در سال 1827، گئورگ اهم تحقیقات خود را منتشر کرد، که اساس فرمول مورد استفاده تا به امروز را تشکیل می دهد. اهم یک سری آزمایش بزرگ انجام داد که رابطه بین ولتاژ اعمال شده و جریان عبوری از یک هادی را نشان داد.

این قانون تجربی است، یعنی مبتنی بر تجربه. نام "اهم" به عنوان واحد رسمی SI برای مقاومت الکتریکی پذیرفته شده است.

قانون اهم برای بخش مداربیان می کند که جریان الکتریکی در یک هادی با اختلاف پتانسیل موجود در آن نسبت مستقیم و با مقاومت آن نسبت معکوس دارد. با توجه به اینکه مقاومت هادی (که نباید با آن اشتباه گرفته شود) یک مقدار ثابت است، می توانیم این را با فرمول زیر فرمول بندی کنیم:

• I - جریان بر حسب آمپر (A)
• V - ولتاژ بر حسب ولت (V)
• R - مقاومت بر حسب اهم (اهم)

برای وضوح: مقاومتی با مقاومت 1 اهم که جریان 1 آمپر از آن عبور می کند، در پایانه های خود اختلاف پتانسیل (ولتاژ) 1 ولت دارد.

فیزیکدان آلمانی Kirchhoff (مشهور به قوانین Kirchhoff خود) یک تعمیم ارائه داد که بیشتر در فیزیک استفاده می شود:

• σ – رسانایی مواد
• J - چگالی جریان
• E - میدان الکتریکی.

قانون اهم و مقاومت

مقاومت ها عناصر غیر فعالی هستند که در برابر جریان الکتریکی در مدار مقاومت ایجاد می کنند. که مطابق با قانون اهم عمل می کند، مقاومت اهمی نامیده می شود. هنگامی که جریان از چنین مقاومتی عبور می کند، افت ولتاژ در پایانه های آن متناسب با مقدار مقاومت است.

فرمول اهم برای مدارهایی با ولتاژ و جریان متناوب معتبر باقی می ماند. قانون اهم برای خازن ها و سلف ها مناسب نیست، زیرا مشخصه جریان-ولتاژ آنها (مشخصه ولت آمپر) اساساً خطی نیست.

فرمول اهم همچنین برای مدارهایی با چندین مقاومت که می توانند به صورت سری، موازی یا مختلط متصل شوند، اعمال می شود. گروه‌هایی از مقاومت‌هایی که به‌صورت سری یا موازی متصل شده‌اند را می‌توان به عنوان مقاومت معادل ساده کرد.

مقالات درباره و اتصال با جزئیات بیشتری نحوه انجام این کار را توضیح می دهند.

فیزیکدان آلمانی، گئورگ سیمون اوم، خود را منتشر کرد تئوری کاملالکتریسیته به نام "نظریه مدار گالوانیکی". او دریافت که افت ولتاژ در یک بخش از مدار نتیجه کار جریانی است که از مقاومت آن بخش مدار می گذرد. این اساس قانونی را تشکیل داد که ما امروز از آن استفاده می کنیم. قانون یکی از معادلات اساسی برای مقاومت ها است.

قانون اهم - فرمول

هنگامی که دو متغیر از سه متغیر شناخته شده باشند، می توان از فرمول قانون اهم استفاده کرد. رابطه بین مقاومت، جریان و ولتاژ را می توان به روش های مختلفی نوشت. مثلث اهم می تواند برای جذب و حفظ مفید باشد.

در زیر دو نمونه از استفاده از چنین ماشین حساب مثلثی آورده شده است.

ما در مداری با افت ولتاژ از 100 ولت به 10 ولت در پایانه های آن یک مقاومت با مقاومت 1 اهم داریم.چه جریانی از این مقاومت می گذرد؟مثلث به ما یادآوری می کند که:
ما یک مقاومت با مقاومت 10 اهم داریم که جریان 2 آمپر با ولتاژ 120 ولت از آن عبور می کند.افت ولتاژ در این مقاومت چقدر خواهد بود؟استفاده از مثلث به ما نشان می دهد که:بنابراین، ولتاژ در پین 120-20 = 100 ولت خواهد بود.

قانون اهم - قدرت

هنگامی که جریان الکتریکی از یک مقاومت عبور می کند، مقدار مشخصی از توان را به عنوان گرما از بین می برد.

توان تابعی از جریان I (A) و ولتاژ اعمال شده V (V) است:

• P - توان بر حسب وات (V)

هنگامی که با قانون اهم برای یک بخش از مدار ترکیب می شود، فرمول می تواند به شکل زیر تبدیل شود:

یک مقاومت ایده آل تمام انرژی را هدر می دهد و انرژی الکتریکی یا مغناطیسی را ذخیره نمی کند. هر مقاومت دارای محدودیتی برای مقدار توانی است که می تواند بدون آسیب رساندن به مقاومت تلف شود. این قدرت است اسمی نامیده می شود.

شرایط محیطی ممکن است این مقدار را کاهش یا افزایش دهد. به عنوان مثال، اگر هوای محیطگرم، سپس توانایی مقاومت در دفع گرمای اضافی کاهش می یابد و برعکس، در دمای پایین محیط، توانایی اتلاف مقاومت افزایش می یابد.

در عمل، مقاومت ها به ندرت دارای رتبه قدرت هستند. با این حال، اکثر مقاومت ها دارای 1/4 یا 1/8 وات هستند.

در زیر یک نمودار دایره ای وجود دارد که به شما کمک می کند تا به سرعت رابطه بین توان، جریان، ولتاژ و مقاومت را تعیین کنید. برای هر یک از چهار پارامتر، نحوه محاسبه مقدار آن را نشان می دهد.

قانون اهم - ماشین حساب

داده شده است ماشین حساب آنلاینقانون اهم به شما اجازه می دهد تا رابطه بین قدرت جریان، ولتاژ الکتریکی، مقاومت هادی و توان را تعیین کنید. برای محاسبه، هر دو پارامتر را وارد کرده و روی دکمه محاسبه کلیک کنید.

جریان الکتریکی و ولتاژ خطرناکشنیدن غیرممکن است (به جز زمزمه کردن خطوط فشار قوی و تاسیسات الکتریکی). قطعات زنده ای که انرژی دارند از نظر ظاهری به هیچ وجه تفاوتی ندارند.

تشخیص آنها از طریق بوی آنها غیرممکن است و در حالت های معمولی در دمای بالا تفاوتی ندارند. اما ما یک جاروبرقی را به یک پریز خاموش و بی صدا وصل می کنیم، سوئیچ را می چرخانیم - و به نظر می رسد انرژی به خودی خود از جایی خارج می شود و به شکل سر و صدا و فشرده سازی در داخل لوازم خانگی به وجود می آید.

باز هم اگر دو میخ را در سوکت سوکت فرو کرده و آنها را در دست بگیریم، به معنای واقعی کلمه با تمام بدن خود واقعیت و عینیت وجود جریان الکتریکی را احساس خواهیم کرد. البته انجام این کار به شدت ممنوع است. اما نمونه‌های جاروبرقی و میخ‌ها به وضوح به ما نشان می‌دهند که مطالعه و درک قوانین اساسی مهندسی برق باعث افزایش ایمنی هنگام کار با برق خانگی و همچنین حذف تعصبات خرافی مرتبط با جریان و ولتاژ الکتریکی می‌شود.

بنابراین، بیایید به یکی از با ارزش ترین قانون مهندسی برق که دانستن آن مفید است نگاه کنیم. و ما سعی خواهیم کرد این کار را به محبوب ترین شکل ممکن انجام دهیم.

قانون اهم

1. شکل دیفرانسیل نوشتن قانون اهم

البته مهمترین قانون مهندسی برق این است که قانون اهم. حتی افرادی که با مهندسی برق کاری ندارند از وجود آن اطلاع دارند. اما در همین حال سوال "آیا قانون اهم را می دانید؟" در دانشگاه های فنی دامی برای دانشجویان متکبر و متکبر است. البته رفیق پاسخ می دهد که قانون اهم را به خوبی می شناسد و سپس به او مراجعه می کنند تا این قانون را به شکل دیفرانسیل ارائه کند. اینجاست که معلوم می شود یک دانش آموز دبیرستانی یا دانشجوی سال اول هنوز کارهای زیادی برای مطالعه دارد.

با این حال، شکل دیفرانسیل نوشتن قانون اهم تقریباً در عمل قابل اجرا نیست. این نشان دهنده رابطه بین چگالی جریان و قدرت میدان است:

که در آن G رسانایی مدار است. E - شدت جریان الکتریکی.

همه اینها تلاش هایی برای بیان جریان الکتریکی تنها با در نظر گرفتن است خواص فیزیکیمواد هادی، بدون در نظر گرفتن آن پارامترهای هندسی(طول، قطر و غیره). شکل دیفرانسیل نوشتن قانون اهم یک نظریه ناب است.

2. شکل یکپارچه نوشتن قانون اهم برای یک بخش از مدار

مورد دیگر شکل انتگرال علامت گذاری است. همچنین دارای انواع مختلفی است. محبوب ترین آنها است قانون اهم برای بخش مدار: I=U/R

به عبارت دیگر، جریان در یک بخش از مدار همیشه بیشتر است، ولتاژ اعمال شده به این بخش بیشتر و مقاومت این بخش کمتر است.

این "نوع" قانون اهم برای همه کسانی که حداقل گاهی اوقات مجبور هستند با برق سر و کار داشته باشند، به سادگی باید به خاطر بسپارند. خوشبختانه، وابستگی بسیار ساده است. پس از همه، ولتاژ در شبکه را می توان ثابت در نظر گرفت. برای یک پریز 220 ولت است. بنابراین، معلوم می شود که جریان در مدار فقط به مقاومت مدار متصل به پریز بستگی دارد. از این رو اخلاق ساده: این مقاومت باید تحت نظارت باشد.

اتصال کوتاه، که همه می شنوند، دقیقاً به دلیل مقاومت کم مدار خارجی اتفاق می افتد. فرض کنید به دلیل اتصال نادرست سیم ها در جعبه انشعاب، سیم فاز و نول مستقیماً به یکدیگر متصل می شوند. سپس مقاومت بخش مدار به شدت به تقریبا صفر کاهش می یابد و جریان نیز به شدت به مقدار بسیار زیادی افزایش می یابد. اگر سیم کشی به درستی انجام شود کار می کند. مدار شکنو اگر آنجا نباشد یا معیوب باشد یا اشتباه انتخاب شده باشد، سیم با جریان افزایش یافته مقابله نمی کند، گرم می شود، ذوب می شود و احتمالاً باعث آتش سوزی می شود.

اما این اتفاق می افتد که دستگاه هایی که به برق وصل هستند و بیش از یک ساعت کار می کنند علت آن می شوند اتصال کوتاه. یک مورد معمولی فن هایی است که سیم پیچ های موتور آن به دلیل گیر کردن پره ها بیش از حد گرم شده است. عایق سیم پیچ موتور برای گرمایش جدی طراحی نشده است و به سرعت غیرقابل استفاده می شود. در نتیجه، مدارهای کوتاه وقفه ای ظاهر می شود که مقاومت را کاهش داده و مطابق با قانون اهم، منجر به افزایش جریان نیز می شود.

جریان افزایش یافته، به نوبه خود، عایق سیم پیچ ها را کاملا غیرقابل استفاده می کند، و نه یک وقفه، بلکه یک اتصال کوتاه واقعی و کامل رخ می دهد. جریان علاوه بر سیم پیچ ها، مستقیماً از سیم فاز به سیم خنثی جریان می یابد. درست است، تمام موارد فوق فقط با یک فن بسیار ساده و ارزان که مجهز به محافظ حرارتی نیست، اتفاق می افتد.

قانون اهم برای AC

لازم به ذکر است که نماد بالا از قانون اهم بخشی از مدار را با ولتاژ ثابت توصیف می کند. در شبکه های ولتاژ AC راکتانس اضافی وجود دارد و امپدانس مهم می شود ریشه مربعاز مجموع مربع های مقاومت فعال و واکنش پذیر.

قانون اهم برای بخش مدار AC به شکل I=U/Z است,

که در آن Z مقاومت کل مدار است.

اما راکتانس بالا، اول از همه، ویژگی قدرتمند است ماشین های الکتریکیو تکنولوژی تبدیل نیرو مقاومت الکتریکی داخلی لوازم خانگیو لامپ ها تقریباً به طور کامل فعال هستند. بنابراین، در زندگی روزمره، برای محاسبات، می توانید از ساده ترین شکل نوشتن قانون اهم استفاده کنید: I=U/R.

3. شکل انتگرال علامت گذاری برای زنجیره کامل

از آنجایی که شکلی از نوشتن قانون برای بخشی از یک زنجیره وجود دارد، پس وجود دارد قانون اهم برای یک مدار کامل: I=E/(r+R).

در اینجا r مقاومت داخلی منبع EMF شبکه و R مقاومت کل خود مدار است.

برای نشان دادن این زیرمجموعه از قانون اهم لازم نیست خیلی دنبال یک مدل فیزیکی بگردید - این شبکه الکتریکی یک ماشین است که در آن باتری منبع EMF است. نمی توان فرض کرد که مقاومت باتری برابر با صفر مطلق است، بنابراین، حتی با اتصال کوتاه مستقیم بین پایانه های آن (بدون مقاومت R)، جریان تا بی نهایت افزایش نمی یابد، بلکه به سادگی به مقدار زیادی افزایش می یابد. با این حال، این مقدار بالا البته برای آب شدن سیم ها و آتش گرفتن تودوزی خودرو کافی است. بنابراین مدارهای الکتریکی خودروها با استفاده از فیوز از اتصال کوتاه محافظت می شوند.

اگر اتصال کوتاه قبل از جعبه فیوز نسبت به باتری اتفاق بیفتد، یا اگر یکی از فیوزها با یک تکه سیم مسی جایگزین شود، ممکن است چنین حفاظتی کافی نباشد. سپس تنها یک رستگاری وجود دارد - شما باید با حذف "زمین"، یعنی ترمینال منفی، مدار را در اسرع وقت قطع کنید.

4. شکل یکپارچه نوشتن قانون اهم برای بخشی از مدار حاوی منبع EMF

همچنین لازم به ذکر است که نسخه دیگری از قانون اهم وجود دارد - برای بخش مدار حاوی منبع EMF:

در اینجا U اختلاف پتانسیل در ابتدا و انتهای بخش مدار مورد بررسی است. علامت مقدار EMF به جهت آن نسبت به ولتاژ بستگی دارد. اغلب لازم است از قانون اهم برای بخشی از مدار در هنگام تعیین پارامترهای مدار استفاده شود، زمانی که بخشی از مدار برای مطالعه دقیق غیرقابل دسترسی است و مورد توجه ما نیست. فرض کنید توسط قطعات یک تکه کیس پنهان شده است. مدار باقی مانده حاوی یک منبع EMF و عناصر با مقاومت شناخته شده است. سپس با اندازه گیری ولتاژ ورودی قسمت مجهول مدار می توان جریان و پس از آن مقاومت عنصر مجهول را محاسبه کرد.

نتیجه گیری

بنابراین، می‌توانیم ببینیم که قانون «ساده» اهم آنقدرها هم که برخی تصور می‌کردند ساده نیست. با دانستن تمام اشکال نمادهای یکپارچه قوانین اهم، می توانید بسیاری از الزامات ایمنی الکتریکی را درک کرده و به راحتی به خاطر بسپارید و همچنین در مدیریت برق اعتماد به نفس پیدا کنید.

اگر یک هادی عایق در یک میدان الکتریکی \(\overrightarrow(E)\ قرار گیرد، آنگاه نیروی \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) روی بارهای آزاد عمل می کند \(q\) در هادی \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) در نتیجه هادی یک حرکت کوتاه مدت هزینه های رایگان وجود دارد. این فرآیند زمانی به پایان می رسد که میدان الکتریکی بارهای ناشی از سطح هادی کاملاً میدان خارجی را جبران کند. میدان الکترواستاتیک حاصل در داخل هادی صفر خواهد بود.

با این حال، در هادی ها، تحت شرایط خاص، حرکت منظم مرتب حامل های آزاد می تواند رخ دهد بار الکتریکی.

حرکت هدایت شده ذرات باردار را جریان الکتریکی می نامند.

جهت جریان الکتریکی جهت حرکت بارهای آزاد مثبت در نظر گرفته می شود. برای اینکه جریان الکتریکی در یک هادی وجود داشته باشد، باید میدان الکتریکی در آن ایجاد شود.

اندازه گیری کمی جریان الکتریکی است قدرت فعلی\(I\) یک کمیت فیزیکی اسکالر برابر با نسبت بار \(\Delta q\) است که از طریق مقطع هادی (شکل 1.8.1) در بازه زمانی \(\Delta t\) منتقل می شود. تا این فاصله زمانی:

$$I = \frac(\Delta q)(\Delta t) $$

اگر قدرت جریان و جهت آن با گذشت زمان تغییر نکند، چنین جریانی نامیده می شود دائمی .

در سیستم بین المللی واحدها (SI) جریان بر حسب آمپر (A) اندازه گیری می شود. واحد جریان 1 A با برهمکنش مغناطیسی دو هادی موازی با جریان تعیین می شود.

جریان الکتریکی مستقیم فقط در داخل ایجاد می شود مدار بسته ، که در آن حامل های شارژ رایگان در طول مسیرهای بسته به گردش در می آیند. میدان الکتریکی در نقاط مختلف چنین مداری در طول زمان ثابت است. بنابراین میدان الکتریکی در مدار دی سیدارای ویژگی میدان الکترواستاتیک منجمد است. اما هنگامی که یک بار الکتریکی در یک میدان الکترواستاتیک در امتداد یک مسیر بسته حرکت می کند، کار انجام شده توسط نیروهای الکتریکی صفر است. بنابراین برای وجود جریان مستقیم، وجود دستگاهی در مدار الکتریکی ضروری است که در اثر کار نیروها، توانایی ایجاد و حفظ اختلاف پتانسیل در مقاطع مدار را داشته باشد. منشا غیر الکترواستاتیکی. چنین وسایلی نامیده می شوند منابع DC . نیروهای با منشاء غیرالکترواستاتیکی که بر روی حامل های شارژ آزاد از منابع جاری وارد می شوند نامیده می شوند نیروهای خارجی .

ماهیت نیروهای خارجی ممکن است متفاوت باشد. در سلول‌های گالوانیکی یا باتری‌ها در نتیجه فرآیندهای الکتروشیمیایی در ژنراتورهای جریان مستقیم ایجاد می‌شوند، نیروهای خارجی زمانی ایجاد می‌شوند که رساناها در یک میدان مغناطیسی حرکت می‌کنند. منبع جریان در مدار الکتریکی همان نقش پمپ را ایفا می کند که برای پمپاژ مایع در مدار بسته ضروری است. سیستم هیدرولیک. تحت تأثیر نیروهای خارجی، بارهای الکتریکی در داخل منبع جریان حرکت می کنند علیهنیروهای میدان الکترواستاتیک، که به دلیل آن می توان جریان الکتریکی ثابتی را در یک مدار بسته حفظ کرد.

هنگامی که بارهای الکتریکی در امتداد مدار جریان مستقیم حرکت می کنند، نیروهای خارجی وارد شده در داخل منابع جریان کار را انجام می دهند.

کمیت فیزیکی برابر با نسبت کار \(A_(st)\) نیروهای خارجی هنگام حرکت بار \(q\) از قطب منفی منبع جریان به قطب مثبت به مقدار این بار نامیده می شود. نیروی الکتروموتور منبع (EMF):

$$EMF=\varepsilon=\frac(A_(st))(q). $$

بنابراین، EMF با کار انجام شده توسط نیروهای خارجی هنگام حرکت یک واحد تعیین می شود بار مثبت. نیروی الکتروموتور، مانند اختلاف پتانسیل، در اندازه گیری می شود ولت (V).

هنگامی که یک بار مثبت منفرد در امتداد یک مدار جریان مستقیم بسته حرکت می کند، کار انجام شده توسط نیروهای خارجی برابر است با مجموع EMF که در این مدار عمل می کند و کار انجام شده توسط میدان الکترواستاتیک صفر است.

مدار DC را می توان به بخش های جداگانه تقسیم کرد. مناطقی که هیچ نیروی خارجی در آنها عمل نمی کند (یعنی مناطقی که حاوی منابع جاری نیستند) نامیده می شوند همگن . مناطق حاوی منابع جاری نامیده می شوند ناهمگن .

هنگامی که یک بار مثبت منفرد در امتداد بخش خاصی از مدار حرکت می کند، کار توسط نیروهای الکترواستاتیک (کولن) و نیروهای خارجی انجام می شود. کار نیروهای الکترواستاتیک برابر است با اختلاف پتانسیل \(\Delta \phi_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)\) بین نقاط اولیه (1) و نهایی (2) مقطع ناهمگن . کار نیروهای خارجی طبق تعریف برابر با نیروی الکتروموتور \(\mathcal(E)\) است که در یک ناحیه معین عمل می کند. بنابراین کل کار برابر است با

$$U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2) + \mathcal(E)$$

اندازه U 12 معمولا نامیده می شود ولتاژ در بخش زنجیر 1-2. در مورد یک ناحیه همگن، ولتاژ برابر با اختلاف پتانسیل است:

$$U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)$$

فیزیکدان آلمانی G. Ohm به طور تجربی در سال 1826 ثابت کرد که قدرت جریان \(I\) که از یک هادی فلزی همگن (یعنی رسانایی که هیچ نیروی خارجی در آن وارد نمی شود) جریان می یابد با ولتاژ \(U\) در انتها متناسب است. از هادی:

$$I = \frac(1)(R) U; \: U = IR$$

جایی که \(R\) = const.

اندازه آرمعمولا نامیده می شود مقاومت الکتریکی . هادی با مقاومت الکتریکی نامیده می شود مقاومت . این نسبت بیان می کند قانون اهم برای بخش همگن زنجیره: جریان در یک هادی با ولتاژ اعمال شده نسبت مستقیم و با مقاومت هادی نسبت معکوس دارد.

واحد SI مقاومت الکتریکی هادی ها است اهم (اهم). مقاومت 1 اهم دارای بخشی از مدار است که در آن در ولتاژ 1 ولت جریان 1 A رخ می دهد.

هادی هایی که از قانون اهم پیروی می کنند نامیده می شوند خطی . وابستگی گرافیکی جریان \(I\) به ولتاژ \(U\) (اینگونه نمودارها نامیده می شوند ویژگی های ولت آمپر ، به اختصار CVC) با یک خط مستقیم که از مبدا می گذرد نشان داده می شود. لازم به ذکر است که مواد و وسایل زیادی وجود دارند که از قانون اهم پیروی نمی کنند، به عنوان مثال، دیود نیمه هادی یا لامپ تخلیه گاز. حتی با هادی های فلزی، در جریان های به اندازه کافی بالا، انحراف از قانون خطی اهم مشاهده می شود، زیرا مقاومت الکتریکی هادی های فلزی با افزایش دما افزایش می یابد.

برای بخشی از مدار حاوی emf، قانون اهم به شکل زیر نوشته شده است:

$$IR = U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2) + \mathcal(E) = \Delta \phi_(12) + \mathcal(E)$$
$$\color(آبی)(I = \frac(U)(R))$$

این نسبت معمولا نامیده می شود قانون اهم تعمیم یافته استیا قانون اهم برای بخش غیر یکنواخت مدار.

در شکل 1.8.2 یک مدار DC بسته را نشان می دهد. بخش زنجیره ای ( سی دی) همگن است.

طبق قانون اهم

$$IR = \Delta\phi_(cd)$$

طرح ( ab) حاوی یک منبع جریان با emf برابر با \(\mathcal(E)\) است.

طبق قانون اهم برای یک ناحیه ناهمگن،

$$Ir = \Delta \phi_(ab) + \mathcal(E)$$

با اضافه کردن هر دو برابری، به دست می آوریم:

$$I(R+r) = \Delta\phi_(cd) + \Delta \phi_(ab) + \mathcal(E)$$

اما \(\Delta\phi_(cd) = \Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab)\).

$$\color(آبی)(I=\frac(\mathcal(E))(R + r))$$

این فرمول بیان می کند قانون اهم برای یک مدار کامل : قدرت جریان در مدار کامل برابر است با نیروی الکتروموتور منبع تقسیم بر مجموع مقاومت های مقاطع همگن و ناهمگن مدار (مقاومت داخلی منبع).

مقاومت rناحیه ناهمگن در شکل 1.8.2 را می توان در نظر گرفت مقاومت داخلی منبع جریان . در این مورد، منطقه ( ab) در شکل 1.8.2 بخش داخلی منبع است. اگر امتیاز الفو ببا هادی که مقاومت آن در مقایسه با مقاومت داخلی منبع (\(R\\ll r\)) کوتاه است، سپس مدار جریان می یابد. جریان اتصال کوتاه

$$I_(kz)=\frac(\mathcal(E))(r)$$

جریان اتصال کوتاه - حداکثر جریانی که می توان از آن به دست آورد این منبعبا نیروی الکتروموتور \(\mathcal(E)\) و مقاومت داخلی \(r\). برای منابع با مقاومت داخلی کم، جریان اتصال کوتاه می تواند بسیار زیاد باشد و باعث از بین رفتن مدار یا منبع الکتریکی شود. به عنوان مثال، باتری های سرب اسیدی مورد استفاده در خودروها می توانند جریان اتصال کوتاه چند صد آمپر داشته باشند. اتصال کوتاه در شبکه های روشنایی، از ایستگاه های فرعی (هزاران آمپر) تغذیه می شود. برای جلوگیری از اثرات مخرب چنین جریان های بزرگی، فیوزها یا قطع کننده های مدار ویژه در مدار تعبیه شده است.

در برخی موارد، برای جلوگیری از مقادیر خطرناک جریان اتصال کوتاه، مقداری مقاومت خارجی به صورت سری به منبع متصل می شود. سپس مقاومت rبرابر است با مجموع مقاومت داخلی منبع و مقاومت خارجی، و در طول یک اتصال کوتاه، قدرت جریان بیش از حد زیاد نخواهد بود.

اگر مدار خارجی باز است، آنگاه \(\Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab) = \mathcal(E)\)، یعنی اختلاف پتانسیل در قطب های یک باتری باز برابر با آن است. emf.

اگر مقاومت بار خارجی آرروشن می شود و جریان از باتری عبور می کند من، اختلاف پتانسیل در قطب های آن برابر می شود

$$\Delta \phi_(ba) = \mathcal(E) - Ir$$

در شکل 1.8.3 یک نمایش شماتیک از منبع جریان مستقیم با emf برابر با \(\mathcal(E)\) و مقاومت داخلی را نشان می دهد. rدر سه حالت: "بیکار"، عملکرد بار و حالت اتصال کوتاه (اتصال کوتاه). کشش نشان داده شده \(\arrow overright(E)\) میدان الکتریکیداخل باتری و نیروهایی که بر روی بارهای مثبت عمل می کنند: \(\overrightarrow(F)_(e)\) - نیروی الکتریکی و \(\overrightarrow(F)_(st)\) - نیروی خارجی. در حالت اتصال کوتاه، میدان الکتریکی داخل باتری ناپدید می شود.

برای اندازه گیری ولتاژ و جریان در مدارهای الکتریکی DC از آنها استفاده می شود دستگاه های خاص - ولت مترو آمپر متر.

ولت متر طراحی شده برای اندازه گیری اختلاف پتانسیل اعمال شده در پایانه های آن. او متصل می شود موازیبخشی از مدار که در آن اختلاف پتانسیل اندازه گیری می شود. هر ولت متری مقداری مقاومت داخلی \(R_(V)\) دارد. برای اینکه ولت متر هنگام اتصال به مدار مورد اندازه گیری، توزیع مجدد قابل توجهی از جریان ها را ایجاد نکند، مقاومت داخلی آن باید در مقایسه با مقاومت بخشی از مداری که به آن متصل است، بزرگ باشد. برای مدار نشان داده شده در شکل. 1.8.4، این شرط به صورت زیر نوشته می شود:

$$R_(B)\gg R_(1)$$

این شرط به این معنی است که جریان \(I_(V) = \Delta \phi_(cd) / R_(V)\) که از ولت متر می گذرد بسیار کمتر از جریان \(I = \Delta \phi_(cd) / R_ است. (1)\)، که از طریق بخش آزمایش شده مدار جریان می یابد.

از آنجایی که هیچ نیروی خارجی در داخل ولت متر وارد نمی شود، اختلاف پتانسیل در پایانه های آن، طبق تعریف، با ولتاژ مطابقت دارد. بنابراین می توان گفت که یک ولت متر ولتاژ را اندازه گیری می کند.

آمپرمتر طراحی شده برای اندازه گیری جریان در مدار. آمپرمتر به صورت سری به مدار باز مدار الکتریکی متصل می شود تا کل جریان اندازه گیری شده از آن عبور کند. آمپرمتر همچنین مقداری مقاومت داخلی \(R_(A)\) دارد. برخلاف ولت متر، مقاومت داخلی آمپرمتر در مقایسه با مقاومت کل مدار باید بسیار کوچک باشد. برای مدار در شکل. 1.8.4 مقاومت آمپرمتر باید شرایط را برآورده کند

$$R_(A) \ll (r + R_(1) + R(2))$$

به طوری که با روشن شدن آمپرمتر جریان در مدار تغییر نمی کند.

ابزارهای اندازه گیری - ولت متر و آمپرمتر - در دو نوع اشاره گر (آنالوگ) و دیجیتال هستند. کنتورهای الکتریکی دیجیتالی دستگاه های الکترونیکی پیچیده ای هستند. به طور معمول دستگاه های دیجیتال بیشتر ارائه می دهند دقت بالااندازه گیری ها

ارسال کار خوب خود به پایگاه دانش آسان است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

ارسال شده در http://www.allbest.ru/

وزارت آموزش و پرورش جمهوری بلاروس

گروه علوم طبیعی

چکیده

قانون اهم

تکمیل شد:

ایوانوف M. A.

مقدمه

1. نمای کلیقانون اهم

2. تاریخچه کشف قانون اهم، بیوگرافی کوتاهدانشمند

3. انواع قوانین اهم

4. اولین مطالعات مقاومت هادی

5. اندازه گیری های الکتریکی

نتیجه گیری

ادبیات، سایر منابع اطلاعاتی

مقدمه

پدیده های مربوط به برق مشاهده شده است چین باستان، هند و یونان باستانچندین قرن قبل از آغاز عصر ما. در حدود 600 سال قبل از میلاد، همانطور که افسانه های باقی مانده می گویند، فیلسوف یونان باستانتالس از میلتوس خاصیت کهربا را که بر پشم مالیده می شود برای جذب اجسام سبک می دانست. به هر حال، یونانیان باستان از کلمه "الکترون" برای نامیدن کهربا استفاده می کردند. کلمه "برق" نیز از او آمده است. اما یونانی ها فقط پدیده های الکتریسیته را مشاهده کردند، اما نتوانستند آن را توضیح دهند.

قرن 19 مملو از اکتشافات مربوط به برق بود. یک کشف منجر به زنجیره کامل اکتشافات طی چندین دهه شد. برق شروع به تبدیل شدن از موضوع تحقیق به کالای مصرفی کرد. معرفی گسترده آن در زمینه های مختلف تولید آغاز شد. اختراع و خلق شدند موتورهای الکتریکی، ژنراتورها، تلفن، تلگراف، رادیو. ورود برق به پزشکی آغاز می شود.

ولتاژ، جریان و مقاومت کمیت های فیزیکی هستند که پدیده های رخ داده در مدارهای الکتریکی را مشخص می کنند. این مقادیر به یکدیگر مرتبط هستند. این ارتباط اولین بار توسط فیزیکدان آلمانی 0m مورد مطالعه قرار گرفت. قانون اهم در سال 1826 کشف شد.

1. نمای کلی قانون اهم

قانون اهم به این صورت است:شدت جریان در یک بخش از مدار مستقیماً با ولتاژ این بخش (برای یک مقاومت معین) و با مقاومت بخش (برای یک ولتاژ معین) نسبت معکوس دارد: I = U / R، از فرمول آن از آنجایی که مقاومت یک هادی معین به ولتاژ یا جریان بستگی ندارد، آخرین فرمول باید به صورت زیر خوانده شود: مقاومت یک هادی معین برابر است با نسبت ولتاژ انتهای آن به شدت جریانی که از آن می گذرد. در مدارهای الکتریکی، اغلب هادی ها (مصرف کنندگان انرژی الکتریکی) به صورت سری (به عنوان مثال، لامپ ها در گلدسته های درخت کریسمس) و به صورت موازی (به عنوان مثال، لوازم الکتریکی خانگی) متصل می شوند.

در اتصال سریالقدرت جریان در هر دو هادی (لامپ) یکسان است: I = I1 = I2، ولتاژ در انتهای بخش مدار مورد نظر، مجموع ولتاژ لامپ اول و دوم است: U = U1 + U2 . مقاومت کل مقطع برابر است با مجموع مقاومت های لامپ R = R1 + R2.

هنگامی که مقاومت ها به صورت موازی متصل می شوند، ولتاژ در بخش مدار و در انتهای مقاومت ها یکسان است: U = U1 = U2. جریان در قسمت بدون انشعاب مدار برابر است با مجموع جریان های موجود در مقاومت های منفرد: I = I1 + I2. مقاومت کل مقطع کمتر از مقاومت هر مقاومت است.

اگر مقاومت های مقاومت ها یکسان باشد (R1 = R2)، در این صورت، اگر سه یا چند مقاومت به صورت موازی در مدار متصل شوند، مقاومت کل می تواند -

با فرمول یافت می شود: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/RN. به طور موازی، مصرف کننده های شبکه متصل می شوند که برای ولتاژی برابر با ولتاژ شبکه طراحی شده اند.

بنابراین، قانون اهم رابطه بین قدرت جریان را ایجاد می کند مندر هادی و اختلاف پتانسیل (ولتاژ) Uبین دو نقطه (بخش) ثابت این هادی:

عامل تناسب آربسته به خواص هندسی و الکتریکی هادی و دما، مقاومت اهمی یا به سادگی مقاومت یک بخش معین از هادی نامیده می شود.

2. تاریخچه کشف قانون اهم، بیوگرافی مختصری از دانشمند

گئورگ سایمون اهم در 16 مارس 1787 در ارلانگن در خانواده یک مکانیک ارثی به دنیا آمد. پس از فارغ التحصیلی از مدرسه، گئورگ وارد سالن ورزشی شهر شد. Gymnasium ارلانگن تحت نظارت دانشگاه بود. کلاس های این جمنازیوم توسط چهار استاد تدریس می شد. گئورگ پس از فارغ التحصیلی از دبیرستان، در بهار 1805 شروع به تحصیل در ریاضیات، فیزیک و فلسفه در دانشکده فلسفه دانشگاه ارلانگن کرد.

او پس از سه ترم تحصیل، دعوت به جانشینی معلم ریاضی را پذیرفت. مدرسه خصوصیشهر گوتشتات سوئیس

در سال 1811 به ارلانگن بازگشت، از دانشگاه فارغ التحصیل شد و دکترا گرفت. بلافاصله پس از فارغ التحصیلی از دانشگاه، سمت استادیار خصوصی در گروه ریاضی همان دانشگاه به وی پیشنهاد شد.

در سال 1812 اهم به عنوان معلم ریاضیات و فیزیک در مدرسه ای در بامبرگ منصوب شد. در سال 1817، او اولین اثر چاپی خود را منتشر کرد که به روش شناسی آموزش «بیشترین» اختصاص داشت بهترین گزینهآموزش هندسه در کلاس های مقدماتی." اهم شروع به تحقیق در مورد برق کرد. اهم ابزار اندازه گیری الکتریکی خود را بر اساس طراحی ترازوی پیچشی کولمب بنا کرد. اهم نتایج تحقیقات خود را در قالب مقاله ای با عنوان "گزارش مقدماتی در مورد قانون طبق آن فلزات" گردآوری کرد. این مقاله در سال 1825 در مجله فیزیک و شیمی منتشر شد که توسط شوایگر منتشر شد. با این حال، عبارتی که اهم یافت و منتشر کرد نادرست بود که یکی از دلایل عدم طولانی مدت آن بود. اهم پس از انجام تمام اقدامات احتیاطی، از بین بردن همه منابع احتمالی خطا از قبل.

مقاله معروف او "تعریف قانونی که طبق آن فلزات الکتریسیته تماسی را هدایت می کنند، همراه با طرح کلی نظریه دستگاه ولتایی و ضرب کننده شوایگر" که در سال 1826 در مجله فیزیک و شیمی منتشر شد، ظاهر شد.

در ماه مه 1827، "مطالعات نظری مدارهای الکتریکی" حجم 245 صفحه، که حاوی استدلال نظری اکنون اهم در مورد مدارهای الکتریکی بود. در این کار، دانشمند پیشنهاد کرد که خواص الکتریکی یک رسانا را با مقاومت آن مشخص کند و این اصطلاح را به استفاده علمی معرفی کرد. اهم فرمول ساده تری برای قانون بخشی از مدار الکتریکی که حاوی EMF نیست پیدا کرد: «میزان جریان در مدار گالوانیکی با مجموع تمام ولتاژها نسبت مستقیم و با مجموع طول های کاهش یافته نسبت معکوس دارد. در این مورد، کل طول کاهش یافته به عنوان مجموع تمام طول های کاهش یافته برای مقاطع همگن با رسانایی متفاوت و سطح مقطع متفاوت تعریف می شود.

در سال 1829، مقاله او "مطالعه تجربی عملکرد یک ضرب کننده الکترومغناطیسی" ظاهر شد که در آن پایه های تئوری ابزارهای اندازه گیری الکتریکی گذاشته شد. در اینجا اهم یک واحد مقاومت را پیشنهاد کرد که برای آن مقاومت یک سیم مسی به طول 1 فوت و با مقطع 1 خط مربع را انتخاب کرد.

در سال 1830، مطالعه جدید اهم، "تلاش برای ایجاد یک نظریه تقریبی رسانایی تک قطبی" ظاهر شد. تا اینکه در سال 1841 آثار اهم ترجمه شد زبان انگلیسی، در 1847 - به ایتالیایی، در 1860 - به فرانسوی.

در 16 فوریه 1833، هفت سال پس از انتشار مقاله ای که کشف او در آن منتشر شد، به اهم سمتی به عنوان استاد فیزیک در دانشکده پلی تکنیک جدید نورنبرگ پیشنهاد شد. این دانشمند تحقیقات خود را در زمینه آکوستیک آغاز می کند. اهم نتایج تحقیقات آکوستیک خود را در قالب یک قانون تدوین کرد که بعدها به قانون آکوستیک اهم معروف شد.

فیزیکدانان روسی لنز و ژاکوبی اولین کسانی بودند که قانون اهم را در میان دانشمندان خارجی به رسمیت شناختند. آنها همچنین به شناسایی بین المللی او کمک کردند. با مشارکت فیزیکدانان روسی، در 5 می 1842، انجمن سلطنتی لندن به اهم مدال طلا اعطا کرد و او را به عضویت خود انتخاب کرد.

در سال 1845 او به عنوان عضو اصلی آکادمی علوم باواریا انتخاب شد. در سال 1849، این دانشمند به دانشگاه مونیخ به سمت استادی فوق العاده دعوت شد. وی در همان سال به عنوان متولی مجموعه دولتی ابزارهای فیزیکی و ریاضی منصوب شد و همزمان به ایراد سخنرانی در زمینه فیزیک و ریاضیات پرداخت. در سال 1852، اهم مقام استاد تمام را دریافت کرد. اهم در 6 ژوئیه 1854 درگذشت. در سال 1881، در کنگره مهندسی برق در پاریس، دانشمندان به اتفاق آرا نام واحد مقاومت را تایید کردند - 1 اهم.

3. انواع قوانین اهم

چندین نوع قانون اهم وجود دارد.

قانون اهم برای بخش همگن یک زنجیره (بدون منبع جریان): جریان در هادی با ولتاژ اعمال شده نسبت مستقیم و با مقاومت هادی نسبت معکوس دارد:

قانون اهم برای یک مدار کامل - قدرت جریان در مدار متناسب با EMF است که در مدار عمل می کند و با مجموع مقاومت مدار و مقاومت داخلی منبع نسبت معکوس دارد.

جایی که من قدرت فعلی هستم

E - نیروی الکتروموتور

R مقاومت خارجی مدار است (یعنی مقاومت آن

بخشی از مدار که خارج از منبع emf قرار دارد)

EMF کار نیروهای خارجی (یعنی نیروهای با منشاء غیر الکتریکی) برای حرکت یک بار در مدار است که مربوط به بزرگی این بار است.

واحدهای اندازه گیری:

EMF - ولت

جریان - آمپر

مقاومت ها (R و r) - اهم

با اعمال قانون اساسی مدار الکتریکی (قانون اهم) می توان بسیاری از پدیده های طبیعی را که در نگاه اول مرموز و متناقض به نظر می رسد توضیح داد. به عنوان مثال، همه می دانند که هرگونه تماس انسان با سیم های برق زنده کشنده است. تنها یک لمس یک سیم فشار قوی شکسته می تواند یک فرد یا حیوان را دچار برق گرفتگی کند. اما در عین حال، دائماً پرندگانی را می بینیم که با آرامش روی خطوط برق فشار قوی نشسته اند و هیچ چیز زندگی این موجودات زنده را تهدید نمی کند. پس چگونه می توانیم توضیحی برای چنین پارادوکسی پیدا کنیم؟

و این پدیده را می توان به سادگی توضیح داد اگر تصور کنیم که یک پرنده روی سیم برق یکی از بخش های شبکه الکتریکی است، مقاومت دوم به طور قابل توجهی از مقاومت بخش دیگری از همان مدار (یعنی یک قطعه کوچک) فراتر می رود. فاصله بین پاهای پرنده). در نتیجه، جریان الکتریکی وارد بر بخش اول مدار، یعنی روی بدن پرنده، برای آن کاملا بی خطر خواهد بود. با این حال، ایمنی کامل تنها زمانی تضمین می شود که با قسمتی از سیم ولتاژ بالا تماس پیدا کند. اما به محض اینکه پرنده ای که روی سیم برق مستقر شده است با بال یا منقار خود به سیم یا هر شیء نزدیک به سیم (مثلاً تیر تلگراف) برخورد کند، پرنده ناگزیر خواهد مرد. از این گذشته ، قطب مستقیماً به زمین متصل است و جریان بارهای الکتریکی که بر روی بدن پرنده می گذرد ، می تواند فوراً آن را بکشد و به سرعت به سمت زمین حرکت کند. متاسفانه به همین دلیل پرندگان زیادی در شهرها می میرند.

دانشمندان خارجی برای محافظت از پرندگان در برابر اثرات مضر الکتریسیته توسعه یافته اند دستگاه های خاص- نشستن برای پرندگان، جدا شده از جریان الکتریکی. چنین وسایلی بر روی آنها قرار داده شد خطوط فشار قویانتقال قدرت پرندگانی که روی یک سوف جدا شده می‌نشینند، می‌توانند سیم‌ها، میله‌ها یا براکت‌ها را با منقار، بال یا دم خود بدون هیچ خطری برای زندگی‌شان لمس کنند. سطح بالایی که اصطلاحا لایه شاخی پوست انسان نامیده می شود بیشترین مقاومت را دارد. مقاومت پوست خشک و دست نخورده می تواند به 40000 تا 100000 اهم برسد. لایه شاخی پوست بسیار کوچک است، فقط 0.05 - 0.2 میلی متر. و با ولتاژ 250 ولت به راحتی می شکند. در این حالت، مقاومت صد برابر کاهش می یابد و هر چه جریان بیشتر روی بدن انسان اثر کند، سریعتر سقوط می کند. افزایش تعریق پوست، کار بیش از حد، هیجانات عصبی و مسمومیت به شدت مقاومت بدن انسان را تا 800 - 1000 اهم کاهش می دهد. این توضیح می دهد که گاهی اوقات حتی یک ولتاژ کوچک می تواند باعث شوک الکتریکی شود. به عنوان مثال، اگر مقاومت بدن انسان 700 اهم باشد، ولتاژ تنها 35 ولت خطرناک خواهد بود، به همین دلیل است که، برای مثال، برقکارها حتی در هنگام کار با ولتاژ 36 ولت از عایق استفاده می کنند تجهیزات حفاظتی- دستکش یا ابزار لاستیکی با دسته های عایق.

قانون اهم به قدری ساده به نظر می رسد که مشکلاتی که در برقراری آن باید برطرف می شد نادیده گرفته می شود و فراموش می شود. آزمودن قانون اهم آسان نیست و نباید به عنوان یک حقیقت آشکار در نظر گرفته شود. در واقع، برای بسیاری از مواد آن را نگه نمی دارد.

این سختی ها دقیقاً چیست؟ آیا نمی توان با تعیین جریان در تعداد عناصر مختلف بررسی کرد که تغییر تعداد عناصر یک ستون ولتایی چه تغییری ایجاد می کند؟

نکته این است که وقتی می گیریم عدد متفاوتعناصر، کل مدار را تغییر می دهیم، زیرا عناصر اضافی نیز مقاومت اضافی دارند. بنابراین باید راهی برای تغییر ولتاژ بدون تغییر خود باتری پیدا کرد. علاوه بر این، مقادیر مختلف جریان سیم را تا دماهای مختلف گرم می کند و این اثر می تواند بر قدرت جریان نیز تأثیر بگذارد. اهم (1787-1854) با بهره گیری از پدیده ترموالکتریکی که توسط Seebeck (1770-1831) در سال 1822 کشف شد، بر این مشکلات غلبه کرد.

بنابراین اهم نشان داد که جریان متناسب با ولتاژ و نسبت معکوس با امپدانس مدار است. این یک نتیجه ساده برای یک آزمایش پیچیده بود. حداقل الان برای ما باید اینطور به نظر برسد.

معاصران اهم، به ویژه هموطنان او، به گونه ای دیگر فکر می کردند: شاید همین سادگی قانون اهم بود که شک آنها را برانگیخت. اوم در حرفه خود با مشکلاتی مواجه شد و نیازمند بود. اوم به ویژه از این واقعیت که آثارش شناخته نشد افسرده شد. به اعتبار بریتانیای کبیر، و به ویژه انجمن سلطنتی، باید گفت که کار اهم در آنجا به رسمیت شناخته شد. اوم از آن بزرگانی است که نامشان اغلب با حروف کوچک نوشته شده است: نام «اُم» به واحد مقاومت داده شده است.

4. اولین مطالعات مقاومت هادی

هادی چیست؟ کاملاً منفعل است جزءاولین محققین پاسخ دادند مدار الکتریکی. مطالعه آن صرفاً به این معنی است که مغز خود را در مورد اسرار غیر ضروری درگیر کنید، زیرا ... فقط منبع فعلی یک عنصر فعال است.

این نگاه به چیزها توضیح می دهد که چرا دانشمندان، حداقل قبل از سال 1840، تقریباً هیچ علاقه ای به کارهای معدودی که در این راستا انجام می شد نشان نمی دادند.

بنابراین، در دومین کنگره دانشمندان ایتالیایی، که در سال 1840 در تورین برگزار شد (اولین کنگره در سال 1839 در پیزا برگزار شد و حتی اهمیت سیاسی پیدا کرد)، در بحث در مورد گزارش ارائه شده توسط ماریانینی، د لا ریو استدلال کرد که رسانایی اکثر مایعات مطلق نیستند، "بلکه نسبی هستند و با تغییر در قدرت جریان تغییر می کنند." اما قانون اهم 15 سال زودتر منتشر شد!

در میان معدود دانشمندانی که برای اولین بار پس از اختراع گالوانومتر شروع به مطالعه موضوع رسانایی رسانا کردند، استفانو ماریانینی (1790-1866) بود.

او در حین مطالعه ولتاژ باتری به طور تصادفی به کشف خود رسید. او متوجه شد که با افزایش تعداد عناصر ستون ولتایی، اثر الکترومغناطیسی روی سوزن به طور محسوسی افزایش نمی یابد. این باعث شد که ماریانینی بلافاصله فکر کند که هر عنصر ولتایی مانعی برای عبور جریان است. او آزمایش‌هایی با جفت‌های «فعال» و «غیرفعال» انجام داد (یعنی شامل دو صفحه مسی است که توسط یک فاصله‌دهنده مرطوب از هم جدا شده‌اند) و به‌طور تجربی نسبتی را پیدا کرد که در آن خواننده مدرن تشخیص می‌دهد. مورد خاصقانون اهم، زمانی که مقاومت مدار خارجی در نظر گرفته نشود، همانطور که در آزمایش ماریانینی چنین بود.

گئورگ سیمون اهم (1789-1854) شایستگی های ماریانینی را تشخیص داد، اگرچه آثار او مستقیماً به اوم در کار او کمک نکرد. اهم در تحقیقات خود از کار ("تئوری تحلیلی گرما"، پاریس، 1822) توسط ژان باپتیست فوریه (1768-1830) الهام گرفته شد - یکی از مهمترین آثار علمی تمام دوران، که خیلی سریع در میان شهرت و قدردانی به دست آورد. ریاضیدانان و فیزیکدانان آن زمان. این فکر به ذهنش خطور کرد که مکانیسم جریان گرما"، که فوریه از آن صحبت می کند، می توان به جریان الکتریکی در یک رسانا تشبیه کرد. و همانطور که در نظریه فوریه جریان گرما بین دو جسم یا بین دو نقطه از یک جسم با اختلاف دما توضیح داده می شود، به همان ترتیب اهم وقوع جریان الکتریکی بین آنها را با تفاوت در "نیروهای الکتروسکوپی" توضیح می دهد. در دو نقطه هادی

به دنبال این تشبیه، اوم خود را آغاز کرد مطالعات تجربیاز تعیین مقادیر رسانایی نسبی هادی های مختلف. او با استفاده از روشی که اکنون کلاسیک شده است، هادی های نازکی را به هم وصل کرد مواد مختلفبا قطر یکسان و تغییر طول آنها به طوری که مقدار مشخصی جریان حاصل می شود. اولین نتایجی که او امروز به دست آورد، نسبتاً متواضع به نظر می رسد. گالوانومتر الکتریکی قانون اهم

برای مثال، مورخان از اندازه‌گیری‌های اهم مبنی بر کمتر رسانایی نقره نسبت به مس و طلا شگفت زده شده‌اند و توضیح خود اهم را با کمال تعجب می‌پذیرند که آزمایش بر روی سیم نقره‌ای که با لایه‌ای از روغن پوشانده شده بود، انجام شده است، که در مورد مقدار دقیق آن گمراه‌کننده بود. قطر

در آن زمان، منابع خطا در هنگام انجام آزمایشات (خلوص ناکافی فلزات، مشکل در کالیبراسیون سیم، مشکل در اندازه گیری دقیق و غیره) وجود داشت. مهمترین منبع خطا قطبی شدن باتری ها بود. عناصر دائمی (شیمیایی) در آن زمان هنوز شناخته نشده بودند، بنابراین در طول زمان مورد نیاز برای اندازه گیری، نیروی الکتروموتور عنصر به طور قابل توجهی تغییر کرد. همین دلایل بود که باعث خطاهایی شد که اهم را بر اساس آزمایشات خود به قانون لگاریتمی وابستگی جریان به مقاومت هادی متصل بین دو نقطه مدار هدایت کرد. پس از انتشار اولین مقاله اوما، پوگندورف به او توصیه کرد که آن را رها کند عناصر شیمیاییو بهتر است از ترموکوپل مس-بیسموت که کمی قبل توسط Seebeck معرفی شده است استفاده کنید.

اهم به این توصیه گوش داد و آزمایشات خود را تکرار کرد و یک تاسیسات را با یک باتری ترموالکتریک مونتاژ کرد که در مدار خارجی آن هشت سیم مسی با همان قطر اما طول های مختلف به صورت سری به هم وصل شده بودند. او قدرت جریان را با استفاده از نوعی تعادل پیچشی که توسط یک سوزن مغناطیسی معلق روی یک نخ فلزی تشکیل شده بود اندازه گیری کرد. هنگامی که جریان موازی فلش آن را منحرف کرد، اهم نخی را که روی آن آویزان بود پیچید تا اینکه فلش در موقعیت معمول خود قرار گرفت.

قدرت جریان متناسب با زاویه پیچش نخ در نظر گرفته شد. اهم به این نتیجه رسید که نتایج آزمایش های انجام شده با هشت سیم مختلف را می توان به خوبی با معادله بیان کرد.

که در آن X به معنای شدت عمل مغناطیسی رسانایی است که طول آن برابر با x است و a و b به ترتیب بسته به نیروی تحریک کننده و مقاومت بخش های باقی مانده مدار ثابت هستند.

شرایط تجربی تغییر کرد: مقاومت‌ها و جفت‌های ترموالکتریک جایگزین شدند، اما نتایج همچنان به فرمول بالا خلاصه می‌شود، که اگر X با قدرت جریان، a با نیروی الکتروموتور و b+x با نیروی حرکتی جایگزین شود، به فرمول بسیار ساده تبدیل می‌شود. مقاومت کل مدار

با دریافت این فرمول، اهم از آن برای مطالعه اثر ضرب کننده شوایگر بر روی انحراف سوزن و مطالعه جریانی که در مدار خارجی باتری سلول ها می گذرد، بسته به نحوه اتصال آنها - به صورت سری یا در استفاده می کند. موازی به این ترتیب او توضیح می دهد (همانطور که اکنون در کتاب های درسی انجام می شود) چه چیزی جریان خارجی باتری را تعیین می کند، سوالی که برای محققان اولیه مبهم بود. ام امیدوار بود که کار تجربی او راه را برای او به دانشگاه باز کند، چیزی که او خیلی آرزو داشت. با این حال، مقالات مورد توجه قرار نگرفت. سپس سمت معلمی خود را در یک سالن ورزشی کلن ترک کرد و برای درک نظری نتایج به دست آمده به برلین رفت. در سال 1827 در برلین اثر اصلی خود را "Die galvanische Kette, mathe-matisch bearbeitet" ("مدار گالوانیکی توسعه یافته ریاضی") منتشر کرد.

این نظریه که او در توسعه آن الهام گرفت، همانطور که قبلاً اشاره کردیم، توسط نظریه تحلیلی گرما فوریه، مفاهیم و تعاریف دقیقنیروی الکتروموتور یا «نیروی الکتروسکوپی» به قول اهم، هدایت الکتریکی (Starke der Leitung) و جریان. اهم پس از بیان قانونی که او به شکل دیفرانسیل ارائه شده توسط نویسندگان مدرن ارائه کرده است، آن را در مقادیر محدود برای موارد خاص مدارهای الکتریکی خاص می نویسد، که مدار ترموالکتریک از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بر این اساس او قوانین شناخته شده تغییر را تدوین می کند ولتاژ الکتریکیدر امتداد زنجیره

اما مطالعات نظری اهم نیز مورد توجه قرار نگرفت، و اگر کسی در مورد آنها نوشت، فقط برای تمسخر "فانتزی بیمارگونه بود که تنها هدف آن میل به تحقیر حیثیت طبیعت است." و تنها ده سال بعد، آثار درخشان او به تدریج مورد توجه قرار گرفت: در

در آلمان توسط پوگندورف و فچنر، در روسیه توسط لنز، در انگلستان توسط ویتستون، در آمریکا توسط هنری، در ایتالیا توسط ماتئوچی مورد قدردانی قرار گرفتند.

همزمان با آزمایش های اهم، A. Becquerel آزمایش های خود را در فرانسه انجام داد و بارلو آزمایش های خود را در انگلستان انجام داد. آزمایش های اول به ویژه برای معرفی یک گالوانومتر دیفرانسیل با قاب سیم پیچ دوگانه و استفاده از روش اندازه گیری "صفر" قابل توجه است. آزمایش های بارلو شایان ذکر است زیرا آنها به طور تجربی ثابت بودن قدرت جریان را در کل مدار تأیید کردند. این نتیجه گیری توسط فچنر در سال 1831 تأیید شد و به جریان داخلی باتری تعمیم یافت و در سال 1851 توسط رودولف کولراوش تعمیم یافت.

(180E--1858) بر روی رسانای مایع، و سپس یک بار دیگر توسط آزمایش های دقیق گوستاو نیدمان (1826--1899) تایید شد.

5. اندازه گیری های الکتریکی

بکرل از یک گالوانومتر دیفرانسیل برای مقایسه استفاده کرد مقاومت الکتریکی. او بر اساس تحقیقات خود قانون معروف وابستگی مقاومت یک هادی به طول و مقطع آن را فرموله کرد. این آثار توسط پویه ادامه یافت و توسط او در نسخه‌های بعدی کتاب معروف «Elements de» شرح داده شد.

physique experimentale» («مبانی فیزیک تجربی»)، که اولین ویرایش آن در سال 1827 منتشر شد. مقاومت ها با روش مقایسه تعیین شدند.

قبلاً در سال 1825، ماریانینی نشان داد که در مدارهای انشعاب، جریان الکتریکی بر روی همه رساناها، صرف نظر از اینکه از چه ماده ای ساخته شده اند، توزیع می شود، برخلاف گفته ولتا، که معتقد بود اگر یک شاخه از مدار توسط یک هادی فلزی تشکیل شود. و بقیه توسط مایع، سپس تمام جریان باید از هادی فلزی عبور کند. آراگو و پویه مشاهدات ماریانینی را در فرانسه رایج کردند. پویه که هنوز قانون اهم را نمی دانست، در سال 1837 از این مشاهدات و قوانین بکرل استفاده کرد تا نشان دهد که رسانایی یک مدار معادل دو است.

مدارهای منشعب برابر است با مجموع رسانایی هر دو مدار. پویه با این کار شالوده ای را برای مطالعه زنجیره های شاخه دار گذاشت. Pouillet تعدادی اصطلاح برای آنها ایجاد کرد،

که هنوز زنده هستند و برخی قوانین خاص توسط کیرشهوف در سال 1845 در «اصول» معروفش تعمیم داده شده است.

بیشترین انگیزه برای اندازه‌گیری‌های الکتریکی، و به‌ویژه اندازه‌گیری‌های مقاومت، به دلیل نیازهای روزافزون فناوری، و در درجه اول مشکلاتی بود که با ظهور تلگراف الکتریکی به وجود آمد. ایده استفاده از الکتریسیته برای انتقال سیگنال از راه دور برای اولین بار در قرن 18 ظاهر شد. ولتا پروژه تلگراف را توصیف کرد و آمپر در سال 1820 استفاده از پدیده های الکترومغناطیسی را برای انتقال سیگنال ها پیشنهاد کرد. ایده آمپر توسط بسیاری از دانشمندان و تکنسین ها مورد توجه قرار گرفت: در سال 1833، گاوس و وبر یک خط تلگراف ساده در گوتینگن ساختند که یک رصدخانه نجومی و یک آزمایشگاه فیزیکی را به هم متصل می کرد. اما کاربرد عملیتلگراف به لطف ساموئل مورس آمریکایی (1791-1872) دریافت شد که در سال 1832 با ایده موفقیت آمیز ایجاد یک الفبای تلگراف متشکل از تنها دو کاراکتر رسید. پس از تلاش‌های متعدد، مورس سرانجام موفق شد در سال 1835 اولین مدل تلگراف خام را در دانشگاه نیویورک بسازد. در سال 1839 یک آزمایش

خط بین واشنگتن و بالتیمور، و در سال 1844 اولین مورس سازماندهی شد شرکت آمریکاییبرای بهره برداری تجاری از یک اختراع جدید. همچنین اولین کاربرد عملی نتایج تحقیقات علمی در زمینه برق بود.

در انگلستان، چارلز وتستون (1802-1875) شروع به مطالعه و بهبود تلگراف کرد. استاد سابقروی تولید آلات موسیقی. درک اهمیت

اندازه گیری مقاومت، وتستون شروع به جستجوی ساده ترین و دقیق ترین روش ها برای چنین اندازه گیری کرد. روش مقایسه ای که در آن زمان استفاده می شد، همانطور که دیدیم، نتایج غیر قابل اعتمادی به دست آورد، عمدتاً به دلیل عدم وجود منابع توان پایدار. قبلاً در سال 1840، وتستون راهی برای اندازه گیری مقاومت بدون توجه به ثبات نیروی محرکه الکتریکی پیدا کرد و دستگاه خود را به ژاکوبی نشان داد. با این حال، مقاله ای که در آن این دستگاه توضیح داده شده است و می توان آن را اولین کار در زمینه مهندسی برق نامید، تنها در سال 1843 ظاهر شد. این مقاله به توصیف "پل" معروفی می پردازد که سپس به نام وتستون نامگذاری شد. در واقع، چنین دستگاهی شرح داده شده است -

در سال 1833 توسط گونتر کریستی و به طور مستقل در سال 1840 توسط ماریانینی. هر دوی آنها روشی را برای کاهش به صفر پیشنهاد کردند، اما توضیحات نظری آنها، که قانون اهم را در نظر نگرفت، چیزهای زیادی باقی گذاشت.

وتستون از ستایشگران اهم بود و قانون او را به خوبی می دانست، بنابراین نظریه او در مورد "پل وتستون" با آنچه اکنون در کتاب های درسی ارائه می شود تفاوتی ندارد. علاوه بر این، وتستون، به منظور تغییر سریع و راحت مقاومت یک طرف پل برای به دست آوردن جریان صفر در گالوانومتر موجود در بازوی مورب پل، سه نوع رئوستات طراحی کرد (این کلمه توسط وی پیشنهاد شد.

قیاس با "رئوفور" معرفی شده توسط آمپر، که به تقلید از آن، پکلت اصطلاح "رئومتر" را نیز معرفی کرد). اولین نوع رئوستات با یک براکت متحرک که امروزه نیز مورد استفاده قرار می گیرد، توسط وتستون به قیاس با دستگاه مشابهی که ژاکوبی در سال 1841 استفاده کرد ساخته شد. یک سیم متصل به یک مدار، که به راحتی از استوانه چوبی به برنز تبدیل می شد. نوع سوم رئوستات شبیه به "فروشگاه مقاومت" ارنست بود

ورنر زیمنس (1816-1892)، دانشمند و صنعتگر، در سال 1860 بهبود یافت و به طور گسترده توزیع شد. "پل وتستون" امکان اندازه گیری نیروهای الکتروموتور و مقاومت را فراهم کرد.

ایجاد یک تلگراف زیر آب، شاید حتی بیشتر از تلگراف هوایی، نیازمند توسعه روش های اندازه گیری الکتریکی بود. آزمایشات با تلگراف های زیر آب از اوایل سال 1837 آغاز شد و یکی از اولین مشکلاتی که باید حل می شد تعیین سرعت انتشار جریان بود. در سال 1834، وتستون، با استفاده از آینه های چرخان، که قبلاً در فصل به آن اشاره کردیم. 8، اولین اندازه گیری این سرعت را انجام داد، اما نتایج او با نتایج لاتیمر کلارک در تضاد بود، و دومی، به نوبه خود، با مطالعات بعدی دانشمندان دیگر مطابقت نداشت.

در سال 1855، ویلیام تامسون (که بعداً عنوان لرد کلوین را دریافت کرد) دلیل همه این اختلافات را توضیح داد. به گفته تامسون، سرعت جریان در یک هادی مقدار مشخصی ندارد. همانطور که سرعت انتشار گرما در یک میله به ماده بستگی دارد، سرعت جریان در یک هادی نیز به حاصلضرب مقاومت و ظرفیت الکتریکی آن بستگی دارد. پیرو این نظریه او که در زمان خود

تامسون در معرض انتقاد شدید قرار گرفت، مشکلات مربوط به تلگراف زیر آب را مطرح کرد.

اولین کابل ماوراء اقیانوس اطلس که انگلیس و آمریکا را به هم متصل می کرد حدود یک ماه کار کرد، اما پس از آن خراب شد. تامسون کابل جدید را محاسبه کرد، اندازه‌گیری‌های مقاومت و ظرفیت خازنی متعددی را انجام داد و دستگاه‌های فرستنده جدیدی را ارائه کرد که باید به گالوانومتر بازتابنده استاتیکی که با «ضبط‌کننده سیفون» اختراع خودش جایگزین شده بود اشاره کرد. سرانجام، در سال 1866، کابل جدید ترانس آتلانتیک با موفقیت به بهره برداری رسید. ایجاد این اولین سازه بزرگ مهندسی برق با توسعه سیستمی از واحدهای اندازه گیری الکتریکی و مغناطیسی همراه بود.

اساس معیارهای الکترومغناطیسی توسط کارل فردریش گاوس (1777-1855) در مقاله معروف خود "Intensitas vis magneticae terrestris ad mensuram absolutam revocata" ("میزان نیروی مغناطیس زمینی در اندازه های مطلق") که در سال 1832 منتشر شد، گذاشته شد. گاوس اشاره کرد که واحدهای اندازه گیری مغناطیسی مختلف قابل مقایسه نیستند

خود حداقل در بیشتر موارد، سیستمی از واحدهای مطلق را بر اساس سه واحد اساسی مکانیک پیشنهاد کرد: دوم (واحد زمان)، میلی‌متر (واحد طول) و میلی‌گرم (واحد جرم). از طریق آنها همه چیزهای دیگر را بیان می کرد واحدهای فیزیکیو تعدادی ابزار اندازه گیری، به ویژه یک مغناطیس سنج برای اندازه گیری مغناطیس زمین در واحدهای مطلق اختراع کرد. کار گاوس توسط وبر ادامه یافت که بسیاری از سازها و سازهای خود را که توسط گاوس طراحی شده بود ساخت. به تدریج، به ویژه به لطف کار ماکسول، که در کمیسیون ویژه اندازه گیری های ایجاد شده توسط انجمن بریتانیا، که گزارش های سالانه را از 1861 تا 1867 صادر می کرد، انجام شد، ایده ایجاد سیستم های یکپارچهاقدامات، به ویژه یک سیستم از اقدامات الکترومغناطیسی و الکترواستاتیک.

ایده ایجاد چنین سیستم های مطلق واحدها به تفصیل در گزارش تاریخی 1873 توسط کمیسیون دوم انجمن بریتانیا بیان شد. کنگره بین‌المللی که در سال 1881 در پاریس تشکیل شد، برای اولین بار واحدهای اندازه‌گیری بین‌المللی را ایجاد کرد و به هر یک از آنها نامی به افتخار برخی فیزیکدانان بزرگ داد. اکثر این نام ها هنوز باقی مانده اند: ولت، اهم، آمپر، ژول و غیره

بسیاری از پیچ و تاب ها، سیستم بین المللی جورجی یا MKSQ در سال 1935 معرفی شد که متر، کیلوگرم جرم، ثانیه و اهم را به عنوان واحدهای پایه خود می گیرد.

با «سیستم‌های» واحدها «فرمول‌های بعدی» مرتبط است که اولین بار توسط فوریه در نظریه تحلیلی گرما (1822) استفاده شد و توسط ماکسول منتشر شد، که نماد استفاده شده در آنها را ایجاد کرد. مترولوژی قرن گذشته، بر اساس تمایل به توضیح همه پدیده ها با استفاده از مدل های مکانیکی، ارائه داد ارزش عالیفرمول هایی از ابعاد، که در آنها می خواست نه بیشتر و نه کمتر به عنوان کلید اسرار طبیعت ببیند. در همان زمان، تعدادی اظهارات با ماهیت تقریباً جزمی مطرح شد. بنابراین، تقریباً یک جزم اجباری بود که باید سه کمیت اساسی وجود داشته باشد. اما در پایان قرن آنها متوجه شدند که فرمول های ابعادی کاملاً متعارف هستند، در نتیجه علاقه به نظریه های ابعادی به تدریج کاهش یافت.

نتیجه گیری

پروفسور فیزیک در دانشگاه مونیخ E. Lommel به خوبی در مورد اهمیت تحقیقات اهم در افتتاح بنای یادبود این دانشمند در سال 1895 صحبت کرد:

"کشف اهم مشعل درخشانی بود که آن ناحیه از برق را که قبل از آن در تاریکی پوشانده شده بود، روشن کرد. اهم تنها مسیر صحیح را از طریق جنگل نفوذ ناپذیر حقایق غیرقابل درک نشان داد. موفقیت های چشمگیر در توسعه مهندسی برق، که ما با تعجب نگاه کردیم دهه های گذشته، تنها بر اساس کشف اهم می توان به دست آورد. تنها او قادر به تسلط و کنترل بر نیروهای طبیعت است که قادر به بازگشایی قوانین طبیعت است، ام رازی را که برای مدت طولانی پنهان کرده بود از طبیعت بیرون کشید و به همنوعان خود سپرد.

فهرست منابع استفاده شده

دورفمن یا جی. تاریخ جهانفیزیکدانان. M., 1979 Ohm G. تعیین قانونی که طبق آن فلزات الکتریسیته تماسی را هدایت می کنند. - در کتاب: کلاسیک علوم فیزیکی. م.، 1989

دایره المعارف صد نفر. که دنیا را تغییر داد. اهم

پروخوروف A. M. فرهنگ لغت دانشنامه فیزیک،م.، 1983

اوریر جی. فیزیک، ج 2. م.، 1981

جیانکولی دی. فیزیک، ج 2. م.، 1989

http://www.portal-slovo.ru/

http://www.polarcom.ru/~vvtsv/s_doc9c.html)

ارسال شده در Allbest.ru

اسناد مشابه

تاریخچه کشف "قانون گرانش جهانی" توسط آیزاک نیوتن، رویدادهای قبل از این کشف. ماهیت و حدود اعمال قانون. تدوین قوانین کپلر و کاربرد آنها در حرکت سیارات، ماهواره های طبیعی و مصنوعی آنها.

ارائه، اضافه شده در 2010/07/25


مطالعه حرکت یک جسم تحت تأثیر یک نیروی ثابت. معادله نوسان ساز هارمونیک. شرح نوسان یک آونگ ریاضی. حرکت سیارات به دور خورشید. راه حل معادله دیفرانسیل. کاربرد قانون کپلر، قانون دوم نیوتن.

چکیده، اضافه شده در 2015/08/24


تاریخچه کشف قانون گرانش جهانی. یوهانس کپلر به عنوان یکی از کاشفان قانون حرکت سیارات به دور خورشید. ماهیت و ویژگی های آزمایش کاوندیش. تحلیل تئوری نیرو جاذبه متقابل. حدود اصلی اعمال قانون.

ارائه، اضافه شده در 2011/03/29


مطالعه "قانون ارشمیدس"، انجام آزمایشاتی برای تعیین نیروی ارشمیدس. استخراج فرمول برای یافتن جرم سیال جابجا شده و محاسبه چگالی. کاربرد "قانون ارشمیدس" برای مایعات و گازها. توسعه روش شناختیدرس در مورد این موضوع

یادداشت های درس، اضافه شده در 2010/09/27


اطلاعات بیوگرافی در مورد نیوتن - فیزیکدان، ریاضیدان و ستاره شناس بزرگ انگلیسی، آثار او. تحقیقات و اکتشافات یک دانشمند، آزمایش در اپتیک و نظریه رنگ. اولین اشتقاق نیوتن از سرعت صوت در گاز، بر اساس قانون بویل-ماریوت.

ارائه، اضافه شده در 2015/08/26


بررسی علت ناهنجاری مغناطیسی روش های تعیین مولفه افقی کشش میدان مغناطیسیزمین کاربرد قانون بیوت-ساوارت-لاپلاس. تعیین علت چرخش فلش پس از اعمال ولتاژ به سیم پیچ مماس-گالوانومتر.

تست، اضافه شده در 2015/06/25


شرح قوانین اساسی نیوتن. ویژگی های قانون اول در مورد حفظ حالت سکون یا حرکت یکنواخت توسط یک جسم تحت اعمال جبران شده اجسام دیگر بر روی آن. اصول قانون شتاب بدن ویژگی های سیستم های مرجع اینرسی

ارائه، اضافه شده در 2014/12/16


قوانین کپلر در مورد حرکت سیاره ها، آنها شرح مختصر. تاریخچه کشف قانون گرانش جهانی توسط I. Newton. تلاش برای ایجاد مدلی از جهان. حرکت اجسام تحت تأثیر گرانش. نیروهای گرانشیجاذبه ماهواره های زمین مصنوعی

چکیده، اضافه شده در 2010/07/25


بررسی اعتبار روابط هنگام اتصال مقاومت ها به صورت موازی و قانون اول کیرشهوف. ویژگی های امپدانس گیرنده روش محاسبه ولتاژ و جریان برای اتصالات مختلف. ماهیت قانون اهم برای یک بخش و برای کل مدار.

کار آزمایشگاهی، اضافه شده 01/12/2010


تعاملات اساسی در طبیعت برهمکنش بارهای الکتریکی خواص بار الکتریکی قانون پایستگی بار الکتریکی تدوین قانون کولن. شکل برداری و معنای فیزیکی قانون کولن. اصل برهم نهی

ما شروع به انتشار مطالب در بخش جدید "" می کنیم و در مقاله امروز در مورد مفاهیم اساسی صحبت خواهیم کرد که بدون آنها نمی توان یک دستگاه الکترونیکی یا مدار واحد را مورد بحث قرار داد. همانطور که ممکن است حدس زده باشید، منظور من است جریان، ولتاژ و مقاومت😉 علاوه بر این، از قانونی که رابطه این کمیت ها را تعیین می کند غافل نخواهیم شد، اما از خودمان جلو نمی افتم، بیایید به تدریج حرکت کنیم.

پس بیایید با مفهوم شروع کنیم ولتاژ.

ولتاژ.

طبق تعریف ولتاژ- انرژی (یا کاری) است که برای انتقال یک واحد بار مثبت از نقطه ای با پتانسیل کم به نقطه ای با پتانسیل بالا صرف می شود (یعنی نقطه اول پتانسیل منفی بیشتری نسبت به نقطه دوم دارد). از درس فیزیک به یاد داریم که پتانسیل یک میدان الکترواستاتیک یک کمیت اسکالر برابر با نسبت انرژی پتانسیل یک بار در میدان به این بار است. بیایید به یک مثال کوچک نگاه کنیم:

یک میدان الکتریکی ثابت در فضا وجود دارد که شدت آن برابر است E. دو نقطه واقع در فاصله را در نظر بگیرید داز یکدیگر بنابراین ولتاژ بین دو نقطه چیزی بیش از اختلاف پتانسیل در این نقاط نیست:

در عین حال، ارتباط بین قدرت میدان الکترواستاتیک و اختلاف پتانسیل بین دو نقطه را فراموش نکنید:

و در نتیجه، فرمولی را دریافت می کنیم که تنش و تنش را به هم متصل می کند:

در الکترونیک، هنگام در نظر گرفتن طرح های مختلف، ولتاژ هنوز به عنوان اختلاف پتانسیل بین نقاط در نظر گرفته می شود. بر این اساس، مشخص می شود که ولتاژ در مدار مفهومی است که با دو نقطه در مدار مرتبط است. یعنی مثلاً بگوییم "ولتاژ در یک مقاومت" کاملاً صحیح نیست. و اگر آنها در مورد ولتاژ در نقطه ای صحبت کنند، منظور آنها اختلاف پتانسیل بین این نقطه و "زمین". خیلی راحت به یکی دیگر رسیدیم مهمترین مفهومهنگام مطالعه الکترونیک، یعنی به مفهوم "زمین":) پس اینجاست "زمین"در مدارهای الکتریکی، اغلب پذیرفته شده است که نقطه پتانسیل صفر را در نظر بگیریم (یعنی پتانسیل این نقطه برابر با 0 است).

بیایید چند کلمه بیشتر در مورد واحدهایی بگوییم که به تعیین کمیت کمک می کنند ولتاژ. واحد اندازه گیری است ولت (V). با نگاهی به تعریف مفهوم ولتاژ، به راحتی می توانیم بفهمیم که برای جابجایی یک بار قدر 1 عدد آویزبین نقاط دارای اختلاف پتانسیل 1 ولت، لازم است کار برابر با 1 ژول. با این، به نظر می رسد همه چیز روشن است و می توانیم ادامه دهیم

و در ردیف بعدی یک مفهوم دیگر داریم، یعنی جاری.

جریان، قدرت جریان در مدار.

چیست؟ جریان الکتریکی?

بیایید به این فکر کنیم که اگر ذرات باردار مثلاً الکترون ها تحت تأثیر میدان الکتریکی قرار گیرند چه اتفاقی می افتد... هادی را در نظر بگیرید که یک مقدار مشخص ولتاژ:

از جهت شدت میدان الکتریکی ( E) می توانیم نتیجه بگیریم که title="Rendered by QuickLaTeX.com" height="16" width="60" style="vertical-align: -4px;"> (вектор напряженности всегда направлен в сторону уменьшения потенциала). На каждый электрон начинает действовать сила:!}

جایی که e بار الکترون است.

و از آنجایی که الکترون یک ذره با بار منفی است، بردار نیرو در جهت مخالف جهت بردار شدت میدان هدایت خواهد شد. بنابراین ذرات تحت تأثیر نیرو، همراه با حرکت آشفته، حرکت جهتی نیز پیدا می کنند (بردار سرعت V در شکل). در نتیجه، بوجود می آید جریان الکتریکی 🙂

جریان حرکت منظم ذرات باردار تحت تأثیر میدان الکتریکی است.

نکته مهم این است که فرض می شود جریان از نقطه ای با پتانسیل مثبت تر به نقطه ای با پتانسیل منفی تر می رود، حتی اگر الکترون در جهت مخالف حرکت کند.

نه تنها الکترون ها می توانند به عنوان حامل بار عمل کنند. به عنوان مثال، در الکترولیت ها و گازهای یونیزه شده، جریان جریان در درجه اول با حرکت یون ها مرتبط است که ذرات باردار مثبت هستند. بر این اساس، جهت بردار نیروی وارد بر آنها (و در عین حال بردار سرعت) با جهت بردار منطبق خواهد شد. E. و در این حالت ، هیچ تناقضی ایجاد نمی شود ، زیرا جریان دقیقاً در جهتی که ذرات در آن حرکت می کنند جریان می یابد :)

برای تخمین جریان در مدار، مقداری به عنوان قدرت جریان بدست آوردند. بنابراین، قدرت فعلی (من) کمیتی است که سرعت حرکت بار الکتریکی را در یک نقطه مشخص می کند. واحد جریان است آمپر. قدرت جریان در هادی برابر است با 1 آمپر، اگر برای 1 ثانیهبار از سطح مقطع هادی عبور می کند 1 عدد آویز.

ما قبلاً مفاهیم را پوشش داده ایم جریان و ولتاژ، اکنون بیایید بفهمیم که این مقادیر چگونه به هم مرتبط هستند. و برای این باید مطالعه کنیم که چیست مقاومت هادی.

مقاومت هادی/مدار.

اصطلاح " مقاومت” قبلاً برای خودش صحبت می کند 😉

بنابراین، مقاومت- کمیت فیزیکی مشخص کننده خواص هادی برای جلوگیری از ( مقاومت کن) عبور جریان الکتریکی.

در نظر بگیریم هادی مسیطول لبا مساحت مقطع، برابر اس:

مقاومت هادی به عوامل مختلفی بستگی دارد:

مقاومت ویژه یک مقدار جدولی است.

فرمولی که با آن می توانید مقاومت یک هادی را محاسبه کنید به شرح زیر است:

برای مورد ما برابر خواهد بود 0.0175 (اهم * میلی متر در متر مربع)- مقاومت مس طول هادی را بگذارید 0.5 متر، و سطح مقطع برابر است با 0.2 متر مربع میلی متر. سپس:

همانطور که قبلاً از مثال متوجه شدید، واحد اندازه گیری است مقاومتاست اهم 😉

با مقاومت هادیهمه چیز روشن است، وقت آن است که رابطه را مطالعه کنید مقاومت ولتاژ، جریان و مدار.

و در اینجا قانون اساسی همه الکترونیک به کمک ما می آید - قانون اهم:

جریان در مدار با ولتاژ نسبت مستقیم و با مقاومت مقطع مدار مورد نظر نسبت معکوس دارد.

بیایید ساده ترین مدار الکتریکی را در نظر بگیریم:

مطابق قانون اهم، ولتاژ و جریان در مدار به صورت زیر مرتبط هستند:

بگذارید ولتاژ 10 ولت و مقاومت مدار 200 اهم باشد. سپس جریان در مدار به صورت زیر محاسبه می شود:

همانطور که می بینید، همه چیز سخت نیست :)

شاید اینجا جایی است که مقاله امروز را تمام کنیم، از توجه شما متشکرم و به زودی شما را می بینیم! 🙂