Georg Om je 1827. objavio svoje studije koje čine osnovu formule koja se koristi do danas. Ohm je izveo veliki niz eksperimenata koji su pokazali odnos između primijenjenog napona i struje koja teče kroz vodič.

Taj je zakon empirijski, odnosno utemeljen na iskustvu. Oznaka "Ohm" prihvaćena je kao službena jedinica za električni otpor SI.

Ohmov zakon o lančanom dijelu  navodi da je električna struja u vodiču izravno proporcionalna razlici potencijala u njemu i obrnuto proporcionalna njegovom otporu. Uzimajući u obzir da je otpor vodiča (ne treba ga brkati) stalna vrijednost, to možemo organizirati sljedećom formulom:

• I - struja u amperima (A)
• V - napon u voltima (V)
• R - otpor u ohima (Ohma)

Radi jasnoće, otpornik s otporom od 1 ohm kroz koji prolazi struja od 1 A ima potencijalnu razliku (napon) od 1 V.

Njemački fizičar Kirchhoff (poznat po svojim Kirchhoffovim pravilima) napravio je generalizaciju koja se više koristi u fizici:

• σ je vodljivost materijala
• J je gustoća struje
• E je električno polje.

Ohmov zakon i otpornik

Otpornici su pasivni elementi koji odolijevaju protoku električne struje u krugu. , koji djeluje u skladu s Ohmovim zakonom, naziva se ohmički otpor. Kada struja prođe kroz takav otpornik, pad napona preko njegovih terminala proporcionalan je vrijednosti otpora.

Ohmova formula i dalje vrijedi za sklopove s izmjeničnim naponom i strujom. Za kondenzatore i induktore Ohmov zakon nije prikladan, jer njihova I-V karakteristika (karakteristika struje-napona) u stvari nije linearna.

Ohmova formula djeluje i na sklopove s nekoliko otpornika koji se mogu spojiti serijski, paralelno ili imati mješovitu vezu. Grupe otpornika povezane serijski ili paralelno mogu se pojednostaviti kao ekvivalentni otpor.

Članci o povezivanju opisuju detaljnije kako to učiniti.

Njemački fizičar Georg Simon Om objavio je 1827. godine svoju cjelovitu teoriju električne energije pod imenom "teorija galvanskih krugova". Otkrio je da je pad napona u dijelu kruga rezultat struje koja teče kroz otpor ovog dijela kruga. To je bilo osnova zakona koji danas koristimo. Zakon je jedna od osnovnih jednadžbi otpornika.

Ohmov zakon - formula

Ohmova zakonska formula može se upotrijebiti kada su poznate dvije od tri varijable. Odnos između otpora, struje i napona može se napisati na različite načine. Za asimilaciju i pamćenje može biti koristan "Ohmov trokut".

Slijede dva primjera upotrebe takvog trokutastog kalkulatora.

Imamo otpornik s otporom od 1 ohma u krugu s padom napona od 100V na 10V na njegovim terminalima.Koja struja teče kroz ovaj otpornik?Trokut nas podsjeća na:
Imamo otpornik s otporom 10 ohma kroz koji struja 2 ampera teče naponom 120V.Kakav će biti pad napona preko ovog otpornika?Upotreba trokuta pokazuje nam da:Dakle, napon na izlazu bit će 120-20 \u003d 100 V.

Ohmov zakon - moć

Kad električna struja teče kroz otpornik, raspodjeljuje određeni dio snage u obliku topline.

Snaga je funkcija protočne struje I (A) i primijenjenog napona V (V):

• P - snaga u vatima (V)

U kombinaciji s Ohmovim zakonom za odjeljak lanca, formula se može pretvoriti u sljedeći oblik:

Idealni otpornik rasipa svu energiju i ne pohranjuje električnu ili magnetsku energiju. Svaki otpornik ima ograničenje snage koja se može rasuti bez oštećenja otpornika. To je moć zvani par.

Ambijentalni uvjeti mogu smanjiti ili povećati ovu vrijednost. Na primjer, ako je vanjski zrak vruć, sposobnost raspršivanja viška topline na otporniku smanjuje se, a zaokretom, pri niskoj temperaturi okoline, povećava se raspršena sposobnost otpornika.

U praksi otpornici rijetko imaju oznaku nazivne snage. Međutim, većina otpornika ima nazivnu vrijednost od 1/4 ili 1/8 vata.

Slijedi dijagram pita koji vam pomaže brzo prepoznati odnos snage, struje, napona i otpora. Za svaki od četiri parametra prikazano je kako izračunati njegovu vrijednost.

Ohmov zakon - kalkulator

Ovaj online Ohmov kalkulator zakona omogućuje vam određivanje odnosa snage struje, napona, otpora vodiča i snage. Da biste izračunali, unesite bilo koja dva parametra i kliknite gumb za izračun.

Električna struja i opasni napon ne mogu se čuti (osim za zvuke visokih napona i električnih instalacija). Dijelovi pod naponom ne razlikuju se po izgledu.

Nemoguće ih je prepoznati i po mirisu i po povišenoj temperaturi u normalnim načinima rada, oni se ne razlikuju. Ali uključimo usisivač u tihoj i tihoj utičnici, kliknemo prekidač - i čini se da se energija odvodi niotkuda, sama od sebe, materijalizirajući se u obliku buke i kompresije unutar kućanskog uređaja.

Opet, ako dva čavala utaknemo u utičnicu utičnice i nosimo se s njima, tada ćemo doslovno cijelim tijelom osjetiti stvarnost i objektivnost postojanja električne struje. Da biste to učinili, naravno, jako se obeshrabrujem. No primjeri usisavača i noktiju jasno nam pokazuju da proučavanje i razumijevanje osnovnih zakona elektrotehnike doprinosi sigurnosti prilikom rukovanja električnom energijom u domaćinstvu, kao i uklanjanju sujevernih predrasuda povezanih s električnom strujom i naponom.

Razmotrit ćemo jedan, najvrijedniji zakon elektrotehnike, koji je korisno znati. I pokušajte to učiniti u najpopularnijem mogućem obliku.

Ohmov zakon

1. Diferencijalni oblik Ohmovog zakona

Najvažniji zakon elektrotehnike je, naravno, ohmov zakon, Čak i ljudi koji nisu povezani s elektrotehnikom znaju za njegovo postojanje. U međuvremenu, pitanje „Znate li Ohmov zakon?“ Na tehničkim sveučilištima klopka je za samonamjerne i arogantne školarce. Komesar, naravno, odgovara da Ohm savršeno poznaje zakon, a onda se obraćaju njemu s molbom da ovaj zakon dovede u različit oblik. A onda ispada da školarin ili brucoš još uvijek mora učiti i studirati.

Međutim, diferencijalni oblik Ohmovog zakona u praksi je gotovo neprimjenjiv. Odraz je odnosa između gustoće struje i jačine polja:

gdje je G vodljivost kruga; E je snaga električne struje.

Sve je to pokušaj izražavanja električne struje, uzimajući u obzir samo fizička svojstva materijala vodiča, ne uzimajući u obzir njegove geometrijske parametre (duljina, promjer i slično). Diferencijalni oblik Ohmovog zakona čista je teorija, a njegovo znanje u svakodnevnom životu apsolutno nije potrebno.

2. Sastavni oblik Ohmovog zakona za presjek lanca

Još jedna stvar je integralni oblik snimanja. Također ima nekoliko sorti. Najpopularnija od njih je   Ohmov zakon za dio lanca: I \u003d U / R

Drugim riječima, struja u jednom dijelu kruga uvijek je veća, što je napon veći u tom odjeljku i manji je otpor ovog odjeljka.

Ova "vrsta" Ohmovog zakona jednostavno je nužna za sve koji se barem ponekad moraju baviti strujom. Srećom, ovisnost je prilično jednostavna. Napokon, napon u mreži može se smatrati nepromijenjenim. Za izlaz, to je 220 volti. Stoga se ispostavlja da struja u krugu ovisi samo o otporu kruga spojenog na utičnicu. Otuda jednostavan moral: taj se otpor mora pratiti.

Kratki spojevi, za koje svi čuju, događaju se upravo zbog slabog otpora vanjskog kruga. Pretpostavimo da su zbog nepravilnog povezivanja žica u razvodnoj kutiji fazna i neutralna žica izravno povezane jedna s drugom. Tada će otpor presjeka kruga naglo pasti na gotovo nulu, a struja će se također oštro povećati na vrlo veliku vrijednost. Ako je ožičenje ispravno, prekidač će se isključiti, a ako ga nema, ili je neispravan ili pogrešno odabran, žica se neće nositi s povećanom strujom, zagrijat će se, rastopiti i eventualno izazvati požar.

Ali događa se da uređaji koji su uključeni u struju i nose se dulje od jednog sata uzrokuju kratki spoj. Tipičan je slučaj ventilatora, čiji su se namotaji motora podvrgnuli pregrijavanju zbog zastoja lopatica. Izolacija namotaja motora nije dizajnirana za ozbiljno zagrijavanje, brzo postaje bezvrijedna. Kao rezultat toga, pojavljuju se međukutni kratki spojevi, koji smanjuju otpor i, u skladu s Ohmovim zakonom, također dovode do povećanja struje.

Povećana struja, zauzvrat, čini izolaciju namotaja potpuno neupotrebljivom, i to ne međusobnim zavojem, već stvarnim, potpuno ispunjenim kratkim spojem. Struja ide uz namotaje, odmah od faze do neutralne žice. Istina, sve gore navedeno može se dogoditi samo s vrlo jednostavnim i jeftinim ventilatorom, koji nije opremljen toplinskom zaštitom.

Ohmov zakon za izmjeničnu struju

Treba napomenuti da gornji zapis Ohmovog zakona opisuje presjek kruga s konstantnim naponom. U izmjeničnim naponskim mrežama postoji dodatna reaktancija, a impedancija poprima kvadratni korijen zbroja kvadrata aktivnog i reaktivnog otpora.

Ohmov zakon za odjeljak izmjeničnog kruga ima oblik: I \u003d U / Z,

gdje je Z impedancija kruga.

Ali velika reaktancija karakteristična je prije svega za snažne električne strojeve i opremu za pretvaranje energije. Unutarnji električni otpor kućanskih uređaja i čvora gotovo je potpuno aktivan. Stoga se u svakodnevnom životu za proračune može koristiti najjednostavniji oblik Ohmovog zakona: I \u003d U / R.

3. Integralna oznaka za cijeli krug

Budući da postoji oblik za bilježenje zakona za dio lanca, tada ohmov zakon za cijeli lanac: I \u003d E / (r + R).

Ovdje je r unutarnji otpor izvora EMF mreže, a R je ukupni otpor samog kruga.

Ne morate ići daleko za fizički model da biste ilustrirali ovu podvrstu Ohmovog zakona - ovo je električna mreža u vozilu u kojoj je baterija izvor EMF-a. Ne može se smatrati da je otpor akumulatora apsolutna nula, stoga, čak i s izravnim kratkim spojem između njegovih stezaljki (nedostatak otpora R), struja neće rasti do beskonačnosti, već jednostavno do visoke vrijednosti. No, ta je visoka vrijednost, naravno, dovoljna da uzrokuje otapanje i paljenje kože automobila. Stoga električni krugovi automobila štite od kratkih spojeva s osiguračima.

Takva zaštita možda neće biti dovoljna ako dođe do kratkog spoja na kutiji s osiguračima u odnosu na bateriju ili ako je jedan od osigurača zamijenjen komadom bakrene žice. Tada je samo jedan spas - potrebno je što je prije moguće potpuno prekinuti krug, izbacivši "masu", to jest negativni terminal.

4. Sastavni oblik Ohmovog zakona za odjeljak kruga koji sadrži izvor emf

Treba napomenuti da postoji još jedna varijanta Ohmovog zakona - za dio kruga koji sadrži izvor emf:

Ovdje je U potencijalna razlika na početku i na kraju razmatranog presjeka lanca. Znak ispred veličine EMF ovisi o njegovom smjeru u odnosu na napon. Često je potrebno koristiti Ohmov zakon za dio kruga pri određivanju parametara kruga kada dio kruga nije dostupan za detaljno proučavanje i ne zanima nas. Recimo da je to skriveno sastavnim dijelovima kućišta. U preostalom krugu nalazi se izvor EMF-a i elementi s poznatim otporom. Zatim mjerenjem napona na ulazu nepoznatog dijela kruga možete izračunati struju, a zatim otpor nepoznatog elementa.

nalazi

Dakle, možemo vidjeti da Ohmov "jednostavan" zakon daleko nije tako jednostavan kao što se nekome činilo. Poznavajući sve oblike cjelovitog bilježenja Ohmovih zakona, moguće je razumjeti i lako zapamtiti mnoge zahtjeve električne sigurnosti, kao i steći povjerenje u rukovanje električnom energijom.

Ako je izolirani vodič postavljen u električno polje \\ (\\ overrightarrow (E) \\), tada će sila \\ (\\ overrightarrow (F) \u003d q \\ overrightarrow (E) \\) djelovati na slobodne naboje \\ (q \\) vodiča dirigenta postoji kratkotrajno kretanje slobodnih naboja. Taj će se postupak završiti kad unutarnje električno polje naboja koji nastaju na površini vodiča u potpunosti nadoknadi vanjsko polje. Rezultat elektrostatičkog polja unutar vodiča bit će nula.

Međutim, u vodičima se, u određenim uvjetima, može dogoditi neprekidno uređeno kretanje slobodnih nosača električnog naboja.

Usmjereno kretanje nabijenih čestica naziva se električna struja.

Smjer kretanja pozitivnih slobodnih naboja uzima se kao smjer električne struje. Za postojanje električne struje u vodiču potrebno je stvoriti električno polje u njemu.

Kvantitativna mjera električne struje je strujna snaga \\ (I \\) je skalarna fizička veličina jednaka omjeru naboja \\ (\\ Delta q \\) prenesenog kroz presjek vodiča (slika 1.8.1) za vremenski interval \\ (\\ Delta t \\), na ovaj vremenski interval:

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

Ako se jačina struje i njegov smjer ne mijenjaju s vremenom, tada se zove takva struja dC .

U SI međunarodnom sustavu jedinica, struja se mjeri u Amperama (A). Jedinica za mjerenje struje 1 A postavlja se magnetskom interakcijom dva paralelna vodiča sa strujom.

Izravna struja može se stvoriti samo u zatvoreni krug u kojima besplatni nosači naboja kruže zatvorenim putovima. Električno polje u različitim točkama takvog kruga je konstantno u vremenu. Stoga električno polje u istosmjernom krugu ima karakter zamrznutog elektrostatičkog polja. Ali pri kretanju električnog naboja u elektrostatskom polju duž zatvorenog puta rad električnih sila je nula. Stoga je za postojanje istosmjerne struje potrebno imati uređaj u električnom krugu koji zbog rada sila može stvoriti i održavati potencijalne razlike u dijelovima kruga neelektrostatsko podrijetlo, Takvi se uređaji nazivaju izvori istosmjerne struje , Pozvane su sile neelektrostatskog podrijetla koje djeluju na nosače slobodnog naboja iz strujnih izvora vanjske sile .

Priroda vanjskih sila može biti različita. U galvanskim ćelijama ili baterijama nastaju kao rezultat elektrokemijskih procesa, u istosmjernim generatorima nastaju vanjske sile kada se vodiči kreću u magnetskom polju. Izvor struje u električnom krugu igra istu ulogu kao i pumpa, koja je potrebna za crpljenje tekućine u zatvorenom hidrauličkom sustavu. Pod utjecajem vanjskih sila, električni naboji kreću se unutar izvora struje protiv  sila elektrostatičkog polja, zbog kojih se u zatvorenom krugu može održavati konstantna električna struja.

Kada se električni naboji kreću duž istosmjernog kruga, posao obavljaju vanjske sile koje djeluju unutar izvora struje.

Fizička veličina jednaka omjeru rada \\ (A_ (st) \\) vanjskih sila kada se naboj \\ (q \\) pomiče s negativnog pola strujnog izvora na pozitivan do veličine ove naboje naziva se izvor elektromotorne sile   (EMS):

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

Tako se emf određuje prema radu koji obavljaju vanjske sile pri kretanju jednog pozitivnog naboja. Elektromotorna sila, poput razlike potencijala, mjeri se u Volt (B).

Kada se jedinica pozitivnog naboja kreće duž zatvorenog istosmjernog kruga, rad vanjskih sila jednak je zbroju EMF-a koji djeluje u ovom krugu, a rad elektrostatičkog polja je nula.

DC krug može se podijeliti u zasebne odjeljke. Oni dijelovi na koje vanjske sile ne djeluju (tj. Odjeljci koji ne sadrže strujne izvore) nazivaju se uniforma , Nazivaju se odjeljci koji uključuju i trenutne izvore pjegav .

Kad se jedinica pozitivnog naboja kreće duž određenog dijela lanca, rade i elektrostatičke (Coulomb) i vanjske sile. Rad elektrostatičkih sila jednak je razlici potencijala \\ (\\ Delta \\ phi_ (12) \u003d \\ phi_ (1) - \\ phi_ (2) \\) između početne (1) i završne (2) točke nehomogenog presjeka. Rad vanjskih sila je po definiciji jednak elektromotornoj sili \\ (\\ mathcal (E) \\) koja djeluje na ovom mjestu. Stoga je cjelokupni rad jednak

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

vrijednost U  12 se zove napon   na lancu 1-2. U slučaju homogenog presjeka, napon je jednak razlici potencijala:

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

Njemački fizičar G. Om 1826. godine eksperimentalno je utvrdio da je jakost struje \\ (I \\) koja teče homogenim metalnim vodičem (tj. Vodičem u kojem ne djeluju vanjske sile) proporcionalna naponu \\ (U \\) na krajevima vodiča :

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

gdje je \\ (R \\) \u003d const.

vrijednost R  uobičajeno zvani električni otpor , Zove se provodnik s električnim otporom otpornik , Taj omjer izražava ohmov zakon za homogeni lanac:   struja u vodiču izravno je proporcionalna primijenjenom naponu i obrnuto proporcionalna otporu vodiča.

U SI je jedinica električnog otpora vodiča om   (Ohma). Otpor od 1 Ohm posjeduje takav dio kruga u kojem je na naponu od 1 V struja od 1 A.

Pozvani su dirigenti koji se pridržavaju Ohmovog zakona linearan , Grafička ovisnost struje \\ (I \\) o naponu \\ (U \\) (takvi se grafovi nazivaju karakteristike volta-ampera , skraćeno CVC) predstavljen je pravom linijom koja prolazi kroz izvor. Treba napomenuti da postoji mnogo materijala i uređaja koji nisu u skladu s Ohmovim zakonom, na primjer, poluvodička dioda ili žarulja za pražnjenje. Čak i za metalne vodiče sa strujama dovoljno velike čvrstoće, opaža se odstupanje od Ohmovog linearnog zakona, jer se električni otpor metalnih vodiča povećava s porastom temperature.

Za odjeljak kruga koji sadrži EMF, Ohmov zakon je napisan u sljedećem obliku:

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

Taj se omjer obično naziva ohmov opći zakon  ili ohmov zakon za nehomogeni presjek lanca.

U fig. 1.8.2 prikazuje istosmjerni krug s zatvorenim krugom. Dio lanca ( cD) je homogena.

Ohmov zakon

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

Zemljište ( ab) sadrži izvor struje s EMF jednakim \\ (\\ mathcal (E) \\).

Prema Ohmovom zakonu za raznoliku web lokaciju,

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

Dodavanjem obje jednakosti, dobivamo:

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

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

$$ \\ boja (plava) (I \u003d \\ frac (\\ mathcal (E)) (R + r)) $$

Ova formula izražava ohmov zakon za cijeli lanac : jačina struje u kompletnom krugu jednaka je elektromotornoj sili izvora podijeljena sa zbrojem otpora homogenih i heterogenih dijelova kruga (unutarnji otpor izvora).

otpornost r  heterogena zaplet na Sl. 1.8.2 može se smatrati kao unutarnji otpor izvora struje , U ovom slučaju, zaplet ( ab) u sl. 1.8.2 je unutarnji dio izvora. Ako su bodovi   i b  blizu vodiča, čiji je otpor mali u usporedbi s unutarnjim otporom izvora (\\ (R \\ \\ ll r \\)), tada će teći u krugu struja kratkog spoja

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

Snaga struje kratkog spoja je najveća jačina struje koja se može dobiti iz danog izvora s elektromotornom silom \\ (\\ mathcal (E) \\) i unutarnjim otporom \\ (r \\). Za izvore s niskim unutarnjim otporom, struja kratkog spoja može biti vrlo velika i uzrokovati uništenje električnog kruga ili izvora. Na primjer, u olovnim baterijama koje se koriste u automobilima struja kratkog spoja može biti nekoliko stotina ampera. Kratki krugovi u rasvjetnim mrežama koje napajaju trafostanice (tisuće ampera) posebno su opasni. Da bi se izbjegao razorni učinak tako velike struje, u krug su osigurači ili posebni prekidači.

U nekim slučajevima, kako bi se spriječile opasne vrijednosti struje kratkog spoja, neki se vanjski otpor serijski spajaju s izvorom. Tada otpor r  jednaka je zbroju unutarnjeg otpora izvora i vanjskog otpora, a u slučaju kratkog spoja, jačina struje neće biti pretjerano velika.

Ako je vanjski krug otvoren, tada je \\ (\\ Delta \\ phi_ (ba) \u003d - \\ Delta \\ phi_ (ab) \u003d \\ mathcal (E) \\), tj. Razlika potencijala na polovima otvorene baterije jednaka je njegovom EMF-u.

Ako je otpor vanjskog opterećenja R  uključena i struja teče kroz bateriju ja, razlika potencijala na njezinim polovima postaje jednaka

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

U fig. 1.8.3 je shematski prikaz izvora istosmjerne struje s emfom jednakim \\ (\\ mathcal (E) \\) i unutarnjim otporom r  u tri načina: "u praznom hodu", rad na opterećenju i način kratkog spoja (kratki spoj). Navedene su snaga \\ (\\ overrightarrow (E) \\) električnog polja unutar baterije i sile koje djeluju na pozitivna naboja: \\ (\\ overrightarrow (F) _ (e) \\) je električna sila i \\ (\\ overrightarrow (F) _ (st ) \\) - sila treće strane. U načinu kratkog spoja, električno polje unutar baterije nestaje.

Za mjerenje napona i struje u istosmjernim električnim krugovima koriste se posebni instrumenti - voltmetri  i ammeters.

voltmetar   dizajniran za mjerenje razlike potencijala koji se primjenjuju na njegove stezaljke. On povezuje paralelno dio kruga na kojem se mjeri razlika potencijala. Bilo koji voltmetar ima neki unutarnji otpor \\ (R_ (V) \\). Da voltmetar ne uvede primjetnu preraspodjelu struja kada je spojen na izmjereni krug, njegov unutarnji otpor trebao bi biti velik u usporedbi s otporom onog dijela kruga na koji je spojen. Za krug prikazan na sl. 1.8.4, ovaj se uvjet zapisuje kao:

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

Ovaj uvjet znači da je struja \\ (I_ (V) \u003d \\ Delta \\ phi_ (cd) / R_ (V) \\) koja teče kroz voltmetar mnogo manja od struje \\ (I \u003d \\ Delta \\ phi_ (cd) / R_ (1 ) \\), koji teče duž testiranog dijela kruga.

Budući da unutar voltmetra nema vanjskih sila, razlika potencijala na njegovim terminalima po definiciji poklapa se s naponom. Stoga možemo reći da voltmetar mjeri napon.

ampermetar   Dizajnirana za mjerenje trenutne snage u krugu. Ampermetar je serijski spojen na otvoreni krug tako da kroz njega prolazi cijela izmjerena struja. Ampermetar također ima neki unutarnji otpor \\ (R_ (A) \\). Za razliku od voltmetra, unutarnji otpor ampermetra trebao bi biti prilično mali u usporedbi s ukupnim otporom cijelog kruga. Za krug na sl. 1.8.4. Otpor ampermetra mora zadovoljiti uvjet

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

tako da se kad je ampermetar uključen, struja u krugu ne mijenja.

Mjerni instrumenti - voltmetri i ampermetri - dvije su vrste: pokazivački (analogni) i digitalni. Digitalni električni brojila su sofisticirani elektronički uređaji. Digitalni instrumenti obično nude veću točnost mjerenja.

Slanje vašeg dobrog rada u bazu znanja je jednostavno. Upotrijebite donji obrazac

Studenti, diplomirani studenti, mladi znanstvenici koji u svom radu i radu koriste bazu znanja bit će vam jako zahvalni.

Objavljeno dana http://www.allbest.ru/

MINISTARSTVO OBRAZOVANJA REPUBLIKE BELORUSIJE

Odjel za prirodne znanosti

sažetak

Ohmov zakon

Izradio:

Ivanov M.A.

uvod

1. Opći prikaz Ohmovog zakona

2. Povijest otkrića Ohmovog zakona, kratka biografija znanstvenika

3. Vrste Ohmovih zakona

4. Prve studije otpora vodiča

5. Električna mjerenja

zaključak

Literatura, drugi izvori informacija

uvod

Pojavi povezani s električnom energijom viđeni su u drevnoj Kini, Indiji i drevnoj Grčkoj nekoliko stoljeća prije početka naše ere. Oko 600. godine prije Krista, prema sačuvanim legendama, drevni grčki filozof Thales iz Mileta poznavao je svojstvo jantara, natopljenog vunom, kako bi privukao svjetlosne predmete. Usput, stari Grci riječ su "elektroni" jantarnicom. Iz njega je potekla i riječ "struja". Ali Grci su samo promatrali pojave električne energije, ali nisu mogli objasniti.

19. stoljeće bilo je puno otkrića povezanih s električnom energijom. Jedno otkriće stvorilo je čitav niz otkrića tijekom nekoliko desetljeća. Električna energija iz predmeta istraživanja počela se pretvarati u robu. Započelo je svoje široko uvođenje u različita područja proizvodnje. Električni motori, generatori, telefon, telegraf, radio izumljeni su i stvoreni. Počinje uvođenje električne energije u medicinu.

Napon, struja i otpor fizičke su veličine koje karakteriziraju pojave koje se javljaju u električnim krugovima. Te su vrijednosti međusobno povezane. Tu je vezu prvi proučio njemački fizičar 0m. Ohmov zakon otkriven je 1826. godine.

1. Opći prikaz Ohmovog zakona

Ohmov zakon je:  Snaga struje u dijelu kruga izravno je proporcionalna naponu u ovom odjeljku (za dati otpor) i obrnuto je proporcionalna otporu sekcije (za određeni napon): I \u003d U / R, iz formule proizlazi da je U \u003d IChR i R \u003d U / I. Budući da Budući da otpor ovog vodiča ne ovisi o naponu ili jačini struje, zadnju formulu treba pročitati na sljedeći način: otpor ovog vodiča jednak je omjeru napona na njegovim krajevima prema jakosti struje koja teče kroz njega. U električnim krugovima najčešće su vodiči (potrošači električne energije) povezani nizom (na primjer, žarulje u božićnim lampicama) i paralelno (na primjer, kućanski električni uređaji).

Kada su spojeni serijski, struja u oba vodiča (žarulja) je ista: I \u003d I1 \u003d I2, napon na krajevima predmetnog dijela kruga je zbroj napona na prvoj i drugoj žarulji: U \u003d U1 + U2. Ukupni otpor mjesta jednak je zbroju otpora žarulja R \u003d R1 + R2.

Kada su otpornici spojeni paralelno, napon u dijelu kruga i na krajevima otpornika je isti: U \u003d U1 \u003d U2. jakost struje u nerazgranatom dijelu kruga jednaka je zbroju struja u pojedinim otpornicima: I \u003d I1 + I2. Ukupni otpor sekcije manji je od otpora svakog otpornika.

Ako su otpori otpornika isti (R1 \u003d R2), tada je ukupni otpor presjeka Ako su tri ili više otpornika paralelno spojeni na krug, tada ukupni otpor može biti -

pronađeno formulom: 1 / R \u003d 1 / R1 + 1 / R2 + ... + 1 / RN. Paralelno s tim, priključeni su mrežni potrošači koji su ocijenjeni za napon jednak mrežnom naponu.

Dakle, Ohmov zakon uspostavlja odnos između trenutne snage ja  u vodiču i razlika potencijala (napon) U  između dvije fiksne točke (presjeka) ovog vodiča:

Koeficijent proporcionalnosti R, ovisno o geometrijskim i električnim svojstvima vodiča i o temperaturi naziva se ohmičkim otporom ili jednostavno otporom određenog presjeka vodiča.

2. Povijest otkrića Ohmovog zakona, kratka biografija znanstvenika

Georg Simon Om rođen je 16. ožujka 1787. godine u Erlangenu, u obitelji nasljednog bravara. Nakon mature, Georg je upisao gradsku gimnaziju. Erlangensku gimnaziju nadgledalo je sveučilište. Nastavu u gimnaziji predavala su četiri profesora. Georg je, nakon što je završio srednju školu, u proljeće 1805. počeo studirati matematiku, fiziku i filozofiju na Filozofskom fakultetu Sveučilišta u Erlangenu.

Nakon studija tri semestra prihvatio je poziv da zauzme mjesto učitelja matematike u privatnoj školi u švicarskom gradu Gotstadt.

1811. vratio se u Erlangen, diplomirao na sveučilištu i doktorirao. Odmah nakon diplome ponuđena mu je dužnost privatnog docenta na katedri za matematiku istog sveučilišta.

1812. godine Om je postavljen za učitelja matematike i fizike u školi u Bambergu. 1817. godine objavio je svoj prvi tiskani rad o nastavnoj metodologiji, "Najoptimalniji način podučavanja geometrije u pripremnoj nastavi". Om je krenuo u istraživanje električne energije. Ohm je postavio temelje Coulomb-ove torzijske ravnoteže u središtu njegovog električnog brojila. Ohm je formalizirao rezultate svog istraživanja u obliku članka pod naslovom "Preliminarno izvješće o zakonu kojim metali provode kontaktnu električnu energiju." Članak je objavljen 1825. u časopisu Physics and Chemistry, koji je objavio Schweiger. No, izraz koji je Om pronašao i objavio je bio netočan, što je bio jedan od razloga njegovog dugog nepriznavanja. Poduzimajući sve mjere opreza, eliminirajući sve navodne izvore pogrešaka unaprijed, Ohm je nastavio s novim mjerenjima.

Njegov poznati članak "Definicija zakona po kojem metali provode kontaktnu električnu energiju, zajedno s nacrtom teorije voltaičnog aparata i Schweiggerovim animatorom" pojavljuje se 1826. u časopisu "Physics and Chemistry".

U svibnju 1827., "Teoretska istraživanja električnih krugova", s volumenom od 245 stranica, koja su sad sadržavala Ohmova teorijska razmatranja o električnim krugovima. U ovom je radu znanstvenik predložio karakteriziranje električnih svojstava vodiča njegovom otpornošću i ovaj izraz uveo u znanstvenu upotrebu. Ohm je pronašao jednostavniju formulu zakona sekcije električnog kruga koji ne sadrži EMF: "Jačina struje u galvanskom krugu izravno je proporcionalna zbroju svih napona i obrnuto proporcionalna zbroju smanjenih duljina. Ukupna smanjena duljina definirana je kao zbroj svih pojedinih smanjenih duljina za homogene presjeke koji imaju različita vodljivost i različit presjek. "

1829. godine pojavio se njegov članak „Eksperimentalna studija rada elektromagnetskog množitelja“, u kojem su postavljeni temelji teorije električnih mjernih instrumenata. Ovdje je Ohm predložio jedinicu otpora, za koju je odabrao otpor bakrene žice duge 1 stopa i presjeka od 1 kvadratne linije.

1830. pojavljuje se novo istraživanje Ohma "Pokušaj stvaranja približne teorije unipolarne vodljivosti". Tek 1841. godine Ohmov rad preveden je na engleski, 1847. - na talijanski, 1860. - na francuski.

16. veljače 1833., sedam godina nakon objavljivanja članka u kojem je objavljeno njegovo otkriće, Omu je ponuđeno mjesto profesora fizike u novoorganiziranoj Politehničkoj školi u Nürnbergu. Znanstvenik započinje istraživanja u području akustike. Ohm je rezultate svog akustičkog istraživanja formulirao u obliku zakona, koji je kasnije postao poznat pod nazivom Ohmov akustički zakon.

Prije svih stranih znanstvenika, Ohmov zakon priznali su ruski fizičari Lenz i Jacobi. Oni su pomogli njegovo međunarodno priznanje. Uz sudjelovanje ruskih fizičara, 5. svibnja 1842. godine Kraljevsko društvo iz Londona Om je dodijelilo zlatnu medalju i izabralo ga za člana.

Godine 1845. izabran je za punopravnog člana Bavarske akademije znanosti. Godine 1849. znanstvenik je pozvan na sveučilište u Münchenu kao izvanredni profesor. Iste godine imenovan je voditeljem državne skupštine fizičkih i matematičkih uređaja s istodobnim predavanjima iz fizike i matematike. Om je 1852. dobio mjesto redovitog profesora. Om je umro 6. jula 1854. godine. 1881. godine na Elektrotehničkom kongresu u Parizu, znanstvenici su jednoglasno odobrili naziv jedinice otpornosti - 1 Ohm.

3. Vrste Ohmovih zakona

Postoji nekoliko vrsta Ohmovog zakona.

Ohmov zakon za homogeni presjek lanca   (ne sadrži izvor struje): struja u vodiču proporcionalna je primijenjenom naponu i obrnuto proporcionalna otporu vodiča:

Ohmov zakon za cijeli lanac - struja u krugu proporcionalna je EMF-u koji djeluje u krugu i obrnuto je proporcionalan zbroju otpora kruga i unutarnjem otporu izvora.

gdje sam jača struja

E - elektromotorna sila

R je vanjski otpor kruga (tj. Otpor od

dio kruga koji je izvan izvora EMF)

EMF je djelo vanjskih sila (tj. Sila neelektričnog podrijetla) u pomicanju naboja u krugu povezanom s veličinom tog naboja.

jedinice:

EMF - Volti

Struja - Amperi

Otpori (R i r) - Ohmi

Primjenjujući osnovni zakon električnog kruga (Ohmov zakon), može se objasniti mnoge prirodne pojave koje na prvi pogled djeluju tajanstveno i paradoksalno. Na primjer, svi znamo da je svaki kontakt ljudi s živim električnim žicama smrtonosan. Samo jedan dodir slomljene žice dalekovoda visokog napona može ubiti osobu ili životinju električnom strujom. Ali istovremeno, stalno vidimo kako ptice tiho sjede na visokonaponskim žicama za napajanje i ništa ne ugrožava život tih živih bića. Pa kako pronaći objašnjenje za takav paradoks?

Ali ovaj se fenomen objašnjava prilično jednostavno ako zamislite da je ptica na električnoj žici jedan od dijelova električne mreže, otpor drugog je mnogo veći od otpora drugog dijela istog kruga (to je mali razmak između nogu ptice). Slijedom toga, električna struja koja djeluje na prvi dio kruga, to jest na tijelo ptice, bit će potpuno sigurna za njega. Međutim, potpuna sigurnost zajamčena joj je samo u kontaktu s mjestom visokonaponske žice. Ali ako samo ptica koja sjedi na dalekovodu dodiruje žicu ili kljun krilom ili kljunom ili bilo koji predmet smješten blizu žice (na primjer telegrafski stup), ptica će neizbježno umrijeti. Uostalom, stup je izravno povezan sa zemljom, a protok električnih naboja, prolazeći do tijela ptice, sposoban je da ga odmah ubije, brzo krećući prema zemlji. Nažalost, iz tih razloga mnoge ptice umiru u gradovima.

Da bi zaštitili ptice od štetnih utjecaja električne energije, strani znanstvenici razvili su posebne uređaje - perlice za ptice, izolirane od električne struje. Takvi su uređaji postavljeni na dalekovode visokog napona. Ptice koje se uzdižu na izoliranom perivu mogu bez ikakvog rizika za život dirati žice, motke ili nosače kljunom, krilima ili repom. Površina gornjeg, takozvanog stratum corneuma ljudske kože ima najveći otpor. Otpornost suhe i netaknute kože može doseći 40 000 - 100 000 ohma. Stratum corneum je vrlo beznačajan, svega 0,05 - 0,2 mm. i lako se probija naponom od 250 V. U ovom se slučaju otpor smanjuje stotinu puta i pada što prije, što duže struja djeluje na ljudsko tijelo. Dramatično, do 800 - 1000 Ohma, smanjuju otpornost ljudskog tijela, pretjerano znojenje kože, prekomjerni rad, živčano uzbuđenje, intoksikacije. To objašnjava da ponekad čak i mali napon može izazvati strujni udar. Ako je, na primjer, otpor ljudskog tijela 700 Ohma, tada bi bio opasan napon od samo 35 V. Zbog toga, na primjer, električari čak koriste 36-voltnu izolacijsku zaštitnu opremu - gumene rukavice ili instrument s izoliranim ručkama.

Ohmov zakon izgleda tako jednostavno da se poteškoće koje je trebalo uspostaviti u njegovom uspostavljanju zanemaruju i zaboravljaju. Ohmov zakon nije lako provjeriti i ne može ga se promatrati kao očitu istinu; doista, za mnoge materijale nije zadovoljan.

Koje su, onda, te poteškoće? Nije li moguće provjeriti što daje promjenu broja elemenata voltaičnog stupca, određivanjem struje za različit broj elemenata?

Činjenica je da kad uzmemo različit broj elemenata mijenjamo cijeli lanac, jer dodatni elementi imaju dodatni otpor. Stoga morate pronaći način da promijenite napon bez promjene same baterije. Osim toga, struja različitih veličina zagrijava žicu sve dok temperatura ne dosegne temperaturu, a ovaj učinak može utjecati i na jačinu struje. Om (1787-1854) je prevladao te poteškoće iskorištavajući fenomen termoelektričnosti, koji je 1822. otkrio Seebeck (1770-1831).

Tako je Ohm pokazao da je struja proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna impedanciji kruga. Ovo je bio jednostavan rezultat za složeni eksperiment. Tako bi nam barem trebalo izgledati sada.

Ohmovi su suvremenici, osobito njegovi sunarodnjaci, razmišljali drugačije: možda je upravo jednostavnost Ohmovog zakona pobudila njihovu sumnju. Om se suočio s poteškoćama u karijeri, osjećao potrebu; Om je posebno bio depresivan činjenicom da njegova djela nisu prepoznata. Za zaslugu Velike Britanije, a posebno Kraljevskog društva, mora se reći da je Omov rad tamo dobio zasluženo priznanje. Om je jedan od onih velikih ljudi čija se imena često pišu malim slovom: ime „om“ dodijeljeno je jedinici otpora.

4. Prve studije otpora vodiča

Što je dirigent? Ovo je čisto pasivna komponenta električnog kruga, odgovorili su prvi istraživači. Uključiti se u njegovo istraživanje znači jednostavno razbiti mozak zbog nepotrebnih zagonetki, jer samo je trenutni izvor aktivan element.

Ovakav pogled na stvari objašnjava nam zašto su znanstvenici, barem do 1840. godine, pokazivali malo interesa za nekoliko radova koji su izvedeni u tom pravcu.

Dakle, na drugom kongresu talijanskih znanstvenika, održanom u Torinu 1840. godine (prvi se sastao u Pizi 1839. godine i čak stekao neki politički značaj), govoreći u raspravi o izvješću koji je predstavio Marianini, De la Rive je tvrdio da je vodljivost većine tekućina nije apsolutna, "već je relativno relativna i mijenja se s promjenom trenutne snage." Ali Ohmov zakon objavljen je prije 15 godina!

Među nekolicinom znanstvenika koji su se prvi put počeli baviti vodljivošću vodiča nakon izuma galvanometra, bio je i Stefano Marianini (1790-1866).

Do svog je otkrića došao slučajno, proučavajući napon akumulatora. Primijetio je da se s povećanjem broja elemenata volt kolona, \u200b\u200belektromagnetski učinak na strelicu ne primjećuje znatno. To je natjeralo Marianinija da odmah pomisli da je svaki voltni element prepreka prolasku struje. Napravio je eksperimente s parovima „aktivni“ i „neaktivni“ (to jest, sastoje se od dvije bakrene ploče odvojene mokrom brtvom) i eksperimentalno je pronašao odnos u kojem će suvremeni čitatelj prepoznati određeni slučaj Ohmovog zakona kada otpor vanjskog kruga nije prihvaćen pažnje, kao što je to bilo u iskustvu Marianinija.

Georg Simon Om (1789-1854) priznao je zasluge Marianinija, iako njegovi radovi nisu pružali Omu izravnu pomoć u radu. Om je nadahnuo u svojim studijama radom (Analitička teorija topline, Pariz, 1822.) Jean Baptiste Fourier (1768-1830), jednim od najznačajnijih znanstvenih djela svih vremena, vrlo brzo stekao slavu i uvažavanje među matematičarima i fizičarima toga vremena. Omu je došao na ideju da se mehanizam "toplinskog toka", o kojem govori Fourier, može usporediti s električnom strujom u vodiču. I baš kao što je u Fourierovoj teoriji toplinski tok između dvaju tijela ili između dviju točaka istog tijela objašnjen temperaturnom razlikom, onako kako Ohm objašnjava razliku u "elektroskopskim silama" u dvije točke vodiča, pojavu električne struje između njih.

Pridržavajući se ove analogije, Ohm je započeo svoje eksperimentalne studije određivanjem relativnih vodljivosti različitih vodiča. Primjenjujući metodu koja je sada postala klasična, povezao je tanke vodiče različitih materijala istog promjera u nizu između dviju točaka kruga i promijenio njihovu duljinu tako da se dobila određena struja. Prvi rezultati koje je danas uspio dobiti izgledaju prilično skromno. ohm zakon električni galvanometar

Povjesničari su zadivljeni, na primjer, činjenicom da, prema Ohmovim mjerenjima, srebro ima manju vodljivost nego bakar i zlato, a s odobravanjem prihvaćaju kasnije objašnjenje samog Ohma, prema kojem je eksperiment izveden srebrnom žicom presvučenom slojem ulja, a to je zavaralo točnu vrijednost promjer.

U to vrijeme je bilo mnogo izvora pogrešaka tijekom eksperimenata (nedovoljna čistoća metala, poteškoće u kalibraciji žice, poteškoće u preciznom mjerenju itd.). Najvažniji izvor pogrešaka bila je polarizacija baterija. Stalni (kemijski) elementi još nisu bili poznati, tako da se tijekom vremena potrebnog za mjerenja elektromotorna sila elementa značajno promijenila. Upravo su ti razlozi uzrokovali pogreške koje su Ohma dovele do zaključka svojih pokusa o logaritamskom zakonu ovisnosti jakosti struje o otpornosti vodiča spojenog između dviju točaka kruga. Nakon objave prvog članka Oma Poggendorf savjetovao ga je da napusti kemijske elemente i koristi termoelement bakar-bizmut, koji je Seebeck uveo malo prije.

Ohm je poslušao ovaj savjet i ponovio svoje eksperimente, sastavivši jedinicu s termoelektričnom baterijom, u vanjski krug od kojih je serijski spojeno osam bakrenih žica istog promjera, ali različitih duljina. Mjerio je struju svojevrsnom torzijskom ravnotežom, formiranom magnetskom strelicom obješenom na metalni navoj. Kad ga je struja paralelna sa strelicom odbila, Ohm je uvijao nit na kojoj je visio dok strelica nije bila u svom normalnom položaju;

struja se smatrala proporcionalnom kutu pod kojim je nit bila uvijena. Ohm je zaključio da se rezultati eksperimenata provedenih s osam različitih žica "mogu vrlo dobro izraziti jednadžbom

pri čemu X označava intenzitet magnetskog djelovanja vodiča, čija je duljina jednaka x, a a i b su konstante, ovisno o uzbudnoj sili i o otporu preostalih dijelova kruga. "

Uvjeti eksperimenta su se promijenili: otpori i termoelektrični parovi su zamijenjeni, ali rezultati su ipak svedeni na gornju formulu, koja vrlo lako prelazi na onu za koju znamo da li je X zamijenjena strujom, a elektromotornom silom i b + x ukupnim otporom kruga.

Dobivši ovu formulu, Ohm je koristio za proučavanje djelovanja Schweiger-ovog množitelja na odboj strelice i za ispitivanje struje koja struji u vanjskom krugu akumulatora, ovisno o tome kako su povezane - u nizu ili paralelno. Stoga objašnjava (kao što se sada radi u udžbenicima) što određuje vanjsku struju akumulatora, pitanje koje je prvim istraživačima bilo prilično mračno. Om se nadao da će mu eksperimentalni rad otvoriti put prema sveučilištu, koje je on tako želio. Međutim, članci su prošli nezapaženo. Potom je napustio mjesto učitelja u kölnskoj gimnaziji i otišao u Berlin kako bi teoretski shvatio rezultate. 1827. u Berlinu objavio je svoje glavno djelo Die galvanische Kette, mathe-matisch bearbeitet (galvanski krug razvijen matematički).

Ova teorija, u čijem je razvoju nadahnuta, kao što smo već naveli, Fourierova analitička teorija topline, uvodi pojmove i točne definicije elektromotorne sile, odnosno "elektroskopske sile", kako se naziva Ohm, vodljivost (Starke der Leitung) i jačinu struje. Izražavajući zakon koji je dobivao u različitom obliku koji su dali moderni autori, Ohm ga piše u ograničenim količinama za posebne slučajeve specifičnih električnih krugova, od kojih je posebno važan termoelektrični krug. Na temelju toga, on formulira dobro poznate zakone varijacije električnog napona duž kruga.

Ali Ohmove teorijske studije također su prošle nezapaženo, i ako je netko pisao o njima, bilo je samo ismijavanje "bolne fantazije, čija je jedina svrha želja da se umanji dostojanstvo prirode". I tek desetak godina kasnije njegova su sjajna djela postepeno počela dobivati \u200b\u200bpriznanje: u

Njemačku su pohvalili Poggendorf i Fechner, u Rusiji Lenz, Englesku Wheatstone, u Americi Henry, Italiju Matteucci.

Uz eksperimente Ohma u Francuskoj, A. Becquerel je vodio svoje eksperimente, a u Engleskoj - Barlow. Eksperimenti prvih posebno su upečatljivi uvođenjem diferencijalnog galvanometra s dvostrukim namotavanjem okvira i primjenom metode nula mjerenja. Barlowovi eksperimenti su vrijedni spomena jer su eksperimentalno potvrdili postojanost trenutne snage u krugu. Ovaj zaključak testirao je i distribuirao na unutarnju struju akumulatora Fechner 1831., generalizirao ga 1851 Rudolf Kolrausch

(180E - 1858) na tekućim vodičima, a potom su ponovno potvrđeni temeljitim eksperimentima Gustava Needmana (1826-1899).

5. Električna mjerenja

Becquerel je upotrijebio diferencijalni galvanometar za usporedbu električnih otpora. Na temelju svojih istraživanja formulirao je dobro poznati zakon ovisnosti otpora vodiča o njegovoj duljini i presjeku. Ta je djela nastavio Pouillet i opisao ga u kasnijim izdanjima čuvenog „Elements de

physique Experentale "(" Osnove eksperimentalne fizike "), čije se prvo izdanje pojavilo 1827. Otpor je određen metodom usporedbe.

Već 1825. Marianini je pokazao da se u razgranajućim krugovima električna struja raspodjeljuje po svim provodnicima, bez obzira od kojeg materijala su napravljeni, suprotno tvrdnji Volta, koji je vjerovao da ako jedna grana strujnog kruga tvori metalni vodič, a ostatak tekućinu, tada sva struja mora prolaziti kroz metalni vodič. Arago i Pouillet popularizirali su opažanja Marianinija u Francuskoj. Još ne znajući Ohmov zakon, Pourier je 1837. upotrijebio ta opažanja i Becquerelove zakone kako bi pokazao da je vodljivost kruga jednaka dva

razgranati lanci, jednak zbroju provodljivosti oba lanca. Ovim je radom Pourier pokrenuo istraživanje razgranatih lanaca. Pouye im je odredio brojne pojmove,

koji su još živi i nekih posebnih zakona koje je Kirchhoff 1845. generirao u svojim čuvenim "načelima" ..

Najveći zamah za provođenje električnih mjerenja, posebno mjerenja otpora, dali su povećane potrebe za tehnologijom, a prije svega problemi koji su nastali pojavom električnog telegrafa. Prvi put se ideja korištenja električne energije za prijenos signala na daljinu rodila u XVIII. Volta je opisao projekt telegrafa, a Ampère je 1820. godine predložio korištenje elektromagnetskih pojava za prijenos signala. Ideju Ampera pokupili su mnogi znanstvenici i tehničari: 1833. Gauss i Weber izgradili su u Göttingenu jednostavnu telegrafsku liniju koja je spajala astronomski opservatorij i fizikalnu laboratoriju. No telegraf je primio praktičnu upotrebu zahvaljujući Amerikancu Samuelu Morseu (1791.-1872.), Koji je 1832. godine imao dobru ideju stvoriti telegrafsku abecedu koja se sastoji od samo dva znaka. Nakon brojnih Morseovih pokušaja, 1835. napokon je uspio na privatni način sagraditi prvi grubi model telegrafa na njujorškom sveučilištu. Godine 1839. eksperimentalni

linija između Washingtona i Baltimorea, a 1844. godine pojavila se prva američka tvrtka koja je komercijalizirala novi izum, u organizaciji Morsea. To je ujedno i prva praktična primjena rezultata znanstvenih istraživanja u području električne energije.

U Engleskoj je proučavanje i usavršavanje telegrafa preuzeo Charles Wheatstone (1802-1875), bivši majstor u proizvodnji glazbenih instrumenata. Razumijevanje važnosti

mjerenja otpora, Wheatstone je počeo tražiti najjednostavnije i najtačnije metode takvih mjerenja. Metoda usporedbe koja se tada koristila, kao što smo vidjeli, dala je nepouzdane rezultate, uglavnom zbog nedostatka stabilnih izvora energije. Već 1840. Wheatstone je pronašao metodu za mjerenje otpora, bez obzira na postojanost elektromotorne sile, i pokazao svoj uređaj Jacobiju. Međutim, članak u kojem je opisan ovaj uređaj i koji se može nazvati prvim radom na polju elektrotehnike pojavio se tek 1843. Ovaj članak opisuje poznati "most", tada nazvan po Wheatstoneu. Zapravo je takav uređaj opisan -

već 1833. Gunther Christie i neovisno o njemu 1840. Marianini; obojica su predložili metodu reduciranja na nulu, ali njihova teorijska objašnjenja, u kojima Ohmov zakon nije uzet u obzir, ostavili su mnogo toga što bi željeli.

Whitston je bio ljubitelj Om-a i dobro je poznavao njegov zakon, tako da se teorija koju je dao o „Wheatstone mostu“ nije razlikovala od one koja je dana u udžbenicima. Osim toga, Whitston je, kako bi se brzo i povoljno promijenilo otpor jedne strane mosta kako bi se dobila nula struje snage u galvanometru uključenom u dijagonalni krak mosta, konstruirao tri vrste reostata (sam je predložio ovu riječ

analogije s "reoforom" koji je uveo Ampère, imitacijom kojih je Pekle također skovao termin "reometer"). Prvu vrstu reostata s pomičnim nosačem, sada korištenu, stvorio je Wheatstone po analogiji s sličnim uređajem koji je koristio Jacobi 1841. Drugi tip reostata bio je u obliku drvenog cilindra, oko kojeg je namotan dio žice spojene u krug, koja se lako premotala iz drvenog cilindra na broncu. Treća vrsta reostata bila je poput „prodavaonice otpora“ koju je stavio Ernst

Werner Siemens (1816-1892.), Znanstvenik i industrijalac, 1860. godine poboljšao se i široko rasprostranjen. Wheatstone most omogućio je mjerenje elektromotornih sila i otpora.

Stvaranje podvodnog telegrafa, možda čak i više od zračnog telegrafa, zahtijevalo je razvoj električnih metoda mjerenja. Eksperimenti s podvodnim telegrafom započeli su već 1837. godine, a jedan od prvih problema koji je riješen bilo je određivanje trenutne brzine širenja. Već 1834. Wheatstone je koristio rotirajuća ogledala, kao što smo već spomenuli u pogl. 8, izvršio je prva mjerenja ove brzine, ali dobiveni rezultati proturječili su rezultatima Latimera Clarka, a potonji, zauzvrat, nije odgovarao kasnijim studijama drugih znanstvenika.

William Thomson (koji je kasnije dobio titulu lorda Kelvina) je 1855. objasnio razlog svih tih razlika. Prema Thomsonu, brzina struje u vodiču nema određenu vrijednost. Baš kao što brzina širenja topline u šipci ovisi o materijalu, brzina struje u vodiču ovisi o proizvodu njegove otpornosti i električnog kapaciteta. Slijedeći ovu njegovu teoriju, koja je u "" svojim vremenima

izložen žestokim kritikama, Thomson se bavio problemima povezanim s podvodnim telegrafom.

Prvi transatlantski kabel koji je povezivao Englesku i Ameriku funkcionirao je otprilike mjesec dana, ali potom se pokvario. Thomson je izračunao novi kabel, napravio brojna mjerenja otpora i kapacitivnosti, smislio nove odašiljače, od kojih treba spomenuti astatski reflektirajući galvanometar, zamijenjen "sifonom" njegova izuma. Napokon, 1866. godine novi transatlantski kabel uspješno je stupio na snagu. Stvaranje ovog prvog velikog električnog objekta popraćeno je razvojem sustava jedinica električnih i magnetskih mjerenja.

Osnovu elektromagnetske metrike postavio je Karl Friedrich Gauss (1777-1855) u svom čuvenom članku „Intensitas vis magneticae terrestris ad mensuram absolutam revocata“ („Jačina snage zemaljskog magnetizma u apsolutnim mjerama“), objavljenom 1832. Gauss je napomenuo da su različiti magnetske jedinice nisu kompatibilne između

sam, barem većim dijelom, i zato je predložio sustav apsolutnih jedinica koji se temelji na tri osnovne jedinice mehanike: sekundi (jedinica vremena), milimetra (jedinica duljine) i miligrama (jedinica mase). Kroz njih je izrazio sve ostale fizičke jedinice i došao do niza mjernih instrumenata, posebno magnetometra za mjerenje u apsolutnim jedinicama zemaljskog magnetizma. Gaussov je rad nastavio Weber koji je izgradio mnoge vlastite uređaje i uređaje koje je Gauss zamislio. Postepeno, posebno zahvaljujući Maxwell-ovom radu, provedenom u posebnoj mjernoj komisiji koju je stvorilo Britansko udruženje, koja je izdavala godišnja izvješća od 1861. do 1867. godine, pojavila se ideja o stvaranju jedinstvenih sustava mjera, posebno sustava elektromagnetskih i elektrostatičkih mjera.

Misli o stvaranju takvih apsolutnih sustava jedinica detaljno su opisane u povijesnom izvješću 1873. drugog povjerenstva Britanskog udruženja. Međunarodni kongres sazvan u Parizu 1881. godine prvi put je uspostavio međunarodne jedinice za mjerenje, dodjeljujući svakoj od njih ime u čast nekog velikog fizičara. Većina tih imena još uvijek je sačuvana: volti, ohmi, amperi, jouli itd. Poslije

mnogo uspona i padova 1935. godine uveden je Georgiev međunarodni sustav ili MKSQ koji za glavne jedinice uzima brojilo, kilogram mase, sekunde i ohma.

"Sustavi" jedinica povezani su s "dimenzionalnim formulama" koje je prvi primijenio Fourier u svojoj analitičkoj teoriji topline (1822.), a distribuirao ih Maxwell, koji je uspostavio oznaku koja se u njima koristi. Metrologija prošlog stoljeća, koja se temeljila na želji da se sve pojave objasne uz pomoć mehaničkih modela, pridavala je veliku važnost formulama dimenzija u kojima je željela vidjeti ne manje i više kao ključ tajni prirode. Istovremeno, iznete su brojne izjave gotovo dogmatske naravi. Dakle, gotovo obavezna dogma bila je uvjet da su osnovne količine sigurno tri. Ali do kraja stoljeća počeli su shvaćati da su dimenzionalne formule čista konvencija, zbog čega je interes za teorijama dimenzija počeo postepeno opadati.

zaključak

E. Lommel, profesor fizike na Sveučilištu u Münchenu, dobro je govorio o važnosti Om-ovog istraživanja na otvaranju spomenika znanstveniku 1895. godine:

"Ohmovo otkriće bila je sjajna baklja, osvjetljavajući područje električne energije obasjano mrakom pred njim. Ohm je pokazao jedini pravi put kroz neprobojnu šumu nejasnih činjenica. Izuzetni uspjesi u razvoju elektrotehnike, koji smo sa iznenađenjem gledali posljednjih desetljeća, mogli su se postići samo na temelju otkrića Om. Samo onaj koji je u stanju dominirati silama prirode i nadzirati ih, koji može razotkriti zakone prirode, Om je otrgnuo iz prirode tako dugo skrivenu njenu tajnu i prenio je u ruke suvremenika ”.

Popis korištenih izvora

Dorfman Y. G. Svjetska povijest fizike, M., 1979 Ohm G. Definicija zakona po kojem metali provode kontaktnu električnu energiju. - U knjizi: Klasika fizikalnih znanosti. M., 1989

Enciklopedija Sto ljudi. Što je promijenilo svijet. Ohma.

Prokhorov A.M. Fizički enciklopedijski rječnik,M., 1983

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

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

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

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

Objavljeno na Allbest.ru

Slični dokumenti

Priča o otkriću Isaaca Newtona o "Zakonu univerzalne gravitacije", događajima koji su prethodili ovom otkriću. Suština i granice primjene zakona. Formulacija Keplerovih zakona i njihova primjena na kretanje planeta, njihovih prirodnih i umjetnih satelita.

prezentacija dodana 25.07.2010


Proučavanje pokreta tijela pod djelovanjem stalne sile. Harmonična oscilatorna jednadžba Opis oscilacije matematičkog klatna. Kretanje planeta oko sunca. Rješenje diferencijalne jednadžbe. Primjena Keplerovog zakona, Newtonova drugog zakona.

sažetak, dodano 24.08.2015


Povijest otkrića zakona gravitacije. Johannes Kepler kao jedan od otkrivača zakona kretanja planeta oko sunca. Suština i značajke eksperimenta Cavendish. Analiza teorije međusobnog privlačenja. Glavne granice primjenjivosti zakona.

prezentacija dodana 29.03.2011


Proučavajući "Arhimedov zakon", provodi eksperimente kako bi utvrdio Arhimedovu silu. Izvođenje formula za pronalaženje mase istisnute tekućine i izračunavanje gustoće. Primjena "Arhimedovog zakona" za tekućine i plinove. Metodički razvoj lekcije o ovoj temi.

sažetak lekcije, dodano 27.09.2010


Biografski podaci o Newtonu - velikom engleskom fizici, matematici i astronomu, njegova djela. Istraživanja i otkrića znanstvenika, eksperimenti u optici i teoriji boja. Newtonov prvi zaključak je brzina zvuka u plinu, utemeljena na Boyle-Marriott zakonu.

prezentacija, dodano 26.08.2015


Proučavanje uzroka magnetskih anomalija. Metode za određivanje horizontalne komponente zemljinog magnetskog polja. Primjena zakona o Bio-Savari-Laplaceu. Utvrđivanje uzroka zakretanja strelice nakon primjene napona na zavojnicu tangencijalnog galvanometra.

testni rad, dodano 25.06.2015


Opis osnovnih zakona Newtona. Karakteristika prvog zakona o očuvanju stanja mirovanja ili jednolikog kretanja tijekom kompenziranih radnji drugih tijela na njemu. Načela zakona ubrzanja tijela. Značajke inercijalnih referentnih sustava.

prezentacija dodana 16.12.2014


Zakoni kretanja planeta Kepler, njihov kratki opis. Povijest otkrića Zakona univerzalne gravitacije I. Newton. Pokušaji stvaranja modela svemira. Kretanje tijela pod djelovanjem gravitacije. Gravitacijske sile privlačnosti. Umjetni sateliti Zemlje.

sažetak, dodano 25. srpnja 2010


Provjera valjanosti odnosa paralelno spajanja otpornika i prvog Kirchhoffovog zakona. Značajke otpora prijemnika. Metodologija izračuna napona i struje za razne spojeve. Suština Ohmovog zakona za mjesto i za cijeli lanac.

laboratorijski rad, dodano 01.12.2010


Temeljne interakcije u prirodi. Interakcija električnih naboja. Svojstva električnog naboja. Zakon očuvanja električnog naboja. Formulacija zakona Coulomb. Vektorski oblik i fizičko značenje Kulomovog zakona. Načelo superpozicije.

Počinjemo objavljivati \u200b\u200bmaterijale nove rubrike „”, a u današnjem ćemo članku govoriti o temeljnim pojmovima bez kojih nema rasprave o jednom elektroničkom uređaju ili krugu. Kako ste možda pogodili, mislim struja, napon i otpor  😉 Uz to, nećemo zanemariti zakon koji definira odnos tih količina, ali neću prednjačiti nad sobom, krenimo postupno.

Pa krenimo s konceptom napon.

Napon.

Po definiciji napon  - ovo je energija (ili rad) koja se troši na premještanje jednog pozitivnog naboja s točke s malim potencijalom u točku s visokim potencijalom (to jest, prva točka ima negativniji potencijal u usporedbi s drugom). Iz fizike se sjećamo da je potencijal elektrostatskog polja skalarna količina jednaka omjeru potencijalne energije naboja u polju u ovom naboju. Pogledajmo mali primjer:

U prostoru djeluje konstantno električno polje čiji je intenzitet jednak E, Razmotrite dvije točke smještene na udaljenosti d  odvojeno jedan od drugoga. Dakle, napon između dvije točke nije ništa drugo do razlika potencijala u tim točkama:

U isto vrijeme, ne zaboravite na odnos između intenziteta elektrostatskog polja i razlike potencijala između dvije točke:

I na kraju dobivamo formulu koja povezuje stres i napetost:

U elektronici, kada se razmatraju različiti sklopovi, napon se još uvijek smatra potencijalnom razlikom između točaka. U skladu s tim, postaje jasno da je napon u krugu pojam povezan s dvije točke kruga. To, na primjer, na primjer, "napon u otporniku" nije sasvim točan. A ako u nekom trenutku govore o naponu, znače razlika potencijala između ove točke i „Zemlja”, Tako smo nesmetano došli do još jednog važnog koncepta u proučavanju elektronike, točnije do pojma „Zemlja”  🙂 Dakle „Zemlja”  u električnim krugovima najčešće se smatra točkom nultog potencijala (to jest, potencijal ove točke je 0).

Recimo nekoliko riječi o jedinicama koje pomažu u karakterizaciji vrijednosti napon, Jedinica je Volt (V), Gledajući definiciju pojma napona, možemo to lako razumjeti za pomicanje naboja veličine 1 privjesak  između točaka koje imaju potencijalnu razliku 1 volt, potrebno je izvesti radove jednake 1 joule, S ovim je sve izgleda jasno i možete krenuti dalje 😉

A sljedeći na redu imamo još jedan koncept, naime struja.

Struja, struja u krugu.

Što je električna struja?

Razmislimo o tome što će se dogoditi ako nabijene čestice, na primjer, elektroni, padnu pod utjecaj električnog polja ... Razmotrite dirigent na koji napon:

Iz smjera jačine električnog polja ( E) možemo zaključiti da je naslov \u003d "(! LANG: Restricted 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:!}

Gdje je e naboj elektrona.

A budući da je elektron negativno nabijena čestica, vektor sile bit će usmjeren u smjeru suprotnom od smjera vektora jakosti polja. Čestice, dakle, pod djelovanjem sile, dobivaju, zajedno s kaotičnim gibanjem, smjer (vektor brzine V na slici). Kao rezultat toga, električna struja 🙂

Struja je uređeno kretanje nabijenih čestica pod utjecajem električnog polja.

Važna nijansa je da je općenito prihvaćeno da struja teče iz točke s pozitivnijim potencijalom u točku s više negativnog potencijala, unatoč činjenici da se elektron kreće u suprotnom smjeru.

Ne samo da elektroni mogu djelovati kao nosači naboja. Primjerice, u elektrolitima i ioniziranim plinovima protok struje prvenstveno je povezan s kretanjem iona, koji su čestice pozitivno nabijene. Prema tome, smjer vektora sile koji djeluje na njih (a istovremeno i vektor brzine) podudarat će se sa smjerom vektora E, I u ovom slučaju neće biti kontradikcije, jer struja će teći upravo u smjeru u kojem se čestice kreću 🙂

Da bi procijenili struju u krugu, došli su do takve vrijednosti kao što je jačina struje. Dakle, strujna snaga (ja) Je vrijednost koja karakterizira brzinu kretanja električnog naboja u točki. Jedinica struje je amper, Trenutna snaga u vodiču je 1 amperako za 1 sekunda  kroz poprečni presjek vodiča prolazi naboj 1 privjesak.

Pojmove smo već pokrenuli struja i naponSada pogledajmo kako su te vrijednosti povezane. A za to moramo proučiti što je to otpor vodiča.

Otpor vodiča / kruga.

Izraz " otpornost"Već govori za sebe 😉

Dakle, otpornost - fizikalna količina koja karakterizira svojstva vodiča da interferira ( oduprijeti se) prolazak električne struje.

Razmislite o bakrenom vodiču dugo l  s površinom presjeka jednakom S:

Otpor vodiča ovisi o nekoliko čimbenika:

Otpornost je tabelarna vrijednost.

Formula pomoću koje možete izračunati otpor vodiča je sljedeća:

Za naš će slučaj biti jednak 0,0175 (Ohm * m2 m / m)  - otpornost bakra. Neka je duljina vodiča 0,5 ma površina poprečnog presjeka je 0,2 sq. mm, zatim:

Kao što ste već shvatili iz primjera, jedinica mjere otpornost  to je om 😉

C otpor vodiča  sve je jasno, vrijeme je za proučavanje odnosa napon, struja i otpor kruga.

I tu nam u pomoć dolazi temeljni zakon cijele elektronike - ohmov zakon:

Snaga struje u krugu izravno je proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu razmatranog dijela kruga.

Razmotrimo najjednostavniji električni krug:

Kao što slijedi iz Ohmovog zakona, napon i struja u krugu spojeni su kako slijedi:

Neka napon bude 10 V, a otpor strujnog kruga 200 Ohma. Tada se struja u krugu izračunava na sljedeći način:

Kao što vidite, sve je jednostavno 🙂

Možda ćemo ovdje završiti današnji članak, hvala na pažnji i vidimo se uskoro! 🙂