Ohmi seadus tundub nii lihtne, et raskused, mis selle kehtestamisel ületada tuli, jäävad kahe silma vahele ja unustatakse. Ohmi seadust ei ole lihtne kontrollida ja seda ei saa võtta kui ilmset tõde; tõepoolest, paljude materjalide puhul oh ei ole rahul.
Mis need raskused ikkagi on? Kas erineva elementide arvuga voolu määramisel ei saa kontrollida, mida annab pingekolonni elementide arvu muutus?
Fakt on see, et kui võtame erineva arvu elemente, muudame kogu vooluringi, kuna täiendavatel elementidel on ka lisatakistus. Seetõttu on vaja leida viis pinge muutmiseks ilma akut ennast vahetamata. Lisaks soojendab erinev vool traadi erineva temperatuurini ja see mõju võib mõjutada ka voolutugevust. Ohm (1787-1854) sai neist raskustest üle, kasutades ära Seebecki (1770-1831) 1822. aastal avastatud termoelektri nähtust.
Nähtust täheldatakse kahe erineva materjali ristmiku kuumutamisel: ergastatakse väikest pinget, mis on võimeline tekitama voolu. Seebeck avastas selle efekti antimoni ja vismutplaatidega katsetades ning vooludetektorina kasutas suure keerdude arvuga mähist, mille sisse oli sisestatud väike magnet. Seebeck täheldas magneti kõrvalekallet alles siis, kui ta plaate kätega üksteise vastu surus, ja taipas peagi, et käe kuumusel on mõju. Siis hakkas ta plaate lambiga soojendama ja sai palju suurema kõrvalekalde. Seebeck ei mõistnud täielikult oma avastatud efekti ja nimetas seda "magnetiliseks polarisatsiooniks".
Ohm kasutas elektromotoorjõu allikana termoelektrilist efekti. Pideva temperatuuride erinevuse korral peaks termopaari pinge olema väga stabiilne ja kuna vool on väike, ei tohiks märgatavat kuumenemist tekkida. Nende kaalutluste kohaselt valmistas Ohm aparaadi, mida ilmselt tuleks pidada esimeseks tõeliseks elektrivaldkonna uurimistööks. Enne seda kasutati ainult tooreid instrumente.
Ohmi seadme ülemine silindriline osa on vooludetektor - torsioonibilanss, ab ja a " b" - termoelemendid, mis on valmistatud kahest vasktraadist, mis on joodetud põiki vismutvardaga; m ja m" - elavhõbedaga tassid, mille külge sai ühendada termoelemente. Tasside külge ühendati juht, mille otsad puhastati iga kord enne elavhõbedasse kastmist.
Ohm oli teadlik materjalide puhtuse tähtsusest. Om hoidis ristmikku a keevas vees ja kastis ristmiku a jää ja vee segusse ning jälgis galvanomeetri läbipainet.
Ohmi tüüpilisele saksa põhjalikkusele ja detailidele tähelepanu pööramisele võib vastandada peaaegu poisiliku entusiasmi, mida Faraday oma töödes ilmutas. Füüsikas on vaja mõlemat lähenemist: viimane annab tavaliselt tõuke mõne küsimuse uurimisele, esimene aga peab seda hoolikalt uurima ja täpsete kvantitatiivsete tulemuste põhjal koostama range teooria.
Ohm kasutas juhtidena kaheksat erineva pikkusega vasktraati. Algul ei õnnestunud tal reprodutseeritavaid tulemusi saada, kuid nädal hiljem kohendas ta ilmselt pilli ja sai iga dirigendi jaoks näidud seeria. Need näidud olid vedrustusniidi keerdumisnurgad, mille juures nõel naasis nulli. Ohm näitas, et konstantide A ja B õige valiku korral on keerme pikkus x ja pöördenurk X seotud seosega X = (A / B + z)
Saate seda seost illustreerida, joonistades x versus 1/X.
Ohm kordas oma katset messingtraadiga ja sai sama tulemuse erineva väärtusega A ja sama väärtusega B. Ta võttis termoelemendi ühenduste jaoks temperatuurid 0 ja 7,5 ° Réaumur (9,4 ° C) ning leidis, et ta vähenes umbes 10 korda.
Seega, kui eeldada, et seadme poolt antav pinge on võrdeline temperatuuride erinevusega – nagu me nüüd teame, on see ligikaudu tõsi –, siis selgub, et vool on võrdeline selle pingega. Ohm näitas ka, et vool on pöördvõrdeline teatud väärtusega sõltuvalt juhtme pikkusest. Ohm nimetas seda takistuseks ja tuleb eeldada, et B väärtus tähistab ülejäänud ahela takistust.
Seega näitas Ohm, et vool on võrdeline pingega ja pöördvõrdeline vooluahela takistusega. See oli keeruka katse jaoks märkimisväärselt lihtne tulemus. Nii peaks vähemalt meile praegu tunduma.
Ohmi kaasaegsed, eriti kaasmaalased, arvasid teisiti: võib-olla tekitas neis kahtlust Ohmi seaduse lihtsus. Om seisis teenistuskarjääris silmitsi raskustega, tundis vajadust; Eriti rõhus Omi asjaolu, et tema teoseid ei tunnustatud. Suurbritannia ja eriti Kuningliku Seltsi kiituseks tuleb öelda, et Ohmi töö on pälvinud väärilise tunnustuse. Om on üks neist suurmeestest, kelle nimesid leidub sageli väiketähtedega: nimi "om" anti vastupanuüksusele.
G. Linson "Suured eksperimendid füüsikas"
Ohmi seadus on põhiseadus, mida kasutatakse alalisvooluahelate arvutamisel. See on põhiline ja seda saab rakendada kõigis füüsilistes süsteemides, kus on osakeste ja väljade voogusid, vastupanu on ületatud.
Kirchhoffi seadused või reeglid on Ohmi seaduse rakendus, mida kasutatakse keerukate alalisvoolu elektriahelate arvutamiseks.
Ohmi seadus
Üldistatud Ohmi seadus vooluringi ebahomogeense lõigu jaoks (EMF-i allikat sisaldav vooluringi osa) on järgmine:
Potentsiaalne erinevus vooluringi sektsiooni otstes; - allika EMF vooluringi vaadeldavas osas; R on ahela välistakistus; r on EMF-i allika sisetakistus. Kui ahel on avatud, siis pole selles voolu (), siis (2) saame:
Avatud vooluringis toimiv EMF on võrdne selle otste potentsiaalide erinevusega. Selgub, et allika EMF-i leidmiseks on vaja mõõta selle klemmide potentsiaalset erinevust avatud vooluahelaga.
Ohmi seadus suletud ahela jaoks on kirjutatud järgmiselt:
Seda väärtust nimetatakse mõnikord vooluahela takistuseks. Valem (2) näitab, et vooluallika elektromotoorjõud, jagatud impedantsiga, on võrdne voolutugevusega vooluringis.
Kirchhoffi seadus
Olgu suvaline hargnenud juhtide võrk. Erinevad vooluallikad on lisatud eraldi jaotistesse. Allikate EMF on konstantne ja loetakse teadaolevaks. Sel juhul saab Ohmi seaduse ja laengu jäävuse seaduse abil arvutada voolutugevused ahela kõigis sektsioonides ja nende potentsiaalide erinevust.
Mitme suletud ahelaga hargnenud elektriahelate arvutamise ülesannete lahendamise lihtsustamiseks kasutatakse mitmeid EMF-i allikaid, Kirchhoffi seadusi (või reegleid). Kirchhoffi reeglite eesmärk on koostada võrrandisüsteem, millest leitakse voolutugevused keeruka hargahela elementides.
Kirchhoffi esimene seadus
Ahela sõlme voolude summa, võttes arvesse nende märke, on null:
Kirchhoffi esimene reegel on elektrilaengu jäävuse seaduse tagajärg. Ahela mis tahes sõlmes koonduvate voolude algebraline summa on laeng, mis saabub sõlme ajaühikus.
Kirchhoffi seadusi kasutades võrrandi koostamisel on oluline arvestada märkidega, millega voolutugevused nendesse võrranditesse sisenevad. Arvestada tuleb sellega, et hargnemiskohta suunduvatel ja hargnemiskohast väljuvatel vooludel on vastupidised märgid. Sel juhul peate ise kindlaks määrama, millist suunda (sõlme poole või sõlmest eemale) peetakse positiivseks.
Kirchhoffi teine seadus
Voolutugevuse (I) algebralise väärtuse korrutis suletud ahela kõigi sektsioonide välis- ja sisetakistuste summaga võrdub vooluahela välise EMF () algebraliste väärtuste summaga. küsimus:
Iga toode määrab potentsiaalse erinevuse, mis eksisteeriks vastava jaotise otste vahel, kui selles olev EMF oleks võrdne nulliga. Väärtust nimetatakse pingelanguks, mille põhjustab vool.
Kirchhoffi teine seadus on mõnikord sõnastatud järgmiselt:
Suletud vooluringi korral on pingelanguste summa vaadeldavas vooluringis oleva EMF-i summa.
Kirchhoffi teine reegel (seadus) on üldistatud Ohmi seaduse tagajärg. Seega, kui isoleeritud suletud vooluringis on üks EMF-i allikas, on voolutugevus vooluringis selline, et välistakistuse ja allika sisemise takistuse pingelanguse summa on võrdne välise EMF-iga. allikast. Kui emf-i allikaid on mitu, siis võetakse nende algebraline summa. EMF-i märk valitakse positiivseks, kui kontuuril positiivses suunas liikudes puututakse kokku allika negatiivse poolusega. (Väljasõidu positiivse suuna jaoks võtke ahelast möödasõidu suund kas päripäeva või vastupäeva).
Näited probleemide lahendamisest
NÄIDE 1
| Harjutus | Voltmeeter ühendati järjestikku vooluringis, mille takistus oli võrdne , samal ajal kui seade näitas pinget . Vastupanu muudeti vastu. Samal ajal muutusid voltmeetri näidud ja voltmeetri pinge muutus. Kui suur on takistus, kui voltmeetri takistus on r? |
| Lahendus | Ohmi seaduse kohaselt on voltmeetrit läbiv vool ja takistus (esimesel juhul joonis 1 (a)):
Teisel juhul:
Voolutugevus kõikjal vooluringis joonisel 1 (a) on seega pinge, mida voltmeeter esimesel juhul näitab:
Alates (1.3) saame: Teisel juhul on meil: Võrdlustame avaldiste (1.4) ja (1.5) vasakpoolsed osad: Valemist (1.6) väljendame soovitud takistust:
|
Üks elektrotehnika enim rakendatud seadusi. See seadus paljastab seose kolme kõige olulisema suuruse vahel: voolutugevus, pinge ja takistus. Selle seose tuvastas Georg Ohm 1820. aastatel, mistõttu see seadus oma nime saigi.
Ohmi seaduse sõnastus järgmine:
Voolutugevus vooluahela ühes osas on otseselt võrdeline sellele sektsioonile rakendatud pingega ja pöördvõrdeline selle takistusega.
Seda sõltuvust saab väljendada järgmise valemiga:
Kus I on voolutugevus, U on vooluahela sektsioonile rakendatav pinge ja R on vooluahela sektsiooni elektritakistus.
Seega, kui kaks neist suurustest on teada, saab kolmanda hõlpsasti välja arvutada.
Ohmi seadust saab mõista lihtsa näitega. Oletame, et peame arvutama taskulambipirni hõõgniidi takistuse ja teame pirni pinge suurust ja selle tööks vajalikku voolu (pirn ise on muutuva takistusega, kuid Näiteks võtame seda konstantina). Takistuse arvutamiseks on vaja pinge väärtus jagada praeguse väärtusega. Kuidas meeles pidada Ohmi seaduse valemit, et õigesti arvutada? Ja seda on väga lihtne teha! Peate lihtsalt tegema endale meeldetuletuse, nagu alloleval pildil.
Nüüd, kui olete mõne väärtuse oma käega katnud, saate kohe aru, kuidas seda leida. Kui sulgeda täht I, saab selgeks, et voolutugevuse leidmiseks tuleb pinge jagada takistusega.
Nüüd mõtleme välja, mida tähendavad seaduse sõnastuses sõnad "otseproportsionaalne ja pöördvõrdeline". Väljend "voolutugevus vooluringi sektsioonis on otseselt võrdeline sellele lõigule rakendatava pingega" tähendab, et kui pinge ahela sektsioonis suureneb, siis suureneb ka voolutugevus selles sektsioonis. Lihtsamalt öeldes, mida rohkem pinget, seda rohkem voolu. Ja väljend "selle takistusega pöördvõrdeline" tähendab, et mida suurem on takistus, seda väiksem on vool.
Vaatleme näidet taskulambi lambipirni tööst. Oletame, et taskulamp vajab töötamiseks kolme patareid, nagu on näidatud alloleval diagrammil, kus GB1 - GB3 on patareid, S1 on lüliti, HL1 on lambipirn.
Oletame, et lambipirni takistus on tinglikult konstantne, kuigi kuumutamisel selle takistus suureneb. Lambi heledus sõltub voolu tugevusest, mida suurem see on, seda eredamalt pirn põleb. Kujutage nüüd ette, et ühe aku asemel sisestasime hüppaja, vähendades sellega pinget.
Mis saab lambipirnist?
See särab tuhmimalt (voolutugevus on vähenenud), mis kinnitab Ohmi seadust:
mida madalam on pinge, seda väiksem on vool.
Nii see füüsiline seadus, millega igapäevaelus kokku puutume, lihtsalt toimib.
Eriti teie jaoks on boonuseks koomiline pilt, mis selgitab Ohmi seadust mitte vähem värvikalt.
See oli ülevaateartikkel. Sellest seadusest räägime üksikasjalikumalt järgmises artiklis "", võttes arvesse kõike muude keerukamate näidete kohta.
Kui füüsikaga ei tule välja, siis alternatiivse arendusvõimalusena inglise keel lastele (http://www.anylang.ru/order-category/?slug=live_language).
Selle artikli kirjutamise põhjuseks ei olnud nende valemite keerukus, vaid asjaolu, et mis tahes vooluringide kavandamise ja arendamise käigus on sageli vaja sorteerida mitmeid väärtusi, et jõuda vajalike parameetrite või tasakaaluni. vooluring. See artikkel ja selles olev kalkulaator lihtsustavad seda valikut ja kiirendavad plaani elluviimise protsessi. Samuti annan artikli lõpus mitmeid meetodeid Ohmi seaduse põhivalemi meeldejätmiseks. See teave on kasulik algajatele. Kuigi valem on lihtne, tekib mõnikord segadus, kus ja milline parameeter peaks olema, eriti alguses.
Raadioelektroonikas ja elektrotehnikas kasutatakse Ohmi seadust ja võimsuse arvutamise valemit sagedamini kui kõiki teisi valemeid. Need määratlevad jäiga seose nelja kõige tavalisema elektrilise suuruse vahel: vool, pinge, takistus ja võimsus.
Ohmi seadus. Selle seose tuvastas ja tõestas Georg Simon Ohm 1826. aastal. Vooluahela sektsiooni puhul kõlab see järgmiselt: voolutugevus on otseselt võrdeline pingega ja pöördvõrdeline takistusega
Põhivalem on kirjutatud järgmiselt:
Põhivalemit teisendades leiate ülejäänud kaks suurust:
Võimsus. Selle määratlus on järgmine: võimsus on pinge ja voolu hetkeväärtuste korrutis elektriahela mis tahes osas.
Hetkelise elektrienergia valem:
Allpool on veebikalkulaator Ohmi seaduse ja võimsuse arvutamiseks. See kalkulaator võimaldab määrata seose nelja elektrilise suuruse vahel: vool, pinge, takistus ja võimsus. Selleks sisestage lihtsalt kaks väärtust. Üles- ja allanoolt saab kasutada sisestatud väärtuse muutmiseks ühe kaupa. Samuti saate valida väärtuste mõõtmed. Samuti võimaldab kalkulaator parameetrite valimise mugavuse huvides salvestada kuni kümme varem tehtud arvutust mõõtmetega, millega arvutused ise tehti.
Kui me raadiotehnika kõrgkoolis õppisime, pidime palju igasuguseid asju pähe õppima. Ja et seda oleks lihtsam meeles pidada, on Ohmi seaduse jaoks kolm petulehte. Siin on meetodid, mida kasutasime.
Esimene on mnemooniline reegel. Kui väljendada takistust Ohmi seaduse valemiga, siis R = klaas.
Teine on kolmnurga meetod. Seda nimetatakse ka Ohmi seaduse maagiliseks kolmnurgaks.
Kui rebime otsitava väärtuse maha, siis ülejäänud osas saame selle leidmise valemi.
Kolmandaks. See on pigem petuleht, mis ühendab kõik nelja elektrilise suuruse põhivalemid.
Seda on sama lihtne kasutada kui kolmnurka. Valime parameetri, mida tahame arvutada, see asub keskel väikeses ringis ja saame selle arvutamiseks kolm valemit. Järgmisena valige soovitud.
Seda ringi, nagu kolmnurka, võib nimetada maagiliseks.
Skeemiosa jaoks - võib-olla kõige kohaldatavam seadus elektroonikas ja elektrotehnikas. Selle koostise keerukuse taga peitub selle kasutamise lihtsus ja elegants.
See on sõnastatud järgmiselt: voolutugevus vooluringi sektsioonis on otseselt võrdeline sellele sektsioonile rakendatud pingega ja pöördvõrdeline selle takistusega:
Seda valemit on väga lihtne meeles pidada, kuid kui see ikkagi ei õnnestu, tehke papile selline kolmnurk, nagu artikli alguses oleval joonisel. See on Ohmi seaduse maagiline kolmnurk - piisab, kui sulgeda väärtus, mis tuleb leida ja ülejäänud kolmnurk näitab leidmise valemit.
näiteks teame lambipirni pinget ja töövoolu (taskulambi pirnidel on need märgitud otse alusele). Milline on selle pirni hõõgniidi takistus? Kõik on väga lihtne, sulgege takistus kolmnurgas ja vaadake, et pinge jääks jagatud vooluga.
Ja nüüd mõtleme välja, mida kõik need keerulised sõnad määratluses tähendavad.
Seega kaks huvitavat raskesti hääldatavat sõna, õigemini fraasi: otse proportsionaalne ja pöördvõrdeline.
Mida tähendab "vool on otseselt võrdeline pingega"? Ja see tähendab, et pinge suurenemisega vooluahela sektsioonis suureneb ka voolutugevus selles osas. See tähendab, et mida suurem on pinge, seda suurem on vool. See kõik kehtib sama pingega ahelaosa kohta.
Mis puudutab "selle takistusega pöördvõrdelist", siis siin on vastupidi. Mida suurem on vooluringi sektsiooni takistus, seda vähem voolu seda läbib. See kehtib juhul, kui sellele lõigule rakendatakse sama takistust.
Vaatame selle seaduse rakendamist lihtsa näitega. Võtame tavalise hõõglambiga taskulambi, millesse on torgatud kolm "ümmargust" patareid. Sellise taskulambi skeem näeb välja selline.
Selles vooluringis on GB1 - GB3 kolm akut, S1 on lüliti, HL1 on lambipirn.
Niisiis, nagu meile öeldakse Ohmi seadus: voolutugevus vooluringi ühes osas on otseselt võrdeline sellele sektsioonile rakendatud pingega ja pöördvõrdeline selle takistusega. Arvesse võtame ahela osa, mis koosneb nende lambipirnidest.
Nüüd lihtne küsimus: mis määrab lambipirni heleduse? Täpselt nii – selle lambipirni hõõgniidi läbiva voolu tugevusest. See tähendab, et lambipirni heledust saame kasutada taskulambi voolutugevuse indikaatorina.
Ja tõesti, mis juhtub lambipirni helendusega, kui eemaldame ühe aku ja paneme selle asemele hüppaja?