Az elektrotechnika legfontosabb törvénye – Ohm törvénye
Ohm törvénye
Georg Ohm német fizikus (1787-1854) kísérleti úton megállapította, hogy az egyenletes fémvezetőn (azaz olyan vezetőn, amelyben külső erők nem hatnak) átfolyó I áram erőssége arányos a vezető végein lévő U feszültséggel:
I = U / R, (1)
ahol R- a vezető elektromos ellenállása.
Az (1) egyenlet az Ohm-törvényt fejezi ki egy áramforrást nem tartalmazó áramkörszakaszra: A vezetőben lévő áram egyenesen arányos a rákapcsolt feszültséggel, és fordítottan arányos a vezető ellenállásával.
Az áramkör azon szakasza, amelyben az emf nem működik. (külső erőket) az áramkör homogén szakaszának nevezzük, ezért az Ohm-törvény ezen megfogalmazása az áramkör homogén részére érvényes.
További részletekért lásd itt: Ohm törvénye az áramkör egy szakaszára
Most megvizsgáljuk az áramkör egy inhomogén szakaszát, ahol az 1-2 szakasz effektív EMF-jét Ε12-vel jelöljük, és a szakasz végein alkalmazzuk. lehetséges különbség — φ1 — φ2-n keresztül.
Ha az áram az 1-2 szakaszt képező rögzített vezetőkön folyik, akkor az áramhordozókra gyakorolt összes erő (külső és elektrosztatikus) A12 munkája az energia megmaradásának és átalakulásának törvénye egyenlő a területen felszabaduló hővel. A Q0 töltés elmozdulásakor ható erők munkája az 1-2 szakaszban:
A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 – φ2) (2)
E.m.s. E12 is áramerősség Én egy skaláris mennyiség. A külső erők által végzett munka előjelétől függően pozitív vagy negatív előjellel kell venni. Ha e.d. elősegíti a pozitív töltések mozgását a kiválasztott irányban (1-2 irányban), akkor E12> 0. Ha egység. megakadályozza a pozitív töltések ebbe az irányba való mozgását, akkor E12 <0.
A t idő alatt a vezetőben hő szabadul fel:
Q = Az2Rt = IR (It) = IRQ0 (3)
A (2) és (3) képletből kapjuk:
IR = (φ1 – φ2) + E12 (4)
Ahol
I = (φ1 – φ2 + E12) / R (5)
A (4) vagy (5) kifejezés Ohm törvénye egy integrált formában lévő áramkör inhomogén keresztmetszetére, amely az általánosított Ohm-törvény.
Ha az áramkör egy bizonyos szakaszában nincs áramforrás (E12 = 0), akkor (5)-ből az áramkör homogén szakaszára jutunk Ohm törvényéhez.
I = (φ1 — φ2) / R = U / R
Ha elektromos áramkör zárt, akkor a kiválasztott 1. és 2. pont egybeesik, φ1 = φ2; akkor az (5)-ből megkapjuk az Ohm-törvényt zárt áramkörre:
I = E/R,
ahol E az áramkörben ható emf, R a teljes áramkör teljes ellenállása. Általában R = r + R1, ahol r az áramforrás belső ellenállása, R1 a külső áramkör ellenállása.Ezért a zárt áramkör Ohm-törvénye így fog kinézni:
I = E/(r + R1).
Ha az áramkör szakadt, nincs benne áram (I = 0), akkor Ohm törvényéből (4) azt kapjuk, hogy (φ1 — φ2) = E12, azaz. A szakadt áramkörben ható emf egyenlő a végei közötti potenciálkülönbséggel. Ezért az áramforrás emf-jének meghatározásához meg kell mérni a potenciálkülönbséget a nyitott áramköri terminálok között.
Példák az Ohm-törvény számításaira:
Az áramerősség kiszámítása Ohm törvénye szerint
Az Ohm-törvény ellenállásának kiszámítása
Feszültségesés
Lásd még:
A potenciálkülönbségről, az elektromotoros erőről és a feszültségről
Elektromos áram folyadékokban és gázokban
A vezetékek elektromos ellenállása
Mágnesesség és elektromágnesesség
A mágneses térről, a szolenoidokról és az elektromágnesekről
Önindukció és kölcsönös indukció
Elektromos tér, elektrosztatikus indukció, kapacitás és kondenzátorok