovog preseka.
Takođe treba imati na umu da je Ohmov zakon fundamentalan (osnovan) i da se može primijeniti na bilo koji fizički sistem u kojem tokovi čestica ili polja djeluju kako bi savladali otpor. Može se koristiti za izračunavanje hidrauličkih, pneumatskih, magnetskih, električnih, svjetlosnih, toplotnih tokova itd., kao i Kirchhoff pravila, međutim, takva primjena ovog zakona se izuzetno rijetko koristi u okviru usko specijaliziranih proračuna.
Korisnik je obrisan
Njemački fizičar G. Ohm 1826. godine eksperimentalno je ustanovio da je struja I koja teče kroz jednolični metalni provodnik (tj. provodnik u kojem ne djeluju vanjske sile) proporcionalna naponu U na krajevima provodnika: 
gdje je R = konst.
Vrijednost R se obično naziva električni otpor. Provodnik koji ima električni otpor naziva se otpornik. Ovaj odnos izražava Ohmov zakon za homogeni dio kola: struja u provodniku je direktno proporcionalna primijenjenom naponu i obrnuto proporcionalna otporu provodnika.
U SI, jedinica električnog otpora provodnika je ohm (om). Otpor od 1 Ohma posjeduje takav dio kola u kojem, pri naponu od 1 V, struja od 1 A.
Omovi zakonski provodnici se nazivaju linearni. Grafička zavisnost struje I od napona U (takvi grafikoni se nazivaju volt-amper karakteristike, skraćeno VAC) prikazana je kao prava linija koja prolazi kroz početak. Treba napomenuti da postoje mnogi materijali i uređaji koji ne poštuju Ohmov zakon, na primjer, poluvodička dioda ili svjetiljka s plinskim pražnjenjem. Čak i za metalne vodiče, pri dovoljno visokim strujama, uočava se odstupanje od linearnog Ohmovog zakona, budući da električni otpor metalnih vodiča raste s povećanjem temperature.
Za dio kola koji sadrži EMF, Ohmov zakon je napisan u sljedećem obliku:
IR = U12 = φ1 - φ2 + E = Δφ12 + E.
Ovaj odnos se obično naziva generalizovani Ohmov zakon.
Na ovoj sl. prikazuje zatvoreno jednosmerno kolo. Presjek lanca (cd) je homogen.
Ohmov zakon,
IR = Δφcd.
Odjeljak (ab) sadrži izvor struje sa EMF jednakim E.
Prema Ohmovom zakonu za heterogeno područje,
Ir = Δφab + E.
Zbrajanjem obe jednakosti dobijamo:
I (R + r) = Δφcd + Δφab + E.
Ali Δφcd = Δφba = - Δφab.
Dakle
Ova formula izražava Ohmov zakon za kompletno kolo: struja u kompletnom kolu jednaka je elektromotornoj sili izvora, podijeljenoj sa zbirom otpora homogenih i nehomogenih dijelova kola.
Mali princ
U integralnom obliku: i = L * U | L-provodljivost, 1 / R
U diferencijalnom obliku: j = A * E | A- električna provodljivost medija, j- gustina struje
Za zatvorenu petlju: i = E / (r + R) | već dali...
Za naizmjenične struje: uo = io * sqrt (r ^ 2 + (w * L -1 / w * C) ^ 2) | uo io su amplitude struje i napona, r je aktivni otpor kola, koji je u zagradama iu kvadratu - reaktivna komponenta, sqrt = kvadratni korijen ....
Olya semenova
Ohmov zakon je empirijski fizički zakon koji određuje odnos između elektromotorne sile izvora (ili električnog napona) sa jačinom struje koja teče u vodiču i otporom provodnika. Instalirao ga je Georg Ohm 1826. godine i dobio ime po njemu.
