Në 1826, shkencëtari gjerman Georg Ohm zbuloi dhe përshkroi
një ligj empirik për marrëdhëniet midis treguesve të tillë si forca aktuale, tensioni dhe karakteristikat e një përcjellësi në një qark. Më pas, me emrin e shkencëtarit, filloi të quhej ligji i Ohm-it.
Më vonë doli se këto karakteristika nuk janë asgjë më shumë se rezistenca e një përcjellësi që lind në procesin e kontaktit të tij me energjinë elektrike. Kjo është rezistenca e jashtme (R). Ekziston gjithashtu një rezistencë e brendshme (r) që është karakteristikë e burimit aktual.
Ligji i Ohmit për një pjesë të një zinxhiri
Sipas ligjit të përgjithësuar të Ohm-it për një seksion të caktuar të qarkut, rryma në seksionin e qarkut është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin në skajet e seksionit dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me rezistencën.
Ku U është voltazhi i skajeve të seksionit, I është forca aktuale, R është rezistenca e përcjellësit.
Duke marrë parasysh formulën e mësipërme, është e mundur të gjenden vlerat e panjohura të U dhe R duke kryer veprime të thjeshta matematikore.
Formulat e mësipërme janë të vlefshme vetëm kur rrjeti përjeton një rezistencë.
Ligji i Ohmit për një qark të mbyllur
Fuqia aktuale e qarkut të plotë është e barabartë me EMF-në e ndarë me shumën e rezistencave të seksioneve homogjene dhe johomogjene të qarkut.
Një rrjet i mbyllur ka rezistencë të brendshme dhe të jashtme. Prandaj, formulat e marrëdhënieve do të jenë të ndryshme.
Ku E është forca elektromotore (EMF), R është rezistenca e jashtme e burimit, r është rezistenca e brendshme e burimit.
Ligji i Ohmit për një seksion jo uniform të një qarku
Një rrjet elektrik i mbyllur përmban seksione të një natyre lineare dhe jolineare. Zonat që nuk kanë një burim aktual dhe nuk varen nga ndikimet e jashtme janë lineare, dhe zonat që përmbajnë një burim janë jolineare.
Ligji i Ohmit për një seksion të një rrjeti të një natyre homogjene u parashtrua më sipër. Ligji për seksionin jolinear do të jetë si më poshtë:
I = U / R = f1 - f2 + E / R
Ku f1 - f2 është diferenca potenciale në pikat fundore të seksionit të konsideruar të rrjetit
R është rezistenca totale e seksionit jolinear të qarkut
EMF i seksionit jolinear të qarkut mund të jetë më i madh se zero ose më pak. Nëse drejtimi i lëvizjes së rrymës që vjen nga burimi me lëvizjen e rrymës në rrjetin elektrik përputhet, lëvizja e ngarkesave me natyrë pozitive do të mbizotërojë dhe EMF do të jetë pozitive. Nëse drejtimet përkojnë, lëvizja e ngarkesave negative të krijuara nga EMF do të rritet në rrjet.
Ligji i Ohmit për rrymë alternative
Me kapacitetin ose inercinë në rrjet, është e nevojshme të merret parasysh në llogaritjet se ato japin rezistencën e tyre, nga veprimi i së cilës rryma bëhet e ndryshueshme.
Ligji i Ohmit për rrymë alternative duket si ky:
ku Z është rezistenca në të gjithë gjatësinë e rrjetit elektrik. Quhet gjithashtu impedancë. Impedanca përbëhet nga rezistenca të një natyre aktive dhe reaktive.
Ligji i Ohmit nuk është një ligj bazë shkencor, por vetëm një lidhje empirike dhe në disa kushte mund të mos respektohet:
- Kur rrjeti ka një frekuencë të lartë, fusha elektromagnetike ndryshon me një shpejtësi të madhe dhe inercia e transportuesve të ngarkesës duhet të merret parasysh në llogaritjet;
- Në kushte të temperaturës së ulët me substanca që kanë superpërçueshmëri;
- Kur një përcjellës nxehet shumë nga një tension kalues, raporti i rrymës ndaj tensionit bëhet i ndryshueshëm dhe mund të mos korrespondojë me ligjin e përgjithshëm;
- Kur është nën përcjellës të tensionit të lartë ose dielektrik;
- Në llambat LED;
- Në gjysmëpërçuesit dhe pajisjet gjysmëpërçuese.
Nga ana tjetër, elementët dhe përcjellësit që i binden ligjit të Ohmit quhen omikë.
Ligji i Ohm-it mund të japë një shpjegim për disa fenomene natyrore. Për shembull, kur shohim zogj të ulur në tela të tensionit të lartë, lind pyetja - pse rryma elektrike nuk vepron mbi ta? Shpjegimi është mjaft i thjeshtë. Zogjtë, të ulur në tela, janë një lloj udhërrëfyes. Pjesa më e madhe e tensionit bie në boshllëqet midis zogjve, dhe pjesa që bie mbi vetë "përçuesit" nuk përbën rrezik për ta.
Por ky rregull funksionon vetëm me një kontakt të vetëm. Nëse një zog prek një tel ose një shtyllë telegrafi me sqepin ose krahun e tij, ai në mënyrë të pashmangshme do të vdesë nga sasia e madhe e stresit që bartin këto zona. Incidente të tilla ndodhin kudo. Prandaj, për arsye sigurie, në disa vendbanime vendosen pajisje speciale për mbrojtjen e zogjve nga tensioni i rrezikshëm. Në stacione të tilla, zogjtë janë plotësisht të sigurt.
Ligji i Ohm-it gjithashtu zbatohet gjerësisht në praktikë. Energjia elektrike është vdekjeprurëse për njerëzit vetëm duke prekur një tel të zhveshur. Por në disa raste, rezistenca e trupit të njeriut mund të jetë e ndryshme.
Për shembull, lëkura e thatë dhe e paprekur është më rezistente ndaj energjisë elektrike sesa një plagë ose lëkura e mbuluar me djersë. Si rezultat i punës së tepërt, tensionit nervor dhe dehjes, edhe me një tension të ulët, një person mund të marrë një goditje të fortë elektrike.
Mesatarisht, rezistenca e trupit të njeriut është 700 ohms, që do të thotë se një tension prej 35 V është i sigurt për një person. Duke punuar me tension të lartë, përdorin ekspertët.
Dërgoni punën tuaj të mirë në bazën e njohurive është e thjeshtë. Përdorni formularin e mëposhtëm
Studentët, studentët e diplomuar, shkencëtarët e rinj që përdorin bazën e njohurive në studimet dhe punën e tyre do t'ju jenë shumë mirënjohës.
Postuar ne http://www.allbest.ru/
MINISTRIA E ARSIMIT TË REPUBLIKËS SË Bjellorusisë
Departamenti i Shkencave të Natyrës
abstrakte
Ligji i Ohmit
E përfunduar:
Ivanov M. A.
Prezantimi
1. Pamje e përgjithshme e ligjit të Ohm-it
2. Historia e zbulimit të ligjit të Ohmit, një biografi e shkurtër e shkencëtarit
3. Llojet e ligjeve të Ohm-it
4. Studimet e para të rezistencës së përçuesve
5. Matjet elektrike
konkluzioni
Literatura, burime të tjera informacioni
Prezantimi
Fenomene të lidhura me energjinë elektrike janë parë në Kinën e lashtë, Indinë dhe Greqinë e lashtë disa shekuj para fillimit të epokës sonë. Rreth vitit 600 para erës sonë, siç thonë legjendat e mbijetuara, filozofi i lashtë grek Thales i Miletit e njihte vetinë e qelibarit të fërkuar me lesh për të tërhequr objekte të lehta. Nga rruga, grekët e lashtë e quajtën qelibarin me fjalën "elektron". Prej tij e ka origjinën edhe fjala “energji elektrike”. Por grekët vëzhguan vetëm fenomenet e energjisë elektrike, por nuk mund të shpjegonin.
Shekulli i 19-të ishte plot me zbulime në lidhje me energjinë elektrike. Një zbulim solli një zinxhir të tërë zbulimesh gjatë disa dekadave. Energjia elektrike nga lënda e kërkimit filloi të shndërrohej në mall. Filloi prezantimi i tij i gjerë në fusha të ndryshme të prodhimit. U shpikën dhe u krijuan motorë elektrikë, gjeneratorë, telefon, telegraf, radio. Fillon futja e energjisë elektrike në mjekësi.
Tensioni, rryma dhe rezistenca janë sasi fizike që karakterizojnë dukuritë që ndodhin në qarqet elektrike. Këto sasi janë të lidhura. Kjo lidhje u studiua për herë të parë nga fizikani gjerman 0m. Ligji i Ohm-it u zbulua në 1826.
1. Pamje e përgjithshme e ligjit të Ohm-it
Ligji i Ohm-it tingëllon si ky: Fuqia aktuale në seksionin e qarkut është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin në këtë seksion (në një rezistencë të caktuar) dhe në përpjesëtim të kundërt me rezistencën e seksionit (në një tension të caktuar): I = U / R, rrjedh nga formula që U = ICHR dhe R = U / I. Meqenëse rezistenca e një përcjellësi të caktuar nuk varet as nga tensioni as nga forca e rrymës, atëherë formula e fundit duhet lexuar si më poshtë: rezistenca e një përcjellësi të caktuar është e barabartë me raportin të tensionit në skajet e tij ndaj fuqisë së rrymës që kalon nëpër të. Në qarqet elektrike, përçuesit (konsumatorët e energjisë elektrike) më së shpeshti lidhen në seri (për shembull, llamba në kurora të pemës së Krishtlindjes) dhe paralelisht (për shembull, pajisjet elektrike shtëpiake).
Me një lidhje serike, forca aktuale në të dy përçuesit (llamba) është e njëjtë: I = I1 = I2, tensioni në skajet e seksionit të qarkut në shqyrtim është shuma e tensionit në llambën e parë dhe të dytë: U = U1 + U2. Rezistenca totale e seksionit është e barabartë me shumën e rezistencave të llambave R = R1 + R2.
Kur rezistorët janë të lidhur paralelisht, voltazhi në seksionin e qarkut dhe në skajet e rezistorëve është i njëjtë: U = U1 = U2. forca e rrymës në pjesën e padegëzuar të qarkut është e barabartë me shumën e rrymave në rezistorët individualë: I = I1 + I2. Rezistenca totale e seksionit është më e vogël se rezistenca e çdo rezistori.
Nëse rezistencat e rezistorëve janë të njëjta (R1 = R2) atëherë rezistenca totale e seksionit Nëse tre ose më shumë rezistorë janë të lidhur paralelisht në qark, atëherë rezistenca totale mund të jetë -
gjetur me formulën: 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + ... + 1 / RN. Konsumatorët e rrjetit janë të lidhur paralelisht, të cilët janë projektuar për një tension të barabartë me tensionin e rrjetit.
Pra, Ligji i Ohm-it vendos marrëdhënien midis amperazhit Unë në dirigjent dhe ndryshim potencial (tension) U ndërmjet dy pikave (seksioneve) fikse të këtij përcjellësi:
Raporti i pamjes R, e cila varet nga vetitë gjeometrike dhe elektrike të përcjellësit dhe nga temperatura, quhet rezistencë omike ose thjesht rezistenca e një seksioni të caktuar të përcjellësit.
2. Historia e zbulimit të ligjit të Ohmit, një biografi e shkurtër e shkencëtarit
Georg Simon Ohm lindi më 16 mars 1787 në Erlangen, në familjen e një bravandreqës të trashëguar. Pasi la shkollën, Georg hyri në gjimnazin e qytetit. Gjimnazi Erlangen mbikëqyrej nga universiteti. Gjimnazin e mbanin katër profesorë. Georg, pasi mbaroi shkollën e mesme, në pranverën e vitit 1805 filloi të studionte matematikë, fizikë dhe filozofi në Fakultetin Filozofik të Universitetit Erlangen.
Pasi studioi për tre semestra, ai pranoi një ftesë për të zënë vendin e një mësuesi matematike në një shkollë private në qytetin zviceran të Gottstadt.
Më 1811 u kthye në Erlangen, u diplomua nga universiteti dhe mori doktoraturën. Menjëherë pas mbarimit të universitetit, atij iu ofrua pozita e profesorit asistent të Departamentit të Matematikës të po këtij universiteti.
Në 1812 Ohm u emërua mësues i matematikës dhe fizikës në shkollën Bamberg. Në 1817, ai botoi veprën e tij të parë të shtypur mbi metodat e mësimdhënies, "Mënyra më e mirë për të mësuar gjeometrinë në klasat përgatitore". Ohm filloi të studionte energjinë elektrike. Om e bazoi pajisjen e tij matëse elektrike në dizajnin e balancës së rrotullimit të Kulombit. Ohm zyrtarizoi rezultatet e kërkimit të tij në formën e një artikulli të titulluar "Një raport paraprak mbi ligjin me të cilin metalet kryejnë elektricitetin kontaktues". Artikulli u botua në 1825 në Journal of Physics and Chemistry, botuar nga Schweigger. Megjithatë, shprehja e gjetur dhe publikuar nga Ohm rezultoi e pasaktë, gjë që ishte një nga arsyet e mosnjohjes së tij të gjatë. Pasi kishte marrë të gjitha masat paraprake, pasi kishte eliminuar më parë të gjitha burimet e dyshuara të gabimit, Ohm vazhdoi me matje të reja.
Artikulli i tij i famshëm "Përcaktimi i ligjit me anë të të cilit metalet përcjellin elektricitetin kontaktues, së bashku me një skicë të teorisë së aparatit voltaik dhe shumëzuesit Schweigger", botuar në 1826 në "Journal of Physics and Chemistry", u botua.
Në maj 1827, "Hetimet teorike të qarqeve elektrike" në 245 faqe, e cila përmbante arsyetimin teorik tashmë të Ohm-it mbi qarqet elektrike. Në këtë punë, shkencëtari propozoi të karakterizonte vetitë elektrike të një përcjellësi nga rezistenca e tij dhe e futi këtë term në përdorim shkencor. Ohm gjeti një formulë më të thjeshtë për ligjin e një seksioni të një qarku elektrik që nuk përmban EMF: "Madhësia e rrymës në një qark galvanik është drejtpërdrejt proporcionale me shumën e të gjitha tensioneve dhe është në përpjesëtim të zhdrejtë me shumën e reduktuar. Në këtë rast, gjatësia totale e reduktuar përcaktohet si shuma e të gjitha gjatësive të reduktuara individuale për seksione homogjene me përçueshmëri të ndryshme dhe seksion kryq të ndryshëm ".
Në 1829 u shfaq artikulli i tij "Studimi eksperimental i funksionimit të një shumëzuesi elektromagnetik", në të cilin u hodhën themelet e teorisë së instrumenteve matëse elektrike. Këtu Ohm propozoi një njësi të rezistencës, për të cilën ai zgjodhi rezistencën e një teli bakri 1 këmbë të gjatë dhe një seksion kryq prej 1 vijë katrore.
Në 1830 u shfaq studimi i ri i Ohm, "Një Përpjekje për të Krijuar një Teori të Përafërt të Përçueshmërisë Unipolare". Vetëm në 1841 vepra e Ohm u përkthye në anglisht, në 1847 - në italisht, në 1860 - në frëngjisht.
Më 16 shkurt 1833, shtatë vjet pas publikimit të artikullit në të cilin u botua zbulimi i tij, Ohm-it iu ofrua një vend si profesor i fizikës në Shkollën Politeknike të Nurembergut të sapoorganizuar. Shkencëtari fillon kërkimet në fushën e akustikës. Ohm formuloi rezultatet e kërkimit të tij akustik në formën e një ligji që më vonë u bë i njohur si ligji akustik i Ohm-it.
Më herët se të gjithë shkencëtarët e huaj, ligji i Ohm-it u njoh nga fizikanët rusë Lenz dhe Jacobi. Ato ndihmuan edhe në njohjen e tij ndërkombëtare. Me pjesëmarrjen e fizikantëve rusë, më 5 maj 1842, Shoqëria Mbretërore e Londrës i dha Ohmit një medalje ari dhe e zgjodhi atë anëtar.
Më 1845 u zgjodh anëtar i rregullt i Akademisë së Shkencave të Bavarisë. Në 1849, shkencëtari u ftua në Universitetin e Mynihut si një profesor i jashtëzakonshëm. Po atë vit emërohet kurator i koleksionit shtetëror të instrumenteve fiziko-matematikore, ndërsa ka mbajtur leksione në fizikë dhe matematikë. Në 1852 Om u gradua profesor i zakonshëm. Om vdiq më 6 korrik 1854. Në 1881, në një kongres elektroteknik në Paris, shkencëtarët miratuan unanimisht emrin e njësisë së rezistencës - 1 ohm.
3. Llojet e ligjeve të Ohm-it
Ekzistojnë disa lloje të ligjit të Ohm-it.
Ligji i Ohm-it për një seksion homogjen të një zinxhiri (që nuk përmban një burim rryme): rryma në përcjellës është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin e aplikuar dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me rezistencën e përcjellësit:
Ligji i Ohmit për një qark të plotë - rryma në qark është proporcionale me EMF që vepron në qark dhe është në përpjesëtim të zhdrejtë me shumën e rezistencave të qarkut dhe rezistencën e brendshme të burimit.
ku unë jam forca aktuale
E - forca elektromotore
R është rezistenca e jashtme e qarkut (d.m.th. rezistenca e tij
pjesë e qarkut që është jashtë burimit EMF)
EMF është puna e forcave të jashtme (d.m.th. forcave me origjinë jo elektrike) për të lëvizur ngarkesën në qark, referuar vlerës së kësaj ngarkese.
Njësitë:
EMF - volt
Rryma - amper
Rezistenca (R dhe r) - ohms
Duke zbatuar ligjin bazë të qarkut elektrik (ligji i Ohm-it), është e mundur të shpjegohen shumë dukuri natyrore që në pamje të parë duken misterioze dhe paradoksale. Për shembull, të gjithë e dinë se çdo kontakt i njeriut me telat elektrikë të gjallë është vdekjeprurës. Vetëm një prekje në një tel të thyer të linjës së tensionit të lartë mund të godasë një person ose një kafshë. Por në të njëjtën kohë, ne vazhdimisht shohim se si zogjtë ulen me qetësi në linjat e tensionit të lartë dhe asgjë nuk kërcënon jetën e këtyre krijesave të gjalla. Atëherë si mund të gjendet një shpjegim për këtë paradoks?
Dhe ky fenomen shpjegohet mjaft thjesht nëse imagjinojmë që një zog në një tel elektrik është një nga seksionet e rrjetit elektrik, rezistenca e të dytit tejkalon ndjeshëm rezistencën e një seksioni tjetër të të njëjtit qark (d.m.th., një hendek i vogël midis këmbëve të zogut). Prandaj, forca e rrymës elektrike që vepron në seksionin e parë të qarkut, domethënë në trupin e zogut, do të jetë plotësisht i sigurt për të. Sidoqoftë, siguria e plotë i garantohet asaj vetëm në kontakt me një pjesë të një teli të tensionit të lartë. Por, sapo një zog, i ulur në një linjë elektrike, prek një tel ose ndonjë objekt që ndodhet afër telit (për shembull, një shtyllë telegrafi) me krahun ose sqepin e tij, zogu në mënyrë të pashmangshme do të vdesë. Në fund të fundit, shtylla është e lidhur drejtpërdrejt me tokën, dhe rrjedha e ngarkesave elektrike, duke kaluar në trupin e zogut, është në gjendje ta vrasë atë në çast, duke lëvizur me shpejtësi drejt tokës. Fatkeqësisht, për këtë arsye, shumë zogj ngordhin në qytete.
Për të mbrojtur zogjtë nga efektet e dëmshme të elektricitetit, shkencëtarët e huaj kanë zhvilluar pajisje speciale - zogjtë e izoluar nga rryma elektrike. Pajisjet e tilla u vendosën në linjat e tensionit të lartë. Zogjtë, të ulur në një kopësht të izoluar, mund të prekin telat, shtyllat ose kllapat me sqepin, krahët ose bishtin e tyre pa ndonjë rrezik për jetën e tyre. Sipërfaqja e sipërme, e ashtuquajtura stratum corneum e lëkurës së njeriut ka rezistencën më të madhe. Rezistenca e lëkurës së thatë dhe të paprekur mund të arrijë 40,000 - 100,000 ohms. Stratum corneum është shumë i parëndësishëm, vetëm 0,05 - 0,2 mm. dhe depërton lehtësisht me një tension prej 250 V. Në të njëjtën kohë, rezistenca ulet njëqind herë dhe bie sa më shpejt, aq më gjatë vepron rryma në trupin e njeriut. Në mënyrë të theksuar, deri në 800 - 1000 Ohm, rezistenca e trupit të njeriut zvogëlohet nga djersitja e shtuar e lëkurës, puna e tepërt, eksitimi nervor, dehja. Kjo shpjegon se ndonjëherë edhe tensionet e vogla mund të shkaktojnë goditje elektrike. Nëse, për shembull, rezistenca e trupit të njeriut është 700 Ohm, atëherë vetëm tensioni 35 V do të jetë i rrezikshëm. Kjo është arsyeja pse, për shembull, elektricistët, edhe kur punojnë me një tension prej 36 V, përdorin pajisje mbrojtëse izoluese - doreza gome. ose vegla me doreza të izoluara.
Ligji i Ohm-it duket aq i thjeshtë saqë vështirësitë që duheshin kapërcyer në vendosjen e tij anashkalohen dhe harrohen. Ligji i Ohmit nuk është i lehtë për t'u testuar dhe nuk mund të konsiderohet si një e vërtetë e dukshme; në të vërtetë, ai dështon për shumë materiale.
Cilat janë këto vështirësi? A nuk është e mundur të kontrollohet se çfarë jep një ndryshim në numrin e elementeve të një kolone voltaike duke përcaktuar rrymën për një numër të ndryshëm elementësh?
Fakti është se kur marrim një numër të ndryshëm elementësh, ne ndryshojmë të gjithë zinxhirin, sepse elementët shtesë kanë rezistencë shtesë. Prandaj, është e nevojshme të gjendet një mënyrë për të ndryshuar tensionin pa ndryshuar vetë baterinë. Përveç kësaj, një rrymë me përmasa të ndryshme ngroh telin në një temperaturë të ndryshme dhe ky efekt mund të ndikojë gjithashtu në forcën aktuale. Ohm (1787-1854) i kapërceu këto vështirësi duke përfituar nga fenomeni i termoelektricitetit, të cilin Seebeck (1770-1831) e zbuloi në 1822.
Kështu, Ohm tregoi se rryma është proporcionale me tensionin dhe anasjelltas proporcionale me impedancën e qarkut. Ishte një rezultat i thjeshtë për një eksperiment kompleks. Kështu të paktën duhet të na duket tani.
Bashkëkohësit e Ohm-it, veçanërisht bashkatdhetarët e tij, besonin ndryshe: ndoshta ishte thjeshtësia e ligjit të Ohm-it që ngjalli dyshimin e tyre. Om u përball me vështirësi në karrierë, në nevojë; Ohm ishte veçanërisht i dëshpëruar nga fakti që veprat e tij nuk u njohën. Për meritë të Britanisë së Madhe dhe veçanërisht të Shoqërisë Mbretërore, duhet thënë se puna e Ohm-it ka marrë njohje të merituar atje. Om është një nga ata njerëz të mëdhenj emrat e të cilëve shpesh shkruhen me një shkronjë të vogël: emri "om" iu caktua njësisë së rezistencës.
4. Studimet e para të rezistencës së përçuesve
Çfarë është një dirigjent? Ky është një komponent thjesht pasiv i një qarku elektrik, u përgjigjën studiuesit e parë. Të angazhohesh në kërkimin e tij do të thotë thjesht të ngatërrosh veten për gjëegjëza të panevojshme, tk. vetëm burimi aktual është një element aktiv.
Kjo pikëpamje e gjërave na shpjegon pse shkencëtarët, të paktën deri në vitin 1840, treguan pak interes për ato pak punë që u kryen në këtë drejtim.
Pra, në kongresin e dytë të shkencëtarëve italianë, të mbajtur në Torino në 1840 (i pari u takua në Pizë në 1839 dhe madje fitoi njëfarë rëndësie politike), duke folur në debatin mbi raportin e paraqitur nga Marianini, De la Reeve argumentoi se përçueshmëria e Shumica e lëngjeve nuk janë absolute, "por relative dhe ndryshojnë me ndryshimin e amperazhit". Ligji i Ohmit u botua 15 vjet më parë!
Ndër të paktët shkencëtarë që filluan çështjen e përçueshmërisë së përcjellësve pas shpikjes së galvanometrit ishte Stefano Marianini (1790-1866).
Ai erdhi në zbulimin e tij rastësisht, duke studiuar tensionin e baterive. Ai vuri re se me një rritje të numrit të elementeve të një kolone voltaike, efekti elektromagnetik në tregues nuk rritet ndjeshëm. Kjo bëri që Marianini të mendojë menjëherë se çdo element volt përfaqëson një pengesë për kalimin e rrymës. Ai eksperimentoi me çifte "aktive" dhe "joaktive" (d.m.th., të përbërë nga dy pllaka bakri të ndara nga një jastëk i lagur) dhe në mënyrë empirike gjeti një marrëdhënie në të cilën lexuesi modern njeh një rast të veçantë të ligjit të Ohmit, kur rezistenca e një të jashtme qarku nuk merret në vëmendje, siç ishte në përvojën e Marianinit.
Georg Simon Ohm (1789-1854) njohu meritat e Marianinit, megjithëse puna e tij nuk i dha Ohmit ndihmë të drejtpërdrejtë në punën e tij. Ohm u frymëzua në kërkimin e tij nga vepra ("Teoria analitike e nxehtësisë", Paris, 1822) e Jean Baptiste Fourier (1768-1830) - një nga veprat më domethënëse shkencore të të gjitha kohërave, e cila shumë shpejt fitoi famë dhe të lartë. lëvdata mes matematikanëve dhe fizikantëve të asaj kohe. Ohmu doli me idenë se mekanizmi i "rrjedhjes së nxehtësisë", për të cilin Fourier flet, mund të krahasohet me një rrymë elektrike në një përcjellës. Dhe ashtu si në teorinë e Furierit fluksi i nxehtësisë midis dy trupave ose midis dy pikave të të njëjtit trup shpjegohet me ndryshimin e temperaturës, në të njëjtën mënyrë Ohm shpjegon shfaqjen e një rryme elektrike midis tyre me ndryshimin në "forcat elektroskopike". në dy pika të përcjellësit.
Duke iu përmbajtur kësaj analogjie, Ohm filloi kërkimin e tij eksperimental duke përcaktuar vlerat relative të përçueshmërisë së përçuesve të ndryshëm. Duke përdorur një metodë që tani është bërë klasike, ai lidhi në seri midis dy pikave të qarkut përçues të hollë të materialeve të ndryshme me të njëjtin diametër dhe ndryshoi gjatësinë e tyre në mënyrë që të fitohej një sasi e caktuar rryme. Rezultatet e para që ai arriti të marrë sot duken mjaft modeste. galvanometri elektrik i ligjit oh
Historianët habiten, për shembull, nga fakti se, sipas matjeve të Ohmit, argjendi ka një përçueshmëri më të ulët se bakri dhe ari dhe pranojnë me përbuzje shpjegimin e dhënë më vonë nga vetë Ohm, sipas të cilit eksperimenti u krye me një tel argjendi. mbuluar me një shtresë vaji, dhe kjo ishte mashtruese për sa i përket diametrit të saktë të vlerës.
Në atë kohë, kishte shumë burime gabimesh në kryerjen e eksperimenteve (pastërti e pamjaftueshme e metaleve, vështirësi në kalibrimin e telit, vështirësi në kryerjen e matjeve të sakta, etj.). Burimi më i rëndësishëm i gabimit ishte polarizimi i baterisë. Elementet konstante (kimike) nuk njiheshin ende në atë kohë, kështu që gjatë kohës së nevojshme për matje, forca elektromotore e elementit ndryshoi ndjeshëm. Ishin këto arsye që shkaktuan gabime që çuan në faktin se Ohm, në bazë të eksperimenteve të tij, erdhi në ligjin logaritmik të varësisë së fuqisë aktuale nga rezistenca e përcjellësit të lidhur midis dy pikave të qarkut. Pas publikimit të artikullit të parë të Ohm-it, Poggendorf e këshilloi atë të braktiste elementët kimikë dhe të përdorte më mirë termoelementin bakër-bismut, i cili ishte prezantuar së fundmi nga Seebeck.
Ohm ia vuri veshin kësaj këshille dhe përsëriti eksperimentet e tij, pasi kishte montuar një instalim me një bateri termoelektrike, në qarkun e jashtëm të së cilës ishin lidhur në seri tetë tela bakri me të njëjtin diametër, por me gjatësi të ndryshme. Ai mati forcën e rrymës duke përdorur një lloj ekuilibri rrotullues të formuar nga një gjilpërë magnetike e varur në një fije metalike. Kur një rrymë paralele me shigjetën e devijoi atë, Om e ktheu fillin mbi të cilin ishte pezulluar derisa shigjeta ishte në pozicionin e saj normal;
forca e rrymës konsiderohej proporcionale me këndin përmes të cilit ishte përdredhur filli. Ohm arriti në përfundimin se rezultatet e eksperimenteve të kryera me tetë tela të ndryshëm "mund të shprehen shumë mirë nga ekuacioni
ku X tregon intensitetin e veprimit magnetik të përcjellësit, gjatësia e të cilit është e barabartë me x, dhe a dhe b janë konstante që varen, përkatësisht, nga forca ngacmuese dhe nga rezistenca e pjesës tjetër të qarkut.
Kushtet e eksperimentit ndryshuan: rezistencat dhe çiftet termoelektrike u zëvendësuan, por rezultatet u reduktuan në formulën e mësipërme, e cila shumë lehtë shndërrohet në atë të njohur për ne nëse X zëvendësohet nga forca aktuale, a nga forca elektromotore dhe b + x, nga rezistenca totale e qarkut.
Pasi ka marrë këtë formulë, Ohm e përdor atë për të studiuar efektin e shumëzuesit Schweigger në devijimin e shigjetës dhe për të studiuar rrymën që kalon në qarkun e jashtëm të baterisë së qelizave, në varësi të mënyrës se si ato janë të lidhura - në seri ose në paralele. Kështu, ai shpjegon (siç bëhet tani në tekstet shkollore) se si përcaktohet rryma e jashtme e baterisë - një pyetje që ishte mjaft e errët për studiuesit e parë. Ohm shpresonte se puna e tij eksperimentale do t'i hapte rrugën për në universitet, të cilin ai e dëshironte aq shumë. Megjithatë, artikujt kaluan pa u vënë re. Më pas ai la detyrën e mësuesit në gjimnazin e Këlnit dhe shkoi në Berlin për të kuptuar teorikisht rezultatet e marra. Në 1827, në Berlin, ai botoi veprën e tij kryesore Die galvanische Kette, mathe-matisch bearbeitet (Një qark galvanik i projektuar matematikisht).
Kjo teori, në zhvillimin e së cilës ai u frymëzua, siç e kemi treguar tashmë, nga teoria analitike e Furierit për nxehtësinë, paraqet koncepte dhe përkufizime të sakta të forcës elektromotore, ose "forcës elektroskopike", siç e quan Ohm, përçueshmëri elektrike (Starke der Leitung) dhe fuqia aktuale. Pasi e shpreh ligjin që ai nxori në formë diferenciale, të dhënë nga autorët modernë, Ohm e shkruan atë në vlera të fundme për raste të veçanta të qarqeve elektrike specifike, nga të cilat qarku termoelektrik është veçanërisht i rëndësishëm. Duke u nisur nga kjo, ai formulon ligjet e njohura të ndryshimeve në tensionin elektrik përgjatë një qarku.
Por edhe studimet teorike të Ohmit kaluan pa u vënë re, dhe nëse dikush shkruante për to, ishte vetëm për të tallur "një fantazi morbide, qëllimi i vetëm i së cilës është dëshira për të nënçmuar dinjitetin e natyrës". Dhe vetëm dhjetë vjet më vonë, veprat e tij brilante gradualisht filluan të gëzojnë njohjen e duhur: në
Ata u vlerësuan në Gjermani nga Poggendorf dhe Fechner, në Rusi nga Lenz, në Angli nga Wheatstone, në Amerikë nga Henry dhe në Itali nga Matteucci.
Njëkohësisht me eksperimentet e Ohm-it, A. Becquerel kreu eksperimentet e tij në Francë dhe Barlow në Angli. Eksperimentet e të parit janë veçanërisht të shquara nga futja e një galvanometri diferencial me një mbështjellje të dyfishtë të kornizës dhe përdorimi i një metode matëse "zero". Eksperimentet e Barlow-it ia vlen të përmenden sepse ato konfirmuan eksperimentalisht qëndrueshmërinë e rrymës në të gjithë qarkun. Ky përfundim u testua dhe u zgjerua në rrymën e brendshme të baterisë nga Fechner në 1831, i përmbledhur në 1851 nga Rudolf Kohlrausch
(180E - 1858) në përçuesit e lëngët, dhe më pas u konfirmua përsëri nga eksperimentet e kujdesshme të Gustav Needmann (1826-1899).
5. Matjet elektrike
Bekereli përdori një galvanometër diferencial për të krahasuar rezistencat elektrike. Në bazë të hulumtimit të tij, ai formuloi ligjin e njohur të varësisë së rezistencës së një përcjellësi nga gjatësia dhe seksioni i tij. Këto vepra u vazhduan nga Pouillet dhe u përshkruan prej tij në botimet e mëvonshme të tij të famshme "Elements de
physique eksperimentale "(" Themelet e fizikës eksperimentale "), botimi i parë i të cilit u shfaq në 1827. Rezistenca u përcaktua me krahasim.
Tashmë në 1825, Marianini tregoi se në qarqet e degëzimit, rryma elektrike shpërndahet mbi të gjithë përçuesit, pavarësisht nga materiali prej të cilit janë bërë, në kundërshtim me deklaratën e Voltës, i cili besonte se nëse një degë e qarkut formohet nga një përcjellës metalik. , dhe pjesa tjetër janë të lëngshme, atëherë e gjithë rryma duhet të kalojë përmes përçuesit metalik. Arago dhe Pouillet popullarizuan vëzhgimet e Marianinit në Francë. Duke mos ditur ende ligjin e Ohmit, Pouillet në 1837 përdori këto vëzhgime dhe ligjet e Bekerelit për të treguar se përçueshmëria e një qarku ekuivalent me dy
qarqe të degëzuara, të barabarta me shumën e përçueshmërive të të dy qarqeve. Me këtë punë, Pouillet hodhi themelet për studimin e zinxhirëve të degëzuar. Pouillet vendosi një sërë termash për ta,
të cilat janë ende gjallë, dhe disa ligje të veçanta të përgjithësuara nga Kirchhoff në 1845 në "parimet" e tij të njohura..
Shtysen më të madhe për matjet elektrike, dhe në veçanti matjet e rezistencës, e dhanë nevojat e shtuara të teknologjisë dhe në radhë të parë problemet që lindën me ardhjen e telegrafit elektrik. Për herë të parë, ideja e përdorimit të energjisë elektrike për të transmetuar sinjale në distancë lindi në shekullin e 18-të. Volta përshkroi projektin telegrafik dhe Ampere, në vitin 1820, propozoi përdorimin e fenomeneve elektromagnetike për të transmetuar sinjale. Ideja e Amperit u mor nga shumë shkencëtarë dhe teknikë: në 1833 Gauss dhe Weber ndërtuan në Göttingen linjën më të thjeshtë telegrafike që lidh observatorin astronomik dhe laboratorin e fizikës. Por aplikimi praktik i telegrafit ishte falë amerikanit Samuel Morse (1791-1872), i cili në 1832 pati idenë me fat për të krijuar një alfabet telegrafik të përbërë vetëm nga dy karaktere. Pas përpjekjeve të shumta në Morse, në 1835, modeli i parë i papërpunuar i telegrafit u ndërtua më në fund privatisht në Universitetin e Nju Jorkut. Në 1839, një eksperiment
linja midis Uashingtonit dhe Baltimores, dhe në 1844 u formua kompania e parë amerikane e organizuar nga Morse për të komercializuar shpikjen e re. Ishte gjithashtu zbatimi i parë praktik i rezultateve të kërkimit shkencor në fushën e energjisë elektrike.
Në Angli, studimi dhe përmirësimi i telegrafit u mor nga Charles Wheatstone (1802-1875), një ish-mjeshtër i prodhimit të instrumenteve muzikore. Duke kuptuar rëndësinë
matjet e rezistencës, Wheatstone filloi të kërkonte metodat më të thjeshta dhe më të sakta të matjeve të tilla. Metoda e krahasimit në përdorim në atë kohë, siç e pamë, dha rezultate jo të besueshme, kryesisht për shkak të mungesës së furnizimeve të qëndrueshme me energji elektrike. Tashmë në 1840 Wheatstone gjeti një mënyrë për të matur rezistencën pavarësisht nga qëndrueshmëria e forcës elektromotore dhe tregoi pajisjen e tij Jacobi. Sidoqoftë, artikulli në të cilin përshkruhet kjo pajisje dhe që mund të quhet puna e parë në fushën e inxhinierisë elektrike, u shfaq vetëm në vitin 1843. Ky artikull përshkruan "urën" e famshme, e cila më pas u emërua pas Wheatstone. Në fakt, një pajisje e tillë është përshkruar -
qysh në 1833 nga Gunther Christie dhe në mënyrë të pavarur në 1840 nga Marianini; të dy ata propozuan një metodë të reduktimit në zero, por shpjegimet e tyre teorike, të cilat nuk morën parasysh ligjin e Ohm-it, lanë shumë për të dëshiruar.
Nga ana tjetër, Wheatstone ishte një adhurues i Ohm-it dhe e njihte shumë mirë ligjin e tij, kështu që teoria e "Urës së Wheatstone" të dhënë prej tij nuk ndryshon në asnjë mënyrë nga ajo e paraqitur tani në tekstet shkollore. Për më tepër, Wheatstone, në mënyrë që të ishte e mundur të ndryshonte shpejt dhe me lehtësi rezistencën e njërës anë të urës për të marrë rrymë zero në galvanometrin e përfshirë në krahun diagonal të urës, projektoi tre lloje të reostateve (fjala vetë u propozua nga ai nga
analogji me "reoforin" e prezantuar nga Ampere, në imitim të të cilit Peclet prezantoi edhe termin "reometer"). Lloji i parë i reostatit me kllapa të lëvizshme, i cili përdoret edhe sot, u krijua nga Wheatstone në analogji me një pajisje të ngjashme të përdorur nga Jacobi në 1841. Lloji i dytë i reostatit kishte formën e një cilindri druri, rreth të cilit një pjesë e ishte plagosur një tel i lidhur me një zinxhir, i cili mbështillej lehtësisht nga një cilindër druri në bronz. Lloji i tretë i reostatit ishte i ngjashëm me "magazinën e rezistencës" që Ernst
Werner Siemens (1816-1892), shkencëtar dhe industrialist, u përmirësua dhe u shpërnda gjerësisht në 1860. Ura Wheatstone bëri të mundur matjen e forcave dhe rezistencave elektromotore.
Krijimi i një telegrafi nënujor, ndoshta edhe më shumë se një telegraf ajror, kërkonte zhvillimin e metodave për matjet elektrike. Eksperimentet me telegrafin nënujor filluan në 1837 dhe një nga problemet e para që duhej zgjidhur ishte përcaktimi i shpejtësisë së përhapjes aktuale. Në vitin 1834 Wheatstone me ndihmën e pasqyrave rrotulluese, siç e kemi përmendur tashmë në Ch. 8, bëri matjet e para të kësaj shpejtësie, por rezultatet e tij kundërshtuan rezultatet e Latimer Clarke, dhe ky i fundit, nga ana tjetër, nuk korrespondonte me studimet e mëvonshme të shkencëtarëve të tjerë.
Në 1855, William Thomson (i cili më vonë mori titullin Lord Kelvin) shpjegoi arsyen e të gjitha këtyre mospërputhjeve. Sipas Tomson, shpejtësia e rrymës në një përcjellës nuk është specifike. Ashtu si shkalla e përhapjes së nxehtësisë në një shufër varet nga materiali, ashtu edhe shpejtësia e rrymës në një përcjellës varet nga produkti i rezistencës dhe kapacitetit elektrik të tij. Në vijim të kësaj teorie të tij, e cila në "" kohën e tij
u kritikua shumë, Thomson mori problemet që lidhen me telegrafin nënujor.
Kablloja e parë transatlantike, që lidh Anglinë me Amerikën, funksionoi për rreth një muaj, por më pas u përkeqësua. Thomson llogariti një kabllo të re, kreu matje të shumta të rezistencës dhe kapacitetit, shpiku pajisje të reja transmetuese, nga të cilat duhet përmendur galvanometri reflektues astatik, i zëvendësuar nga një "regjistrues sifon" i shpikjes së tij. Më në fund, në 1866, një kabllo e re transatlantike hyri me sukses në punë. Krijimi i kësaj strukture të parë të madhe elektrike u shoqërua me zhvillimin e një sistemi njësish për matjet elektrike dhe magnetike.
Themeli i metrikës elektromagnetike u hodh nga Karl Friedrich Gauss (1777-1855) në artikullin e tij të famshëm Intensitas vis magneticae terrestris ad mensuram absolutam revocata, botuar në 1832. Gauss vuri re se njësi të ndryshme magnetike nuk janë të pajtueshme ndërmjet
vetë, të paktën në pjesën më të madhe, dhe për këtë arsye propozoi një sistem njësish absolute të bazuar në tre njësi bazë të mekanikës: sekonda (njësia e kohës), milimetri (njësia e gjatësisë) dhe miligrami (njësia e masës). Nëpërmjet tyre, ai shprehu të gjitha njësitë e tjera fizike dhe shpiku një numër instrumentesh matëse, në veçanti një magnetometër për matjen në njësi absolute të magnetizmit tokësor. Puna e Gausit u vazhdua nga Weber, i cili ndërtoi shumë nga instrumentet dhe pajisjet e tij, të konceptuara nga Gauss. Gradualisht, veçanërisht falë punës së Maxwell të kryer në komisionin e posaçëm për matjet e krijuar nga Shoqata Britanike, e cila botoi raporte vjetore nga 1861 deri në 1867, lindi ideja për të krijuar sisteme të unifikuara masash, në veçanti një sistem të masave elektromagnetike dhe elektrostatike.
Ideja e krijimit të sistemeve të tilla absolute të njësive u detajua në raportin historik për 1873 të komisionit të dytë të Shoqatës Britanike. I mbledhur në Paris në 1881, Kongresi Ndërkombëtar krijoi për herë të parë njësi ndërkombëtare matëse, duke i dhënë secilës prej tyre një emër për nder të një fizikani të madh. Shumica e këtyre emrave kanë mbetur edhe sot e kësaj dite: volt, ohm, amper, xhaul, etj.
Shumë kthesa dhe kthesa në vitin 1935 u prezantua sistemi ndërkombëtar Georgie, ose MKSQ, i cili merr njësitë bazë të metër, kilogram-masë, sekondë dhe om.
"Sistemet" e njësive shoqërohen me "formula të dimensioneve", të aplikuara për herë të parë nga Fourier në teorinë e tij analitike të nxehtësisë (1822) dhe të përhapura gjerësisht nga Maxwell, i cili vendosi emërtimet e përdorura në to. Metrologjia e shekullit të kaluar, e bazuar në dëshirën për të shpjeguar të gjitha dukuritë me ndihmën e modeleve mekanike, i kushtoi një rëndësi të madhe formulave të përmasave, në të cilat donte të shihte jo më shumë e as më pak si një çelës për sekretet e natyrës. . Në të njëjtën kohë, u parashtruan një sërë deklaratash të një natyre pothuajse dogmatike. Pra, thuajse një dogmë e detyrueshme ishte kërkesa që duhet të kishte tri vlera themelore. Por nga fundi i shekullit, ata filluan të kuptonin se formulat e dimensioneve ishin konvencionale të pastra, si rezultat i së cilës interesi për teoritë e dimensioneve filloi të binte gradualisht.
konkluzioni
Profesori i fizikës në Universitetin e Mynihut E. Lommel tha mirë për rëndësinë e kërkimit të Ohm kur u zbulua monumenti i shkencëtarit në 1895:
"Zbulimi i Ohmit ishte një pishtar i ndritshëm që ndriçoi zonën e elektricitetit që ishte mbështjellë në errësirë para tij. Ohm tregoi rrugën e vetme të saktë përmes pyllit të padepërtueshëm të fakteve të errëta. Përparimet e jashtëzakonshme në zhvillimin e inxhinierisë elektrike, që kemi e shikuar me habi në dekadat e fundit, mund të arrihej vetëm në bazë të zbulimit të Ohmit.Vetëm ai që është në gjendje të dominojë forcat e natyrës dhe t'i kontrollojë ato, që do të jetë në gjendje të zbulojë ligjet e natyrës, Om rrëmbeu sekretin nga natyra. e fshehu për kaq gjatë dhe ua dorëzoi bashkëkohësve të tij”.
Lista e burimeve të përdorura
Dorfman Ya.G. Historia botërore e fizikës... M., 1979 Om G. Përcaktimi i ligjit me anë të të cilit metalet kryejnë elektricitetin kontaktues. - Në librin: Klasikët e shkencave fizike. M., 1989
Enciklopedi Njëqind njerëz. Kjo ndryshoi botën. Ohm.
A.M. Prokhorov Fjalor enciklopedik fizik, M., 1983
Orier J. Fizika, t. 2.M., 1981
Giancoli D. Fizika, t. 2.M., 1989
http://www.portal-slovo.ru/
http://www.polarcom.ru/~vvtsv/s_doc9c.html)
Postuar në Allbest.ru
Dokumente të ngjashme
Historia e zbulimit të "Ligjit të Gravitacionit Universal" nga Isaac Newton, ngjarjet që i paraprinë këtij zbulimi. Thelbi dhe kufijtë e zbatimit të ligjit. Formulimi i ligjeve të Keplerit dhe zbatimi i tyre në lëvizjen e planetëve, satelitëve të tyre natyrorë dhe artificialë.
prezantimi u shtua më 25.07.2010
Studimi i lëvizjes së trupit nën ndikimin e forcës konstante. Ekuacioni i oshilatorit harmonik. Përshkrimi i lëkundjes së lavjerrësit matematik. Lëvizja e planetëve rreth diellit. Zgjidhja e ekuacionit diferencial. Zbatimi i ligjit të Keplerit, ligji i dytë i Njutonit.
abstrakt i shtuar më 24.08.2015
Historia e zbulimit të ligjit të gravitetit universal. Johannes Kepler si një nga zbuluesit e ligjit të lëvizjes planetare rreth diellit. Thelbi dhe tiparet e eksperimentit Cavendish. Analiza e teorisë së forcës së tërheqjes së ndërsjellë. Kufijtë kryesorë të zbatueshmërisë së ligjit.
prezantimi u shtua më 29.03.2011
Studimi i "Ligjit të Arkimedit", kryerja e eksperimenteve për përcaktimin e forcës së Arkimedit. Nxjerrja e formulave për gjetjen e masës së lëngut të zhvendosur dhe llogaritjen e densitetit. Zbatimi i "Ligjit të Arkimedit" për lëngjet dhe gazet. Zhvillimi metodik i një mësimi për këtë temë.
përmbledhja e mësimit, shtuar më 27/09/2010
Informacion biografik për Njutonin - fizikanin, matematikanin dhe astronomin e madh anglez, veprat e tij. Kërkimet dhe zbulimet e shkencëtarit, eksperimentet në optikë dhe teoria e ngjyrave. Përfundimi i parë i Njutonit për shpejtësinë e zërit në një gaz, bazuar në ligjin Boyle-Mariotte.
prezantimi u shtua më 26.08.2015
Studimi i shkakut të anomalisë magnetike. Metodat për përcaktimin e komponentit horizontal të forcës së fushës magnetike të Tokës. Zbatimi i ligjit Bio-Savart-Laplace. Përcaktimi i arsyes së rrotullimit të shigjetës pas aktivizimit të bobinës tangjente-galvanometri.
test, shtuar 25.06.2015
Përshkrimi i ligjeve bazë të Njutonit. Karakteristikat e ligjit të parë për ruajtjen e gjendjes së pushimit ose lëvizjes së njëtrajtshme nga një trup nën veprimet e kompensuara të trupave të tjerë mbi të. Parimet e ligjit të nxitimit të një trupi. Veçoritë e sistemeve të referencës inerciale.
prezantimi u shtua më 16.12.2014
Ligjet e lëvizjes së Keplerit për planetët, përshkrimi i shkurtër i tyre. Historia e zbulimit të Ligjit të gravitetit universal nga I. Newton. Përpjekjet për të krijuar një model të Universit. Lëvizja e trupave nën ndikimin e gravitetit. Forcat gravitacionale të tërheqjes. Satelitët artificialë të Tokës.
abstrakt, shtuar më 25.07.2010
Kontrollimi i korrektësisë së raporteve me lidhjen paralele të rezistorëve dhe ligji i parë i Kirchhoff. Karakteristikat e rezistencës së marrësve. Metodologjia për llogaritjen e tensionit dhe rrymës për lidhje të ndryshme. Thelbi i ligjit të Ohmit për sitin dhe për të gjithë zinxhirin.
punë laboratorike, shtuar 01/12/2010
Ndërveprimet themelore në natyrë. Ndërveprimi i ngarkesave elektrike. Karakteristikat e ngarkesës elektrike. Ligji i ruajtjes së ngarkesës elektrike. Formulimi i ligjit të Kulombit. Forma vektoriale dhe kuptimi fizik i ligjit të Kulombit. Parimi i mbivendosjes.
Cili është ligji i Ohm-it për një zinxhir të plotë? Pra, kjo është një formulë në të cilën lidhja midis parametrave kryesorë të një qarku elektrik është qartë e dukshme: rryma, tensioni dhe rezistenca. Për të kuptuar thelbin e ligjit, le të kuptojmë së pari disa nga konceptet.
Çfarë quhet qark elektrik?
Një qark elektrik është një shteg në një qark elektrik përmes të cilit rrjedhin ngarkesat (elementet elektrike, telat dhe pajisjet e tjera). Sigurisht, burimi i energjisë konsiderohet të jetë fillimi i tij. Nën ndikimin e një fushe elektromagnetike, fenomeneve fotonike ose proceseve kimike, ngarkesat elektrike priren të lëvizin në terminalin e kundërt të këtij burimi të energjisë.
Çfarë është Rryma Elektrike?
Lëvizja e drejtuar e grimcave të ngarkuara kur ekspozohen ndaj një fushe elektrike ose forcave të tjera të jashtme quhet rrymë elektrike. Drejtimi i tij përcaktohet nga drejtimi i protoneve (ngarkesat pozitive). Rryma do të jetë konstante nëse me kalimin e kohës as forca dhe as drejtimi i saj nuk ka ndryshuar.
Historia e Ligjit të Ohmit
Gjatë kryerjes së eksperimenteve me një përcjellës, fizikani Georg Ohm ishte në gjendje të përcaktonte se forca e rrymës është proporcionale me tensionin që aplikohet në skajet e tij:
I / sim U ose I = G / U,
ku G është përçueshmëria elektrike, dhe vlera R = 1 / G është rezistenca elektrike e përcjellësit. Ky zbulim u krijua nga fizikani i famshëm gjerman në 1827.
Ligjet e Ohmit
Për një qark të plotë, përkufizimi do të jetë si më poshtë: rryma në qark është e barabartë me raportin e forcës elektromotore (në tekstin e mëtejmë EMF) të burimit me shumën e rezistencave:
I = E / (R + r),
ku R është rezistenca e qarkut të jashtëm dhe r është rezistenca e brendshme Shumë shpesh, formulimi i ligjit shkakton vështirësi, pasi jo të gjithë janë të njohur me konceptin e EMF, ndryshimin e tij nga voltazhi, jo të gjithë e dinë se çfarë do të thotë rezistenca e brendshme dhe nga vjen. Për këtë duhen shpjegime, sepse ligji i Ohmit për një zinxhir të plotë ka një kuptim të thellë.
Formulimi i ligjit për një pjesë të zinxhirit mund të quhet transparent. Çështja është se nuk nevojiten shpjegime shtesë për ta kuptuar atë: rryma në qark është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin dhe në përpjesëtim të kundërt me rezistencën:
Kuptimi
Ligji i Ohmit për një qark të plotë është i lidhur ngushtë me ligjin e ruajtjes së energjisë. Le të supozojmë se burimi aktual nuk ka rezistencë të brendshme. Çfarë duhet të ndodhë atëherë? Rezulton se nëse nuk do të kishte rezistencë, atëherë një rrymë më e madhe do t'i jepej qarkut të jashtëm, dhe në përputhje me rrethanat fuqia do të ishte më e madhe.
Tani është koha për të kuptuar konceptin e forcës elektromotore. Kjo vlerë është diferenca midis potencialeve elektrike në terminalet e burimit, por vetëm pa asnjë ngarkesë. Le të marrim si shembull presionin e ujit në një rezervuar të ngritur. Niveli i ujit do të qëndrojë në vend derisa të konsumohet. Kur hapet rubineti, niveli i lëngut do të ulet, pasi nuk ka pompim. Duke hyrë në tub, uji përjeton rezistencë, e njëjta gjë ndodh me ngarkesat elektrike në tel.
Në mungesë të ngarkesave, terminalet janë në gjendje të hapur, rezulton se EMF dhe voltazhi janë të njëjta në madhësi. Nëse, për shembull, ndezim një llambë, qarku do të mbyllet dhe forca elektromotore do të krijojë një tension në të, duke bërë punë të dobishme. Një pjesë e energjisë do të shpërndahet për shkak të rezistencës së brendshme (kjo quhet humbje).
Në rast se rezistenca e konsumatorit është më e vogël se ajo e brendshme, atëherë një fuqi e madhe lëshohet në burimin aktual. Dhe pastaj ka një rënie të EMF në qarkun e jashtëm, dhe një pjesë e konsiderueshme e energjisë humbet në rezistencën e brendshme. Thelbi i ligjeve të ruajtjes është se natyra nuk mund të marrë më shumë se sa jep.
Thelbi i rezistencës së brendshme është i njohur për banorët e "Hrushovëve", të cilët kanë kondicionerë në apartamentet e tyre dhe instalimet e vjetra nuk janë zëvendësuar. Matësi elektrik rrotullohet me një shpejtësi marramendëse, priza dhe muri nxehen në ato vende ku kalojnë telat e vjetër të aluminit, si rezultat i të cilave kondicioneri mezi ftoh ajrin në dhomë.
Natyra r
"Ohm i plotë" (siç janë mësuar ta quajnë ligjin elektricistët) është kuptuar dobët, pasi rezistenca e brendshme e burimit, si rregull, nuk është e natyrës elektrike. Le ta shohim këtë me një bateri kripe si shembull. Dihet që një bateri elektrike përbëhet nga disa elementë, por ne do të shqyrtojmë vetëm një. Pra, kemi një bateri të gatshme "Krona", e përbërë nga 7 qeliza të lidhura në seri.
Si zhvillohet brezi aktual? Në një enë me elektrolit, vendosim një shufër karboni në një mbështjellës mangani, të përbërë nga elektroda ose anoda pozitive. Konkretisht në këtë shembull, shufra e karbonit vepron si një kolektor aktual. Metali i zinkut përbëhet nga elektroda negative (katoda). Bateritë komerciale zakonisht përmbajnë elektrolit xhel. Lëngu përdoret shumë rrallë. Një filxhan zinku me elektrolit dhe anoda vepron si një elektrodë negative.
Rezulton se sekreti i baterisë qëndron në faktin se potenciali elektrik i manganit nuk është aq i lartë sa ai i zinkut. Prandaj, elektronet tërhiqen në katodë, e cila, nga ana tjetër, largon jonet e zinkut të ngarkuar pozitivisht në anodë. Si rezultat, katoda konsumohet gradualisht. Ndoshta të gjithë e dinë se nëse një bateri e vdekur nuk zëvendësohet në kohën e duhur, ajo mund të rrjedhë. Cila është arsyeja për këtë? Gjithçka është shumë e thjeshtë: elektroliti do të fillojë të rrjedhë përmes xhamit të shkëputur.
Kur ngarkesat lëvizin në një shufër karboni, ngarkesat pozitive grumbullohen në guaskën e manganit, ndërsa ngarkesat negative mblidhen në zink. Prandaj, ato quhen anodë dhe katodë, por brenda baterive ato duken ndryshe. Diferenca midis ngarkesave do të krijojë një forcë elektromotore.Ngarkesat do të ndalojnë lëvizjen në elektrolit kur diferenca potenciale e materialit të elektrodës është e barabartë me vlerën e EMF, dhe forcat tërheqëse janë të barabarta me forcat refuzuese.
Le ta mbyllim qarkun tani: gjithçka që duhet të bëni është të lidhni llambën me baterinë. Duke kaluar nëpër një burim drite artificiale, çdo ngarkesë do të kthehet në vendin e saj ("shtëpi") dhe llamba do të ndizet. Brenda baterisë, lëvizja e elektroneve dhe joneve do të fillojë përsëri, pasi ngarkesat janë larguar dhe një forcë tërheqëse ose refuzuese është rishfaqur.
Në fakt, bateria gjeneron një rrymë, prandaj llamba shkëlqen, kjo për shkak të konsumit të zinkut, i cili në këtë proces shndërrohet në përbërës të tjerë kimikë. Për të nxjerrë zinkun e pastër, sipas ligjit të ruajtjes së energjisë, duhet ta shpenzoni atë, por jo në formë elektrike (saktësisht e njëjta sasi që i është dhënë llambës).
Tani më në fund mund të kuptojmë natyrën e rezistencës së brendshme të burimit. Në një bateri, kjo është një pengesë për lëvizjen e joneve të mëdha. Lëvizja e elektroneve pa jone është e pamundur, sepse nuk ka forcë tërheqëse.
Në gjeneratorët industrialë, r shfaqet jo vetëm për shkak të rezistencës elektrike të mbështjelljes, por edhe për shkak të shkaqeve të jashtme. Kështu, për shembull, në hidrocentralet, vlera e sasisë varet nga efikasiteti i turbinës, rezistenca e rrjedhës së ujit në kanalin e ujit, si dhe nga humbjet në transmetimin mekanik. Për më tepër, temperatura e ujit dhe llumi i tij ka njëfarë ndikimi.
Rryma alternative
Ne kemi shqyrtuar tashmë ligjin e Ohmit për të gjithë qarkun për rrymën e drejtpërdrejtë. Si do të ndryshojë formula me rrymë alternative? Përpara se ta dimë këtë, le të karakterizojmë vetë konceptin. Rryma alternative është lëvizja e grimcave të ngarkuara elektrike, drejtimi dhe vlera e të cilave ndryshon me kalimin e kohës. Ndryshe nga konstantja, ajo shoqërohet nga faktorë shtesë që krijojnë një lloj të ri të rezistencës (reaktive). Është karakteristikë e kondensatorëve dhe induktorëve.
Ligji i Ohmit për një qark të plotë për rrymë alternative është:
ku Z - rezistenca komplekse, e përbërë nga aktive dhe reaktive.
Nuk është e gjitha keq
Ligji i Ohmit për një qark të plotë, përveçse tregon humbjet e energjisë, sugjeron edhe mënyra për t'i eliminuar ato. Elektricistët e zakonshëm rrallë përdorin formulën për gjetjen e rezistencës komplekse kur ka kondensatorë ose induktorë në qark. Në shumicën e rasteve, rryma matet me një kapëse ose një testues special. Dhe kur e dini tensionin, mund të llogarisni lehtësisht rezistencën komplekse (nëse është vërtet e nevojshme).
Fuqia e rrymës në një seksion të qarkut është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin dhe në përpjesëtim të kundërt me rezistencën elektrike të këtij seksioni të qarkut.
Ligji i Ohmit shkruhet me formulën:
Ku: I - forca aktuale (A), U - tension (V), R - rezistenca (Ohm).
Duhet pasur parasysh se Ligji i Ohmit është themelor(bazë) dhe mund të aplikohet në çdo sistem fizik në të cilin rrjedhat e grimcave ose fushave veprojnë, duke kapërcyer rezistencën. Mund të përdoret për të llogaritur flukset hidraulike, pneumatike, magnetike, elektrike, të lehta, të nxehtësisë.
Ligji i Ohm-it përcakton marrëdhënien midis tre sasive themelore: rrymës, tensionit dhe rezistencës. Ai pretendon se amperazhi është drejtpërdrejt proporcional me tensionin dhe në proporcion të zhdrejtë me rezistencën.
Rryma rrjedh nga një pikë me një tepricë të elektroneve në një pikë me një mungesë elektronesh. Rruga që ndjek rryma quhet qark elektrik. Të gjitha qarqet elektrike përbëhen nga burim aktual, ngarkesës dhe përçuesve. Burimi aktual siguron diferencën potenciale e cila lejon që rryma të rrjedhë. Burimi aktual mund të jetë një bateri, gjenerator ose pajisje tjetër. Ngarkesa i reziston rrjedhës së rrymës... Kjo rezistencë mund të jetë e lartë ose e ulët, në varësi të qëllimit të qarkut. Rryma në qark rrjedh përmes përçuesve nga burimi në ngarkesë... Përçuesi duhet të dhurojë lehtësisht elektrone. Shumica e përçuesve përdorin bakër.
Rruga e rrymës elektrike drejt ngarkesës mund të kalojë përmes tre llojeve të qarqeve: qarku serik, qarku paralel ose qarku paralel seri.Rryma e elektroneve në një qark elektrik rrjedh nga terminali negativ i burimit të rrymës, përmes ngarkesës në terminali pozitiv i burimit aktual.
Për sa kohë që kjo rrugë nuk është prishur, qarku mbyllet dhe rryma rrjedh.
Sidoqoftë, nëse ndërpritni shtegun, qarku do të bëhet i hapur dhe rryma nuk do të jetë në gjendje të rrjedhë nëpër të.
Fuqia e rrymës në një qark elektrik mund të ndryshohet duke ndryshuar ose tensionin e aplikuar ose rezistencën e qarkut. Rryma ndryshon në të njëjtat përmasa si tensioni ose rezistenca. Nëse rritet tensioni, atëherë rritet edhe rryma. Nëse voltazhi zvogëlohet, atëherë zvogëlohet edhe rryma. Nga ana tjetër, nëse rezistenca rritet, atëherë rryma zvogëlohet. Nëse rezistenca zvogëlohet, atëherë rryma rritet. Kjo marrëdhënie midis tensionit, rrymës dhe rezistencës quhet ligji i Ohm-it.
Ligji i Ohmit thotë se rryma në një qark (seri, paralele ose seri-paralele) është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me rezistencën.
Kur përcaktoni sasi të panjohura në një qark, ndiqni këto rregulla:
- Vizatoni një diagram qarku dhe emërtoni të gjitha sasitë e njohura.
- Llogaritni qarqet ekuivalente dhe rivizatoni qarkun.
- Llogaritni të panjohurat.
Mbani mend: Ligji i Ohm-it është i vërtetë për çdo seksion të qarkut dhe mund të zbatohet në çdo kohë. E njëjta rrymë rrjedh nëpër qarkun e serisë dhe i njëjti tension aplikohet në çdo degë të qarkut paralel.
Historia e Ligjit të Ohmit
Georg Ohm, duke kryer eksperimente me një përcjellës, zbuloi se rryma në përcjellës është proporcionale me tensionin e aplikuar në skajet e tij. Koeficienti i proporcionalitetit quhej përçueshmëri elektrike, dhe vlera zakonisht quhet rezistenca elektrike e përcjellësit. Ligji i Ohm-it u zbulua në 1826.
Më poshtë janë animacionet e diagrameve që ilustrojnë ligjin e Ohm-it. Vini re se (në foton e parë) Ampermetri (A) është ideal dhe ka rezistencë zero.
Ky animacion tregon se si ndryshon rryma në qark kur ndryshon tensioni i aplikuar.
Animacioni i mëposhtëm tregon se si ndryshon rryma në qark kur ndryshon rezistenca.
Në natyrë, ekzistojnë dy lloje kryesore të materialeve, përçuese dhe jopërçuese (dielektrike). Këto materiale ndryshojnë në praninë e kushteve për lëvizjen e rrymës elektrike (elektroneve) në to.
Përçuesit elektrikë janë bërë nga materiale përçuese (bakër, alumin, grafit dhe shumë të tjerë), elektronet në to nuk janë të lidhur dhe mund të lëvizin lirshëm.
Në dielektrikë, elektronet janë të lidhura fort me atomet, kështu që asnjë rrymë nuk mund të rrjedhë në to. Bëjnë izolim për tela, pjesë të aparateve elektrike.
Në mënyrë që elektronet të fillojnë të lëvizin në përcjellës (rryma rrjedh nëpër seksionin e qarkut), ata duhet të krijojnë kushte. Për ta bërë këtë, duhet të ketë një tepricë të elektroneve në fillim të seksionit të zinxhirit dhe një mungesë në fund. Për të krijuar kushte të tilla, përdoren burime të tensionit - akumulatorë, bateri, termocentrale.
Në 1827 Georg Simon Ohm zbuloi ligjin e rrymës elektrike. Emri i tij iu dha Ligjit dhe njësisë matëse të madhësisë së rezistencës. Kuptimi i ligjit është si më poshtë.
Sa më i trashë të jetë tubi dhe sa më i madh të jetë presioni i ujit në furnizimin me ujë (me një rritje në diametrin e tubit, rezistenca ndaj ujit zvogëlohet), aq më shumë ujë do të rrjedhë. Nëse imagjinojmë që uji është elektrone (rryma elektrike), atëherë sa më i trashë të jetë teli dhe sa më i lartë të jetë tensioni (me një rritje të seksionit tërthor të telit, rezistenca ndaj rrymës zvogëlohet), aq më e madhe do të rrjedhë rryma nëpër seksioni i qarkut.
Fuqia e rrymës që rrjedh nëpër një qark elektrik është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin e aplikuar dhe në përpjesëtim të kundërt me vlerën e rezistencës së qarkut.
ku Unë- forca e rrymës, e matur në amper dhe e shënuar me shkronjë A;
U V;
R- rezistenca, e matur në ohmë dhe e shënuar Ohm.
Nëse dihet tensioni i furnizimit U dhe rezistenca e pajisjes R, më pas duke përdorur formulën e mësipërme, duke përdorur një kalkulator në internet, është e lehtë të përcaktohet forca e rrymës që rrjedh nëpër qark Unë.
Duke përdorur ligjin e Ohm-it, llogariten parametrat elektrikë të instalimeve elektrike, elementeve të ngrohjes, të gjithë elementëve radio të pajisjeve moderne elektronike, qoftë kompjuter, televizor apo celular.
Zbatimi i ligjit të Ohm-it në praktikë
Në praktikë, shpesh është e nevojshme të përcaktohet jo amperazhi Unë, dhe vlerën e rezistencës R... Duke transformuar formulën e Ligjit të Ohmit, mund të llogarisni vlerën e rezistencës R njohja e rrymës rrjedhëse Unë dhe vlera e tensionit U.
Vlera e rezistencës mund të duhet të llogaritet, për shembull, në prodhimin e një blloku ngarkese për të testuar furnizimin me energji të kompjuterit. Zakonisht ka një pllakë emri në kutinë e furnizimit me energji të kompjuterit, e cila liston rrymën maksimale të ngarkesës për çdo tension. Mjafton të futni vlerat e tensionit dhe rrymën maksimale të ngarkesës në fushat e kalkulatorit, dhe si rezultat i llogaritjes, marrim vlerën e rezistencës së ngarkesës për një tension të caktuar. Për shembull, për një tension prej +5 V me një rrymë maksimale prej 20 A, rezistenca e ngarkesës do të jetë 0.25 Ohm.
Formula e Ligjit Joule-Lenz
Ne kemi llogaritur madhësinë e rezistencës për të bërë një njësi ngarkese për furnizimin me energji të kompjuterit, por ende duhet të përcaktojmë se cili rezistencë duhet të jetë me fuqi? Këtu do të ndihmojë një ligj tjetër i fizikës, i cili, në mënyrë të pavarur nga njëri-tjetri, u zbulua njëkohësisht nga dy fizikanë. Në 1841, James Joule, dhe në 1842, Emil Lenz. Ky ligj mori emrin e tyre - Ligji Joule-Lenz.
Konsumi i energjisë i një ngarkese është drejtpërdrejt proporcional me tensionin e aplikuar dhe rrymën që rrjedh. Me fjalë të tjera, kur vlera e tensionit dhe rrymës ndryshon, konsumi i energjisë do të ndryshojë gjithashtu proporcionalisht.
ku P- fuqia, e matur në vat dhe e shënuar W;
U- tension, i matur në volt dhe i shënuar me shkronjë V;
Unë- forca e rrymës, e matur në amper dhe e shënuar me shkronjë A.
Duke ditur tensionin e furnizimit dhe rrymën e konsumuar nga pajisja elektrike, mund të përdorni formulën për të përcaktuar se sa energji konsumon. Mjafton të vendosni të dhënat në kutitë poshtë kalkulatorit të dhënë online.
Ligji Joule-Lenz ju lejon gjithashtu të zbuloni rrymën e konsumuar nga një pajisje elektrike duke ditur fuqinë e saj dhe tensionin e furnizimit. Sasia e rrymës së konsumuar është e nevojshme, për shembull, për të zgjedhur seksionin kryq të telit kur vendosni instalime elektrike ose për të llogaritur vlerësimin.
Për shembull, le të llogarisim konsumin aktual të një lavatriçe. Sipas pasaportës, konsumi i energjisë është 2200 W, voltazhi në furnizimin me energji shtëpiake është 220 V. Zëvendësojmë të dhënat në dritaret e kalkulatorit, zbulojmë se lavatriçe konsumon një rrymë prej 10 A.
Një shembull tjetër, keni vendosur të instaloni një fener shtesë ose përforcues zëri në makinën tuaj. Duke ditur konsumin e energjisë së pajisjes elektrike të instaluar, është e lehtë të llogarisni konsumin aktual dhe të zgjidhni seksionin e duhur të telit për t'u lidhur me instalimet elektrike të makinës. Supozoni se feneri shtesë konsumon 100 W (fuqia e llambës së instaluar në fener), voltazhi në bord i rrjetit të makinës është 12 V. Ne zëvendësojmë vlerat e fuqisë dhe tensionit në dritaret e kalkulatorit, zbulojmë se konsumi aktual do të jetë 8.33 A.
Pasi të keni kuptuar vetëm dy formula të thjeshta, mund të llogaritni lehtësisht rrymat që rrjedhin nëpër tela, konsumin e energjisë së çdo pajisjeje elektrike - praktikisht do të filloni të kuptoni bazat e inxhinierisë elektrike.
Ligji i konvertuar i Ohm-it dhe Formulat e Ligjit të Joule-Lenz-it
Kam takuar në internet një foto në formën e një pllake të rrumbullakët, në të cilën janë vendosur mirë formulat e ligjit të Ohm-it dhe ligjit të Joule-Lenz-it dhe variantet e transformimit matematikor të formulave. Pllaka përfaqëson katër sektorë të palidhur dhe është shumë i përshtatshëm për përdorim praktik.
Nga tabela, është e lehtë të zgjidhni një formulë për llogaritjen e parametrit të kërkuar të një qarku elektrik duke përdorur dy të tjerë të njohur. Për shembull, ju duhet të përcaktoni konsumin aktual të produktit nga fuqia dhe tensioni i njohur i rrjetit të furnizimit. Sipas tabelës në sektorin aktual, shohim se formula I = P / U është e përshtatshme për llogaritjen.
Dhe nëse duhet të përcaktoni tensionin e rrjetit të furnizimit U me vlerën e konsumit të energjisë P dhe vlerën e rrymës I, atëherë mund të përdorni formulën e sektorit të poshtëm majtas, formulën U = P / Unë do të bëj .
Sasitë e zëvendësuara në formula duhet të shprehen në amper, volt, vat ose ohmë.
