Законът на Ом за пълна верига

В електротехниката има термини: сечение и пълна верига.

Сайтът се нарича:

• част от електрическа верига вътре в източник на ток или напрежение;

• цялата външна или вътрешна верига от електрически елементи, свързани към източника или част от него.

Терминът «пълна верига» се използва за обозначаване на верига с всички сглобени вериги, включително:

• източници;

• потребители;

• свързващи проводници.

Такива дефиниции помагат за по -добро навигиране по веригите, разбиране на техните характеристики, анализ на работата, търсене на повреди и неизправности. Те са заложени в закона на Ом, който ви позволява да решавате същите въпроси, за да оптимизирате електрическите процеси за човешките нужди.

Фундаменталното изследване на Георг Саймън Ом се прилага на практика за всяко участък от веригата или пълната схема.

Как действа законът на Ом за пълна верига на постоянен ток

Например, нека вземем галванична клетка, която популярно се нарича батерия, с потенциална разлика U между анода и катода. Свързваме крушка с нажежаема жичка към нейните клеми, която има обикновено резистивно съпротивление R.

Ток I = U / R, създаден от движението на електрони в метала, ще тече през нишката. Веригата, образувана от проводниците на батерията, свързващите проводници и крушката, се отнася до външната част на веригата.

Ток също ще тече във вътрешната секция между електродите на батерията. Неговите носители ще бъдат положително и отрицателно заредени йони. Електроните ще бъдат привлечени от катода и положителните йони ще бъдат отблъснати от него към анода.

По този начин върху катода и анода се натрупват положителни и отрицателни заряди и между тях се създава потенциална разлика.

Пълното движение на йони в електролита се пречи вътрешно съпротивление на батериятаозначени с «r». Той ограничава изхода на ток към външната верига и намалява мощността му до определена стойност.

В пълната верига на електрическата верига токът протича по вътрешната и външната верига, преодолявайки общото съпротивление R + r на двете секции последователно. Стойността му се влияе от силата, приложена към електродите, която се нарича електромоторна или съкратено ЕМП и се обозначава с индекс «Е».

Стойността му може да бъде измерена с волтметър на клемите на акумулатора без товар (без външна верига). С товар, свързан на едно и също място, волтметърът показва напрежението U. С други думи: без натоварване на клемите на акумулатора, U и E съвпадат по величина и когато токът преминава през външната верига, U <E.

Сила E образува движението на електрически заряди в пълна верига и определя нейната стойност I = E / (R + r).

Този математически израз дефинира закона на Ом за пълна DC верига. Действието му е илюстрирано по -подробно от дясната страна на картината. Той показва, че цялата пълна верига се състои от две отделни токови вериги.

Също така може да се види, че вътре в батерията, дори когато външното натоварване на веригата е изключено, заредените частици се движат (ток на саморазреждане) и следователно възниква ненужна консумация на метал при катода. Енергията на батерията, поради вътрешното съпротивление, се изразходва за нагряване и разсейване в околната среда и с времето тя просто изчезва.

Практиката показва, че намаляването на вътрешното съпротивление r чрез конструктивни методи не е икономически оправдано поради рязко увеличаващите се разходи на крайния продукт и неговото доста високо саморазреждане.

изводи

За да се поддържа ефективността на батерията, тя трябва да се използва само по предназначение, като се свързва външната верига изключително за периода на работа.

Колкото по -високо е съпротивлението на свързания товар, толкова по -дълъг е животът на батерията. Следователно ксеноновите лампи с нажежаема жичка с по -ниска консумация на ток от тези, пълни с азот, със същия светлинен поток, осигуряват по -дълъг експлоатационен живот на източниците на енергия.

При съхранение на галванични елементи преминаването на ток между контактите на външната верига трябва да бъде изключено чрез надеждна изолация.

В случай, че съпротивлението на външната верига R на батерията значително надвишава вътрешната стойност r, тя се счита за източник на напрежение, а когато се изпълни обратното отношение, това е източник на ток.

Как се използва законът на Ом за пълна верига за променлив ток

Електрическите системи с променлив ток са най -често срещаните в електроенергийната промишленост. В тази индустрия те достигат огромни дължини, като транспортират електричество по електропроводи.

С увеличаване на дължината на преносната линия се увеличава електрическото му съпротивление, което създава нагряване на проводниците и увеличава загубите на енергия за предаване.

Познаването на закона на Ом помогна на енергетиците да намалят ненужните разходи за транспорт на електроенергия. За да направят това, те използваха изчислението на компонента на загубата на мощност в проводниците.

Изчислението се основава на стойността на произведената активна мощност P = E ∙ I, която трябва да се прехвърли качествено към отдалечени потребители и да се преодолее общото съпротивление:

• вътрешен r при генератора;

• външен R от проводници.

Величината на ЕМП на клемите на генератора се определя като E = I ∙ (r + R).

Загубата на мощност Pp за преодоляване на съпротивлението на пълната верига ще бъде изразена с формулата, показана на снимката.

От него може да се види, че консумацията на енергия се увеличава пропорционално на дължината / съпротивлението на проводниците и е възможно те да бъдат намалени по време на транспортирането на енергия чрез увеличаване на ЕДС на генератора или напрежението на линията. Този метод се използва чрез включване на повишаващи трансформатори във веригата в края на генератора на електропровода и понижаващи трансформатори в приемната точка на електрически подстанции.

Този метод обаче е ограничен:

• сложността на техническите устройства за противодействие на появата на коронарни разряди;

• необходимостта от отдалечаване и изолиране на електропроводи от земната повърхност;

• увеличаване на енергията на излъчване на въздушни линии в космоса (появата на антенния ефект).

Характеристики на действието на закона на Ом в синусоидални токови вериги с променлив ток

Съвременните потребители на промишлена високо напрежение и битова трифазна / еднофазна електрическа енергия създават не само активни, но и реактивни товари с изразени индуктивни или капацитивни характеристики. Те водят до фазово изместване между векторите на приложените напрежения и токовете, преминаващи във веригата.

В този случай, за математическия запис на времевите колебания на хармониците, използвайте сложна формаи векторната графика се използват за пространствено представяне. Токът, предаван през електропровода, се записва по формулата: I = U / Z.

Математическата нотация на основните компоненти на закона на Ом със сложни числа позволява програмиране на алгоритмите на електронни устройства, използвани за управление и управление на сложни технологични процеси, постоянно протичащи в електроенергийната система.

Заедно със сложните числа се използва диференциалната форма на записване на всички съотношения. Удобен е за анализ на електропроводимите свойства на материалите.

Някои технически фактори могат да нарушат закона на Ом за пълна верига. Те включват:

• високи честоти на вибрации, когато инерцията на носителите на заряд започва да влияе. Те нямат време да се движат с темповете на промени в електромагнитното поле;

• състояния на свръхпроводимост на определен клас вещества при ниски температури;

• повишено нагряване на токови проводници чрез електрически ток. когато характеристиката токово напрежение загуби праволинейния си характер;

• разрушаване на изолационния слой чрез разряд с високо напрежение;

• среда от газови или вакуумни електронни тръби;

• полупроводникови устройства и елементи.