En 1827, Georg Om a publié ses études, qui constituent la base de la formule utilisée à ce jour. Ohm a effectué une grande série d'expériences montrant la relation entre la tension appliquée et le courant circulant dans le conducteur.

Cette loi est empirique, c'est-à-dire basée sur l'expérience. La désignation "Ohm" est acceptée comme unité SI officielle pour la résistance électrique.

Loi d'Ohm pour une section de chaîne  indique que le courant électrique dans le conducteur est directement proportionnel à sa différence de potentiel et inversement proportionnel à sa résistance. En tenant compte du fait que la résistance du conducteur (à ne pas confondre avec) est une valeur constante, nous pouvons l'arranger avec la formule suivante:

• I - courant en ampères (A)
• V - tension en volts (V)
• R - résistance en ohms (Ohms)

Par souci de clarté, une résistance ayant une résistance de 1 ohm, à travers laquelle passe un courant de 1 A, a une différence de potentiel (tension) de 1 V.

Le physicien allemand Kirchhoff (connu pour ses règles de Kirchhoff) a fait une généralisation plus utilisée en physique:

• σ est la conductivité du matériau
• J est la densité de courant
• E est le champ électrique.

Loi d'Ohm et résistance

Les résistances sont des éléments passifs qui résistent à la circulation de courant électrique dans un circuit. , qui fonctionne conformément à la loi d'Ohm, est appelée résistance ohmique. Lorsque le courant traverse une telle résistance, la chute de tension à ses bornes est proportionnelle à la valeur de la résistance.

La formule d'Ohm reste valable pour les circuits avec tension et courant alternatifs. Pour les condensateurs et les inductances, la loi d'Ohm ne convient pas, car leur caractéristique I-V (caractéristique courant-tension) n'est en fait pas linéaire.

La formule d'Ohm s'applique également aux circuits comportant plusieurs résistances pouvant être connectés en série, en parallèle ou avec une connexion mixte. Les groupes de résistances connectés en série ou en parallèle peuvent être simplifiés en tant que résistance équivalente.

Les articles sur et sur la connexion décrivent plus en détail comment faire.

Le physicien allemand Georg Simon Om a publié en 1827 sa théorie complète de l'électricité sous le nom de "théorie des circuits galvaniques". Il a constaté que la chute de tension dans la section de circuit est le résultat du courant traversant la résistance de cette section de circuit. Ceci constituait la base de la loi que nous utilisons aujourd'hui. La loi est l'une des équations de base pour les résistances.

Loi d'Ohm - Formule

La formule de loi d'Ohm peut être utilisée lorsque deux des trois variables sont connues. La relation entre résistance, courant et tension peut être écrite de différentes manières. Pour l'assimilation et la mémorisation peut être utile "triangle d'Ohm".

Voici deux exemples d'utilisation d'une telle calculatrice triangulaire.

Nous avons une résistance avec une résistance de 1 ohm dans le circuit avec une chute de tension de 100V à 10V à ses bornes.Quel courant traverse cette résistance?Le triangle nous rappelle que:
Nous avons une résistance avec une résistance de 10 ohms à travers laquelle un courant de 2 ampères circule à une tension de 120V.Quelle sera la chute de tension à travers cette résistance?L'utilisation d'un triangle nous montre que:Ainsi, la tension à la sortie sera de 120-20 \u003d 100 V.

Loi d'Ohm - Puissance

Lorsqu'un courant électrique traverse une résistance, il dissipe une certaine partie de l'énergie sous forme de chaleur.

La puissance est fonction du courant circulant I (A) et de la tension appliquée V (V):

• P - puissance en watts (V)

En combinaison avec la loi d'Ohm pour un tronçon de chaîne, la formule peut être convertie en la forme suivante:

Une résistance idéale dissipe toute l'énergie et ne stocke pas d'énergie électrique ou magnétique. Chaque résistance a une limite de puissance qui peut être dissipée sans l'endommager. C'est pouvoir appelé par.

Les conditions ambiantes peuvent diminuer ou augmenter cette valeur. Par exemple, si l'air ambiant est chaud, la capacité de dissiper l'excès de chaleur au niveau de la résistance est réduite et, à son tour, à basse température ambiante, la capacité de dissipation de la résistance augmente.

En pratique, les résistances ont rarement une désignation de puissance nominale. Cependant, la plupart des résistances ont une puissance nominale de 1/4 ou 1/8 watts.

Ce qui suit est un graphique à secteurs qui vous aide à identifier rapidement la relation entre puissance, courant, tension et résistance. Pour chacun des quatre paramètres, il est montré comment calculer sa valeur.

Loi d'Ohm - Calculatrice

Ce calculateur de loi d'Ohm en ligne vous permet de déterminer le rapport entre l'intensité du courant, la tension, la résistance du conducteur et la puissance. Pour calculer, entrez deux paramètres quelconques et cliquez sur le bouton de calcul.

Le courant électrique et une tension dangereuse ne peuvent pas être entendus (sauf pour les lignes à haute tension et les installations électriques). Les parties actives sous tension ne diffèrent pas d'aspect.

Il est impossible de les reconnaître à la fois par l'odeur et par la température élevée dans les modes de fonctionnement normaux, ils ne diffèrent pas. Mais nous allumons l'aspirateur dans une prise silencieuse et silencieuse, cliquez sur l'interrupteur - et l'énergie semble être tirée de nulle part, toute seule, se matérialisant sous forme de bruit et de compression à l'intérieur d'un appareil électroménager.

Encore une fois, si nous enfonçons deux clous dans les prises de la prise et les relevons, nous ressentirons littéralement de tout notre corps la réalité et l’objectivité de l’existence d’un courant électrique. Pour ce faire, bien sûr, est fortement déconseillé. Mais les exemples avec un aspirateur et des clous nous démontrent clairement que l’étude et la compréhension des lois fondamentales du génie électrique contribuent à la sécurité lors de la manipulation de l’électricité domestique, ainsi que l’élimination des préjugés superstitieux liés au courant et à la tension électriques.

Nous allons donc en examiner une, la loi la plus précieuse du génie électrique, qu’il est utile de connaître. Et essayez de le faire sous la forme la plus populaire possible.

Loi d'Ohm

1. La forme différentielle de la loi d'Ohm

La loi la plus importante du génie électrique est, bien sûr, loi d'Ohm. Même des personnes non liées au génie électrique connaissent son existence. Mais entre-temps, la question «Connaissez-vous la loi d’Ohm?» Dans les universités techniques, c’est un piège pour des écoliers présomptueux et arrogants. Bien entendu, le camarade répond qu'Ohm connaît parfaitement la loi, puis se tournent vers lui pour lui demander de modifier cette loi. Et puis il s'avère qu'un écolier ou un étudiant de première année doit encore étudier et étudier.

Cependant, la forme différentielle de la loi d'Ohm est presque inapplicable dans la pratique. Il reflète la relation entre la densité de courant et l'intensité du champ:

où G est la conductivité du circuit; E est l'intensité du courant électrique.

Tout ceci est une tentative d’exprimer un courant électrique en ne prenant en compte que les propriétés physiques du matériau du conducteur, sans tenir compte de ses paramètres géométriques (longueur, diamètre, etc.). La forme différentielle de la loi d'Ohm est une théorie pure, sa connaissance de la vie quotidienne n'est absolument pas requise.

2. La forme intégrale de la loi d'Ohm pour la section de chaîne

Une autre chose est la forme intégrale de l'enregistrement. Il a également plusieurs variétés. Le plus populaire d'entre eux est   Loi d'Ohm pour une section de chaîne: I \u003d U / R

En d'autres termes, le courant dans une section de circuit est toujours d'autant plus élevé que la tension appliquée à cette section est élevée et que la résistance de cette section est faible.

Ce "type" de loi d'Ohm est tout simplement indispensable pour tous ceux qui, au moins parfois, doivent gérer l'électricité. Heureusement, la dépendance est assez simple. Après tout, la tension sur le réseau peut être considérée comme inchangée. Pour une prise, c'est 220 volts. Par conséquent, il s’avère que le courant dans le circuit ne dépend que de la résistance du circuit connecté à la prise. D'où la morale simple: cette résistance doit être surveillée.

Les courts-circuits, que tout le monde entend, se produisent précisément à cause de la faible résistance du circuit externe. Supposons qu'en raison d'une mauvaise connexion des fils dans la boîte de jonction, les fils de phase et les fils neutres soient directement connectés l'un à l'autre. Ensuite, la résistance de la section de circuit chutera presque à zéro et le courant augmentera également fortement pour atteindre une valeur très grande. Si le câblage est correct, le disjoncteur se déclenchera et s'il n'est pas présent, s'il est défectueux ou sélectionné de manière incorrecte, le fil ne pourra pas supporter l'augmentation de courant, il chauffera, fondra et provoquera éventuellement un incendie.

Mais il arrive que des appareils branchés et portés depuis plus d'une heure provoquent un court-circuit. Un cas typique est un ventilateur dont les enroulements du moteur ont subi une surchauffe due au coincement des pales. L'isolation des enroulements du moteur n'est pas conçue pour un chauffage sérieux, elle devient rapidement inutile. Il en résulte des courts-circuits inter-tours qui réduisent la résistance et, conformément à la loi d'Ohm, entraînent également une augmentation du courant.

L'augmentation du courant rend à son tour l'isolation des enroulements complètement inutilisable, et non l'inter-virage, mais le véritable court-circuit à part entière se produit. Le courant va en plus des enroulements, immédiatement de la phase au fil neutre. Certes, tout ce qui précède ne peut se produire qu’avec un ventilateur très simple et bon marché, non équipé d’une protection thermique.

Loi d'Ohm pour AC

Il convient de noter que l'enregistrement ci-dessus de la loi d'Ohm décrit une section de circuit avec une tension constante. Dans les réseaux à tension alternative, il existe une réactance supplémentaire et l'impédance prend la racine carrée de la somme des carrés de la résistance active et de la résistance réactive.

La loi d'Ohm pour une section de circuit AC prend la forme: I \u003d U / Z,

où Z est l'impédance du circuit.

Mais une réactance importante est caractéristique, en premier lieu, des machines électriques et des équipements de conversion de puissance puissants. La résistance électrique interne des appareils ménagers et des luminaires est presque complètement active. Par conséquent, dans la vie de tous les jours, vous pouvez utiliser, pour les calculs, la forme la plus simple de la loi d'Ohm: I \u003d U / R.

3. Notation intégrale pour le circuit complet

Puisqu'il existe un formulaire d'enregistrement de la loi pour une section d'une chaîne, alors loi d'Ohm pour la chaîne complète: I \u003d E / (r + R).

Ici, r est la résistance interne de la source du réseau CEM, et R est la résistance totale du circuit lui-même.

Il n’est pas nécessaire de chercher trop loin un modèle physique pour illustrer cette loi de la loi d’Ohm - il s’agit du réseau électrique embarqué du véhicule, dans lequel la batterie est une source de CEM. On ne peut pas considérer que la résistance de la batterie est égale à zéro absolu. Par conséquent, même en cas de court-circuit direct entre ses bornes (manque de résistance R), le courant ne passera pas à l'infini, mais simplement à une valeur élevée. Cependant, cette valeur élevée suffit évidemment à faire fondre les fils et à enflammer la peau de la voiture. Par conséquent, les circuits électriques des voitures protègent contre les courts-circuits avec des fusibles.

Une telle protection peut ne pas être suffisante en cas de court-circuit de la boîte à fusibles par rapport à la batterie ou si l’un des fusibles est remplacé par un morceau de fil de cuivre. Ensuite, il n'y a plus qu'un salut - il est nécessaire de rompre le circuit complètement le plus tôt possible, en jetant la "masse", c'est-à-dire la borne négative.

4. La forme intégrale de la loi d'Ohm pour une section de circuit contenant une source emf

Il convient de mentionner qu'il existe une autre variante de la loi d'Ohm - pour une section de circuit contenant une source emf:

Ici, U est la différence de potentiel au début et à la fin de la section de chaîne considérée. Le signe devant la magnitude de la FEM dépend de sa direction par rapport à la tension. Il est souvent nécessaire d'utiliser la loi d'Ohm pour une section de circuit lors de la détermination des paramètres d'un circuit lorsqu'une partie du circuit n'est pas disponible pour une étude détaillée et ne nous intéresse pas. Disons qu'il est caché par des parties intégrales de l'affaire. Dans le circuit restant, il y a une source de champs électromagnétiques et des éléments de résistance connue. Ensuite, en mesurant la tension à l'entrée d'une partie inconnue du circuit, vous pouvez calculer le courant, puis la résistance de l'élément inconnu.

Conclusions

Ainsi, nous pouvons voir que la loi «simple» d'Ohm est loin d'être aussi simple qu'elle le paraissait à quelqu'un. Connaissant toutes les formes d'enregistrement intégral des lois d'Ohm, il est possible de comprendre et de se rappeler facilement de nombreuses exigences de la sécurité électrique, ainsi que de gagner en confiance dans la gestion de l'électricité.

Si un conducteur isolé est placé dans un champ électrique \\ (\\ overrightarrow (E) \\), alors la force \\ (\\ overrightarrow (F) \u003d q \\ overrightarrow (E) \\) agira sur les charges libres \\ (q \\) dans le conducteur. il y a un mouvement à court terme de charges gratuites. Ce processus prendra fin lorsque le champ électrique intrinsèque des charges apparaissant à la surface du conducteur compensera totalement le champ externe. Le champ électrostatique résultant dans le conducteur sera nul.

Cependant, dans les conducteurs, dans certaines conditions, un mouvement ordonné continu de porteurs libres d'une charge électrique peut se produire.

Le mouvement directionnel des particules chargées est appelé courant électrique.

Le sens de déplacement des charges libres positives est considéré comme le sens du courant électrique. Pour l'existence d'un courant électrique dans un conducteur, il est nécessaire de créer un champ électrique dans celui-ci.

Une mesure quantitative du courant électrique est intensité actuelle \\ (I \\) est une quantité physique scalaire égale au rapport de la charge \\ (\\ Delta q \\) transférée à travers la section du conducteur (Fig. 1.8.1) pour l'intervalle de temps \\ (\\ Delta t \\), jusqu'à cet intervalle de temps:

$$ I \u003d \\ frac (\\ Delta q) (\\ Delta t) $$

Si la force du courant et sa direction ne changent pas avec le temps, un tel courant est appelé permanent .

Dans le Système international d'unités SI, le courant est mesuré en ampères (A). L'unité de mesure du courant 1 A est définie par l'interaction magnétique de deux conducteurs parallèles avec le courant.

Le courant continu ne peut être créé que dans circuit fermé dans lesquels des transporteurs gratuits paient sur des chemins fermés. Le champ électrique en différents points d'un tel circuit est constant dans le temps. Par conséquent, le champ électrique dans le circuit à courant continu a le caractère d'un champ électrostatique gelé. Mais lorsque vous déplacez une charge électrique dans un champ électrostatique sur un trajet fermé, le travail des forces électriques est nul. Par conséquent, pour l'existence de courant continu, il est nécessaire d'avoir un dispositif dans le circuit électrique capable de créer et de maintenir des différences de potentiel dans certaines parties du circuit en raison du travail des forces. origine non électrostatique. Ces dispositifs sont appelés sources de courant continu . Les forces d'origine non électrostatique agissant sur des porteurs de charge libres provenant de sources de courant sont appelées forces extérieures .

La nature des forces externes peut être différente. Dans les cellules galvaniques ou les batteries, ils résultent de processus électrochimiques. Dans les générateurs à courant continu, des forces externes apparaissent lorsque les conducteurs se déplacent dans un champ magnétique. La source de courant dans le circuit électrique joue le même rôle que la pompe, ce qui est nécessaire pour pomper du fluide dans un système hydraulique fermé. Sous l'influence des forces externes, les charges électriques se déplacent à l'intérieur de la source de courant contre  forces d'un champ électrostatique, grâce auxquelles un courant électrique constant peut être maintenu dans un circuit fermé.

Lors du déplacement de charges électriques le long du circuit CC, des forces externes agissant à l'intérieur des sources de courant font le travail.

On appelle une quantité physique égale au rapport du travail \\ (A_ (st) \\) des forces extérieures lorsque la charge \\ (q \\) se déplace du pôle négatif de la source de courant vers le positif à la magnitude de cette charge source de force électromotrice   (FEM):

$$ EMF \u003d \\ varepsilon \u003d \\ frac (A_ (st)) (q). $$

Ainsi, la force électromotrice est déterminée par le travail effectué par des forces extérieures lors du déplacement d'une seule charge positive. La force électromotrice, comme la différence de potentiel, est mesurée en Volt (B).

Lorsqu'une charge positive unitaire se déplace le long d'un circuit continu fermé, le travail des forces externes est égal à la somme de la force électromagnétique agissant dans ce circuit, et le travail du champ électrostatique est nul.

Le circuit CC peut être divisé en sections distinctes. Les sections sur lesquelles les forces externes n’agissent pas (c’est-à-dire les sections qui ne contiennent pas de sources actuelles) sont appelées homogène . Les sections incluant les sources actuelles sont appelées hétérogène .

Lorsqu'une unité de charge positive se déplace le long d'une certaine partie de la chaîne, des forces électrostatiques (Coulomb) et externes effectuent un travail. Le travail des forces électrostatiques est égal à la différence de potentiel \\ (\\ Delta \\ phi_ (12) \u003d \\ phi_ (1) - \\ phi_ (2) \\) entre les points initial (1) et final (2) de la section non homogène. Le travail des forces extérieures est égal, par définition, à la force électromotrice \\ (\\ mathcal (E) \\) agissant sur ce site. Par conséquent, le travail complet est égal à

$$ U_ (12) \u003d \\ phi_ (1) - \\ phi_ (2) + \\ mathcal (E) $$

Magnitude U  12 s'appelle tension   sur la chaîne 1-2. Dans le cas d'une section homogène, la tension est égale à la différence de potentiel:

$$ U_ (12) \u003d \\ phi_ (1) - \\ phi_ (2) $$

Le physicien allemand G. Om en 1826 a établi expérimentalement que l'intensité du courant \\ (I \\) traversant un conducteur métallique homogène (c’est-à-dire un conducteur dans lequel les forces extérieures n’agissent pas) est proportionnelle à la tension \\ (U \\) aux extrémités du conducteur :

$$ I \u003d \\ frac (1) (R) U; \\: U \u003d IR $$

où \\ (R \\) \u003d const.

Magnitude R  communément appelé résistance électrique . Un conducteur avec résistance électrique est appelé résistance . Ce ratio exprime loi d'Ohm pour section de chaîne homogène:   le courant dans le conducteur est directement proportionnel à la tension appliquée et inversement proportionnel à la résistance du conducteur.

En SI, l’unité de résistance électrique des conducteurs est Ohm   (Ohm) Une telle partie du circuit possède une résistance de 1 Ohm dans laquelle, à une tension de 1 V, un courant de 1 A.

Les conducteurs obéissant à la loi d'Ohm s'appellent linéaire . Dépendance graphique du courant \\ (I \\) sur la tension \\ (U \\) (ces graphes sont appelés caractéristiques de voltampère , abrégé CVC) est représenté par une ligne droite passant par l’origine. Il convient de noter que de nombreux matériaux et dispositifs ne sont pas conformes à la loi d'Ohm, par exemple une diode à semi-conducteur ou une lampe à décharge. Même pour les conducteurs métalliques avec des courants de résistance suffisamment élevée, on observe un écart par rapport à la loi linéaire d'Ohm, car la résistance électrique des conducteurs métalliques augmente avec l'augmentation de la température.

Pour une section de circuit contenant des CEM, la loi d'Ohm est écrite sous la forme suivante:

$$ IR \u003d U_ (12) \u003d \\ phi_ (1) - \\ phi_ (2) + \\ mathcal (E) \u003d \\ Delta \\ phi_ (12) + \\ mathcal (E) $$
   $$ \\ couleur (bleu) (I \u003d \\ frac (U) (R)) $$

Ce rapport s'appelle loi généralisée d'Ohm  ou loi d'Ohm pour une section de chaîne inhomogène.

Sur la fig. 1.8.2 montre un circuit fermé DC. Section de la chaîne ( cd) est homogène.

Loi d'Ohm

$$ IR \u003d \\ Delta \\ phi_ (cd) $$

Terrain ( ab) contient une source actuelle avec une EMF égale à \\ (\\ mathcal (E) \\).

Selon la loi d’Ohm pour un site hétérogène,

$$ Ir \u003d \\ Delta \\ phi_ (ab) + \\ mathcal (E) $$

En ajoutant les deux égalités, on obtient:

$$ I (R + r) \u003d \\ Delta \\ phi_ (cd) + \\ Delta \\ phi_ (ab) + \\ mathcal (E) $$

Mais \\ (\\ Delta \\ phi_ (cd) \u003d \\ Delta \\ phi_ (ba) \u003d - \\ Delta \\ phi_ (ab) \\).

$$ \\ couleur (bleu) (I \u003d \\ frac (\\ mathcal (E)) (R + r)) $$

Cette formule exprime loi d'Ohm pour la chaîne complète : l'intensité du courant dans le circuit complet est égale à la force électromotrice de la source divisée par la somme des résistances des sections homogènes et hétérogènes du circuit (résistance interne de la source).

Résistance r  tracé hétérogène sur la Fig. 1.8.2 peut être considéré comme résistance interne d'une source de courant . Dans ce cas, l'intrigue ( ab) sur la fig. 1.8.2 est la partie interne de la source. Si les points un  et b  fermer avec un conducteur dont la résistance est faible comparée à la résistance interne de la source (\\ (R \\ \\ ll r \\)), elle coulera dans le circuit courant de court-circuit

$$ I_ (court) \u003d \\ frac (\\ mathcal (E)) (r) $$

L'intensité du courant de court-circuit est l'intensité maximale pouvant être obtenue à partir d'une source donnée avec une force électromotrice \\ (\\ mathcal (E) \\) et une résistance interne \\ (r \\). Pour les sources à faible résistance interne, le courant de court-circuit peut être très élevé et provoquer la destruction du circuit électrique ou de la source. Par exemple, dans les batteries au plomb utilisées dans les automobiles, le courant de court-circuit peut atteindre plusieurs centaines d’ampères. Les courts-circuits dans les réseaux d'éclairage alimentés par des sous-stations (des milliers d'ampères) sont particulièrement dangereux. Pour éviter l'effet destructeur de tels courants élevés, des fusibles ou des disjoncteurs spéciaux sont inclus dans le circuit.

Dans certains cas, pour éviter des valeurs dangereuses de courant de court-circuit, une résistance externe est connectée en série avec la source. Puis résistance r  égale à la somme de la résistance interne de la source et de la résistance externe, et en cas de court-circuit, l'intensité du courant ne sera pas excessivement grande.

Si le circuit externe est ouvert, alors \\ (\\ Delta \\ phi_ (ba) \u003d - \\ Delta \\ phi_ (ab) \u003d \\ mathcal (E) \\), c’est-à-dire que la différence de potentiel aux pôles d’une batterie ouverte est égale à sa FEM.

Si la résistance de charge externe R  allumé et le courant circule à travers la batterie Je, la différence de potentiel à ses pôles devient égale

$$ \\ Delta \\ phi_ (ba) \u003d \\ mathcal (E) - Ir $$

Sur la fig. 1.8.3 est une représentation schématique d'une source de courant continu avec une force électromotrice égale à \\ (\\ mathcal (E) \\) et à la résistance interne r  en trois modes: "ralenti", travail en charge et mode court-circuit (court-circuit). Indiquent la force \\ (\\ overrightarrow (E) \\) du champ électrique à l'intérieur de la batterie et les forces agissant sur les charges positives: \\ (\\ overrightarrow (F) _ (e) \\) est la force électrique et \\ (\\ overrightarrow (F) _ (st ) \\) - force tierce. En mode court-circuit, le champ électrique à l'intérieur de la batterie disparaît.

Pour mesurer les tensions et les courants dans les circuits électriques à courant continu, des instruments spéciaux sont utilisés - voltmètres  et ampèremètres.

Voltmètre   conçu pour mesurer la différence de potentiel appliquée à ses terminaux. Il se connecte en parallèle la partie du circuit sur laquelle la différence de potentiel est mesurée. Tout voltmètre a une résistance interne \\ (R_ (V) \\). Pour que le voltmètre n'introduise pas de redistribution notable des courants lorsqu'il est connecté au circuit mesuré, sa résistance interne doit être grande par rapport à la résistance de la partie du circuit à laquelle il est connecté. Pour le circuit montré à la fig. 1.8.4, cette condition est écrite comme:

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

Cette condition signifie que le courant \\ (I_ (V) \u003d \\ Delta \\ phi_ (cd) / R_ (V) \\) traversant le voltmètre est bien inférieur au courant \\ (I \u003d \\ Delta \\ phi_ (cd) / R_ (1 ) \\), qui coule le long de la section testée du circuit.

Comme il n'y a pas de forces externes agissant à l'intérieur du voltmètre, la différence de potentiel à ses bornes coïncide par définition avec la tension. Par conséquent, on peut dire qu'un voltmètre mesure la tension.

Ampèremètre   Conçu pour mesurer l'intensité du courant dans un circuit. L'ampèremètre est connecté en série au circuit ouvert, de sorte que tout le courant mesuré le traverse. L'ampèremètre a aussi une résistance interne \\ (R_ (A) \\). Contrairement à un voltmètre, la résistance interne de l'ampèremètre devrait être assez faible comparée à la résistance totale de l'ensemble du circuit. Pour le circuit de la fig. 1.8.4 la résistance de l'ampèremètre doit satisfaire à la condition

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

de sorte que lorsque l'ampèremètre est allumé, le courant dans le circuit ne change pas.

Les instruments de mesure - voltmètres et ampèremètres - sont de deux types: pointeurs (analogiques) et numériques. Les compteurs électriques numériques sont des appareils électroniques sophistiqués. En règle générale, les instruments numériques offrent une plus grande précision de mesure.

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MINISTÈRE DE L’ÉDUCATION DE LA RÉPUBLIQUE DU BELARUS

Département des sciences naturelles

Résumé

Loi d'Ohm

Fabriqué par:

Ivanov M.A.

Introduction

1. Vue générale de la loi d'Ohm

2. Histoire de la découverte de la loi d'Ohm, brève biographie du scientifique

3. Types de lois d'Ohm

4. Les premières études sur la résistance des conducteurs

5. Mesures électriques

Conclusion

Littérature, autres sources d'information

Introduction

Les phénomènes associés à l'électricité ont été observés dans la Chine ancienne, en Inde et dans la Grèce antique plusieurs siècles avant le début de notre ère. Vers 600 avant J.-C., selon les légendes conservées, l'ancien philosophe grec Thalès de Milet connaissait la propriété de l'ambre frotté sur la laine pour attirer les objets légers. À propos, les anciens Grecs appelaient le mot «électron» ambre. Le mot «électricité» vient aussi de lui. Mais les Grecs ont seulement observé les phénomènes d’électricité, sans pouvoir les expliquer.

Le 19ème siècle a été riche en découvertes liées à l'électricité. Une découverte a donné lieu à toute une série de découvertes sur plusieurs décennies. L'électricité issue de la recherche a commencé à devenir une marchandise. Il a commencé son introduction généralisée dans divers domaines de la production. Les moteurs électriques, générateurs, téléphone, télégraphe, radio ont été inventés et créés. L'introduction de l'électricité en médecine commence.

La tension, le courant et la résistance sont des grandeurs physiques qui caractérisent les phénomènes qui se produisent dans les circuits électriques. Ces valeurs sont interconnectées. Cette connexion a d'abord été étudiée par le physicien allemand 0m. La loi d'Ohm a été découverte en 1826.

1. Vue générale de la loi d'Ohm

La loi d'Ohm est:  L'intensité du courant dans la section de circuit est directement proportionnelle à la tension dans cette section (pour une résistance donnée) et inversement proportionnelle à la résistance de la section (pour une tension donnée): I \u003d U / R, il découle de la formule que U \u003d IChR et R \u003d U / I. Depuis La résistance de ce conducteur ne dépendant ni de la tension ni de l'intensité du courant, il convient de lire la dernière formule de la manière suivante: la résistance de ce conducteur est égale au rapport de la tension à ses extrémités sur l'intensité du courant qui le traverse. Dans les circuits électriques, les conducteurs (consommateurs d’énergie électrique) sont le plus souvent connectés en série (par exemple, des ampoules dans des lumières de Noël) et en parallèle (par exemple, des appareils électroménagers).

En cas de connexion en série, l'intensité du courant dans les deux conducteurs (ampoules) est la même: I \u003d I1 \u003d I2, la tension aux extrémités de la section considérée du circuit est la somme de la tension des première et deuxième ampoules: U \u003d U1 + U2. La résistance totale du site est égale à la somme des résistances des ampoules R \u003d R1 + R2.

Lorsque les résistances sont connectées en parallèle, la tension est la même au niveau du circuit et aux extrémités des résistances: U \u003d U1 \u003d U2. l'intensité du courant dans la partie non branchée du circuit est égale à la somme des courants dans les résistances individuelles: I \u003d I1 + I2. La résistance totale de la section est inférieure à la résistance de chaque résistance.

Si les résistances des résistances sont identiques (R1 \u003d R2), la résistance totale de la section. Si trois résistances ou plus sont connectées en parallèle au circuit, la résistance totale peut être:

trouvée par la formule: 1 / R \u003d 1 / R1 + 1 / R2 + ... + 1 / RN. En parallèle, les consommateurs de réseau connectés sont dimensionnés pour une tension égale à la tension de réseau.

Donc, la loi d'Ohm établit la relation entre la force actuelle Je  dans le conducteur et la différence de potentiel (tension) U  entre deux points fixes (sections) de ce conducteur:

Coefficient de proportionnalité R, en fonction des propriétés géométriques et électriques du conducteur et de la température, est appelée résistance ohmique ou simplement la résistance d’une section donnée du conducteur.

2. Histoire de la découverte de la loi d'Ohm, brève biographie du scientifique

Georg Simon Om est né le 16 mars 1787 à Erlangen, dans la famille d'un serrurier héréditaire. Après avoir obtenu son diplôme, Georg entra dans le gymnase de la ville. Le lycée d’Erlangen a été supervisé par l’université. Les cours au gymnase ont été donnés par quatre professeurs. Après avoir terminé ses études secondaires, Georg a commencé à étudier les mathématiques, la physique et la philosophie au printemps 1805 à la Faculté de philosophie de l'Université d'Erlangen.

Après avoir étudié pendant trois semestres, il a accepté l'invitation de prendre la place d'un professeur de mathématiques dans une école privée de la ville suisse de Gotstadt.

En 1811, il rentre à Erlangen, obtient son diplôme de l’université et obtient un doctorat. Immédiatement après l'obtention de son diplôme, il s'est vu offrir le poste de conseiller en documentation du département de mathématiques de la même université.

En 1812, Om fut nommé professeur de mathématiques et de physique dans une école de Bamberg. En 1817, il publie son premier ouvrage imprimé sur la méthodologie d’enseignement, "Le moyen le plus optimal d’enseigner la géométrie en classe préparatoire". Om est allé à la recherche en électricité. Ohm a jeté les bases de la balance de torsion de Coulomb au cœur de son compteur électrique. Ohm a formalisé les résultats de ses recherches sous la forme d'un article intitulé "Un rapport préliminaire sur la loi selon laquelle les métaux conduisent l'électricité de contact." L'article a été publié en 1825 dans le Journal de physique et chimie, publié par Schweiger. Cependant, l'expression trouvée et publiée par Om s'est révélée inexacte, ce qui explique en partie sa non-reconnaissance prolongée. En prenant toutes les précautions, en éliminant à l’avance toutes les sources présumées d’erreurs, Ohm a procédé à de nouvelles mesures.

Son célèbre article "La définition de la loi par laquelle les métaux conduisent l'électricité de contact, ainsi qu'un projet de théorie de l'appareil voltaïque et de l'animateur de Schweigger" paraît en 1826 dans le Journal de physique et chimie.

En mai 1827, "Investigations théoriques sur les circuits électriques", avec un volume de 245 pages, contenant à présent les considérations théoriques d'Ohm sur les circuits électriques. Dans ce travail, le scientifique a proposé de caractériser les propriétés électriques d'un conducteur par sa résistance et introduit ce terme dans une utilisation scientifique. Ohm a trouvé une formule plus simple pour la loi d’une section de circuit électrique ne contenant pas de champs électromagnétiques: "L’intensité du courant dans un circuit galvanique est directement proportionnelle à la somme de toutes les tensions et inversement proportionnelle à la somme des longueurs réduites. La longueur totale réduite est définie comme la somme de toutes les longueurs réduites conductivité différente et section transversale différente ".

En 1829, son article est paru «Une étude expérimentale de l’œuvre du multiplicateur électromagnétique», dans lequel les fondements de la théorie des instruments de mesure électriques ont été posés. Ici, Ohm a proposé une unité de résistance, pour laquelle il a choisi la résistance d’un fil de cuivre de 1 pied de long et d’une section transversale de 1 ligne carrée.

En 1830, une nouvelle étude d'Ohm, "Une tentative de créer une théorie approximative de la conductivité unipolaire", apparaît. En 1841 seulement, l'œuvre d'Ohm a été traduite en anglais, en 1847 - en italien, en 1860 - en français.

Le 16 février 1833, sept ans après la publication de l'article dans lequel sa découverte était publiée, Omu se vit proposer le poste de professeur de physique à la nouvelle école polytechnique de Nuremberg. Le scientifique entame des recherches dans le domaine de l'acoustique. Ohm a formulé les résultats de ses recherches acoustiques sous la forme d'une loi, connue plus tard sous le nom de loi acoustique d'Ohm.

Avant tous les scientifiques étrangers, la loi d’Ohm était reconnue par les physiciens russes Lenz et Jacobi. Ils ont aidé sa reconnaissance internationale. Avec la participation de physiciens russes, le 5 mai 1842, la Royal Society of London décerna une médaille d'or à Om et l'élit membre de celui-ci.

En 1845, il fut élu membre à part entière de l'Académie bavaroise des sciences. En 1849, le scientifique fut invité à l'université de Munich en tant que professeur extraordinaire. La même année, il a été nommé gardien de l'Assemblée nationale des appareils physiques et mathématiques avec des conférences simultanées sur la physique et les mathématiques. En 1852, Om reçut le poste de professeur titulaire. Om est décédé le 6 juillet 1854. En 1881, lors du Congrès électrotechnique de Paris, des scientifiques ont approuvé à l’unanimité le nom de l’unité de résistance - 1 Ohm.

3. Types de lois d'Ohm

Il existe plusieurs types de loi d'Ohm.

Loi d'Ohm pour une section de chaîne homogène   (ne contenant pas de source de courant): le courant dans le conducteur est directement proportionnel à la tension appliquée et inversement proportionnel à la résistance du conducteur:

Loi d'Ohm pour la chaîne complète - le courant dans le circuit est proportionnel à la force électromagnétique agissant dans le circuit et inversement proportionnel à la somme des résistances du circuit et de la résistance interne de la source.

où je suis la force actuelle

E - force électromotrice

R est la résistance externe du circuit (c'est-à-dire la résistance de

partie du circuit qui est en dehors de la source de CEM)

Les champs électromagnétiques sont le travail de forces externes (c'est-à-dire d'origine non électrique) lors du déplacement d'une charge dans un circuit lié à la magnitude de cette charge.

Unités:

EMF - Volts

Courant - Ampères

Résistances (R et R) - Ohms

En appliquant la loi fondamentale du circuit électrique (loi d'Ohm), on peut expliquer de nombreux phénomènes naturels qui, à première vue, semblent mystérieux et paradoxaux. Par exemple, nous savons tous que tout contact humain avec des fils électriques sous tension est mortel. Un simple contact du fil cassé d'une ligne haute tension peut tuer une personne ou un animal avec du courant électrique. Mais en même temps, nous voyons constamment comment les oiseaux s’assoient tranquillement sur des câbles électriques à haute tension, et rien ne menace la vie de ces êtres vivants. Alors, comment trouver une explication à un tel paradoxe?

Mais ce phénomène s’explique simplement si vous imaginez qu’un oiseau sur un fil électrique est l’une des sections du réseau électrique, la résistance du second est beaucoup plus élevée que la résistance d’une autre section du même circuit (c’est-à-dire un petit espace entre les pattes de l’oiseau). Par conséquent, le courant électrique agissant sur la première section du circuit, c'est-à-dire sur le corps de l'oiseau, sera totalement sans danger pour lui. Cependant, une sécurité totale ne lui est garantie qu'en contact avec le site du fil haute tension. Mais si seul un oiseau assis sur une ligne électrique touche un fil ou un bec avec une aile ou un bec ou tout objet situé près d'un fil (un poteau télégraphique, par exemple), il mourra inévitablement. Après tout, le pilier est directement connecté à la terre, et le flux de charges électriques, passant au corps de l’oiseau, est capable de le tuer instantanément, se déplaçant rapidement vers la terre. Malheureusement, pour cette raison, de nombreux oiseaux meurent dans les villes.

Pour protéger les oiseaux des effets néfastes de l’électricité, des scientifiques étrangers ont mis au point des dispositifs spéciaux - des perchoirs pour oiseaux, isolés du courant électrique. Ces appareils étaient placés sur des lignes à haute tension. Les oiseaux perchés sur un perchoir isolé peuvent, sans aucun risque pour la vie, toucher leurs fils, poteaux ou crochets avec leur bec, leurs ailes ou leur queue. La surface de la partie supérieure, appelée couche cornée de la peau humaine, présente la plus grande résistance. La résistance d'une peau sèche et intacte peut atteindre 40 000 à 100 000 ohms. La couche cornée est très insignifiante, seulement 0,05 à 0,2 mm. et franchit facilement avec une tension de 250 V. Dans ce cas, la résistance diminue de cent fois et diminue le plus tôt possible, plus le courant agit longtemps sur le corps humain. De façon spectaculaire, jusqu’à 800 - 1000 Ohms, réduisent la résistance du corps humain, la transpiration excessive de la peau, le surmenage, l’excitation nerveuse, l’intoxication. Ceci explique que parfois même une petite tension peut provoquer un choc électrique. Si, par exemple, la résistance du corps humain est de 700 ohms, une tension de seulement 35 V sera dangereuse, raison pour laquelle même les électriciens utilisent même un équipement de protection isolant de 36 volts - des gants en caoutchouc ou un instrument à poignées isolées.

La loi d'Ohm a l'air si simple que les difficultés à surmonter pour l'établir sont négligées et oubliées. La loi d'Ohm n'est pas facile à vérifier et ne peut être considérée comme une vérité évidente. en effet, pour de nombreux matériaux, il n'est pas satisfait.

Quelles sont donc ces difficultés? N'est-il pas possible de vérifier ce qui donne un changement dans le nombre d'éléments de la colonne voltaïque, déterminant le courant pour un nombre différent d'éléments?

Le fait est que lorsque nous prenons un nombre différent d’éléments, nous modifions toute la chaîne, car les éléments supplémentaires ont une résistance supplémentaire. Par conséquent, vous devez trouver un moyen de modifier la tension sans changer la batterie elle-même. De plus, un courant de taille différente chauffe le fil jusqu'à ce que la température atteigne une température. Cet effet peut également affecter l'intensité du courant. Om (1787-1854) surmonta ces difficultés en tirant parti du phénomène de thermoélectricité, découvert par Seebeck (1770-1831) en 1822.

Ohm a ainsi montré que le courant est proportionnel à la tension et inversement proportionnel à l'impédance du circuit. C'était un résultat simple pour une expérience complexe. Donc, au moins cela devrait nous paraître maintenant.

Les contemporains d'Ohm, en particulier ses compatriotes, pensaient autrement: c'est peut-être justement la simplicité de la loi d'Ohm qui a éveillé leurs soupçons. Om a rencontré des difficultés dans une carrière, a ressenti un besoin; Om était particulièrement déprimé par le fait que ses œuvres n'étaient pas reconnues. Au crédit de la Grande-Bretagne, et en particulier de la Royal Society, il faut dire que le travail de Om a reçu une reconnaissance bien méritée dans ce pays. Om est l'une de ces grandes personnes dont les noms sont souvent écrits avec une petite lettre: le nom "om" a été attribué à l'unité de résistance.

4. Les premières études sur la résistance des conducteurs

Qu'est-ce qu'un chef d'orchestre? C’est un composant purement passif du circuit électrique, ont répondu les premiers chercheurs. S'engager dans ses recherches signifie simplement se creuser la tête pour résoudre des énigmes inutiles, car seule la source actuelle est un élément actif.

Cette vision des choses nous explique pourquoi les scientifiques, du moins jusqu'en 1840, ont montré peu d’intérêt pour les quelques travaux réalisés dans ce sens.

Ainsi, lors du deuxième congrès de scientifiques italiens, tenu à Turin en 1840 (le premier s’est réuni à Pise en 1839 et a même acquis une certaine importance politique), prenant la parole lors du débat sur le rapport présenté par Marianini, De la Rive a fait valoir que la conductivité de la plupart des liquides n’est pas absolu, "mais plutôt relatif et change en fonction de la force actuelle". Mais la loi d'Ohm a été publiée 15 ans auparavant!

Stefano Marianini (1790-1866) faisait partie des rares scientifiques qui ont commencé à s'intéresser à la conductivité des conducteurs après l'invention du galvanomètre.

Il est venu à sa découverte par hasard, étudiant la tension des batteries. Il a noté qu'avec l'augmentation du nombre d'éléments de la colonne de volts, l'effet électromagnétique sur la flèche n'augmente pas de façon notable. Cela a immédiatement fait penser à Marianini que chaque élément de volt est un obstacle au passage du courant. Il a fait des expériences avec des paires «actives» et «inactives» (composées de deux plaques de cuivre séparées par un joint humide) et a expérimenté une relation dans laquelle le lecteur moderne reconnaîtra un cas particulier de la loi d'Ohm lorsque la résistance du circuit externe n'est pas acceptée. attention, comme dans l'expérience de Marianini.

Georg Simon Om (1789-1854) reconnaît les mérites de Marianini, bien que ses œuvres ne lui fournissent pas une aide directe. Om s'inspira dans ses travaux de l'ouvrage (Théorie analytique de la chaleur, Paris, 1822) de Jean Baptiste Fourier (1768-1830), l'un des travaux scientifiques les plus importants de tous les temps, acquit très vite une renommée et une reconnaissance parmi les mathématiciens et les physiciens de ce temps. Omu a eu l’idée que le mécanisme du "flux de chaleur", dont parle Fourier, peut être assimilé à un courant électrique dans un conducteur. Et tout comme dans la théorie de Fourier, le flux de chaleur entre deux corps ou entre deux points d'un même corps est expliqué par la différence de température, tout comme Ohm explique la différence entre les "forces électroscopiques" aux deux points du conducteur, l'apparition d'un courant électrique entre eux.

Fidèle à cette analogie, Ohm a commencé ses études expérimentales en déterminant les conductivités relatives de divers conducteurs. En appliquant une méthode devenue classique, il connecta en série des conducteurs minces de différents matériaux de même diamètre, en changeant leur longueur pour obtenir un certain courant. Les premiers résultats qu'il a réussi à obtenir aujourd'hui semblent plutôt modestes. galvanomètre électrique loi ohm

Les historiens sont étonnés, par exemple, par le fait que, selon les mesures d’Ohm, l’argent a une conductivité inférieure à celle du cuivre et de l’or, et acceptent avec condescendance l’explication donnée ultérieurement par Ohm lui-même, selon laquelle l’expérience a été réalisée avec un fil d’argent recouvert d’une couche d’huile, ce qui a faussé la valeur exacte. diamètre.

À cette époque, il existait de nombreuses sources d’erreurs au cours des expériences (pureté insuffisante du métal, difficulté à calibrer le fil, difficulté à mesurer avec précision, etc.). La source d'erreur la plus importante était la polarisation des batteries. Les éléments permanents (chimiques) n'étant pas encore connus, la force électromotrice de l'élément a considérablement changé pendant le temps nécessaire aux mesures. Ce sont précisément ces raisons qui ont provoqué les erreurs qui ont conduit Ohm à la conclusion de ses expériences sur la loi logarithmique de la dépendance de l'intensité du courant à la résistance d'un conducteur connecté entre deux points du circuit. Après la publication du premier article, Oma Poggendorf lui a conseillé d'abandonner les éléments chimiques et d'utiliser un thermocouple en cuivre-bismuth, introduit par Seebeck peu de temps auparavant.

Ohm a tenu compte de ce conseil et a répété ses expériences en assemblant une unité avec une batterie thermoélectrique dans le circuit externe, dans laquelle huit fils de cuivre de même diamètre mais de longueurs différentes étaient connectés en série. Il a mesuré le courant avec une sorte d'équilibre de torsion, formé d'une flèche magnétique suspendue à un fil métallique. Lorsque le courant parallèle à la flèche l'a dévié, Ohm a tordu le fil sur lequel il était suspendu jusqu'à ce que la flèche soit dans sa position normale;

le courant était considéré comme proportionnel à l'angle auquel le fil était tordu. Ohm a conclu que les résultats des expériences menées avec huit fils différents "peuvent très bien être exprimés par l’équation

où X signifie l'intensité de l'action magnétique du conducteur, dont la longueur est x, et a et b sont des constantes, dépendant de la force d'excitation et de la résistance des autres parties du circuit, respectivement. "

Les conditions de l'expérience ont changé: les résistances et les couples thermoélectriques ont été remplacés, mais les résultats ont encore été réduits à la formule ci-dessus, qui passe très facilement à celle que nous savons si X est remplacé par le courant, a par la force électromotrice et b + x par la résistance totale du circuit.

Ayant obtenu cette formule, Ohm l’utilise pour étudier l’action du multiplicateur de Schweiger sur la déviation de la flèche et pour étudier le courant circulant dans le circuit externe de la batterie de cellules, en fonction de la manière dont elles sont connectées - en série ou en parallèle. Ainsi, explique-t-il (comme c’est le cas actuellement dans les manuels) ce qui détermine le courant de la batterie externe, une question plutôt sombre pour les premiers chercheurs. Om espérait que son travail expérimental lui permettrait d'accéder à l'université, ce qu'il souhaitait tant. Cependant, les articles sont passés inaperçus. Il a ensuite quitté la place d'un professeur dans un gymnase de Cologne et s'est rendu à Berlin pour comprendre théoriquement les résultats. En 1827, à Berlin, il publie son ouvrage principal, Die galvanische Kette, mathe-matisch bearbeitet (circuit galvanique développé mathématiquement).

Cette théorie, dans le développement de laquelle il a été inspiré, comme nous l'avons déjà indiqué, par la théorie analytique de Fourier de la chaleur, introduit les concepts et les définitions exactes de la force électromotrice, ou "force électroscopique", comme on l'appelle Ohm, la conductivité (Starke der Leitung) et l'intensité du courant. Exprimant la loi qu'il a dérivée sous une forme différentielle donnée par les auteurs modernes, Ohm l'écrit en quantités finies pour des cas particuliers de circuits électriques spécifiques, dont le circuit thermoélectrique est particulièrement important. Sur cette base, il formule les lois bien connues de la variation de la tension électrique le long du circuit.

Mais les études théoriques d'Ohm sont également passées inaperçues, et si quelqu'un en parle, ce n'est que pour ridiculiser "un fantasme douloureux dont le seul but est le désir de minimiser la dignité de la nature". Et seulement environ dix ans plus tard, ses œuvres brillantes ont commencé à être reconnues:

L'Allemagne a été louée par Poggendorf et Fechner, en Russie - par Lenz, en Angleterre - par Wheatstone, en Amérique - par Henry, en Italie - par Matteucci.

Parallèlement aux expériences d'Ohm en France, A. Becquerel a mené ses expériences, et en Angleterre - Barlow. Les expériences du premier sont particulièrement remarquables par l’introduction d’un galvanomètre différentiel à double enroulement du cadre et par l’utilisation de la méthode de mesure "zéro". Les expériences de Barlow méritent d’être mentionnées car elles ont confirmé expérimentalement la constance de la force du courant sur l’ensemble du circuit. Cette conclusion a été testée et distribuée au courant de batterie interne par Fechner en 1831, généralisée en 1851 par Rudolf Kolrausch.

(180E - 1858) sur des conducteurs liquides, puis à nouveau confirmés par les expériences approfondies de Gustav Needman (1826-1899).

5. Mesures électriques

Becquerel a utilisé un galvanomètre différentiel pour comparer les résistances électriques. Sur la base de ses recherches, il a formulé la loi bien connue de la dépendance de la résistance d’un conducteur sur sa longueur et sa section. Ces travaux ont été poursuivis par Pouillet et décrits par lui dans les éditions suivantes de son célèbre «Elements de

physique expérimentale »(« Principes fondamentaux de la physique expérimentale »), dont la première édition est parue en 1827. La résistance a été déterminée par la méthode de comparaison.

Déjà en 1825, Marianini avait montré que, dans les circuits de dérivation, le courant électrique était réparti sur tous les conducteurs, quel que soit leur matériau de construction, contrairement à la déclaration de Volta, qui estimait que si une branche du circuit est formée par un conducteur métallique et le reste par un liquide, alors tout courant doit passer à travers le conducteur métallique. Arago et Pouillet ont popularisé les observations de Marianini en France. Ne connaissant pas encore la loi d'Ohm, Pourier en 1837 utilisa ces observations et les lois de Becquerel pour montrer que la conductivité d'un circuit équivalent à deux

chaînes ramifiées, égales à la somme des conductivités des deux chaînes. Avec ce travail, Pourier a initié l'étude des chaînes ramifiées. Pouye leur fixa un certain nombre de termes,

qui sont toujours en vie, et certaines lois particulières généralisées par Kirchhoff en 1845 dans ses fameux «principes».

La plus grande motivation pour effectuer des mesures électriques, et en particulier des mesures de résistance, a été donnée par les besoins croissants de la technologie et, tout d’abord, par les problèmes posés par l’avènement du télégraphe électrique. Pour la première fois, l'idée d'utiliser l'électricité pour transmettre des signaux à distance est née au XVIIIe siècle. Volta a décrit le projet de télégraphe et Ampère, en 1820, a proposé d'utiliser des phénomènes électromagnétiques pour transmettre des signaux. L’idée d’Ampère a été reprise par de nombreux scientifiques et techniciens: en 1833, Gauss et Weber ont construit à Göttingen une simple ligne télégraphique reliant l’observatoire astronomique et un laboratoire de physique. Mais le télégraphe a reçu une utilisation pratique grâce à l’Américain Samuel Morse (1791-1872), qui en 1832 eut la bonne idée de créer un alphabet télégraphique composé de deux caractères seulement. Après de nombreuses tentatives en Morse, en 1835, il réussit enfin à construire de manière privée le premier modèle de télégraphe brut de l'Université de New York. En 1839, un expérimental

la ligne entre Washington et Baltimore et, en 1844, la première entreprise américaine à commercialiser la nouvelle invention, organisée par Morse, est née. Ce fut également la première application pratique des résultats de la recherche scientifique dans le domaine de l'électricité.

En Angleterre, Charles Wheatstone (1802-1875), ancien maître dans la fabrication d'instruments de musique, étudie et perfectionne le télégraphe. Comprendre l'importance

mesures de résistance, Wheatstone a commencé à rechercher les méthodes les plus simples et les plus précises pour de telles mesures. Comme nous l'avons vu, la méthode de comparaison utilisée à cette époque donnait des résultats peu fiables, principalement en raison de l'absence de sources d'énergie stables. Déjà en 1840, Wheatstone découvrit une méthode de mesure de la résistance, quelle que soit la constance de la force électromotrice, et montra son appareil à Jacobi. Cependant, un article dans lequel ce dispositif est décrit et que l’on peut appeler le premier travail dans le domaine du génie électrique n’est paru qu’en 1843. Cet article décrit le fameux "pont", alors nommé d'après Wheatstone. En fait, un tel dispositif a été décrit -

dès 1833 par Gunther Christie et indépendamment de lui en 1840, Marianini; tous deux proposaient une méthode de réduction à zéro, mais leurs explications théoriques, dans lesquelles la loi d'Ohm n'était pas prise en compte, laissaient beaucoup à désirer.

Whitston était un fan d'Om et connaissait très bien sa loi, aussi la théorie qu'il a donnée du "pont de Wheatstone" n'était-elle pas différente de celle qui est maintenant donnée dans les manuels scolaires. En outre, Whitston, afin de modifier rapidement et facilement la résistance d’un côté du pont afin d’obtenir une intensité de courant nulle dans le galvanomètre compris dans la diagonale du pont, a construit trois types de rhéostats (il a lui-même proposé ce mot).

analogies avec le «rhéophore» introduit par Ampère, à l’imitation duquel Pekle a également inventé le terme «rhéomètre»). Le premier type de rhéostat à support mobile, utilisé maintenant, a été créé par Wheatstone par analogie avec un dispositif similaire utilisé par Jacobi en 1841. Le second type de rhéostat était sous la forme d'un cylindre en bois, autour duquel une partie du fil connecté au circuit était enroulée, qui était facilement rembobinée dans un cylindre en bois. sur le bronze. Le troisième type de rhéostat ressemblait au «magasin de résistance» qu’Ernst

Werner Siemens (1816-1892), scientifique et industriel, amélioré et largement distribué en 1860. Le pont de Wheatstone a permis de mesurer les forces et les résistances électromotrices.

La création d’un télégraphe sous-marin, peut-être même plus qu’un télégraphe aérien, a nécessité la mise au point de méthodes de mesure électriques. Les expériences avec le télégraphe sous-marin ont commencé dès 1837 et l'un des premiers problèmes à résoudre était la détermination de la vitesse de propagation du courant. Dès 1834, Wheatstone utilise des miroirs rotatifs, comme nous l’avons déjà mentionné au chap. 8, fait les premières mesures de cette vitesse, mais les résultats obtenus contredisent ceux de Latimer Clark, et ce dernier ne correspond pas aux études ultérieures d'autres scientifiques.

En 1855, William Thomson (qui reçut plus tard le titre de Lord Kelvin) expliqua la raison de toutes ces différences. Selon Thomson, la vitesse du courant dans le conducteur n'a pas une certaine valeur. Tout comme la vitesse de propagation de la chaleur dans une tige dépend du matériau, la vitesse du courant dans un conducteur dépend du produit de sa résistance et de la capacité électrique. Suivant sa théorie, qui dans "" son temps

soumis à de vives critiques, Thomson a abordé les problèmes liés au télégraphe sous-marin.

Le premier câble transatlantique reliant l’Angleterre et l’Amérique a fonctionné pendant environ un mois, mais s’est ensuite détérioré. Thomson calculait un nouveau câble, effectuait de nombreuses mesures de résistance et de capacité, proposait de nouveaux dispositifs de transmission, parmi lesquels il convient de mentionner le galvanomètre à réflexion astatique, remplacé par un "enregistreur à siphon" de son invention. Enfin, en 1866, le nouveau câble transatlantique est entré en vigueur avec succès. La création de cette première grande installation électrique s’est accompagnée de la mise au point d’un système d’unités de mesures électriques et magnétiques.

La base de la métrique électromagnétique a été posée par Karl Friedrich Gauss (1777-1855) dans son célèbre article intitulé «Intensitas vis magnética terrestris ad mensuram absolutam revocata» («L’ampleur de la force du magnétisme terrestre en mesures absolues»), publié en 1832. Gauss nota que les unités magnétiques ne sont pas compatibles entre

lui-même, du moins pour la plupart, et a donc proposé un système d'unités absolues basé sur trois unités de base de la mécanique: seconde (unité de temps), millimètre (unité de longueur) et milligramme (unité de masse). À travers eux, il a exprimé toutes les autres unités physiques et a mis au point un certain nombre d’instruments de mesure, notamment un magnétomètre permettant de mesurer en unités absolues de magnétisme terrestre. Le travail de Gauss a été poursuivi par Weber, qui a construit bon nombre de ses propres dispositifs et dispositifs conçus par Gauss. Progressivement, notamment grâce aux travaux de Maxwell, menés au sein de la commission de mesure spéciale créée par la British Association, qui publiait des rapports annuels de 1861 à 1867, l'idée de créer des systèmes de mesures unifiés, notamment un système de mesures électromagnétiques et électrostatiques, est née.

Les réflexions sur la création de tels systèmes absolus d'unités ont été détaillées dans le rapport historique pour 1873 de la deuxième commission de la British Association. Convoqué à Paris en 1881, le Congrès international établit pour la première fois des unités de mesure internationales, en attribuant à chacune d’elles un nom en hommage à un grand physicien. La plupart de ces noms sont encore conservés: volts, ohms, ampères, joules, etc.

de nombreux hauts et bas en 1935, le système international Georgi, ou MKSQ, a été introduit, qui prend le mètre, kilogramme-masse, seconde et ohm pour les unités principales.

Les «systèmes» d'unités sont associés aux «formules dimensionnelles», d'abord appliquées par Fourier dans sa théorie analytique de la chaleur (1822) et diffusées par Maxwell, qui en a établi la notation. La métrologie du siècle dernier, basée sur le désir d'expliquer tous les phénomènes à l'aide de modèles mécaniques, attachait une grande importance aux formules de dimensions dans lesquelles elle ne voulait voir ni plus ni moins comme une clé des secrets de la nature. Dans le même temps, plusieurs déclarations de nature presque dogmatique ont été avancées. Ainsi, un dogme presque obligatoire était l'exigence que les quantités de base soient certainement trois. Mais à la fin du siècle, ils ont commencé à comprendre que les formules dimensionnelles étaient de pures conventions, de sorte que l’intérêt pour les théories dimensionnelles commençait à décliner progressivement.

Conclusion

E. Lommel, professeur de physique à l'Université de Munich, a bien parlé de l'importance des recherches d'Om lors de l'ouverture du monument au scientifique en 1895:

"Ohm a découvert un flambeau éclairant la zone de l'électricité qui était plongée dans l'obscurité. Ohm a montré qu'il n'y avait pas d'autre solution que de passer à travers une forêt impénétrable d'obscurs faits. Des succès remarquables dans le développement de l'électrotechnique au cours des dernières décennies n'ont pu être atteints basé sur la découverte de Om. Seul celui qui est capable de dominer les forces de la nature et de les contrôler, qui peut démêler les lois de la nature, Om s'est détaché de la nature si longtemps cachée par son secret et l'a transmise aux mains du contemporain. ».

Liste des sources utilisées

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Encyclopédie Cent personnes. Ce qui a changé le monde Ohm

Prokhorov A.M. Dictionnaire encyclopédique physique,M., 1983

Orir J. Physique, T. 2.M., 1981

Giancoli D. Physique, T. 2.M., 1989

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

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

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Commençons donc avec le concept tension.

Tension.

Par définition la tension  - il s’agit de l’énergie (ou du travail) consacrée au déplacement d’une seule charge positive d’un point à faible potentiel à un point à potentiel élevé (c’est-à-dire que le premier point a un potentiel plus négatif que le second). Au cours de la physique, nous rappelons que le potentiel du champ électrostatique est une quantité scalaire égale au rapport de l'énergie potentielle d'une charge dans un champ à cette charge. Regardons un petit exemple:

Un champ électrique constant agit dans l'espace, dont l'intensité est égale à E. Considérons deux points situés à distance d  indépendamment les uns des autres. La tension entre deux points n’est donc rien de plus que la différence de potentiel à ces points:

Dans le même temps, n’oubliez pas la relation entre l’intensité du champ électrostatique et la différence de potentiel entre deux points:

Et à la fin, nous obtenons la formule qui relie le stress et la tension:

En électronique, lorsque l'on considère différents circuits, la tension est toujours considérée comme la différence de potentiel entre les points. En conséquence, il devient clair que la tension dans le circuit est un concept associé à deux points du circuit. C'est-à-dire, par exemple, que "la tension dans la résistance" n'est pas tout à fait correct. Et s’ils parlent de tension à un moment donné, ils signifient la différence de potentiel entre ce point et «Sol». Nous sommes donc arrivés à un autre concept important dans l’étude de l’électronique, à savoir le concept de "Terre"  🙂 Alors «Sol»  dans les circuits électriques, il est le plus souvent considéré comme un point de potentiel zéro (c’est-à-dire que le potentiel de ce point est 0).

Disons quelques mots sur les unités qui aident à caractériser la valeur tension. L'unité est Volt (v). En regardant la définition du concept de tension, on peut facilement comprendre que déplacer une charge de magnitude 1 pendentif  entre les points ayant une différence de potentiel 1 volt, il est nécessaire d'effectuer un travail égal à 1 joule. Avec cela, tout semble être clair et vous pouvez passer à autre chose

Et ensuite, nous avons un autre concept, à savoir courant.

Courant, courant dans le circuit.

Quel est courant électrique?

Pensons à ce qui se passera si des particules chargées, par exemple des électrons, tombent sous l’influence d’un champ électrique ... Considérons un conducteur auquel la tension:

De la direction de l'intensité du champ électrique ( E) on peut conclure que title \u003d "(! LANG: rendu par QuickLaTeX.com" height="16" width="60" style="vertical-align: -4px;"> (вектор напряженности всегда направлен в сторону уменьшения потенциала). На каждый электрон начинает действовать сила:!}

Où e est la charge de l'électron.

Et puisque l'électron est une particule chargée négativement, le vecteur de force sera dirigé dans la direction opposée à la direction du vecteur d'intensité de champ. Ainsi, sous l'action de la force, les particules acquièrent, avec le mouvement chaotique, celle directionnelle (vecteur vitesse V sur la figure). En conséquence, courant électrique 🙂

Le courant est le mouvement ordonné de particules chargées sous l'influence d'un champ électrique.

Une nuance importante est qu'il est généralement admis que le courant passe d'un point à potentiel plus positif à un point à potentiel plus négatif, malgré le fait que l'électron se déplace dans la direction opposée.

Non seulement les électrons peuvent agir en tant que porteurs de charge. Par exemple, dans les électrolytes et les gaz ionisés, le flux de courant est principalement associé au mouvement des ions, qui sont des particules chargées positivement. En conséquence, la direction du vecteur de force agissant sur eux (et en même temps le vecteur vitesse) coïncidera avec la direction du vecteur. E. Et dans ce cas, il n'y aura pas de contradiction, car le courant circulera précisément dans la direction dans laquelle les particules se déplacent

Afin d'évaluer le courant dans le circuit, ils ont proposé une valeur telle que l'intensité du courant. Donc intensité actuelle (Je) Valeur qui caractérise la vitesse de déplacement d’une charge électrique en un point. L'unité de courant est Ampère. La force actuelle dans le conducteur est 1 ampèresi pour 1 seconde  une charge traverse la section transversale du conducteur 1 pendentif.

Nous avons déjà couvert les concepts courant et tensionVoyons maintenant comment ces valeurs sont liées. Et pour cela, nous devons étudier ce qui est résistance du conducteur.

Conducteur / résistance du circuit.

Le terme “ résistance”Parle déjà pour lui-même 😉

Donc résistance - grandeur physique caractérisant les propriétés du conducteur à interférer ( résister) le passage du courant électrique.

Considérons un long conducteur de cuivre l  avec une section égale à S:

La résistance du conducteur dépend de plusieurs facteurs:

La résistivité est une valeur tabulaire.

La formule avec laquelle vous pouvez calculer la résistance du conducteur est la suivante:

Pour notre cas ce sera égal 0,0175 (Ohm * M² / m)  - résistivité du cuivre. Que la longueur du conducteur soit 0,5 met la section est 0,2 m² mm. Puis:

Comme vous l'avez déjà compris dans l'exemple, l'unité de mesure résistance  est un Ohm 😉

Avec résistance du conducteur  tout est clair, il est temps d'étudier la relation tension, courant et résistance de circuit.

Et ici la loi fondamentale de toute l'électronique vient à notre aide - loi d'Ohm:

L'intensité du courant dans le circuit est directement proportionnelle à la tension et inversement proportionnelle à la résistance de la section considérée du circuit.

Considérez le circuit électrique le plus simple:

Conformément à la loi d'Ohm, la tension et le courant dans le circuit sont connectés comme suit:

Laissez la tension être de 10 V et la résistance du circuit est de 200 Ohms. Ensuite, le courant dans le circuit est calculé comme suit:

Comme vous pouvez le constater, tout est simple

C'est peut-être là que nous terminerons l'article d'aujourd'hui, merci de votre attention et à bientôt! 🙂