Leta 1827 je Georg Om objavil svoje študije, ki so osnova formule, ki se uporablja do danes. Ohm je izvedel veliko serijo eksperimentov, ki je pokazal razmerje med napetostjo in napetostjo, ki teče skozi prevodnik.

Ta zakon je empiričen, torej temelji na izkušnjah. Oznaka "Ohm" je sprejeta kot uradna enota SI za električni upor.

Ohmov zakon za verižni odsek   navaja, da je električni tok v prevodniku neposredno sorazmeren z potencialno razliko v njem in obratno sorazmeren z njegovim uporom. Upoštevajoč, da je upor prevodnika (da ga ne bomo zamenjali) konstantna vrednost, lahko to uredimo z naslednjo formulo:

• I - tok v amperih (A)
• V - napetost v voltih (V)
• R - odpornost v ohmih (Ohm)

Zaradi jasnosti ima upor z uporom 1 ohm, skozi katerega teče tok 1 A, potencialna razlika (napetost) 1 V.

Nemški fizik Kirchhoff (znan po svojih Kirchhoffovih pravilih) je naredil posplošitev, ki se bolj uporablja v fiziki:

• σ je prevodnost materiala
• J je gostota toka
• E je električno polje.

Ohmov zakon in upor

Upori so pasivni elementi, ki se upirajo toku električnega toka v tokokrogu. , ki deluje v skladu z Ohmovim zakonom, se imenuje ohmični upor. Ko tok prehaja skozi tak upor, je padec napetosti na njegovih sponkah sorazmeren vrednosti upornosti.

Ohmova formula ostaja veljavna za vezja z izmenično napetostjo in tokom. Za kondenzatorje in induktorje Ohmov zakon ni primeren, saj njihova značilnost I-V (karakteristika tokovne napetosti) pravzaprav ni linearna.

Ohmova formula deluje tudi za vezja z več uporov, ki jih je mogoče povezati zaporedno, vzporedno ali imeti mešano povezavo. Skupine uporov, ki so priključene zaporedno ali vzporedno, je mogoče poenostaviti kot enakovredni upor.

Članki o in povezovanje podrobneje opisujejo, kako to storiti.

Nemški fizik Georg Simon Om je leta 1827 objavil svojo popolno teorijo elektrike pod imenom "teorija galvanskih vezij". Ugotovil je, da je padec napetosti v odseku vezja posledica toka, ki teče skozi upor tega odseka vezja. To je bilo osnova zakona, ki ga uporabljamo danes. Zakon je ena od osnovnih enačb za upore.

Ohmov zakon - formula

Ohmovo zakonsko formulo je mogoče uporabiti, ko sta znani dve od treh spremenljivk. Razmerje med uporom, tokom in napetostjo lahko zapišemo na različne načine. Za asimilacijo in pomnjenje je lahko koristen "Ohmov trikotnik".

Sledita dva primera uporabe takšnega trikotnega kalkulatorja.

V vezju imamo upor z upornostjo 1 ohm s padcem napetosti od 100V na 10V na njegovih sponkah.Kakšen tok teče skozi ta upor?Trikotnik nas opominja, da:
Imamo upor z uporom 10 ohmov, skozi katerega teče tok 2 amperov pri napetosti 120V.Kakšen bo padec napetosti na tem uporu?Uporaba trikotnika nam pokaže, da:Tako bo napetost na izhodu 120-20 \u003d 100 V.

Ohmov zakon - moč

Ko električni tok teče skozi upor, v obliki toplote razprši določen del moči.

Moč je funkcija pretočnega toka I (A) in uporabljene napetosti V (V):

• P - moč v vatih (V)

V kombinaciji z Ohmovim zakonom za odsek verige lahko formulo pretvorimo v naslednjo obliko:

Idealen upor razprši vso energijo in ne shranjuje električne ali magnetne energije. Vsak upor ima mejo moči, ki jo je mogoče razpršiti brez poškodb upora. To je moč imenovan par.

Okoljski pogoji lahko to vrednost zmanjšajo ali povečajo. Na primer, če je okoliški zrak vroč, se sposobnost odvajanja presežne toplote na uporu zmanjša, s obratom pa se pri nizki temperaturi okolja razpršena sposobnost upora poveča.

V praksi imajo upori redko oznako nazivne moči. Vendar je večina uporov ocenjena na 1/4 ali 1/8 vata.

Sledi grafikon pita, ki vam pomaga hitro ugotoviti razmerje med močjo, tokom, napetostjo in odpornostjo. Za vsak od štirih parametrov je prikazano, kako izračunati njegovo vrednost.

Ohmov zakon - kalkulator

Ta spletni Ohmov zakonski kalkulator vam omogoča, da določite razmerje med jakostjo toka, napetostjo, odpornostjo prevodnika in močjo. Za izračun vnesite katera koli dva parametra in kliknite gumb za izračun.

Električnega toka in nevarne napetosti ni mogoče slišati (razen pri zvonjenju visokonapetostnih vodov in električnih napeljav). Deli pod napetostjo pod napetostjo se po videzu ne razlikujejo.

Nemogoče jih je prepoznati tako po vonju kot po zvišani temperaturi v običajnih načinih delovanja, ne razlikujejo se. Toda sesalnik vklopimo v tihi in tihi vtičnici, kliknemo stikalo - in zdi se, da se energija odvzame od nikoder, sama od sebe, saj se materiali v obliki hrupa in stiskanja znotraj gospodinjske naprave.

Če spet vtaknemo dva žeblja v vtičnice vtičnice in jih prevzamemo, potem bomo dobesedno s celotnim telesom začutili resničnost in objektivnost obstoja električnega toka. To je seveda močno odvrača od tega. Toda primeri s sesalnikom in nohti nam jasno kažejo, da preučevanje in razumevanje osnovnih zakonov elektrotehnike prispeva k varnosti električne energije v gospodinjstvu, pa tudi odpravi vraževernih predsodkov, povezanih z električnim tokom in napetostjo.

Torej bomo razmislili o enem, najdragocenejših zakonov elektrotehnike, ki je koristno vedeti. In poskusite to storiti v najbolj priljubljeni obliki.

Ohmov zakon

1. Diferencialna oblika Ohmovega zakona

Najpomembnejši zakon elektrotehnike je seveda ohmov zakon. Celo ljudje, ki niso povezani z elektrotehniko, vedo za njen obstoj. Medtem pa vprašanje "Ali poznate Ohmov zakon?" na tehničnih univerzah je past za domneve in arogantne šolarje. Tovariš seveda odgovori, da Ohm odlično pozna zakon, nato pa se obrnejo nanj s prošnjo, naj ta zakon pripravi v različni obliki. In potem se izkaže, da mora še šolar ali prvošolec še vedno študirati in študirati.

Vendar je diferencialna oblika Ohmovega zakona v praksi skorajda neprimerna. Odseva razmerje med gostoto toka in jakostjo polja:

kjer je G prevodnost vezja; E je moč električnega toka.

Vse to je poskus izražanja električnega toka, pri čemer se upoštevajo le fizikalne lastnosti materiala prevodnika, ne da bi se upoštevali njegovi geometrijski parametri (dolžina, premer in podobno). Različna oblika Ohmovega zakona je čista teorija, njeno poznavanje v vsakdanjem življenju absolutno ni potrebno.

2. Sestavna oblika Ohmovega zakona za verižni odsek

Druga stvar je sestavna oblika snemanja. Ima tudi več sort. Najbolj priljubljena od teh je   Ohmov zakon za odsek verige: I \u003d U / R

Z drugimi besedami, tok v odseku vezja je vedno višji, višja je napetost, ki se nanaša na ta odsek, in nižja upornost tega odseka.

Ta "vrsta" Ohmovega zakona je preprosto obvezna za vse, ki se vsaj včasih ukvarjajo z elektriko. Na srečo je zasvojenost precej preprosta. Konec koncev se napetost v omrežju lahko šteje za nespremenjeno. Za odtok je 220 voltov. Zato se izkaže, da je tok v tokokrogu odvisen le od upora vezja, povezanega z vtičnico. Od tod preprosta morala: ta odpor je treba spremljati.

Kratek stik, ki ga vsi slišijo, se zgodi ravno zaradi nizkega upora zunanjega tokokroga. Recimo, da smo bili zaradi nepravilne povezave žic v priključni omarici fazna in nevtralna žica neposredno povezani med seboj. Potem se bo odpornost odseka vezja močno zmanjšala na skoraj nič, tok pa se bo tudi močno povečal na zelo veliko vrednost. Če je ožičenje pravilno, potem se odklopnik odklopi, in če ga ni, ali je napačno ali napačno izbran, žica ne bo kos večjemu toku, se bo segreval, stopil in morda povzročil požar.

A zgodi se, da naprave, ki so priključene in so obrabljene veliko več kot eno uro, povzročijo kratek stik. Tipičen primer je ventilator, katerega navitja motorja so se zaradi zagozdenih nožev pregrevali. Izolacija navitij motorja ni zasnovana za resno ogrevanje, hitro postane brez vrednosti. Posledično se pojavijo medvojni kratki stiki, ki zmanjšajo upor in v skladu z Ohmovim zakonom vodijo tudi do povečanja toka.

Povišan tok posledično povzroči, da postane izolacija navitij popolnoma neuporabna in ne vmesnega zavoja, ampak pride do pravega, popolnega kratkega stika. Tok gre poleg navitij, takoj od faze do nevtralne žice. Res je, vse našteto se lahko zgodi le z zelo preprostim in poceni ventilatorjem, ki ni opremljen s toplotno zaščito.

Ohmov zakon za AC

Treba je opozoriti, da zgornji zapis Ohmovega zakona opisuje odsek vezja s konstantno napetostjo. V omrežjih z izmeničnimi napetostmi obstaja dodatna reaktanca in impedanca prevzame kvadratni koren vsote kvadratov aktivne in reaktivne upornosti.

Ohmov zakon za odsek izmeničnega tokokroga ima obliko: I \u003d U / Z,

kjer je Z impedanca vezja.

Toda velika reaktivnost je značilna predvsem za zmogljive električne stroje in opremo za pretvorbo energije. Notranji električni upor gospodinjskih aparatov in napeljav je skoraj popolnoma aktiven. Zato lahko v vsakdanjem življenju za izračune uporabite najpreprostejšo obliko Ohmovega zakona: I \u003d U / R.

3. Vgrajena notacija celotnega vezja

Ker obstaja obrazec za zapis zakona za odsek verige, potem obstaja tudi ohmov zakon za celotno verigo: I \u003d E / (r + R).

Tu je r notranja odpornost vira omrežja EMF, R pa skupna upornost samega vezja.

Za prikaz te podvrste Ohmovega zakona vam ni treba daleč daleč fizičnega modela - to je vgrajeno električno omrežje avtomobila, akumulator, v katerem je vir EMF. Ni mogoče šteti, da je odpornost akumulatorja absolutna nič, zato tudi pri neposrednem kratkem stiku med njegovima sponkama (pomanjkanje upora R) tok ne bo narasel v neskončnost, ampak preprosto do visoke vrednosti. Seveda pa je ta visoka vrednost seveda dovolj, da se žice topijo in koža avtomobila vname. Zato električni tokokrogi avtomobilov ščitijo pred kratkimi stiki z varovalkami.

Takšna zaščita morda ne bo zadostna, če pride do kratkega stika na varovalki z baterijo ali če je ena od varovalk zamenjana s kosom bakrene žice. Potem je samo ena odrešitev - čim prej je treba v celoti prekiniti vezje, vrgel "maso", torej negativni terminal.

4. Sestavna oblika Ohmovega zakona za odsek vezja, ki vsebuje vir emf

Treba je omeniti, da obstaja še ena različica Ohmovega zakona - za del vezja, ki vsebuje vir emf:

Tu je U potencialna razlika na začetku in na koncu obravnavanega odseka verige. Znak pred magnitudo EMF je odvisen od njegove smeri glede na napetost. Pogosto je treba uporabiti Ohmov zakon za odsek vezja pri določanju parametrov vezja, kadar del vezja ni na voljo za podrobno proučevanje in nas ne zanima. Recimo, da ga skrivajo sestavni deli primera. V preostalem vezju je vir EMF in elementi z znano odpornostjo. Nato lahko z merjenjem napetosti na vhodu neznanega dela vezja izračunate tok in nato upor neznanega elementa.

ugotovitve

Tako lahko vidimo, da Ohmov "preprost" zakon še zdaleč ni tako preprost, kot se je komu zdelo. Če poznamo vse oblike celostnega zapisovanja Ohmovih zakonov, je mogoče razumeti in enostavno zapomniti številne zahteve električne varnosti, pa tudi pridobiti zaupanje v ravnanje z električno energijo.

Če je izoliran prevodnik postavljen v električno polje \\ (\\ overrightarrow (E) \\), bo sila \\ (\\ overrightarrow (F) \u003d q \\ overrightarrow (E) \\) delovala na proste naboje \\ (q \\) v prevodniku dirigenta je kratkotrajno gibanje brezplačnih nabojev. Ta postopek se bo končal, ko notranje električno polje nabojev, ki nastanejo na površini prevodnika, v celoti kompenzira zunanje polje. Nastalo elektrostatično polje znotraj prevodnika bo nič.

Vendar lahko v prevodnikih pod določenimi pogoji pride do neprekinjenega urejenega gibanja prostih nosilcev električnega naboja.

Usmerjeno gibanje nabitih delcev imenujemo električni tok.

Smer gibanja pozitivnih prostih nabojev se vzame kot smer električnega toka. Za obstoj električnega toka v prevodniku je potrebno ustvariti električno polje v njem.

Kvantitativno merilo električnega toka je trenutna jakost \\ (I \\) je skalarna fizikalna količina, ki je enaka razmerju naboja \\ (\\ Delta q \\), ki se skozi časovni interval \\ (\\ Delta t \\) prenese v preseku vodnika (slika 1.8.1) na ta časovni interval:

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

Če se jakost toka in njegova smer s časom ne spreminjata, se imenuje tak tok stalna .

V mednarodnem sistemu enot SI se tok meri v amperih (A). Enota merjenja toka 1 A je nastavljena z magnetno interakcijo dveh vzporednih vodnikov s tokom.

Neposredni tok lahko ustvarite samo v zaprto vezje v katerem brezplačni nosilci polnjenja krožijo po zaprtih poteh. Električno polje na različnih točkah takega vezja je konstantno v času. Zato ima električno polje v enosmernem tokokrogu značaj zamrznjenega elektrostatičnega polja. Toda pri premikanju električnega naboja v elektrostatičnem polju po zaprti poti je delo električnih sil nič. Zato je za obstoj enosmernega toka potrebno imeti v električnem vezju napravo, ki lahko zaradi dela sil ustvari in vzdržuje potencialne razlike v delih vezja neelektrostatičnega izvora. Takšne naprave se imenujejo neposredni viri toka . Pokličejo se sile neelektrostatskega izvora, ki delujejo na nosilce brezplačnega polnjenja iz tokovnih virov zunanje sile .

Narava zunanjih sil je lahko različna. V galvanskih celicah ali baterijah nastanejo kot posledica elektrokemijskih procesov, v enosmernih generatorjih nastanejo zunanje sile, ko se vodniki premikajo v magnetnem polju. Vir toka v električnem krogu igra enako vlogo kot črpalka, ki je potrebna za črpanje tekočine v zaprtem hidravličnem sistemu. Pod vplivom zunanjih sil se električni naboji premikajo znotraj tokovnega vira proti   sile elektrostatičnega polja, zaradi katerih se lahko v zaprtem krogu vzdržuje stalen električni tok.

Pri premikanju električnih nabojev po enosmernem tokokrogu delujejo zunanje sile, ki delujejo znotraj tokovnih virov.

Fizikalna količina, ki je enaka razmerju dela \\ (A_ (st) \\) zunanjih sil, ko se naboj \\ (q \\) premakne iz negativnega pola tokovnega vira na pozitiven do velikosti tega naboja, se imenuje vir elektromotorne sile   (EMF):

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

Tako je emf določen z delom zunanjih sil pri premikanju enega pozitivnega naboja. Elektromotorna sila se, podobno kot potencialna razlika, meri v Volt (B).

Ko se enotni pozitivni naboj premakne vzdolž zaprtega enosmernega tokokroga, je delo zunanjih sil enako vsoti EMF, ki deluje v tem vezju, delo elektrostatičnega polja pa je nič.

DC vezje lahko razdelimo na ločene odseke. Kličejo se tisti odseki, na katere zunanje sile ne delujejo (tj. Odseki, ki ne vsebujejo trenutnih virov) homogena . Imenujejo se odseki s trenutnimi viri heterogena .

Ko se enotni pozitivni naboj premakne vzdolž določenega dela verige, delujejo tako elektrostatične (Coulomb) kot zunanje sile. Delo elektrostatičnih sil je med začetno (1) in končno (2) točko nehomogenega odseka enako potencialni razliki \\ (\\ Delta \\ phi_ (12) \u003d \\ phi_ (1) - \\ phi_ (2) \\). Delo zunanjih sil je po definiciji enako elektromotorni sili \\ (\\ mathcal (E) \\), ki deluje na tem mestu. Zato je celotno delo enako

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

Velikost U   12 se pokliče napetost   na verigi 1-2. V primeru homogenega odseka je napetost enaka potencialni razliki:

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

Nemški fizik G. Om je leta 1826 eksperimentalno ugotovil, da je jakost toka \\ (I \\), ki teče skozi homogen kovinski prevodnik (t.j. prevodnik, v katerem zunanje sile ne delujejo), sorazmerna z napetostjo \\ (U \\) na koncih vodnika :

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

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

Velikost R   pogosto imenovani električni upor . Imenuje se prevodnik z električnim uporom upor . To razmerje izraža ohmov zakon za homogeni odsek verige:   tok v prevodniku je neposredno sorazmeren z uporabljeno napetostjo in obratno sorazmeren z uporom prevodnika.

V SI je enota električnega upora prevodnikov Ohm   (Ohm). Upor 1 Ohm ima takšen del tokokroga, v katerem je pri napetosti 1 V tok 1 A.

Pokličemo dirigente, ki upoštevajo Ohmov zakon linearna . Grafična odvisnost toka \\ (I \\) od napetosti \\ (U \\) (takšni grafi se imenujejo volt-amperske lastnosti , okrajšano CVC) je predstavljena z ravno črto, ki poteka skozi izvor. Treba je opozoriti, da obstaja veliko materialov in naprav, ki ne ustrezajo Ohmovemu zakonu, na primer polprevodniška dioda ali izpustna svetilka. Tudi pri kovinskih vodnikih s tokovi dovolj visoke trdnosti opazimo odstopanje od Ohmovega linearnega zakona, saj se električna upornost kovinskih vodnikov povečuje z naraščanjem temperature.

Za odsek vezja, ki vsebuje EMF, je Ohmov zakon napisan v naslednji obliki:

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

To razmerje se imenuje ohmov posplošeni zakon   ali ohmov zakon za nehomogen odsek verige.

Na sliki 1.8.2 prikazuje enosmerni tok z zaprtim vezjem. Odsek verige ( cd) je homogena.

Ohmov zakon

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

Parcela ( ab) vsebuje trenutni vir z EMF, ki je enak \\ (\\ mathcal (E) \\).

Po Ohmovem zakonu za raznoliko mesto,

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

Če dodamo obe enakosti, dobimo:

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

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

$$ \\ barva (modra) (I \u003d \\ frac (\\ mathcal (E)) (R + r)) $$

Ta formula izraža ohmov zakon za celotno verigo : trenutna jakost v celotnem vezju je enaka elektromotorni sili vira, deljena z vsoto uporov homogenih in heterogenih odsekov vezja (notranji upor vira).

Odpornost r   heterogena ploskev na sl. 1.8.2 se lahko šteje kot notranji upor tokovnega vira . V tem primeru se zaplet ( ab) na sliki 1.8.2 je notranji del vira. Če točke a   in b   tesno z prevodnikom, katerega upor je majhen v primerjavi z notranjim uporom vira (\\ (R \\ \\ ll r \\)), potem bo tekel v tokokrogu tok kratkega stika

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

Moč toka kratkega stika je največja jakost toka, ki jo lahko dobimo iz danega vira z elektromotorno silo \\ (\\ mathcal (E) \\) in notranjim uporom \\ (r \\). Pri virih z nizko notranjo upornostjo je lahko tok kratkega stika zelo velik in lahko povzroči uničenje električnega tokokroga ali vira. Na primer, v svinčenih akumulatorjih, ki se uporabljajo v avtomobilih, je lahko tok kratkega stika nekaj sto amperov. Kratki stiki v svetlobnih omrežjih, ki jih napajajo podstanice (na tisoče amperov), so še posebej nevarni. Da bi se izognili uničevalnemu učinku tako visokih tokov, so v tokokrogu vključene varovalke ali posebni odklopniki.

V nekaterih primerih se za preprečitev nevarnih vrednosti toka kratkega stika nekaj zunanjega upora zaporedno poveže z virom. Nato odpor r   enako vsoti notranje upornosti vira in zunanje upornosti, v primeru kratkega stika pa jakost toka ne bo pretirano velika.

Če je zunanji tokokrog odprt, je \\ (\\ Delta \\ phi_ (ba) \u003d - \\ Delta \\ phi_ (ab) \u003d \\ mathcal (E) \\), to je, da je potencialna razlika na polih odprte baterije enaka njenemu EMF.

Če je zunanja obremenitev R   vklopljen in skozi akumulator teče tok jaz, potencialna razlika na njegovih polih postane enaka

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

Na sliki 1.8.3 je shematični prikaz vira enosmernega toka z emf, enakim \\ (\\ mathcal (E) \\) in notranjim uporom r   v treh načinih: "v prostem teku", delo na obremenitvi in \u200b\u200bnačin kratkega stika (kratek stik). Navedena sta moč \\ (\\ overrightarrow (E) \\) električnega polja znotraj akumulatorja in sile, ki delujejo na pozitivne naboje: \\ (\\ overrightarrow (F) _ (e) \\) je električna sila in \\ (\\ overrightarrow (F) _ (st ) \\) - tretja sila. V načinu kratkega stika električno polje znotraj akumulatorja izgine.

Za merjenje napetosti in tokov v enosmernih električnih tokokrogih se uporabljajo posebni instrumenti - voltmetrov   in ampermetri.

Voltmeter   zasnovan za merjenje razlike potenciala, ki se uporablja na njegovih terminalih. Povezuje vzporedno del vezja, na katerem se meri potencialna razlika. Vsak voltmeter ima nekaj notranjega upora \\ (R_ (V) \\). Da voltmeter ne prinese opazne prerazporeditve tokov, ko je povezan z izmerjenim vezjem, bi moral biti njegov notranji upor velik v primerjavi z uporom tistega dela vezja, na katerega je priključen. Za vezje, prikazano na sl. 1.8.4, je ta pogoj zapisan kot:

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

Ta pogoj pomeni, da je tok \\ (I_ (V) \u003d \\ Delta \\ phi_ (cd) / R_ (V) \\), ki teče skozi voltmeter, veliko manjši od trenutnega \\ (I \u003d \\ Delta \\ phi_ (cd) / R_ (1 ) \\), ki teče vzdolž preizkušenega dela vezja.

Ker znotraj voltmetra ni zunanjih sil, potencialna razlika na njegovih sponkah po definiciji sovpada z napetostjo. Zato lahko rečemo, da voltmeter meri napetost.

Ampermeter   Zasnovan za merjenje trenutne jakosti v vezju. Ampermeter je zaporedno povezan z odprtim vezjem, tako da skozi njega prehaja celoten izmerjeni tok. Ampermeter ima tudi nekaj notranjega upora \\ (R_ (A) \\). Za razliko od voltmetra mora biti notranja upornost ampermetra precej majhna v primerjavi s skupno upornostjo celotnega tokokroga. Za vezje na sl. 1.8.4 upornost ampermetra mora izpolnjevati pogoj

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

tako da se ob vklopu ampermetra tok v tokokrogu ne spremeni.

Merilni instrumenti - voltmetri in ampermetri - so dveh vrst: kazalec (analogni) in digitalni. Digitalni električni števci so sofisticirane elektronske naprave. Običajno digitalni instrumenti zagotavljajo večjo natančnost merjenja.

Pošljite svoje dobro delo v bazo znanja je preprosto. Uporabite spodnji obrazec

Študenti, diplomanti, mladi znanstveniki, ki v svojem študiju in delu uporabljajo bazo znanja, vam bodo zelo hvaležni.

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

MINISTRSTVO ZA IZOBRAŽEVANJE REPUBLIKE BELORUSIJE

Oddelek za naravoslovje

izvleček

Ohmov zakon

Narejeno v:

Ivanov M.A.

Uvod

1. Splošni pogled na Ohmov zakon

2. Zgodovina odkritja Ohmovega zakona, kratka biografija znanstvenika

3. Vrste Ohmovih zakonov

4. Prve študije upora prevodnikov

5. Električne meritve

Zaključek

Literatura, drugi viri informacij

Uvod

Pojave, povezane z elektriko, smo videli v starodavni Kitajski, Indiji in stari Grčiji nekaj stoletij pred začetkom naše dobe. Okrog leta 600 pred našim štetjem je po ohranjenih legendah starogrški filozof Thales iz Mileta poznal lastnost jantarja, ki ga je drgnil na volno, da je privabljal lahke predmete. Mimogrede, stari Grki so besedo imenovali jantarja. Iz njega je prišla tudi beseda "elektrika". Grki pa so samo opazovali pojave elektrike, vendar niso znali razložiti.

19. stoletje je bilo polno odkritij, povezanih z elektriko. Eno odkritje je v nekaj desetletjih povzročilo celo verigo odkritij. Električna energija iz predmeta raziskovanja se je začela spreminjati v blago. Začela se je s široko uvedbo na različnih področjih proizvodnje. Izumili in ustvarili so elektromotorje, generatorje, telefon, telegraf, radio. Začne se uvajanje električne energije v medicino.

Napetost, tok in upor so fizikalne veličine, ki označujejo pojave, ki se pojavljajo v električnih vezjih. Te vrednosti so med seboj povezane. To povezavo je najprej preučil nemški fizik 0m. Ohmov zakon je bil odkrit leta 1826.

1. Splošni pogled na Ohmov zakon

Ohmov zakon je:   Moč toka v odseku vezja je neposredno sorazmerna z napetostjo v tem odseku (za dani upor) in obratno sorazmerna z upornostjo odseka (za dano napetost): I \u003d U / R, iz formule izhaja, da je U \u003d IChR in R \u003d U / I. Ker je Ker upor tega prevodnika ni odvisen od napetosti ali jakosti toka, je treba zadnjo formulo prebrati na naslednji način: upor tega prevodnika je enak razmerju napetosti na njegovih koncih in jakosti toka, ki teče skozi njega. V električnih tokokrogih so najpogosteje vodniki (porabniki električne energije) priključeni zaporedno (na primer žarnice v božičnih lučkah) in vzporedno (na primer domače električne naprave).

Pri zaporedni povezavi je trenutna jakost v obeh vodnikih (žarnicah) enaka: I \u003d I1 \u003d I2, napetost na koncih obravnavanega odseka vezja je vsota napetosti na prvi in \u200b\u200bdrugi žarnici: U \u003d U1 + U2. Skupna odpornost mesta je enaka vsoti upora žarnic R \u003d R1 + R2.

Ko so uporovniki vzporedno priključeni, je napetost na odseku tokokroga in na koncih uporov enaka: U \u003d U1 \u003d U2. jakost toka v nerazvejenem delu vezja je enaka vsoti tokov v posameznih uporih: I \u003d I1 + I2. Skupna upornost odseka je manjša od upora vsakega upora.

Če so upori uporov enaki (R1 \u003d R2), potem je skupni upor odseka Če so trije ali več uporov povezani vzporedno z vezjem, potem je skupni upor lahko -

najdemo s formulo: 1 / R \u003d 1 / R1 + 1 / R2 + ... + 1 / RN. Vzporedno so povezani tudi omrežni odjemalci, ki so ocenjeni za napetost, ki je enaka omrežni napetosti.

Ohmov zakon torej vzpostavlja razmerje med trenutno močjo jaz   v prevodniku in potencialna razlika (napetost) U   med dvema fiksnima točkama (odseki) tega prevodnika:

Koeficient sorazmernosti R, odvisno od geometrijskih in električnih lastnosti prevodnika in temperature se imenuje ohmični upor ali preprosto upor določenega odseka prevodnika.

2. Zgodovina odkritja Ohmovega zakona, kratka biografija znanstvenika

Georg Simon Om se je rodil 16. marca 1787 v Erlangenu v družini dednega ključavničarja. Georg je po diplomi vstopil v mestno gimnazijo. Univerzo je nadzirala gimnazija Erlangen. Razrede na gimnaziji so poučevali štirje profesorji. Georg je po končani srednji šoli spomladi 1805 začel študirati matematiko, fiziko in filozofijo na Filozofski fakulteti Univerze v Erlangenu.

Po študiju tri semestre je sprejel povabilo na mesto učitelja matematike na zasebni šoli v švicarskem mestu Gotstadt.

Leta 1811 se je vrnil v Erlangen, diplomiral na univerzi in doktoriral. Takoj po diplomi so mu ponudili mesto zasebnega docenta oddelka za matematiko iste univerze.

Leta 1812 je bil Om imenovan za učitelja matematike in fizike na šoli v Bambergu. Leta 1817 je objavil svoje prvo tiskano delo o učni metodi, "Najbolj optimalen način poučevanja geometrije v pripravljalnih razredih." Om se je lotil raziskovanja električne energije. Ohm je postavil temelje za Coulombovo torzijsko tehtnico v središču njegovega električnega števca. Ohm je rezultate svoje raziskave formaliziral v obliki članka z naslovom "Predhodno poročilo o zakonu, s katerim kovine izvajajo kontaktno elektriko." Članek je bil objavljen leta 1825 v reviji Physics and Chemistry, ki jo je objavil Schweiger. Vendar se je izraz, ki ga je Om našel in objavil, izkazal za napačen, kar je bil eden od razlogov za njegovo dolgotrajno nepriznavanje. Ob upoštevanju vseh previdnostnih ukrepov in vnaprej odpravljenih vseh domnevnih virov napak, je Ohm nadaljeval z novimi meritvami.

Njegov znameniti članek "Opredelitev zakona, po katerem kovine izvajajo kontaktno elektriko, in osnutek teorije voltaičnega aparata in Schweiggerjevega animatorja" se pojavi leta 1826 v reviji Physics and Chemistry.

Maja 1827 "Teoretične raziskave električnih vezij", z obsegom 245 strani, ki so zdaj vsebovale Ohmove teoretične premisleke o električnih vezjih. V tem delu je znanstvenik predlagal karakterizacijo električnih lastnosti prevodnika po njegovi upornosti in ta izraz uvedel v znanstveno uporabo. Ohm je našel enostavnejšo formulo zakona sekcije električnega tokokroga, ki ne vsebuje EMF: "Velikost toka v galvanskem vezju je neposredno sorazmerna z vsoto vseh napetosti in obratno sorazmerna z vsoto zmanjšanih dolžin. Skupna zmanjšana dolžina je določena kot vsota vseh posameznih zmanjšanih dolžin za homogene odseke, ki imajo različna prevodnost in različen prerez. "

Leta 1829 se je pojavil njegov članek "Eksperimentalna študija dela elektromagnetnega množitelja", v katerem so bili postavljeni temelji teorije električnih merilnih instrumentov. Tu je Ohm predlagal odporno enoto, za katero je izbral upornost bakrene žice dolge 1 stopalo in preseka 1 kvadratne črte.

Leta 1830 se pojavi nova študija Ohma "Poskus ustvarjanja približne teorije o unipolarni prevodnosti". Šele leta 1841 so Ohmovo delo prevedli v angleščino, leta 1847 - v italijanščino, leta 1860 - v francoščino.

16. februarja 1833, sedem let po objavi članka, v katerem je bilo objavljeno njegovo odkritje, je Omu na novo organizirani Politehniški šoli v Nürnbergu ponudil mesto profesorja fizike. Znanstvenik začne raziskovati na področju akustike. Ohm je rezultate svojih akustičnih raziskav formuliral v obliki zakona, ki je pozneje postal znan kot Ohmov akustični zakon.

Pred vsemi tujimi znanstveniki sta Ohmov zakon priznala ruska fizika Lenz in Jacobi. Pomagali so pri njegovem mednarodnem priznanju. Kraljevsko društvo v Londonu je 5. maja 1842 z udeležbo ruskih fizikov podelilo Om zlato medaljo in ga izvolilo za svojega člana.

Leta 1845 je bil izvoljen za rednega člana Bavarske akademije znanosti. Leta 1849 je bil znanstvenik povabljen na univerzo v Münchnu kot izreden profesor. Istega leta je bil imenovan za vodjo državnega zbora fizikalnih in matematičnih naprav s sočasnimi predavanji fizike in matematike. Leta 1852 je Om dobil mesto rednega profesorja. Om je umrl 6. julija 1854. Leta 1881 so znanstveniki na elektrotehniškem kongresu v Parizu soglasno potrdili ime odporne enote - 1 Ohm.

3. Vrste Ohmovih zakonov

Obstaja več vrst Ohmovega zakona.

Ohmov zakon za homogeni odsek verige   (ki ne vsebuje vira toka): tok v prevodniku je sorazmeren z napetostjo napetosti in obratno sorazmeren z uporom prevodnika:

Ohmov zakon za celotno verigo - tok v tokokrogu je sorazmeren z EMF, ki deluje v tokokrogu, in obratno sorazmeren z vsoto upornosti vezja in notranjega upora vira.

kjer sem trenutna moč

E - elektromotorna sila

R je zunanja upornost vezja (tj. Upornost

del vezja, ki je zunaj vira EMF)

EMF je delo zunanjih sil (to je sil neelektričnega izvora) pri premikanju naboja v tokokrogu, povezanem z velikostjo tega naboja.

Enote:

EMF - Volti

Tok - amperi

Odpornosti (R in r) - Ohmi

Z uporabo osnovnega zakona električnega tokokroga (Ohmov zakon) je mogoče razložiti številne naravne pojave, ki se na prvi pogled zdijo skrivnostni in paradoksalni. Na primer, vsi vemo, da je vsak človeški stik z živimi električnimi žicami smrtonosen. Samo en dotik pretrgane žice visokonapetostnega voda lahko z električnim tokom ubije človeka ali živali. Toda hkrati nenehno vidimo, kako ptice mirno sedijo na visokonapetostnih napajalnih žicah in nič ne ogroža življenja teh živih bitij. Kako najti razlago za tak paradoks?

Toda ta pojav je razložen precej preprosto, če si predstavljate, da je ptica na električni žici eden od odsekov električnega omrežja, odpornost drugega je veliko višja od upora drugega odseka istega vezja (to je majhna vrzel med nogami ptice). Posledično bo električni tok, ki deluje na prvi odsek vezja, torej na telo ptice, zanj popolnoma varen. Popolna varnost pa ji je zagotovljena le v stiku z mestom visokonapetostne žice. Če pa se samo ptica, ki sedi na daljnovodu, dotakne žice ali kljuna s krilom ali katerim koli predmetom, ki se nahaja blizu žice (na primer telegrafski drog), potem ptica neizogibno umre. Konec koncev je steber neposredno povezan z zemljo in tok električnih nabojev, ki prehaja na telo ptice, ga je sposoben takoj ubiti, hitro se premakne proti zemlji. Na žalost zaradi tega v mestih umre veliko ptic.

Da bi zaščitili ptice pred škodljivimi vplivi električne energije, so tuji znanstveniki razvili posebne naprave - perlice za ptice, izolirane pred električnim tokom. Takšne naprave so bile nameščene na visokonapetostnih daljnovodih. Ptice, ki se prilegajo na osamljenega ostreža, se lahko brez ključa, dotikajo žic, drogov ali nosilcev s kljunom, krili ali repom. Površina zgornjega, tako imenovanega stratum corneum človeške kože ima največjo odpornost. Odpornost suhe in nepoškodovane kože lahko doseže 40.000 - 100.000 ohmov. Stratum corneum je zelo nepomemben, le 0,05 - 0,2 mm. in se zlahka prebije z napetostjo 250 V. V tem primeru se upor zmanjša za stokrat in pade prej, kolikor daljši tok deluje na človeško telo. Dramatično do 800 - 1000 Ohmov zmanjšajo odpornost človeškega telesa, prekomerno potenje kože, prekomerno delo, živčno vznemirjenje, zastrupitve. To pojasnjuje, da včasih tudi majhna napetost lahko povzroči električni udar. Če je na primer odpornost človeškega telesa 700 Ohmov, bo nevarna napetost le 35 V. Zato električarji na primer uporabljajo celo 36-voltno izolacijsko zaščitno opremo - gumijaste rokavice ali instrument z izoliranimi ročaji.

Ohmov zakon je videti tako preprost, da so težave, ki jih je bilo treba premagati, pri sprejemanju tega spregledane in pozabljene. Ohmovega zakona ni enostavno preveriti in ga ni mogoče razumeti kot očitno resnico; v resnici pri mnogih materialih ni zadovoljen.

Kakšne so potem te težave? Ali ni mogoče preveriti, kaj daje spremembo števila elementov voltaičnega stolpca in določiti tok za različno število elementov?

Dejstvo je, da ko vzamemo različno število elementov, spremenimo celotno verigo, ker dodatni elementi imajo dodatno odpornost. Zato morate poiskati način, kako spremeniti napetost brez spreminjanja same baterije. Poleg tega različno velik tok segreva žico, dokler temperatura ne doseže temperature, ta učinek pa lahko vpliva tudi na trenutno moč. Om (1787-1854) je te težave premagal tako, da je izkoristil fenomen termoelektričnosti, ki ga je leta 1822 odkril Seebeck (1770-1831).

Ohm je tako pokazal, da je tok sorazmeren napetosti in obratno sorazmeren z impedanco vezja. To je bil preprost rezultat za zapleten eksperiment. Tako bi se nam vsaj zdaj moralo zdeti.

Ohmovi sodobniki, zlasti njegovi rojaki, so razmišljali drugače: morda je ravno njihova preprostost vzbudila sum. Om se je soočal s težavami v karieri, čutil je potrebo; Om je še posebej potlačil dejstvo, da njegova dela niso bila prepoznana. Če gre za zasluge Velike Britanije, zlasti kraljeve družbe, je treba povedati, da je Omovo delo tam dobilo zasluženo priznanje. Om je eden tistih velikih ljudi, katerih imena so pogosto napisana z majhno črko: ime "om" je bilo dodeljeno enoti upora.

4. Prve študije upora prevodnikov

Kaj je dirigent? To je čisto pasivna komponenta električnega tokokroga, so odgovorili prvi raziskovalci. Vključiti se v njegovo raziskovanje pomeni preprosto loviti možgane na nepotrebne uganke, ker le trenutni vir je aktivni element.

Ta pogled na stvari nam razloži, zakaj so znanstveniki vsaj do leta 1840 pokazali malo zanimanja za nekaj del, ki so bila opravljena v tej smeri.

Torej je na drugem kongresu italijanskih znanstvenikov, ki je bil leta 1840 v Torinu (prvi se je srečal v Pisi leta 1839 in celo dobil nekaj političnega pomena), v razpravi o poročilu, ki ga je predstavil Marianini, De la Rive trdil, da je prevodnost večine tekočin ni absolutna, "ampak je relativno in se spreminja s spremembo trenutne jakosti." Toda Ohmov zakon je bil objavljen pred 15 leti!

Med redkimi znanstveniki, ki so se po izumu galvanometra prvi začeli ukvarjati s prevodnostjo prevodnikov, je bil tudi Stefano Marianini (1790-1866).

Do svojega odkritja je prišel po naključju in preučil napetost baterij. Opozoril je, da se s povečanjem števila elementov volt stolpca elektromagnetni učinek na puščici ne opazno poveča. Marianini je takoj pomislil, da je vsak volt element ovira pri prehodu toka. Naredil je eksperimente s pari "aktivni" in "neaktivni" (torej sestavljeni iz dveh bakrenih plošč, ločenih z mokrim tesnilom) in eksperimentalno ugotovil razmerje, v katerem bo sodobni bralec prepoznal poseben primer Ohmovega zakona, ko upor zunanjega tokokroga ni sprejet pozornosti, kot je bilo to v izkušnji Marianinija.

Georg Simon Om (1789-1854) je priznal zasluge Marianinija, čeprav njegova dela Omu niso nudila neposredne pomoči pri delu. Om je v svojih študijah navdihnil z delom (Analitična teorija toplote, Pariz, 1822) Jeana Baptisteja Fourierja (1768–1830), enega najpomembnejših znanstvenih del vseh časov, ki je med matematiki in fiziki zelo hitro pridobil slavo in ugled tisti čas. Omu je prišel na idejo, da je mehanizem "toplotnega toka", o katerem govori Fourier, mogoče primerjati z električnim tokom v prevodniku. In tako kot v Fourierjevi teoriji se toplotni tok med dvema telesoma ali med dvema točkama istega telesa razloži s temperaturno razliko, tako kot Ohm razloži razliko v "elektroskopskih silah" na dveh točkah prevodnika, pojav električnega toka med njima.

Ob upoštevanju te analogije je Ohm začel svoje eksperimentalne študije z določanjem relativne prevodnosti različnih prevodnikov. Z uporabo metode, ki je zdaj postala klasična, je med dvema točkama vezja zaporedno povezoval tanke vodnike iz različnih materialov enakega premera in spreminjal njihovo dolžino, tako da je bil določen tok. Prvi rezultati, ki jih je danes uspel doseči, se zdijo skromni. ohm zakon električni galvanometer

Zgodovinarji so na primer presenečeni nad dejstvom, da ima srebro po Ohmovih meritvah manjšo prevodnost kot baker in zlato in s sprejemljivo sprejemljivostjo razlage, ki jo je pozneje dal sam Ohm, po kateri je bil poskus izveden s srebrno žico, prevlečeno s plastjo olja, in to zavajalo natančno vrednost premer.

Takrat je bilo med poskusi veliko virov napak (nezadostna čistost kovine, težave pri umerjanju žice, težave pri natančnih meritvah itd.). Najpomembnejši vir napak je bila polarizacija baterij. Trajni (kemični) elementi še niso bili znani, zato se je v času, potrebnem za meritve, elektromotorna sila elementa močno spremenila. Prav ti razlogi so povzročili napake, ki so Ohma pripeljale do zaključka svojih poskusov o logaritmičnem zakonu odvisnosti tokovne moči od upora prevodnika, povezanega med dvema točkama vezja. Po objavi prvega članka mu je Oma Poggendorf svetovala, naj opusti kemične elemente in uporabi termoelement z bakrenim bizmutom, ki ga je Seebeck uvedel tik pred tem.

Ohm je upošteval ta nasvet in ponovil svoje poskuse, sestavil enoto s termoelektrično baterijo, v zunanjem krogu katere je bilo zaporedno povezanih osem bakrenih žic istega premera, vendar različnih dolžin. Tok je meril z nekakšno torzijsko tehtnico, ki jo je oblikovala magnetna igla, obešena na kovinski navoj. Ko jo je tok, vzporeden puščici, odvrnil, je Ohm zasukal nit, na kateri je bila obešena, dokler puščica ni bila v svojem normalnem položaju;

tok je veljal za sorazmerno s kotom, pod katerim je bila nit zvita. Ohm je zaključil, da lahko rezultate poskusov, izvedenih z osmimi različnimi žicami, "zelo dobro izrazimo z enačbo

pri čemer X pomeni jakost magnetnega delovanja prevodnika, katerega dolžina je x, a in b sta konstanti, odvisno od vznemirljive sile in odpornosti drugih delov vezja.

Pogoji poskusa so se spremenili: uporov in termoelektričnih parov smo zamenjali, vendar so bili rezultati še vedno zreducirani na zgornjo formulo, ki zelo preprosto preide na dobro znano, če X nadomestimo s tokom, a z elektromotorno silo in b + x na skupno upornost vezja.

Ohm je s to formulo uporabil za preučevanje delovanja množitelja Schweiger na odklon puščice in za preučevanje toka, ki teče v zunanjem vezju baterije celic, odvisno od tega, kako so povezane - zaporedno ali vzporedno. Tako pojasnjuje (kot se zdaj dogaja v učbenikih), kaj določa zunanji tok akumulatorja, vprašanje, ki je bilo za prve raziskovalce precej temačno. Om je upal, da mu bo njegovo eksperimentalno delo odprlo pot do univerze, ki si jo je tako želel. Vendar pa so članki ostali neopaženi. Nato je zapustil mesto učitelja v kölnski gimnaziji in odšel v Berlin, da bi teoretično dojel rezultate. Leta 1827 je v Berlinu objavil svoje glavno delo Die galvanische Kette, mathe-matisch bearbeitet (galvansko vezje se je razvilo matematično).

Ta teorija, v razvoj katere se je zgledovala, kot smo že nakazali, Fourierjeva analitična teorija toplote, uvaja koncepte in natančne definicije elektromotorne sile oziroma "elektroskopske sile", kot se imenuje Ohm, prevodnost (Starke der Leitung) in jakost toka. Kot izraz zakona, ki ga je izbral v različni obliki, ki so ga dali sodobni avtorji, Ohm piše v omejenih količinah za posebne primere specifičnih električnih tokokrogov, med katerimi je še posebej pomemben termoelektrični tokokrog. Na podlagi tega oblikuje dobro znane zakone spreminjanja električne napetosti vzdolž vezja.

Toda Ohmove teoretične študije so prav tako ostale neopažene in če je kdo pisal o njih, je šlo samo za zasmehovanje "boleče fantazije, katere edini namen je želja, da se prikrajša dostojanstvo narave." In šele približno deset let pozneje so njegova briljantna dela postopoma začela dobivati \u200b\u200bpriznanje: v

Nemčijo so pohvalili Poggendorf in Fechner, v Rusiji - Lenz, v Angliji - Wheatstone, v Ameriki - Henry, v Italiji - Matteucci.

Skupaj s poskusi Ohma v Franciji je svoje eksperimente vodil A. Becquerel, v Angliji pa - Barlow. Poskusi prvega so še posebej izjemni z uvedbo diferencialnega galvanometra z dvojnim navijanjem okvirja in uporabo merilne metode "nič". Barlowovi poskusi so vredni omembe, ker so eksperimentalno potrdili konstantnost trenutne jakosti v krogu. Ta zaključek je leta 1831 preizkusil in razdelil na notranji akumulatorski tok Fechner, leta 1851 povzel Rudolf Kolrausch

(180E - 1858) na tekočih vodnikih, nato pa ponovno potrjeno s temeljitimi poskusi Gustava Needmana (1826-1899).

5. Električne meritve

Becquerel je za primerjavo električnih uporov uporabil diferencialni galvanometer. Na podlagi svojih raziskav je formuliral že znani zakon odvisnosti upora prevodnika od njegove dolžine in preseka. Ta dela je nadaljeval Pouillet in jih opisal v naslednjih izdajah svojega znamenitega "Elements de

physique Experentale ”(“ Osnove eksperimentalne fizike ”), prva izdaja se je pojavila leta 1827. Odpornost je bila določena s primerjalno metodo.

Že leta 1825 je Marianini pokazal, da se v razvejanih tokokrogih električni tok porazdeli po vseh prevodnikih, ne glede na to, iz katerega materiala so izdelani, v nasprotju z izjavo Volta, ki je verjel, da če eno vejo vezja tvori kovinski prevodnik, ostalo pa tekočino, potem mora ves tok preiti skozi kovinski prevodnik. Arago in Pouillet sta popularizirala opažanja Marianinija v Franciji. Še ne poznajo Ohmovega zakona, je Pourier leta 1837 uporabil ta opažanja in Becquerelove zakone, da bi pokazal, da je prevodnost tokokroga enakovredna dvema

razvejane verige, ki je enaka vsoti prevodnosti obeh verig. Pourier je s tem delom začel raziskovanje razvejanih verig. Pouye jim je določil več pogojev,

ki so še živi, \u200b\u200bin nekateri posebni zakoni, ki jih je Kirchhoff leta 1845 povzel v svojih znamenitih "načelih" ..

Največji zagon za izvajanje električnih meritev, zlasti meritev upora, so dale večje potrebe po tehnologiji in najprej težave, ki so nastale s pojavom električnega telegrafa. Prvič se je ideja o uporabi električne energije za prenos signalov na daljavo rodila v XVIII. Volta je opisal telegrafski projekt, Ampère pa je leta 1820 predlagal uporabo elektromagnetnih pojavov za prenos signalov. Zamisel o Amferju so ubrali mnogi znanstveniki in tehniki: leta 1833 sta Gauss in Weber v Göttingenu zgradila preprosto telegrafsko linijo, ki je povezovala astronomski observatorij in fizikalni laboratorij. Toda telegraf je dobil praktično prijavo po zaslugi Američana Samuela Morseja (1791-1872), ki je leta 1832 imel dobro idejo o ustvarjanju telegrafske abecede, sestavljene iz samo dveh znakov. Po številnih Morsejevih poskusih je leta 1835 končno na zasebni način sestavil prvi surov model telegrafa na newyorški univerzi. Leta 1839 poskus

meja med Washingtonom in Baltimorejem in leta 1844 je nastalo prvo ameriško podjetje, ki je tržilo nov izum, ki ga je organiziral Morse. To je bila tudi prva praktična uporaba rezultatov znanstvenih raziskav na področju električne energije.

V Angliji je študij in izboljšanje telegrafa prevzel Charles Wheatstone (1802-1875), nekdanji mojster izdelovanja glasbil. Razumevanje pomena

wheatstone meritve, Wheatstone je začel iskati najpreprostejše in najbolj natančne metode za takšne meritve. Primerjalna metoda, ki je bila takrat v uporabi, je, kot smo videli, dala nezanesljive rezultate, predvsem zaradi pomanjkanja stabilnih virov energije. Wheatstone je že leta 1840 našel metodo merjenja upora, ne glede na konstantnost elektromotorne sile, in svojo napravo pokazal Jacobiju. Vendar pa se je članek, v katerem je opisana ta naprava in ki ga lahko imenujemo prvo delo na področju elektrotehnike, pojavil šele leta 1843. Ta članek opisuje znameniti "most", ki je bil nato imenovan po Wheatstoneu. Pravzaprav je bila takšna naprava opisana -

že leta 1833 Gunther Christie in neodvisno od njega leta 1840 Marianini; oba sta predlagala metodo redukcije na nič, vendar so njihove teoretične razlage, v katerih Ohmov zakon ni bil upoštevan, pustil veliko želenega.

Whitston je bil ljubitelj Om in je zelo dobro poznal njegov zakon, zato se teorija o "Wheatstone mostu" ni razlikovala od tiste, ki je bila dana v učbenikih. Poleg tega je Whitston, da bi hitro in priročno spremenil upor ene strani mostu, da bi dosegel ničelno jakost toka v galvanometru, vključenem v diagonalno roko mostu, zgradil tri vrste reostatov (sam je to besedo predlagal

analogije z "reophorom", ki ga je uvedel Ampère, v imitaciji katerega je Pekle skoval tudi izraz "reometer"). Prvo vrsto reostata s premičnim nosilcem, ki je bil uporabljen zdaj, je ustvaril Wheatstone po analogiji s podobno napravo, ki jo je uporabil Jacobi leta 1841. Druga vrsta reostata je bila v obliki lesenega valja, okoli katerega je bil navit del žice, povezane v vezje, ki se je zlahka odvijal iz lesenega valja na bronu. Tretja vrsta reostata je bila podobna "shrambi odpornosti", ki jo je imel Ernst

Werner Siemens (1816-1892), znanstvenik in industrialec, se je leta 1860 izboljšal in razširil. Wheatstone most je omogočil merjenje elektromotornih sil in uporov.

Za oblikovanje podvodnega telegrafa, morda celo več kot zračnega telegrafa, je bil potreben razvoj električnih merilnih metod. Poskusi s podvodnim telegrafom so se začeli leta 1837, ena prvih težav, ki jih je bilo treba rešiti, je bilo določanje trenutne hitrosti širjenja. Že leta 1834 je Wheatstone uporabljal vrtljiva ogledala, kot smo že omenili v pogl. 8, je opravil prve meritve te hitrosti, vendar so rezultati, ki jih je dobil, nasprotovali rezultatom Latimerja Clarka, slednji pa po novem ni ustrezal kasnejšim raziskavam drugih znanstvenikov.

Leta 1855 je William Thomson (ki je pozneje prejel naziv lorda Kelvina) razložil razlog za vse te razlike. Po Thomsonu trenutna hitrost v prevodniku nima določene vrednosti. Tako kot je hitrost širjenja toplote v palici odvisna od materiala, je tudi hitrost toka v prevodniku odvisna od produkta njegove upornosti in električne kapacitivnosti. Po tej svoji teoriji, ki je bila v njegovih "" časih

thomson je bil izpostavljen hudim kritikam in se ukvarjal s težavami, povezanimi s podvodnim telegrafom.

Prvi čezatlantski kabel, ki je povezoval Anglijo in Ameriko, je deloval približno mesec dni, a se je nato poslabšal. Thomson je izračunal nov kabel, opravil številne meritve upora in kapacitivnosti, prišel je do novih oddajnih naprav, med katerimi je treba omeniti astatični odsevni galvanometer, ki ga je nadomestil "sifon snemalnik" lastnega izuma. Končno je leta 1866 nov čezatlantski kabel uspešno začel veljati. Nastanek tega prvega velikega električnega objekta je spremljal razvoj sistema enot električnih in magnetnih meritev.

Osnovo elektromagnetne metrike je postavil Karl Friedrich Gauss (1777-1855) v svojem znamenitem članku "Intensitas vis magneticae terrestris ad mensuram absolutam revocata" ("Obseg moči zemeljskega magnetizma v absolutnih merilih"), objavljenega leta 1832. Gauss je opozoril, da magnetne enote med seboj niso združljive

vsaj v večini, zato je predlagal sistem absolutnih enot, ki temelji na treh osnovnih enotah mehanike: sekunda (enota časa), milimeter (enota dolžine) in miligram (enota mase). Skozi njih je izrazil vse druge fizične enote in izoblikoval številne merilne instrumente, zlasti magnetometer za merjenje v absolutnih enotah zemeljskega magnetizma. Gaussovo delo je nadaljeval Weber, ki je zgradil veliko svojih naprav in naprav, ki jih je zamislil Gauss. Postopoma, zlasti po zaslugi Maxwellovega dela, opravljenega v posebni komisiji za meritve, ki jo je ustanovilo Britansko združenje, ki je letna poročila izdajala od leta 1861 do 1867, se je pojavila ideja o oblikovanju enotnih sistemov ukrepov, zlasti sistema elektromagnetnih in elektrostatičnih ukrepov.

Misli o ustvarjanju takšnih absolutnih sistemov enot so bile podrobno opisane v zgodovinskem poročilu za leto 1873 druge komisije britanskega združenja. Mednarodni kongres, ki je bil leta 1881 sklican v Parizu, je prvič ustanovil mednarodne merske enote in vsakemu dodelil ime v čast nekega velikega fizika. Večina teh imen je še vedno ohranjenih: volti, ohmi, ampere, jouli itd. Po

Številni vzponi in padci so leta 1935 uvedli mednarodni sistem Georgi ali MKSQ, ki za glavne enote vzame meter, kilogram maso, sekundo in ohm.

"Sistemi" enot so povezani z "dimenzijskimi formulami", ki jih je prvi uporabil Fourier v svoji analitični teoriji toplote (1822), razširil pa jih je Maxwell, ki je v njih uveljavil notacijo. Meroslovje prejšnjega stoletja, ki je temeljilo na želji po razlagi vseh pojavov s pomočjo mehanskih modelov, je pripisalo velik pomen formulam dimenzij, v katerih je želela videti nič več in nič manj ključnega pomena skrivnosti narave. Hkrati so bile podane številne izjave skoraj dogmatične narave. Torej, skoraj obvezna dogma je bila zahteva, da so bile osnovne količine zagotovo tri. Toda proti koncu stoletja so se začeli zavedati, da so dimenzijske formule čista konvencija, zaradi česar je zanimanje za dimenzijske teorije začelo postopoma upadati.

Zaključek

E. Lommel, profesor fizike na univerzi v Münchnu, je ob odprtju spomenika znanstveniku leta 1895 dobro spregovoril o pomenu Omove raziskave:

"Ohmovo odkritje je bila svetla bakla, osvetljevala je območje elektrike, ki je bilo pred njim zagrnjeno v temo. Ohm je pokazal edino pravo pot skozi neprehoden gozd nejasnih dejstev. Izjemne uspehe v razvoju elektrotehnike, ki smo jih v zadnjih desetletjih presenečeno opazovali, je bilo mogoče doseči le na podlagi odkritja Om. Samo tisti, ki je sposoben prevladati nad silami narave in jih nadzirati, ki zna razvozlati naravne zakone, je Om iztrgal iz narave, ki jo je tako dolgo skrival in jo dal v roke sodobnikom. "

Seznam uporabljenih virov

Dorfman Y. G. Svetovna zgodovina fizike. M., 1979 Ohm G. Opredelitev zakona, po katerem kovine izvajajo kontaktno elektriko. - V knjigi: Klasika fizikalne znanosti. M., 1989

Enciklopedija Sto ljudi. Kar je spremenilo svet. Ohm.

Prohorov A.M. Fizikalno enciklopedični slovar,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

Podobni dokumenti

Zgodba o odkritju Isaaca Newtona o "zakonu univerzalne gravitacije", dogodki pred tem odkritjem. Bistvo in meje uporabe zakona. Oblikovanje Keplerjevih zakonov in njihova uporaba pri gibanju planetov, njihovih naravnih in umetnih satelitov.

predstavitev dodana 25.07.2010


Študija gibanja telesa pod delovanjem stalne sile. Harmonična oscilatorna enačba Opis nihanja matematičnega nihala. Gibanje planetov okoli sonca. Rešitev diferencialne enačbe. Uporaba Keplerjevega zakona, Newtonovega drugega zakona.

izvleček, dodano 24.08.2015


Zgodovina odkritja zakona gravitacije. Johannes Kepler kot eden odkrivalcev zakona gibanja planetov okoli sonca. Bistvo in značilnosti eksperimenta Cavendish. Analiza teorije medsebojnega privlačenja. Glavne meje uporabe zakona.

predstavitev dodana 29.03.2011


Preučeval je "Arhimedov zakon", izvajal poskuse za določitev arhimedove sile. Izpeljava formul za iskanje mase izpodrinjene tekočine in izračun gostote. Uporaba "Arhimedovega zakona" za tekočine in pline. Metodski razvoj lekcije o tej temi.

povzetek lekcije, dodano 27.09.2010


Biografski podatki o Newtonu - velikem angleškem fiziku, matematiki in astronomu, njegovih delih. Raziskave in odkritja znanstvenika, poskusi optike in teorije barv. Newtonov prvi zaključek je hitrost zvoka v plinu, ki temelji na zakonu Boyle-Marriott.

predstavitev, dodano 26.08.2015


Preučevanje vzrokov magnetnih anomalij. Metode za določanje vodoravne komponente zemeljskega magnetnega polja. Uporaba zakona Bio-Savara-Laplace. Določitev vzroka vrtenja puščice po nanašanju napetosti na tangentno tuljavo galvanometra.

testno delo, dodano 25.06.2015


Opis osnovnih zakonitosti Newtona. Značilnost prvega zakona o ohranitvi počitka ali enakomernega gibanja s strani telesa med kompenziranimi dejanji drugih organov na njem. Načela zakona pospeševanja telesa. Značilnosti inercialnih referenčnih sistemov.

predstavitev dodana 16.12.2014


Zakoni gibanja planetov Kepler, njihov kratek opis. Zgodovina odkritja zakona univerzalne gravitacije I. Newton. Poskusi oblikovanja modela vesolja. Gibanje teles pod vplivom gravitacije. Gravitacijske sile privlačnosti. Umetni zemeljski sateliti.

izvleček, dodano 25. julija 2010


Preverjanje veljavnosti razmerij pri vzporedni povezavi uporov in prvi Kirchhoffov zakon. Značilnosti odpornosti sprejemnikov. Metodologija za izračun napetosti in toka za različne spojine. Bistvo Ohmovega zakona za spletno mesto in za celotno verigo.

laboratorijsko delo, dodano 01.12.2010


Temeljne interakcije v naravi. Interakcija električnih nabojev. Lastnosti električnega naboja. Zakon ohranjanja električnega naboja. Formulacija zakona Coulomb. Vektorska oblika in fizični pomen Kulomovega zakona. Načelo superpozicije.

Začenjamo objavljati gradivo nove rubrike "" in v današnjem članku bomo govorili o temeljnih konceptih, brez katerih ni razprave o posamezni elektronski napravi ali vezju. Kot ste morda uganili, mislim tok, napetost in upor   😉 Poleg tega ne bomo prezrli zakona, ki določa razmerje teh količin, vendar ne bom prehitel sebe, premaknimo se postopoma.

Začnimo torej s konceptom napetost.

Napetost.

A priori napetost   - to je energija (ali delo), ki jo porabimo za premik enega samega pozitivnega naboja iz točke z nizkim potencialom v točko z visokim potencialom (t.j. prva točka ima bolj negativen potencial v primerjavi z drugo). Iz predmeta fizike si zapomnimo, da je potencial elektrostatičnega polja skalarna količina, ki je enaka razmerju potencialne energije naboja v polju in tega naboja. Poglejmo majhen primer:

V prostoru deluje konstantno električno polje, katerega intenziteta je enaka E. Razmislite o dveh točkah, ki se nahajajo na daljavo d   ločena drug od drugega. Torej napetost med dvema točkama ni nič drugega kot razlika potenciala na teh točkah:

Hkrati ne pozabite na razmerje med intenziteto elektrostatičnega polja in potencialno razliko med dvema točkama:

In na koncu dobimo formulo, ki povezuje stres in napetost:

V elektroniki se pri obravnavi različnih vezij napetost še vedno šteje za potencialno razliko med točkami. V skladu s tem postane jasno, da je napetost v vezju pojem, povezan z dvema točkama vezja. To pomeni, da na primer "napetost v uporu" ni povsem pravilno. In če v nekem trenutku govorijo o napetosti, potem pomenijo potencialno razliko med to točko in "Tla". Tako gladko smo prišli do drugega pomembnega koncepta v preučevanju elektronike, in sicer do koncepta "dežela"   🙂 Torej "Tla"   v električnih vezjih najpogosteje velja za točko nič potenciala (to je potencial te točke 0).

Recimo nekaj besed o enotah, ki pomagajo opisati vrednost napetost. Enota je Volt (V). Če pogledamo definicijo pojma napetost, to zlahka razumemo, da premaknemo naboj velikosti 1 obesek   med točkami, ki imajo potencialno razliko 1 volt, je treba izvesti enako delo 1 joule. S tem se zdi, da je vse jasno in lahko nadaljujete naprej 😉

Naslednjič na vrsti imamo še en koncept, in sicer trenutno.

Tok, tok v tokokrogu.

Kaj je elektrika?

Pomislimo, kaj se bo zgodilo, če nabiti delci, na primer elektroni, padejo pod vpliv električnega polja ... Razmislimo o prevodniku, na katerega napetost:

Iz smeri jakosti električnega polja ( E) lahko sklepamo, da je naslov \u003d "(! LANG: Izdelal QuickLaTeX.com)" height="16" width="60" style="vertical-align: -4px;"> (вектор напряженности всегда направлен в сторону уменьшения потенциала). На каждый электрон начинает действовать сила:!}

Kjer je e naboj elektrona.

In ker je elektron negativno nabit delec, bo vektor sile usmerjen v smeri, nasprotno smeri vektorja jakosti polja. Tako delci pod delovanjem sile pridobijo, skupaj s kaotičnim gibanjem, smerno (vektor hitrosti V na sliki). Kot rezultat, elektrika 🙂

Tok je urejeno gibanje nabitih delcev pod vplivom električnega polja.

Pomemben odtenek je, da je splošno sprejeto, da tok teče od točke z bolj pozitivnim potencialom do točke z bolj negativnim potencialom, kljub temu, da se elektron premika v nasprotni smeri.

Kot nosilci naboja ne morejo delovati samo elektroni. Na primer, v elektrolitih in ioniziranih plinih je pretok toka povezan predvsem s premikom ionov, ki so pozitivno nabiti delci. V skladu s tem bo smer vektorja sile, ki deluje na njih (in hkrati vektor hitrosti), sovpadala s smerjo vektorja E. In v tem primeru ne bo protislovja, ker bo tok tekel natančno v smeri, v kateri se delci gibljejo 🙂

Da bi ocenili tok v vezju, so prišli do takšne vrednosti, kot je jakost toka. Torej, trenutna jakost (jaz) Je vrednost, ki označuje hitrost gibanja električnega naboja v točki. Enota toka je Ampere. Trenutna jakost v prevodniku je 1 amperče za 1 sekundo   skozi prerez prevodnika poteka naboj 1 obesek.

Pojme smo že zajeli tok in napetostZdaj pa poglejmo, kako so te vrednosti povezane. In za to moramo preučiti, kaj je odpornost prevodnika.

Odpornost prevodnika / tokokroga.

Izraz " odpornost"Že sam govori 😉

Torej, odpornost - fizikalna količina, ki označuje lastnosti prevodnika, da moti ( upreti se) prehod električnega toka.

Razmislite o bakrenem prevodniku l   s površino preseka, ki je enaka S:

Odpornost prevodnika je odvisna od več dejavnikov:

Upornost je tabela.

Formula, s katero lahko izračunate upor prevodnika, je naslednja:

V našem primeru bo enako 0,0175 (Ohm * m2 m / m)   - upornost bakra. Naj bo dolžina prevodnika 0,5 min površina prečnega prereza je 0,2 kvadrat. mm. Nato:

Kot ste že razumeli iz primera, merska enota odpornost   je Ohm 😉

Z odpornost prevodnika   vse je jasno, čas je za preučevanje odnosa napetost, tok in upor vezja.

In tu nam na pomoč priskoči temeljni zakon vse elektronike - ohmov zakon:

Moč toka v vezju je neposredno sorazmerna z napetostjo in obratno sorazmerna z upornostjo obravnavanega odseka vezja.

Razmislite o najpreprostejšem električnem vezju:

Kot izhaja iz Ohmovega zakona, sta napetost in tok v vezju povezana, kot sledi:

Naj bo napetost 10 V, odpornost vezja pa 200 Ohmov. Nato se tok v vezju izračuna na naslednji način:

Kot vidite, je vse preprosto 🙂

Morda bomo tukaj končali današnji članek, hvala za vašo pozornost in se kmalu vidimo! 🙂