Най -важният закон на електротехниката — законът на Ом
Законът на Ом
Германският физик Георг Ом (1787 -1854) експериментално установено, че силата на тока I, протичаща през еднороден метален проводник (т.е. проводник, в който външни сили не действат), е пропорционална на напрежението U в краищата на проводника:
I = U / R, (1)
където R — електрическо съпротивление на проводника.
Уравнение (1) изразява Законът на Ом за участък от верига (не съдържа източник на ток): Токът в проводник е правопропорционален на приложеното напрежение и обратно пропорционален на съпротивлението на проводника.
Разделът на веригата, в който ЕДС не действа. (външни сили) се нарича хомогенен участък от веригата, поради което тази формулировка на закона на Ом е валидна за хомогенна част от веригата.
Вижте тук за повече подробности: Законът на Ом за участък от верига
Сега ще разгледаме нехомогенен участък от веригата, където е действащата ЕРС на раздел 1 — 2 обозначаваме с Ε12 и прилагаме в краищата на раздела потенциална разлика — през φ1 — φ2.
Ако токът преминава през фиксирани проводници, образуващи участък 1-2, тогава работата A12 на всички сили (външни и електростатични), извършена върху токоносителите, е законът за запазване и преобразуване на енергията равна на отделената топлина в района. Работата на силите, извършвани, когато зарядът Q0 се движи в участъка 1 — 2:
A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 — φ2) (2)
E.m.s. E12 както и ампераж I е скаларна величина. Тя трябва да бъде приета или с положителен, или с отрицателен знак, в зависимост от знака на работата, извършена от външни сили. Ако e.d. насърчава движението на положителни заряди в избраната посока (в посока 1-2), тогава E12> 0. Ако едс. предотвратява движението на положителни заряди в тази посока, тогава E12 <0.
През времето t се отделя топлина в проводника:
Q = Аз2Rt = IR (It) = IRQ0 (3)
От формулите (2) и (3) получаваме:
IR = (φ1 — φ2) + E12 (4)
Където
I = (φ1 — φ2 + E12) / R (5)
Изразът (4) или (5) е Законът на Ом за нехомогенно сечение на верига в интегрална форма, което е обобщеният закон на Ом.
Ако няма източник на ток в даден участък от веригата (E12 = 0), то от (5) стигаме до закона на Ом за хомогенна секция на веригата
I = (φ1 — φ2) / R = U / R
Ако електрическа верига е затворен, тогава избраните точки 1 и 2 съвпадат, φ1 = φ2; тогава от (5) получаваме Законът на Ом за затворена верига:
I = E / R,
където E е ЕРС, действащ във веригата, R е общото съпротивление на цялата верига. Като цяло R = r + R1, където r е вътрешното съпротивление на източника на ток, R1 е съпротивлението на външната верига. Следователно законът на Ом за затворена верига ще изглежда така:
I = E / (r + R1).
Ако веригата е отворена, в нея няма ток (I = 0), то от закона на Ом (4) получаваме, че (φ1 — φ2) = E12, т.е. emf, действащ в отворена верига, е равен на потенциалната разлика в краищата му. Следователно, за да се намери ЕДС източник на ток, е необходимо да се измери потенциалната разлика в неговите клеми с отворена верига.
Примери за изчисления според закона на Ом:
Изчисляване на тока по закона на Ом
Изчисляване на съпротивлението на закона на Ом
Спад на волтажа
Вижте също:
Относно потенциалната разлика, електромоторната сила и напрежението
Електрически ток в течности и газове
Електрическо съпротивление на проводниците
Магнетизъм и електромагнетизъм
За магнитното поле, соленоидите и електромагнитите
Самоиндукция и взаимна индукция
Електрическо поле, електростатична индукция, капацитет и кондензатори