Омов закон за комплетан ланац и за део ланца: опције формуле, опис и објашњење

За затворено коло

Затворено коло означава затворену електричну везу кроз коју струја циркулише. Када постоји низ жица које се повезују једна са другом и завршавају коло тако да се крећем од једног краја круга до другог, то ће бити затворено коло.

ЕМФ (Е) - означава се и мери у волтима и односи се на напон који генерише батерија или магнетна сила према Фарадејевом закону, који каже да ће магнетно поље које се мења у времену индуковати електричну струју.

Тада је: Е = ИР + Ир

Е \у003д И (Р + р)

И \у003д Е / (Р + р)

Где је: р отпор извора струје.

Овај израз је познат као Омов закон кола затворене петље.

Хетерогени ланац

Одвојени део и комплетно електрично коло

Омов закон, примењен на део или цело коло, може се размотрити у две опције прорачуна:

• Одвојите кратак део. То је део кола без ЕМФ извора.
• Комплетан ланац који се састоји од једног или више делова. Ово такође укључује ЕМФ извор са сопственим унутрашњим отпором.

Прорачун струјног пресека електричног кола

У овом случају се примењује основна формула И \у003д У / Р, у којој је И јачина струје, У је напон, Р је отпор. Према њему, може се формулисати општеприхваћено тумачење Омовог закона:

Ова формулација је основа за многе друге формуле представљене на такозваној "камилици" у графичком дизајну. У сектору П - одређује се снага, у секторима И, У и Р - врше се радње које се односе на јачину струје, напон и отпор.

Сваки израз - и основни и додатни, омогућава вам да израчунате тачне параметре елемената намењених за употребу у колу.

Стручњаци који раде са електричним колима врше брзо одређивање било ког параметра користећи методу троугла приказану на слици.

Прорачуни треба да узму у обзир отпор проводника који повезују елементе секције. Пошто су направљени од различитих материјала, овај параметар ће у сваком случају бити другачији.Ако је потребно формирати комплетно коло, онда се главна формула допуњава параметрима извора напона, на пример, батерије.

Опција прорачуна за комплетан ланац

Комплетно коло се састоји од појединачних делова, комбинованих у једну целину заједно са извором напона (ЕМФ). Дакле, постојећи отпор секција је допуњен унутрашњим отпором прикљученог извора. Према томе, главно тумачење о којем смо раније говорили ће гласити на следећи начин: И = У / (Р + р). Експонент отпора (р) ЕМФ извора је већ додат овде.

Са становишта чисте физике, овај индикатор се сматра веома малом вредношћу. Међутим, у пракси, приликом израчунавања сложених кола и кола, стручњаци су приморани да то узму у обзир, јер додатни отпор утиче на тачност рада. Поред тога, структура сваког извора је веома хетерогена, због чега се отпор у неким случајевима може изразити прилично високим стопама.

Горе наведени прорачуни се врше у односу на кола једносмерне струје. Акције и прорачуни са наизменичном струјом се врше према другој шеми.

Утицај закона на променљиву

Са наизменичном струјом, отпор кола ће бити такозвана импеданса, која се састоји од активног отпора и реактивног отпорног оптерећења. То је због присуства елемената са индуктивним својствима и синусоидном струјном вредношћу. Напон је такође променљива, која делује у складу са својим законима пребацивања.

Због тога се дизајн кола наизменичне струје по Омовом закону израчунава узимајући у обзир специфичне ефекте: повећање или заостајање величине струје од напона, као и присуство активне и реактивне снаге.Заузврат, реактанција укључује индуктивне или капацитивне компоненте.

Сви ови феномени ће одговарати формули З = У / И или З = Р + Ј * (КСЛ - КСЦ), у којој је З импеданса; Р - активно оптерећење; КСЛ, КСЦ - индуктивна и капацитивна оптерећења; Ј је фактор корекције.

ЕМФ извор у комплетном колу

За настанак електричне струје у затвореном колу ово коло мора да садржи најмање један посебан елемент у коме ће се одвијати рад преноса наелектрисања између његових полова. Силе које носе наелектрисање унутар овог елемента раде то против електричног поља, што значи да њихова природа мора да се разликује од електричне. Стога се такве снаге називају трећим странама.

Пиринач. 1. Спољашње силе у физици.

Елемент електричног кола у коме спољашње силе делују на пренос наелектрисања против дејства електричног поља назива се извор струје. Његова главна карактеристика је величина спољашњих сила. Да би се окарактерисао, уводи се посебна мера - Електромоторна сила (ЕМС), она се означава словом $\матхсцр{Е}$.

Вредност ЕМФ извора струје једнака је односу спољних сила за пренос наелектрисања према вредности овог наелектрисања:

$$\матхсцр{Е}={А_{ст}\преко к}$$

Пошто је значење ЕМФ веома блиско значењу електричног напона (подсетимо, напон је однос рада електричног поља које носи наелектрисање и вредности овог наелектрисања), онда се ЕМФ, као и напон, мери у волти:

$$1Б={Ј\оверЦл}$$

Друга најважнија електрична карактеристика стварног извора струје је његов унутрашњи отпор.Када се наелектрисања преносе између терминала, они ступају у интеракцију са супстанцом ЕМФ извора, па стога извор електричне струје такође представља одређени отпор. Унутрашњи отпор, као и обични отпор, мери се у омима, али се означава малим латиничним словом $р$.

Пиринач. 2. Примери извора струје.

Р - електрични отпор

Отпор је реципрочан напон и може се упоредити са ефектом кретања тела у односу на кретање у текућој води. Јединица за Р је Ом, која се означава великим грчким словом Омега.

Реципрочна вредност отпора (1/Р) је позната као проводљивост, која мери способност објекта да спроведе наелектрисање, изражена у Сименсовим јединицама.

Геометријски независна величина која се користи назива се отпорност и обично се означава грчким симболом р.

Додатне Информације. Охмов закон помаже у успостављању три важна индикатора рада електричне мреже, што поједностављује прорачун снаге. Не примењује се на једностране мреже са елементима као што су диода, транзистор и слично. Такође се не примењује на нелинеарне елементе, за које су примери тиристори, јер се вредност отпора ових елемената мења са различитим датим напоном и струјом.

На вишим фреквенцијама, дистрибуирано понашање постаје доминантно. Иста ствар се дешава са веома дугим далеководима. Чак и на фреквенцији од чак 60 Хз, веома дугачак далековод, као што је 30 км, има дистрибуирану природу.Главни разлог је то што су ефективни електрични сигнали који се шире у круговима електромагнетни таласи, а не волти и ампери, који су инфицирани електромагнетним таласом. Проводници једноставно делују као водичи за таласе. Тако, на пример, коаксијални кабл ће показати З = 75 ома, чак и ако је његов ДЦ отпор занемарљив.

Омов закон је основни закон електротехнике. Има велики број практичних примена у свим електричним колима и електронским компонентама.

Најчешћи примери примене Омовог закона:

1. Напајање електричног грејача. С обзиром на отпор намотаја грејача и примењени напон, може се израчунати снага доведена до тог грејача.
2. Избор осигурача. То су заштитне компоненте које су серијски повезане са електронским уређајима. Осигурачи/ЦБ су оцењени у амперима. Тренутна снага осигурача се израчунава коришћењем Охмовог закона.
3. Дизајн електронских уређаја. Електронски уређаји као што су лаптопови и мобилни телефони захтевају напајање једносмерном струјом са специфичном јачином струје. Типичне батерије мобилних телефона захтевају 0,7-1 А. Отпорник се користи за контролу брзине струје која тече кроз ове компоненте. Омов закон се користи за израчунавање називне струје у типичном колу.

Својевремено су Омови закључци постали катализатор за нова истраживања у области електричне енергије, а данас нису изгубили на значају, будући да се на њима заснива савремена електротехника. Године 1841. Ом је добио највећу част Краљевског друштва, Коплијеву медаљу, а израз „Ом“ је признат као јединица отпора већ 1872. године.

Неуједначен пресек ДЦ кола

Хетерогена структура има такав одељак кола, где поред проводника и елемената постоји извор струје. Његов ЕМФ се мора узети у обзир приликом израчунавања укупне јачине струје у овој области.

Постоји формула која дефинише главне параметре и процесе хетерогеног места: к = к0 к н к В. Његови индикатори се карактеришу на следећи начин:

• У процесу кретања наелектрисања (к) добијају одређену густину. Његове перформансе зависе од јачине струје и површине попречног пресека проводника (С).
• У условима одређене концентрације (н), могуће је тачно назначити број јединичних наелектрисања (к0) који су померени у једном временском периоду.
• За прорачуне, проводник се условно сматра цилиндричним пресеком са одређеном запремином (В).

Приликом повезивања проводника са батеријом, ова ће се после неког времена испразнити. То јест, кретање електрона се постепено успорава и, на крају, потпуно престаје. Ово је олакшано молекуларном решетком проводника, која се супротставља судару електрона једни са другима и другим факторима. Да би се савладао такав отпор, морају се додатно применити одређене силе треће стране.

Током прорачуна, ове силе се додају кулонским. Поред тога, да бисте пренели јединични набој к са 1. тачке на 2., биће потребно извршити рад А1-2 или једноставно А12. У ту сврху се ствара разлика потенцијала (ϕ1 - ϕ2). Под дејством извора једносмерне струје настаје ЕМФ, померајући наелектрисања дуж кола. Величина укупног напона ће се састојати од свих горе наведених сила.

У прорачунима се мора узети у обзир поларитет прикључка на ДЦ напајање. Када се терминали промене, ЕМФ ће се такође променити, убрзавајући или успоравајући кретање наелектрисања.

Серијско и паралелно повезивање елемената

За елементе електричног кола (пресек кола) карактеристичан момент је серијска или паралелна веза.

Сходно томе, сваки тип везе је праћен различитом природом струјног тока и напона напајања. С тим у вези, Омов закон се такође примењује на различите начине, у зависности од опције укључивања елемената.

Ланац серијски повезаних отпорних елемената

Што се тиче серијске везе (део кола са две компоненте), користи се формулација:

• ја = ја₁ = И₂ ;
• У = У₁ + У₂ ;
• Р=Р₁ + Р₂

Ова формулација јасно показује да, без обзира на број серијски повезаних отпорних компоненти, струја која тече у делу кола не мења вредност.

Повезивање отпорних елемената у део кола у серији један са другим. Ова опција има свој закон обрачуна. На дијаграму: И, И1, И2 - струјни ток; Р1, Р2 - отпорни елементи; У, У1, У2 - примењени напон

Количина напона примењеног на активне отпорне компоненте кола је збир и сабира се са вредношћу ЕМФ извора.

У овом случају, напон на свакој појединачној компоненти је: Ук = И * Рк.

Укупни отпор треба посматрати као збир вредности свих отпорних компоненти кола.

Ланац паралелно повезаних отпорних елемената

У случају када постоји паралелна веза отпорних компоненти, формула се сматра праведном у односу на закон немачког физичара Ома:

• ја = ја₁ + И₂ … ;
• У = У₁ = У₂ … ;
• 1/Р = 1/Р₁ + 1 / Р₂ + …

Опције за компајлирање делова кола „мешовитог” типа нису искључене када се користе паралелне и серијске везе.

Спајање отпорних елемената у делу кола паралелно један са другим. За ову опцију се примењује сопствени закон обрачуна. На дијаграму: И, И1, И2 - струјни ток; Р1, Р2 - отпорни елементи; У - примењени напон; А, Б - улазне / излазне тачке

За такве опције, прорачун се обично врши почетним прорачуном отпора паралелне везе. Затим се резултату додаје вредност серијски спојеног отпорника.

Интегрални и диференцијални облици закона

Све горе наведене тачке са прорачунима су применљиве на услове када се проводници "хомогене" структуре, да тако кажем, користе као део електричних кола.

У међувремену, у пракси се често мора суочити са конструкцијом шеме, где се структура проводника мења у различитим областима. На пример, користе се жице већег пресека или, напротив, мање, направљене на бази различитих материјала.

Да би се узеле у обзир такве разлике, постоји варијација такозваног "диференцијално-интегралног Омовог закона". За бесконачно мали проводник, ниво густине струје се израчунава у зависности од интензитета и вредности проводљивости.

Под диференцијалним прорачуном узима се формула: Ј = ο * Е

За интегрални прорачун, респективно, формулација: И * Р = φ1 - φ2 + ε

Међутим, ови примери су прилично ближи школи више математике и заправо се не користе у стварној пракси обичног електричара.

Разумевање струје и отпора

Почнимо са концептом електричне струје.Укратко, електрична струја у односу на метале је усмерено кретање електрона – негативно наелектрисаних честица. Обично су представљени као мали кругови. У мирном стању, они се крећу насумично, стално мењајући правац. Под одређеним условима – појавом разлике потенцијала – ове честице почињу одређено кретање у неком правцу. Ово кретање је електрична струја.

Да би било јасније, можемо упоредити електроне са водом просутом на некој равни. Све док авион мирује, вода се не креће. Али, чим се појавио нагиб (настала је потенцијална разлика), вода је почела да се креће. Исто је и са електронима.

Овако се може замислити електрична струја

Сада морамо да разумемо шта је отпор и зашто имају повратне информације са јачином струје: што је већи отпор, то је нижа струја. Као што знате, електрони се крећу кроз проводник. Обично су то металне жице, пошто метали имају добру способност да проводе електричну енергију. Знамо да метал има густу кристалну решетку: многе честице које су блиске и међусобно повезане. Електрони, пробијајући се између атома метала, сударају се са њима, што им отежава кретање. Ово помаже да се илуструје отпор који проводник врши. Сада постаје јасно зашто што је већи отпор, то је нижа јачина струје - што је више честица, то је електронима теже да савладају путању, они то раде спорије. Чини се да је ово решено.

Ако имате жељу да емпиријски тестирате ову зависност, пронађите променљиви отпорник, повежите у серију отпорник - амперметар - извор струје (батерија).Такође је пожељно убацити прекидач у коло - обичан прекидач.

Коло за испитивање зависности струје од отпора

Окретањем дугмета отпорника мења се отпор. Истовремено се мењају и очитавања на амперметру, који мери јачину струје. Штавише, што је већи отпор, стрелица мање одступа - мања је струја. Што је отпор мањи, стрелица више одступа - струја је већа.

Зависност струје од отпора је скоро линеарна, односно одражава се на графику као скоро права линија. Зашто скоро - о овоме треба разговарати посебно, али то је друга прича.

Омов закон за наизменичну струју

Приликом прорачуна кола наизменичне струје, уместо концепта отпора, уводи се концепт „импедансе“. Импеданса је означена словом З, укључује активни отпор оптерећења Р_а и реактанса Кс (или Р_р). То је због облика синусоидалне струје (и струја било којег другог облика) и параметара индуктивних елемената, као и закона пребацивања:

1. Струја у индуктивном колу не може се променити тренутно.
2. Напон у колу са капацитивношћу не може се променити тренутно.

Тако струја почиње да заостаје или води напон, а привидна снага се дели на активну и реактивну.

У=И/З

Икс_Л и Кс_Ц су реактивне компоненте оптерећења.

С тим у вези, уводи се вредност цосФ:

Овде - К - реактивна снага услед наизменичне струје и индуктивно-капацитивних компоненти, П - активна снага (дисипана у активним компонентама), С - привидна снага, цосФ - фактор снаге.

Можда сте приметили да се формула и њен приказ секу са Питагорином теоремом. Ово је тачно и угао Ф зависи од тога колико је велика реактивна компонента оптерећења – што је већа, то је већа.У пракси то доводи до чињенице да је струја која стварно тече у мрежи већа од оне коју узима у обзир кућно бројило, док предузећа плаћају пуну снагу.

У овом случају, отпор је представљен у сложеном облику:

Овде је ј замишљена јединица, која је типична за сложени облик једначина. Ређе се назива и, али у електротехници, ефективна вредност наизменичне струје је такође означена, па је, да не буде забуне, боље користити ј.

Замишљена јединица је √-1. Логично је да код квадрирања нема тог броја, што може резултирати негативним резултатом „-1“.

Када наступи Омов закон

Стварање идеалних услова није лако. Чак и код чистих проводника, електрични отпор варира са температуром. Његово смањење минимизира активност молекула кристалне решетке, што поједностављује кретање слободних наелектрисања. На одређеном нивоу "замрзавања" јавља се ефекат суперпроводљивости. Супротан ефекат (погоршање проводљивости) се примећује када се загреје.

Истовремено, електролити, метали и одређене врсте керамике задржавају електрични отпор без обзира на густину струје. Стабилност параметара уз одржавање одређеног температурног режима омогућава примену формула Охмовог закона без додатних корекција.

Полупроводничке материјале и гасове карактерише различит електрични отпор. На овај параметар значајно утиче јачина струје у контролној запремини. Да би се израчунале карактеристике перформанси, морају се применити специјализоване методе прорачуна.

Ако се узме у обзир наизменична струја, начин прорачуна се коригује.У овом случају ће се морати узети у обзир присуство реактивних компоненти. Са отпорном природом отпора, могуће је применити разматране технологије прорачуна на основу формула Омовог закона.

Кирхофови закони.

Дистрибуција
струје у гранама електричног кола
поштује први Кирхофов закон,
и расподела напона по пресецима
ланац поштује други Кирхофов закон.

Кирхофови закони
уз Омов закон су главни
у теорији електричних кола.

Први
Кирхофов закон:

Алгебарски
збир струја у чвору је нула:

_и
= 0 (19)

Где
и
је број грана које конвергирају у датом чвору.

Односно, сумирање
протеже се до струјања у гранама,
који се конвергирају у разматраним
чвор.

Фиг.17. Илустрација
до првог Кирхофовог закона.

Број
једначине састављене према првом
Кирхофов закон је одређен формулом:

Нуп
= Ну
– 1,

Где
Ну
је број чворова у разматраном ланцу.

Знаци струјања у
узимају се једначине узимајући у обзир одабране
позитивног смера. Сигнс ат
струје су исте ако су струје исте
оријентисан у односу на ово
чвор.

На пример,
за чвор приказан на слици 17:
додељујемо знакове струјама које теку у чвор
"+", а на струје које теку из чвора - знаци
«-».

Затим једначина
према првом Кирхофовом закону биће написано
Тако:

И₁
– И₂
+ И₃
– И₄
= 0.

једначине,
састављен према првом Кирхофовом закону,
називају се чворови.

Ово
закон изражава чињеницу да у чвору
електрични набој се не акумулира
и не конзумира се. Количина електричне
накнаде које долазе на локацију једнаке су збиру
наплаћује напуштање чвора у једном те истом
исти временски распон.

Друго
Кирхофов закон:

Алгебарски
збир емф у било ком затвореном колу
ланац је једнак алгебарском збиру падова
напон на елементима овог кола:

Уи
= 
Еи

ИиРи=Еи(20)

Где
и
- број елемента (отпор или
извора напона) у разматраном
контура.

**Број
једначине састављене према другом
Кирхофов закон је одређен формулом:

Нуп
= Нб
- Ну
+ 1 – Нед.с.

Где
Нб
- број грана електричног кола;

Ну
— број чворова;

Нед.с.
је број идеалних извора емф.

Фиг.18. Илустрација
на други Кирхофов закон.

За,
да правилно напише други закон
Кирхофа за дату контуру, следи
придржавати се следећих правила:

1. самовољно
   изаберите правац обилазнице контуре,
   на пример, у смеру казаљке на сату (слика 18).

2. емф
   и падови напона који одговарају
   у правцу са изабраним правцем
   заобићи су написани у изразу са
   знак "+"; ако е.ф.с. и пад напона
   не поклапају се са смером
   контура, онда им претходи знак
   «-».

На пример,
за контуру слике 18, други Кирхофов закон
биће написано на следећи начин:

У₁
– У₂
+ У₃
= Е₁
–Е₃
–Е₄
(21)

Једначина (20) може бити
преписати као:

 (Уи
– Еи)
= 0 (22)

Где
(У
– Е)
- напетост на грани.

Стога,
Други Кирхофов закон се може формулисати
на следећи начин:

Алгебарски
збир напона на гранама у било ком
затворена петља је нула.

Потенцијал
дијаграм о коме смо раније говорили служи
графичко тумачење другог
Кирхофов закон.

Задатак број 1.

АТ
колу на слици 1 су дате струје И₁
и ја₃,
отпор и емф Одредите струје
И₄,
И₅,
И₆
; напон између тачака а
и б
ако ја₁
= 10мА,
И₃
= -20 мА,
Р₄
= 5 кОхм,
Е₅
= 20Б,
Р₅
= 3кОхм,
Е₆
= 40Б,
Р₆
= 2кОхм.

Фиг. 1

Решење:

1. За дато
   контуре, састављамо две једначине према
   Први Кирхофов закон и један – према
   друго. Смер контуре
   означено стрелицом.

АТ
као резултат решења добијамо: И₆
= 0; И₄
= 10мА;
И₅
= -10мА

1. питати
   смер напона између тачака
   а
   и б
   од тачке "а"
   до тачке "б"
   — У_аб.
   Овај напон се може наћи из једначине
   Кирхофов други закон:

И₄Р₄
+ У_аб
+ И₆Р₆
= 0

У_аб
= - 50В.

Задатак број 2.

За
дијаграми на слици 2 састављају једначине према
Кирхофови закони и одређују непознате
бодова.

Дато:
И₁
= 20мА;
И₂
= 10мА

Р₁
= 5 кОхм,
Р₃
= 4кОхм,
Р₄
= 6кОхм,
Р₅
= 2кОхм,
Р₆
= 4кΩ.

Фиг.2

Решење:

Број чворова
једначине - 3, број једначина контуре
– 1.

Запамтити!
Приликом састављања једначине према другом
Кирхофов закон, бирамо контуру, у
који не укључује изворе струје.
Правац контуре је назначен на слици.

АТ
овог кола, струје грана И₁
и ја₂.
Непознат
струје
И₃,
И₄,
И₅,
И₆.

Одлучујући
систему, добијамо: И₃
= 13,75 мА;
И₄
= -3.75мА;
И₅
= 6,25мА;
И₆
= 16,25мА.

Основни појмови

Електрична струја тече када затворено коло дозвољава електронима да се крећу од високог потенцијала до нижег у колу. Другим речима, струји је потребан извор електрона који има енергију да их покрене, као и тачка њиховог повратка негативних наелектрисања, коју карактерише њихов недостатак. Као физички феномен, струју у колу карактеришу три основне величине:

• Волтажа;
• јачина струје;
• отпор проводника кроз који се крећу електрони.

Снага и напетост

Јачина струје (И, мерена у Амперима) је запремина електрона (наелектрисања) који се крећу кроз неко место у колу у јединици времена.Другим речима, мерење И је одређивање броја електрона у покрету

Важно је разумети да се термин односи само на кретање: статичка наелектрисања, на пример, на терминалима неповезане батерије, немају мерљиву вредност И. Струја која тече у једном смеру назива се директна (ДЦ), и периодично мењајући смер се назива наизменичним (АЦ). Напон се може илустровати појавом као што је притисак, или као разлика у потенцијалној енергији објеката под утицајем гравитације.

Да бисте створили ову неравнотежу, прво морате потрошити енергију, која ће се под одговарајућим околностима остварити у покрету. На пример, при паду терета са висине, врши се рад на његовом подизању, у галванским батеријама, разлика потенцијала на терминалима се формира услед конверзије хемијске енергије, у генераторима - као резултат излагања електромагнетно поље

Стрес се може илустровати таквом појавом као што је притисак, или као разлика у потенцијалној енергији објеката под утицајем гравитације. Да бисте створили ову неравнотежу, прво морате потрошити енергију, која ће се под одговарајућим околностима остварити у покрету. На пример, при паду терета са висине остварује се рад његовог подизања, код галванских батерија разлика потенцијала на стезаљкама настаје услед конверзије хемијске енергије, код генератора - као резултат излагања електромагнетно поље.

Отпор проводника

Без обзира колико је добар обичан проводник, никада неће дозволити да електрони прођу без отпора њиховом кретању.Отпор је могуће сматрати аналогом механичког трења, иако ово поређење неће бити савршено. Када струја тече кроз проводник, нека разлика потенцијала се претвара у топлоту, тако да ће увек доћи до пада напона на отпорнику. Електрични грејачи, фен за косу и други слични уређаји су дизајнирани искључиво за расипање електричне енергије у облику топлоте.

Поједностављени отпор (означен као Р) је мера колико је ток електрона успорен у колу. Мери се у омима. Проводљивост отпорника или другог елемента одређена је двема особинама:

• геометрија;
• материјал.

Облик је од највеће важности, као што је видљиво из хидрауличке аналогије: гурање воде кроз дугу и уску цев је много теже него гурање воде кроз кратку и широку. Материјали играју одлучујућу улогу. На пример, електрони могу слободно да се крећу у бакарној жици, али не могу уопште да протичу кроз изолаторе као што је гума, без обзира на њихов облик. Поред геометрије и материјала, постоје и други фактори који утичу на проводљивост.

Тумачење Омовог закона

Да бисте осигурали кретање наелектрисања, потребно је да затворите коло. У недостатку додатне снаге, струја не може постојати дуго времена. Потенцијали ће брзо постати једнаки. За одржавање режима рада кола потребан је додатни извор (генератор, батерија).

Комплетно коло ће садржати укупан електрични отпор свих компоненти. За тачне прорачуне узимају се у обзир губици у проводницима, отпорним елементима и извору напајања.

Колики напон треба да се примени за одређену јачину струје израчунава се по формули:

У=И*Р.

Слично, уз помоћ разматраних релација, одређују се и други параметри кола.

Паралелна и серијска веза

У електрици, елементи су повезани или серијски - један за другим, или паралелно - то је када је неколико улаза спојено на једну тачку, а излази из истих елемената су повезани у другу.

Омов закон за паралелно и серијско повезивање

серијска веза

Како Омов закон функционише у овим случајевима? Када се повеже у серију, струја која тече кроз ланац елемената биће иста. Напон дела кола са елементима повезаним у серију израчунава се као збир напона у свакој секцији. Како се ово може објаснити? Проток струје кроз елемент је пренос дела наелектрисања са једног његовог дела на други. Мислим, то је неки посао. Величина овог рада је напетост. Ово је физичко значење стреса. Ако је ово јасно, идемо даље.

Серијска веза и параметри овог дела кола

Када је повезан у серији, потребно је пренети пуњење заузврат кроз сваки елемент. И на сваком елементу, ово је одређени "обим" посла. А да бисте пронашли количину посла на целом делу ланца, потребно је да додате рад на сваком елементу. Тако се испоставља да је укупан напон збир напона на сваком од елемената.

На исти начин - уз помоћ сабирања - налази се и укупан отпор пресека кола. Како то можете замислити? Струја која тече кроз ланац елемената узастопно превазилази све отпоре. Један по један. Односно, да би се пронашао отпор који је савладао, потребно је сабрати отпоре. Мање-више овако.Математичко извођење је компликованије и лакше је разумети механизам овог закона.

Паралелна веза

Паралелна веза је када се почеци проводника / елемената конвергирају у једној тачки, а у другој су њихови крајеви повезани. Покушаћемо да објаснимо законе који важе за једињења овог типа. Почнимо са струјом. Струја одређене величине се доводи до тачке спајања елемената. Одваја се, тече кроз све проводнике. Из овога закључујемо да је укупна струја у пресеку једнака збиру струје у сваком од елемената: И = И1 + И2 + И3.

Сада за напон. Ако је напон рад за померање наелектрисања, онда ће рад који је потребан да се помери једно пуњење бити исти на било ком елементу. То јест, напон на сваком паралелно повезаном елементу ће бити исти. У=У1=У2=У3. Не тако забавно и визуелно као у случају објашњења Омовог закона за пресек ланца, али можете разумети.

Закони за паралелну везу

Што се тиче отпора, ствари су мало компликованије. Хајде да уведемо појам проводљивости. Ово је карактеристика која указује на то колико је лако или тешко да наелектрисање прође кроз овај проводник. Јасно је да што је мањи отпор, струја ће лакше проћи. Стога се проводљивост - Г - израчунава као реципрочна вредност отпора. У формули то изгледа овако: Г = 1/Р.

Зашто говоримо о проводљивости? Пошто је укупна проводљивост пресека са паралелним спојем елемената једнака збиру проводљивости за сваки од пресека. Г = Г1 + Г2 + Г3 - лако разумљиво. Колико ће струја лако савладати овај чвор паралелних елемената зависи од проводљивости сваког од елемената. Тако се испоставља да их треба преклопити.

Сада можемо да пређемо на отпор.Пошто је проводљивост реципрочна вредност отпора, можемо добити следећу формулу: 1/Р = 1/Р1 + 1/Р2 + 1/Р3.

Шта нам даје паралелну и серијску везу?

Теоријско знање је добро, али како га применити у пракси? Елементи било које врсте могу се повезати паралелно и серијски. Али размотрили смо само најједноставније формуле које описују линеарне елементе. Линеарни елементи су отпори, који се такође називају "отпорници". Дакле, ево како можете да искористите оно што сте научили:

Ако нема расположивог отпорника велике вредности, али има неколико мањих, жељени отпор се може добити серијским повезивањем неколико отпорника. Као што видите, ово је корисна техника.
Да би се продужио век трајања батерија, могу се повезати паралелно. Напон ће у овом случају, према Охмовом закону, остати исти (можете се уверити мерењем напона мултиметром). А „животни век“ двоструке батерије биће много дужи од два елемента који ће заменити један другог

Само имајте на уму: само извори напајања са истим потенцијалом могу бити повезани паралелно. То јест, мртва и нова батерија се не могу повезати.

Ако се и даље повежете, батерија која има веће пуњење ће тежити да пуни мање напуњену. Као резултат тога, њихова укупна наплата ће пасти на ниску вредност.

Генерално, ово су најчешће употребе ових једињења.

Идеалан ЕМФ извор

Електромоторна сила (Е) је физичка величина која одређује степен утицаја спољашњих сила на кретање у затвореном колу носилаца наелектрисања. Другим речима, колико јако струја тежи да тече кроз проводник зависиће од ЕМФ-а.

Објашњавајући овакве несхватљиве појаве, домаћи школски наставници воле да се окрећу методу хидрауличних аналогија. Ако је проводник цев, а електрична струја је количина воде која тече кроз њу, онда је ЕМФ притисак који пумпа развија да би пумпала течност.

Појам електромоторне силе повезан је са концептом као што је напон. Она, ЕМФ, такође се мери у волтима (јединица - "В"). Сваки извор енергије, било да је то батерија, генератор или соларни панел, има своју електромоторну силу. Често је овај ЕМФ близу излазног напона (У), али увек нешто мањи од њега. То је узроковано унутрашњим отпором извора, на коме део напона неизбежно пада.

Из тог разлога, идеалан извор ЕМФ-а је пре апстрактан концепт или физички модел коме нема места у стварном свету, јер се унутрашњи отпор батерије Рин, иако веома низак, ипак разликује од апсолутне нуле.

Идеалан и прави извор емф

У диференцијалном облику

Формула је врло често представљена у диференцијалном облику, пошто је проводник обично нехомоген и биће потребно да га разбијемо на најмање могуће делове. Струја која пролази кроз њега повезана је са величином и правцем, па се сматра скаларном величином. Кад год се нађе резултујућа струја кроз жицу, узима се алгебарски збир свих појединачних струја. Пошто ово правило важи само за скаларне величине, струја се такође узима као скаларна величина. Познато је да струја дИ = јдС пролази кроз пресек. Напон на њему је Едл, тада ће за жицу са константним попречним пресеком и једнаке дужине однос бити тачан:

Диференцијални облик

Дакле, израз струје у векторском облику биће: ј = Е.

Важно! Код металних проводника проводљивост опада са порастом температуре, док се код полупроводника повећава. Омов закон не показује строгу пропорционалност

Отпор велике групе метала и легура нестаје на температури близу апсолутне нуле, а процес се назива суперпроводљивост.