Razmotrimo najjednostavniji sustav vodiča 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. Očito, 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 trajektorija prijenosa i jednaka je
Da bi potencijali bili konstantni, izvor struje mora kontinuirano prenositi elektrone iz točke 1 u točku 2. U tom slučaju potrebno je prevladati privlačenje elektrona u pozitivno nabijenu točku 1 i odbijanje od negativno nabijene točke. 2, tj. prevladati elektrostatičku silu usmjerenu unutar izvora od točke 2 do točke 1. Dakle, izvor struje mora primijeniti silu treće strane na elektrone, usmjerenu protiv elektrostatičke sile
zbog sudara između elektrona i atoma izvora struje. Tijekom ovih sudara gubi se dio kinetičke energije uređenog gibanja elektrona, pa stoga, da bi brzina tog kretanja ostala konstantna, izvor struje mora nadoknaditi gornji gubitak energije unutar samog izvora.
Ukupni rad vanjskih sila unutar izvora struje prilikom prijenosa naboja od točke 1 do točke 2 jednak je zbroju: 1) rada protiv elektrostatičkih sila koje djeluju unutar izvora struje i 2) gubitka energije elektrona kada prođu kroz trenutni izvor:
Ovaj omjer izražava zakon održanja energije. Očito je da je rad vanjske sile jednak radu elektrostatičkih sila izvan izvora struje. To znači da je izvor struje ujedno i izvor energije ili rada koji se oslobađa pomicanjem naboja u vanjskom dijelu kruga.Da bi potencijali bili konstantni, izvor struje mora kontinuirano obavljati rad kompenzirajući gubitak energije. u vanjskom krugu.
Za procjenu gubitka energije elektrona kada se kreću unutar samog izvora struje potrebno je znati njegov električni otpor tada, prema formuli (2.13),
Ukupni rad vanjskih sila na temelju zakona održanja energije (vidi formulu (2.19))
Omjer rada vanjskih sila unutar izvora struje pri pomicanju naboja kroz njega i vrijednosti tog naboja naziva se elektromotorna sila (emf) tog izvora struje i označava se:
Na temelju Ohmovog zakona za dio lanca
Ova formula izražava Ohmov zakon za zatvoreni krug kroz koji teče istosmjerna struja. Nazivajući pad napona u vanjskim dijelovima strujnog kruga i pad napona unutar izvora struje, Ohmov zakon može se drugačije izraziti:
elektromotorna sila koja djeluje u zatvorenom krugu jednaka je zbroju padova napona u ovom krugu.
Svaki drugi rad koji izvrši strujni izvor, tj. njegova snaga,
Taj je rad jednak energiji koja se svake sekunde oslobađa na svim otporima strujnog kruga.
Ako izvor struje nije zatvoren, tada ne dolazi do uređenog kretanja naboja kroz njega i nema gubitka energije unutar izvora struje. Vanjska sila može uzrokovati samo nakupljanje naboja na polovima izvora struje. To će se nakupljanje zaustaviti kada se unutar izvora između njegovih polova pojavi električno polje u kojem elektrostatička sila postane jednaka vanjskoj sili, tj. razlika potencijala između polova otvorenog izvora struje može se izračunati po formuli (1.39):
štoviše, integracija se može izvesti duž bilo koje linije koja povezuje polove izvora struje. Zamijenite (testno punjenje, kao i obično, postavite pozitivno) i zamijenite
Međutim, postoji rad koji obavljaju vanjske sile protiv elektrostatičkih sila prilikom prijenosa naboja od točke 2 do točke, a zatim, prema gornjoj definiciji, npr. d.s.
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. d.s. po veličini pada napona unutar samog izvora:
Pretpostavimo da u električnom krugu postoje dva izvora struje (slika II 1.30), koja se mogu uključiti tako da vanjske sile djeluju u njima bilo u jednom ili u suprotnom (b) smjeru. U prvom slučaju (a) vanjske sile u oba izvora djeluju u smjeru gibanja naboja i vrše pozitivan rad.Ukupni rad tih sila i zatim djeluju u krugu e. d.s.
Energija koja se oslobađa u krugu jednaka je zbroju rada oba izvora.
U drugom slučaju (b), na izvoru I, vanjske sile djeluju u smjeru kretanja naboja i vrše pozitivan rad; kod izvora II vanjske sile su usmjerene protiv kretanja naboja i vrše negativan rad. Ukupni rad vanjskih sila u krugu i ukupni e. d.s. u konturi
Za elektrotehničara i inženjera elektronike jedan od osnovnih zakona je Ohmov zakon. Svaki dan posao postavlja nove izazove za stručnjaka, a često je potrebno pronaći zamjenu za izgorjeli otpornik ili skupinu elemenata. Električar često mora mijenjati kablove kako bi izabrao pravi, morate "procijeniti" struju u opterećenju, tako da morate koristiti najjednostavnije fizikalne zakone i odnose u svakodnevnom životu. Značaj Ohmovog zakona u elektrotehnici je kolosalan, usput, većina teza elektrotehničkih specijalnosti izračunava se za 70-90% prema jednoj formuli.
Referenca za povijest
Ohmov zakon je 1826. godine otkrio njemački znanstvenik Georg Ohm. Empirijski je utvrdio i opisao zakon o omjeru struje, napona i vrste vodiča. Kasnije se pokazalo da treća komponenta nije ništa drugo nego otpor. Naknadno je ovaj zakon dobio ime po otkrivaču, ali stvar nije bila ograničena samo na zakon, već je njegovo ime nazvano i fizička veličina, kao počast njegovom djelu.
Vrijednost u kojoj se mjeri otpor dobila je ime po Georgu Ohmu. Na primjer, otpornici imaju dvije glavne karakteristike: snagu u vatima i otpor - mjernu jedinicu u ohmima, kiloomima, megaomima itd.
Ohmov zakon za dio strujnog kruga
Da biste opisali električni krug koji ne sadrži EMF, možete koristiti Ohmov zakon za dio kruga. Ovo je najjednostavniji oblik zapisa. 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 izravno proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu - to je točna formulacija Ohmovog zakona. Fizičko značenje ove formule je opisati ovisnost struje kroz dio strujnog kruga s njegovim poznatim otporom i naponom.
Pažnja! Ova formula vrijedi za istosmjernu struju, za izmjeničnu struju ima male razlike, na to ćemo se vratiti kasnije.
Osim omjera električnih veličina, ovaj oblik nam govori da je graf struje u odnosu na napon u otporu linearan i da je jednadžba funkcije ispunjena:
f(x) = ky ili f(u) = IR ili f(u)=(1/R)*I
Ohmov zakon za dio kruga koristi se za izračunavanje otpora otpornika u dijelu strujnog kruga ili za određivanje struje kroz njega s poznatim naponom i otporom. Na primjer, imamo otpornik R otpora od 6 ohma, na njegove stezaljke se primjenjuje napon od 12 V. Moramo saznati kolika će struja teći kroz njega. Izračunajmo:
I=12V/6Ω=2A
Idealni vodič nema otpor, međutim, zbog strukture molekula tvari od koje se sastoji, svako vodljivo tijelo ima otpor. Na primjer, to je bio razlog prijelaza s aluminijskih žica na bakrene žice u kućnim električnim mrežama. Specifični otpor bakra (Ohm na 1 metar duljine) manji je od otpora aluminija. U skladu s tim, bakrene žice se manje zagrijavaju, izdržavaju velike struje, što znači da možete koristiti žicu manjeg presjeka.
Drugi primjer - spirale uređaja za grijanje i otpornici imaju veliki otpor, jer. izrađeni su od raznih metala visoke otpornosti, kao što su nihrom, kantal, itd. Kada se nosioci naboja kreću kroz vodič, sudaraju se s česticama u kristalnoj rešetki, kao rezultat toga, oslobađa se energija u obliku topline i provodnik zagrijati se. Što je struja više - više sudara - to je više grijanja.
Kako bi se smanjilo zagrijavanje, vodič se mora ili skratiti ili povećati njegova debljina (poprečni presjek). Ove informacije mogu se napisati kao formula:
R žica =ρ(L/S)
Gdje je ρ otpornost u Ohm * mm 2 /m, L je duljina u m, S je površina poprečnog presjeka.
Ohmov zakon za paralelni i serijski krug
Ovisno o vrsti priključka, uočava se različita priroda toka struje i raspodjele napona. Za dio kruga serijskog spoja elemenata, napon, struja i otpor se nalaze po formuli:
To znači da u strujnom krugu od proizvoljnog broja serijski spojenih elemenata teče ista struja. U ovom slučaju, napon koji se primjenjuje na sve elemente (zbroj padova napona) jednak je izlaznom naponu izvora napajanja. Svaki element pojedinačno ima svoju vrijednost napona i ovisi o jakosti struje i otporu pojedinog:
U e-pošta \u003d I * R element
Otpor dijela kruga 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, tada najprije izračunajte otpor paralelno spojenih otpornika. Dobit ćete ukupni otpor dva otpornika i samo ga morate dodati trećem, koji je s njima spojen u seriju.
Ohmov zakon za kompletan krug
Za kompletan krug potreban je izvor napajanja. Idealan izvor napajanja je uređaj koji ima jednu karakteristiku:
- napon, ako je izvor EMF;
- jačina struje, ako je izvor struje;
Takvo napajanje je sposobno isporučiti bilo koju snagu uz konstantne izlazne parametre. U stvarnom izvoru energije postoje i parametri kao što su snaga i unutarnji otpor. U osnovi, unutarnji otpor je imaginarni otpornik u seriji s EMF izvorom.
Formula za Ohmov zakon za kompletan krug izgleda slično, ali se dodaje unutarnji otpor napajanja. Za potpuni lanac piše se formulom:
I=ε/(R+r)
Gdje je ε EMF u voltima, R je otpor opterećenja, r je unutarnji otpor napajanja.
U praksi je unutarnji otpor djelić oma, a za galvanske izvore značajno se povećava. To ste primijetili kada dvije baterije (nove i mrtve) imaju isti napon, ali jedna proizvodi potrebnu struju i radi ispravno, a druga ne radi, jer. progiba pri najmanjem opterećenju.
Ohmov zakon u diferencijalnom i integralnom obliku
Za homogeni dio strujnog kruga vrijede gornje formule, a za nehomogeni vodič potrebno ga je podijeliti na najkraće segmente tako da se promjene njegovih dimenzija minimiziraju unutar tog segmenta. To se u diferencijalnom obliku naziva Ohmov zakon.
Drugim riječima: gustoća struje izravno je proporcionalna intenzitetu i vodljivosti za beskonačno mali dio vodiča.
U integralnom obliku:
Ohmov zakon za izmjeničnu struju
Pri proračunu izmjeničnih krugova umjesto pojma otpora uvodi se pojam "impedancije". Impedancija je označena slovom Z, uključuje aktivni otpor opterećenja R a i reaktanciju X (ili R r). To je zbog oblika sinusoidne struje (i struja bilo kojeg drugog oblika) i parametara induktivnih elemenata, kao i zakona prebacivanja:
- Struja u induktivnom krugu ne može se mijenjati trenutno.
- Napon u krugu s kapacitivnošću ne može se mijenjati trenutno.
Dakle, struja počinje zaostajati ili voditi napon, a prividna snaga se dijeli na aktivnu i jalovanu.
X L i X C su reaktivne komponente opterećenja.
S tim u vezi, uvodi se vrijednost cosF:
Ovdje - Q - jalova snaga zbog izmjenične struje i induktivno-kapacitivnih komponenti, P - aktivna snaga (dispitirana u aktivnim komponentama), S - prividna snaga, cosF - faktor snage.
Možda ste primijetili da se formula i njezin prikaz sijeku s Pitagorinim teoremom. To je točno i kut F ovisi o tome koliko je velika reaktivna komponenta opterećenja – što je veća, to je veća. U praksi to dovodi do činjenice da je struja koja stvarno teče u mreži veća od one koju uzima u obzir kućno brojilo, dok poduzeća plaćaju punu snagu.
U ovom slučaju, otpor je predstavljen u složenom obliku:
Ovdje je j imaginarna jedinica, što je tipično za složeni oblik jednadžbi. Rjeđe se naziva i, ali u elektrotehnici se također označava efektivna vrijednost izmjenične struje, stoga je, da ne bude zabune, bolje koristiti j.
Zamišljena jedinica je √-1. Logično je da kod kvadriranja nema tog broja, što može rezultirati negativnim rezultatom "-1".
Kako zapamtiti Ohmov zakon
Da biste zapamtili Ohmov zakon, možete zapamtiti riječi jednostavnim riječima kao što su:
Što je napon veći, to je struja veća; što je veći otpor, to je niža struja.
Ili koristite mnemoničke slike i pravila. Prvi je prikaz Ohmovog zakona u obliku piramide – kratko i jasno.
Mnemoničko pravilo je pojednostavljeni oblik koncepta za jednostavno i lako razumijevanje i proučavanje. Može biti verbalno ili grafičko. Da biste ispravno pronašli željenu formulu, prstom zatvorite željenu vrijednost i dobijete odgovor u obliku proizvoda ili kvocijenta. Evo kako to radi:
Drugi je karikatura. Ovdje je prikazano: što više Om pokušava, to Amper teže prolazi, a što više volta, to lakše prolazi Amper.
Ohmov zakon jedan je od temeljnih u elektrotehnici; većina proračuna je nemoguća bez njegovog znanja. A u svakodnevnom radu često morate prevesti ili odrediti struju otporom. Apsolutno nije potrebno razumjeti njegovu derivaciju i podrijetlo svih veličina – ali je potrebno savladati konačne formule. Zaključno, želio bih napomenuti da među električarima postoji stara komična poslovica: "Ako ne poznaješ Oma, ostani kod kuće." I ako u svakoj šali postoji zrno istine, onda je ovdje ovo zrno istine 100%. Proučite teorijske temelje ako želite postati profesionalac u praksi, a u tome će vam pomoći i drugi članci s naše stranice.
Kao( 0 ) Ne sviđa mi se( 0 )
često se koristi u električnim radovima. Zahvaljujući uzorku koji je pronašao njemački fizičar Georg Ohm, danas možemo izračunati količinu struje koja teče u žici ili potrebnu debljinu žice za spajanje na mrežu.
Povijest otkrića
Budući znanstvenik od malih nogu bio je zainteresiran za. Napravio je mnogo testova vezanih za . Zbog nesavršenosti tadašnjih mjernih instrumenata, prvi rezultati istraživanja bili su pogrešni i kočili su daljnji razvoj problematike. Georg je objavio prvi znanstveni rad u kojem je opisao mogući odnos između napona i struje. Njegov kasniji rad potvrdio je pretpostavke, a Om je formulirao svoj poznati zakon. Svi radovi uključeni su u izvješće iz 1826. godine, ali znanstvena zajednica nije primijetila radove mladog fizičara.
Pet godina kasnije, kada je slavni francuski znanstvenik Poulier došao do istog zaključka, George Ohm je nagrađen Copleyjevom medaljom za veliki doprinos razvoju fizike kao znanosti.
Danas se Ohmov zakon koristi u cijelom svijetu, priznat kao pravi zakon prirode. .
Detaljan opis
Georgeov zakon pokazuje vrijednost električne energije u određenoj mreži, koja ovisi o otporu prema opterećenju i unutarnjim elementima izvora napajanja. Razmotrimo ovo detaljno.
Uvjetni uređaj koji koristi električnu energiju (na primjer, zvučni zvučnik) kada je spojen na izvor napajanja tvori zatvoreni krug (slika 1). Spojite zvučnik na bateriju. Sljedeća struja kroz zvučnik također slijedi kroz napajanje. Protok nabijenih čestica zadovoljit će otpor žice i unutarnje elektronike uređaja, kao i otpor baterije (elektrolit unutar staklenke ima određeni utjecaj na električnu struju). Na temelju toga, vrijednost otpora zatvorene mreže je zbroj otpora:
- Napajanje;
- Električni uređaj.
Spajanje uvjetnog električnog uređaja (zvučnika) na izvor napajanja (akumulator automobila)
Prvi parametar naziva se unutarnji, drugi - vanjski otpor. Otpor izvora električne energije označen je simbolom r.
Zamislimo da izvor napajanja/električni uređaj kroz mrežu propušta određenu struju T. Da bi se održala stabilna vrijednost električne energije vanjske mreže, u skladu sa zakonom, na njezinim krajevima mora se promatrati razlika potencijala, tj. jednako R*T. Kroz strujni krug prolazi struja iste veličine. Kao rezultat toga, održavanje konstantne vrijednosti električne energije unutar mreže zahtijeva razliku potencijala na krajevima otpora r. Ona, prema zakonu, mora 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 zbroju pada napona u unutarnjoj i vanjskoj mreži. Ako uzmemo vrijednost T iz zagrada, dobivamo:
E=T(r+R)
T=E/(r+R)
Primjeri problema za primjenu zakona za spojenu mrežu
1) Reostat otpora od 5 ohma spojen je na EMF izvor od 15 V i otpora od 2 oma. Zadatak je izračunati struju i napon na stezaljkama.
izračun
- Zamislite Ohmov zakon za spojenu mrežu: T=E/(r+R).
- Pad napona izračunava se po formuli: U= E-Tr=ER/(R+r).
- Zamijenimo 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 spoji otpornik otpora 30 Ohma, struja u mreži poprima vrijednost od 1,5 A, a kada se spoji isti element otpora od 15 Ohma, struja postaje 2,5 A. zadatak je saznati vrijednost EMF-a i unutarnjeg otpora kruga iz galvanskih ćelija.
izračun
- Zapišimo George Ohmov zakon za spojenu mrežu: T=E/(r+R).
- Iz njega izvodimo formule za unutarnji i vanjski otpor: E=T_1 R_1+T_1 r, E= T_2 R_2 + T 2r.
- Izjednačite dijelove formule i izračunajte unutarnji otpor: r=(T_1 R_1-T_2 R_2)/(T_2-T_1).
- Dobivene vrijednosti zamjenjujemo u zakon: E=(T_1 T_2 (R_2-R_1))/(T_2-T_1).
- Izvršimo izračune: r \u003d (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) / ( (2,5-1,5) A) = 56 V.
Odgovor: 7,5 ohma, 56 V.
Opseg Ohmovog zakona za zatvoreni krug
Ohmov zakon je univerzalni alat za električara. Omogućuje vam da ispravno izračunate struju i napon u mreži. Ohmov zakon je temelj principa rada nekih uređaja. Konkretno, osigurači.
Kratki spoj - slučajni kratki spoj dvaju dijelova mreže, koji nije predviđen dizajnom opreme i dovodi do kvarova. Kako bi se spriječili takvi fenomeni, koriste se posebni uređaji koji isključuju napajanje mreže.
Ako dođe do slučajnog kruga s velikim preopterećenjem, uređaj će automatski prestati opskrbljivati struju.
Ohmov zakon u ovom slučaju nalazi mjesto u dijelu istosmjernog kruga. U kompletnoj shemi procesa može biti mnogo više procesa. Mnoge radnje u izgradnji električne mreže ili njezinu popravku treba provoditi uzimajući u obzir zakon Georga Ohma.
Za cjelovito proučavanje omjera parametara struje u vodičima prikazane su sljedeće formule: 
Složeniji izraz zakona za praktičnu primjenu: 
Otpor je predstavljen omjerom napona i struje u strujnom krugu. Ako se napon poveća za n puta, trenutna vrijednost će se također povećati za n puta.
Ništa manje poznata u elektrotehnici su djela Gustava Kirchoffa. Njegova pravila nalaze primjenu u izračunima razgrananih mreža. Ova pravila se temelje na
Radovi znanstvenika korišteni su u izumu mnogih svakodnevnih stvari, kao što su žarulje sa žarnom niti i električni štednjaci. Moderni napredak u elektronici uvelike duguje otkrićima iz 1825.
Ohmov zakon za zatvoreni krug to kaže. Količina struje u zatvorenom krugu, koji se sastoji od izvora struje s unutarnjim otporom, kao i vanjskog otpora opterećenja. Ona će biti jednaka omjeru elektromotorne sile izvora i zbroja vanjskog i unutarnjeg otpora.
Formula 1 - Ohmov zakon za zatvoreni krug
Gdje se R Otpor vanjskog kruga mjeri u omima
r unutarnji otpor izvora struje također se mjeri u omima
I Struja u strujnom krugu. 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. Ali ipak, otpor kruga i elektromotorna sila izvora struje su poznati. U ovom slučaju, Ohmov zakon se ne može primijeniti na dio kruga.
U ovom slučaju se primjenjuje Ohmov zakon za zatvoreni krug. Kako bismo razjasnili načelo djelovanja ovog zakona, provest ćemo eksperiment. Da bismo to učinili, potreban nam je reostatski voltmetar i ampermetar izvora struje.
Prvo, napravimo krug koji se sastoji od izvora struje reostata i ampermetra. Prije početka pokusa dovedemo reostat u maksimalni položaj. Nakon uključivanja, u krugu će se pojaviti struja, koja se može promatrati na ampermetru. Pomicanjem klizača reostata vidjet ćemo da se pri promjeni vanjskog otpora kruga mijenja struja.
Slika 1 - mjerenje struje u krugu
Zatim, ostavljajući određeni otpor na reostatu, povezujemo još jedan isti paralelno s izvorom struje. I vidjet ćemo da će se struja u krugu povećati. Čini se da oba izvora imaju isti napon, otpor vanjskog kruga se nije promijenio, zašto se struja povećala.
To se dogodilo zbog činjenice da se smanjio unutarnji otpor izvora struje. A budući da je u zatvorenom krugu spojen u seriju s vanjskim otporom i izvorom struje. Tada ovaj unutarnji otpor također sudjeluje u stvaranju struje u krugu.
Formula 2 - Ohmov zakon za zatvoreni krug s n brojem izvora struje spojenih paralelno.
Na temelju prethodno navedenog možemo zaključiti da u stvarnom zatvorenom električnom krugu vrijednost struje ne može beskonačno rasti kada dođe do kratkog spoja u izvoru struje, budući da je ta vrijednost ograničena unutarnjim otporom izvora struje.
Ako se točke 1 i 2 podudaraju, tada izraz Ohmovog zakona za mjesto poprima jednostavniji oblik:
gdje je ukupni otpor zatvorenog kruga uključujući unutarnji otpor izvora, i algebarski zbroj emf. u ovom lancu.
Struja koja nastaje kada je vanjski otpor jednak nuli naziva se struja kratkog spoja.
Predavanje 10
Spajanje vodiča.
Koristeći Ohmov zakon za dio strujnog kruga, može se pokazati da su otpori serijskog i paralelnog spoja vodiča jednaki, respektivno:
Dokaz:
Imajte na umu da kada su vodiči spojeni paralelno, ukupni otpor je uvijek manji od najmanjeg otpora u paralelnom spoju. Provjerite sami.
Joule-Lenzov zakon.
Kada struja prolazi kroz vodič, toplina se stvara otporom, koji se raspršuje u okolini. Nađimo ovu količinu topline. Za to koristimo zakon održanja energije i Ohmov zakon.
Smatrati homogena dio kruga na kojem se održava konstantna razlika potencijala. Električno polje obavlja posao:
Ako na mjestu nema pretvorbe u mehaničku, kemijsku ili druge oblike energije osim topline, tada je količina topline koja se oslobađa jednaka radu električnog polja:
.
U ovom slučaju toplinska snaga je jednaka:
Konačna količina topline nalazi se integracijom tijekom vremena:
Ova formula izražava Joule-Lenzov zakon. Mehanizam oslobađanja topline povezan je s pretvorbom dodatne kinetičke energije, koju nosioci struje stječu u električnom polju, u energiju pobuđivanja vibracija rešetke kada se nosioci sudaraju s atomima na mjestima rešetke.
Nađimo izraz za Joule-Lenzov zakon u lokalnom obliku. U tu svrhu odabiremo elementarni volumen u vodiču u obliku cilindra s generatricom duž vektora . Neka je presjek cilindra , a njegova duljina . Zatim, prema Joule-Lenzovom zakonu, količina topline koja se oslobađa u tom volumenu tijekom vremena je:
gdje je volumen cilindra. Podijelivši posljednju relaciju s dobivamo formulu koja određuje toplinsku snagu koja se oslobađa po jedinici volumena vodiča:
Specifična toplinska snaga se mjeri u.
Rezultirajuća relacija izražava Joule-Lenzov zakon u lokalnom obliku: specifična toplinska snaga struje proporcionalna je kvadratu gustoće struje i specifičnom otporu vodiča u danoj točki.
U ovom obliku, Joule-Lenzov zakon je primjenjiv na nehomogene vodiče bilo kojeg oblika i ne ovisi o prirodi vanjskih sila. Ako na nosače djeluju samo električne sile, onda na temelju Ohmovog zakona:
Ako dio kruga sadrži izvor emf, tada će na nosioce struje djelovati ne samo električne, već i vanjske sile. U tom slučaju toplina koja se oslobađa u tom području jednaka je algebarskom zbroju rada električnih i vanjskih sila.
Ohmov zakon u integralnom obliku množimo sa jakošću struje:
Ovdje je lijevo (toplinska snaga), a desno je algebarski zbroj snaga električnih i vanjskih sila, koji se naziva trenutna snaga.
U zatvorenom krugu:
oni. snaga oslobađanja topline jednaka je snazi vanjskih sila.
Ohmov diferencijalni zakon
V 
odaberite vodič iz niza (kroz koji teče električna struja ja) mali cilindar smješten duž linija električne struje u vodiču Sl.5.2. Neka je duljina cilindra dl i presjek dS. Zatim
O 
ovdje
I 
Koristeći definiciju za gustoću struje (5.1) i za vodljivost vodiča (5.4), konačno dobivamo izraz koji se zove Ohmov diferencijalni zakon
Rad i snaga koju proizvodi električna struja
Prilikom pomicanja naboja između točaka s određenom razlikom potencijala koja odgovara padu napona U obavljen posao i snaga:
E 
Taj je zakon dobiven eksperimentalno i nazvan je Joule-Lenzov zakon. Ako, kao i prethodni slučaj, nastavimo s razmatranjem malih volumena, tada nije teško dobiti Joule-Lenzov zakon u diferencijalnom obliku (5.6-5.8):
Kirchhoffovi zakoni
Kirchhoffovo prvo pravilo
Razmotrimo električni krug s granama Sl.5.3. Točke grananja će se zvati čvorovi. U ustaljenom procesu, kada je električna struja koja teče kroz strujni krug konstantna, potencijali svih točaka u krugu također su nepromijenjeni. To se može dogoditi ako se električni naboji ne akumuliraju i ne nestanu na čvorovima kruga.
Dakle, u ustaljenom stanju, količina električne energije koja teče do čvora jednaka je količini električne energije koja napušta čvor. Stoga slijedi Kirchhoffovo prvo pravilo:
Algebarski zbroj jakosti električnih struja koje konvergiraju u čvor 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 vodiča
U praksi je često potrebno koristiti drugačiji spoj vodiča
P 
serijski spoj Sl.5.4.
P 
Kod takve veze električna struja u svim dijelovima strujnog kruga i na svim njegovim elementima je ista ja=
ja 1
=
ja 2
=
ja 3
=…
ja n. Napon na krajevima strujnog kruga između točaka A i B zbroj je napona na svakom njegovom elementu U AB =
U 1
+
U 2
+
U 3
+…
U n. Na ovaj način.
Paralelno spajanje Sl.5.5
Ohmov zakon za zatvoreni krug koji sadrži e.m.f.
R 
Razmotrimo nerazgranati električni krug koji sadrži E.D.S. ( E) s unutarnjim otporom r i koji sadrže vanjski otpor R Slika 5.6
Ukupni rad za pomicanje naboja oko kruga sastojat će se od rada u vanjskom krugu i rada unutar izvora A=A vanjski +A izvor .
Štoviše, rad u vanjskom krugu povezan s veličinom naboja je, po definiciji, razlika potencijala u vanjskom krugu (pad napona u vanjskom krugu) A vanjski / q= U. A rad vezan za naboj u cijelom krugu je, po definiciji, E.D.S. A/ q= E. Odavde E= U+ A izvor / q. Na drugoj strani A izvor = ja2 rt. Odavde A izvor / q= Ir. Tako konačno dobivamo: E= U+ Ir
Ili E= ja(R+ r) 5.12
Pod, ispod E zbroj svih E.D.S. uključeni u nerazgranati krug, a pod r i R podrazumijeva se zbroj svih unutarnjih i vanjskih otpora u nerazgrananom krugu.
Jačina struje je ista za cijeli nerazgranati zatvoreni krug koji sadrži E.D.S. izravno proporcionalan E.D.S. a obrnuto proporcionalno impedanciji strujnog kruga.
Drugo Kirchhofovo pravilo
Razmotrimo razgranati lanac Sl.5.7. Dio između dva susjedna čvora naziva se grana. Budući da se grananje odvija samo u susjednim čvorovima, jačina struje unutar grane je očuvana po veličini i smjeru. Svaki sklop se može smatrati skupom sklopova, a za svaki krug vrijedi:
U svakom zatvorenom krugu, mentalno odvojenom od električnog kruga, algebarski zbroj umnožaka otpora odgovarajućih dijelova kruga, uključujući unutarnje otpore izvora, po jakosti struje u krugu jednak je algebarskom zbroju svih EDS-a u lancu
Ohmov zakon za zatvoreni krug
Ako se u vodiču stvori električno polje i ne poduzmu 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, kako bi se održala konstantna struja dugo vremena, moraju biti ispunjena dva uvjeta: električni krug mora biti zatvoren; u električnom krugu, zajedno s dijelovima gdje je pozitiv
Budući da se naboji kreću u smjeru pada potencijala, trebalo bi postojati područja u kojima se ti naboji kreću u smjeru povećanja potencijala, tj. protiv sila elektrostatičkog polja (vidi dio kruga prikazan isprekidanom linijom na Sl. 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 u njegovom dijelu. EMF e mjereno u voltima (V). Izvor EMF-a ima određeni unutarnji otpor, ovisno o svom uređaju. Ovaj otpor je povezan serijski s izvorom u zajednički električni krug. Kao izvori EMF-a koriste se galvanske ćelije i istosmjerni generatori (slika 6.).
Ako nerazgranati zatvoreni električni krug (slika 7) sadrži nekoliko serijski spojenih elemenata s otporom i EMF izvorima e do ima unutarnji otpor, onda se može zamijeniti ekvivalentnim krugom prikazanim na sl. 6. Jačina struje u ekvivalentnom krugu određena je Ohmovim zakonom za zatvoreni krug:
;
EMF je, kao i struja, algebarska veličina. Ako EMF pridonosi kretanju pozitivnih naboja u odabranom smjeru, onda e> 0, ako EMF sprječava kretanje pozitivnih naboja u danom smjeru, tada 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.
Riža. 6 sl. 7
Iz Ohmovog zakona za zatvoreni krug proizlazi da pad napona U na stezaljkama izvora manji je od EMF-a. Stvarno, e, ili e. Budući da je, prema Ohmovom zakonu, za homogeni dio strujnog kruga napon na stezaljkama izvora, tada
3) koristeći Ohmov zakon za zatvoreni krug, uspostaviti odnos između jakosti struje i EMF-a.
Reci Ohmov zakon
Ohmov zakon je fizikalni zakon koji definira odnos između napona, struje i otpora vodiča u električnom krugu. Ime je dobio po svom otkriću Georgu Ohmu.
Dogodilo se da su u ovom dijelu stranice bile dvije verbalne formulacije Ohmovog zakona:
1. Bit zakona je jednostavna: ako se tijekom prolaska struje ne mijenjaju napon i svojstva vodiča, tada
jakost struje u vodiču izravno je proporcionalna naponu između krajeva vodiča i obrnuto proporcionalna otporu vodiča.
2. Ohmov zakon je formuliran na sljedeći način: Jačina struje u homogenom dijelu strujnog kruga izravno je proporcionalna naponu primijenjenom na presjek, a obrnuto proporcionalna karakteristici presjeka, koja se naziva električni otpor ove dionice.
Također treba imati na umu da je Ohmov zakon temeljni (osnovni) i da se može primijeniti na bilo koji fizički sustav u kojem postoje tokovi čestica ili polja koja nadilaze otpor. Može se koristiti za izračunavanje hidrauličkih, pneumatskih, magnetskih, električnih, svjetlosnih, toplinskih tokova itd., kao i Kirchhoffova pravila, međutim, takva se primjena ovog zakona iznimno rijetko koristi u visokospecijaliziranim proračunima.
Korisnik je obrisan
Njemački fizičar G. Ohm 1826. eksperimentalno je ustanovio da je jakost struje I koja teče kroz homogeni metalni vodič (tj. vodič u kojem ne djeluju vanjske sile) proporcionalna naponu U na krajevima vodiča: 
gdje je R = konst.
Vrijednost R obično se naziva električni otpor. Provodnik s električnim otporom naziva se otpornik. Ovaj omjer izražava Ohmov zakon za homogeni dio strujnog kruga: jačina struje u vodiču izravno je proporcionalna primijenjenom naponu i obrnuto proporcionalna otporu vodiča.
U SI, jedinica električnog otpora vodiča je ohm (Ohm). Otpor od 1 ohma ima dio strujnog kruga u kojem se pri naponu od 1 V javlja struja od 1 A.
Vodiči koji poštuju Ohmov zakon nazivaju se linearni. Grafička ovisnost jakosti struje I o naponu U (takvi grafovi nazivaju se strujno-naponskim karakteristikama, skraćeno CVC) prikazana je ravnom linijom koja prolazi kroz ishodište. Treba napomenuti da postoje mnogi materijali i uređaji koji ne poštuju Ohmov zakon, poput poluvodičke diode ili svjetiljke s plinskim pražnjenjem. Čak i za metalne vodiče pri dovoljno visokim strujama, uočava se odstupanje od Ohmovog linearnog zakona, budući da električni otpor metalnih vodiča raste s porastom temperature.
Za dio kruga koji sadrži EMF, Ohmov zakon je napisan u sljedećem obliku:
IR \u003d U12 \u003d φ1 - φ2 + E \u003d Δφ12 + E.
Ova relacija se naziva generalizirani Ohmov zakon.
Na ovoj sl. prikazan je zatvoreni istosmjerni krug. Presjek lanca (cd) je homogen.
Ohmov zakon,
IR = ∆φcd.
Odjeljak (ab) sadrži izvor struje s emf jednakom E.
Prema Ohmovom zakonu za heterogeno područje,
Ir = Δφab + E.
Zbrajanjem obje jednakosti dobivamo:
I(R + r) = Δφcd + Δφab + E.
Ali Δφcd = Δφba = – Δφab.
Tako
Ova formula izražava Ohmov zakon za kompletan krug: jačina struje u kompletnom krugu jednaka je elektromotornoj sili izvora podijeljenoj sa zbrojem otpora homogenog i nehomogenog dijela kruga.
Mali princ
U integralnom obliku: i=L*U | L-vodljivost, 1/R
U diferencijalnom obliku: j=A*E | A- električna vodljivost medija, j- gustoća struje
Za zatvorenu petlju: i= E/(r+R) | već donesena...
Za izmjenične struje: uo \u003d io * sqrt (r ^ 2 + (w * L -1 / w * C) ^ 2) | uo io su amplitude struje i napona, r je aktivni otpor kruga, što je u zagradama i u kvadratu - reaktivna komponenta, sqrt = kvadratni korijen....
Olya Semenova
Ohmov zakon je empirijski fizikalni zakon koji određuje odnos između elektromotorne sile izvora (ili električnog napona) i jakosti struje koja teče u vodiču i otpora vodiča. Podigao ga je Georg Ohm 1826. i dobio ime po njemu.
