Sähkötekniikan tärkein laki - Ohmin laki
Ohmin laki
Saksalainen fyysikko Georg Ohm (1787 -1854) totesi kokeellisesti, että tasaisen metallijohtimen (eli johtimen, jossa ulkoiset voimat eivät vaikuta) läpi kulkevan virran I voimakkuus on verrannollinen johtimen päissä olevaan jännitteeseen U:
I = U / R, (1)
missä R- johtimen sähkövastus.
Yhtälö (1) ilmaisee Ohmin lain piirin osalle (ei sisällä virtalähdettä): Johtimessa oleva virta on suoraan verrannollinen syötettyyn jännitteeseen ja kääntäen verrannollinen johtimen resistanssiin.
Piirin osa, jossa emf ei toimi. (ulkoisia voimia) kutsutaan piirin homogeeniseksi osaksi, joten tämä Ohmin lain muotoilu pätee piirin homogeeniselle osalle.
Katso lisätietoja täältä: Ohmin laki piirin osalle
Nyt tarkastellaan piirin epähomogeenista osaa, jossa osion 1 — 2 tehollinen EMF on merkitty Ε12:lla ja sitä sovelletaan osan päihin. mahdollinen eroavaisuus — φ1 — φ2 kautta.
Jos virta kulkee kiinteiden johtimien läpi, jotka muodostavat osan 1-2, niin kaikkien virrankantoille tehtyjen voimien (ulkoisten ja sähköstaattisten) työ A12 on energian säilymisen ja muuntamisen laki sama kuin alueella vapautuva lämpö. Panoksen Q0 liikkuessa jaksossa 1 — 2 esiintyvien voimien työ:
A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 - φ2) (2)
E.m.s. E12 myös ampeeri Olen skalaarisuure. Se on otettava joko positiivisella tai negatiivisella merkillä riippuen ulkoisten voimien tekemän työn merkistä. Jos e.d. edistää positiivisten varausten liikettä valittuun suuntaan (suuntaan 1-2), niin E12> 0. Jos yksikköä. estää positiivisia varauksia liikkumasta siihen suuntaan, silloin E12 <0.
Ajan t aikana johtimessa vapautuu lämpöä:
Q = Az2Rt = IR (It) = IRQ0 (3)
Kaavoista (2) ja (3) saamme:
IR = (φ1 - φ2) + E12 (4)
Missä
I = (φ1 - φ2 + E12) / R (5)
Lauseke (4) tai (5) on Ohmin laki integraalimuodossa olevan piirin epähomogeeniselle poikkileikkaukselle, joka on yleistetty Ohmin laki.
Jos piirin tietyssä osassa ei ole virtalähdettä (E12 = 0), niin kohdasta (5) saadaan Ohmin laki piirin homogeeniselle osalle
I = (φ1 — φ2) / R = U / R
Jos virtapiiri on suljettu, silloin valitut pisteet 1 ja 2 ovat samat, φ1 = φ2; sitten kohdasta (5) saadaan Ohmin laki suljetulle piirille:
I = E / R,
missä E on piirissä vaikuttava emf, R on koko piirin kokonaisresistanssi. Yleensä R = r + R1, missä r on virtalähteen sisäinen resistanssi, R1 on ulkoisen piirin vastus.Siksi Ohmin laki suljetulle piirille näyttää tältä:
I = E/(r + R1).
Jos piiri on auki, siinä ei ole virtaa (I = 0), niin Ohmin laista (4) saadaan, että (φ1 — φ2) = E12, ts. Avoimessa piirissä toimiva emf on yhtä suuri kuin sen päissä oleva potentiaaliero. Siksi virtalähteen emf:n löytämiseksi on tarpeen mitata potentiaaliero sen avoimen piirin liittimien välillä.
Esimerkkejä Ohmin lain laskelmista:
Virran laskenta Ohmin lain mukaan
Ohmin lain resistanssin laskeminen
Jännitteen putoaminen
Katso myös:
Potentiaalierosta, sähkömotorisesta voimasta ja jännitteestä
Sähkövirta nesteissä ja kaasuissa
Tietoja magneettikentästä, solenoideista ja sähkömagneeteista
Itseinduktio ja keskinäinen induktio
Sähkökenttä, sähköstaattinen induktio, kapasitanssi ja kondensaattorit