Najpomembnejši zakon elektrotehnike — Ohmov zakon
Ohmov zakon
Nemški fizik Georg Ohm (1787 -1854) je eksperimentalno ugotovil, da je jakost toka I, ki teče skozi enakomeren kovinski vodnik (tj. prevodnik, v katerem ne delujejo zunanje sile), sorazmerna z napetostjo U na koncih vodnika:
I = U / R, (1)
kjer je R — električni upor prevodnika.
Enačba (1) izraža Ohmov zakon za odsek tokokroga (ki ne vsebuje tokovnega vira): Tok v prevodniku je premo sorazmeren z uporabljeno napetostjo in obratno sorazmeren z uporom prevodnika.
Odsek vezja, v katerem emf ne deluje. (zunanje sile) imenujemo homogeni odsek vezja, zato ta formulacija Ohmovega zakona velja za homogeni del vezja.
Za več podrobnosti si oglejte tukaj: Ohmov zakon za odsek vezja
Zdaj bomo obravnavali nehomogen odsek tokokroga, kjer je efektivna EMF odseka 1-2 označena z Ε12 in uporabljena na koncih odseka potencialna razlika — skozi φ1 — φ2.
Če tok teče skozi fiksne vodnike, ki tvorijo odsek 1-2, potem je delo A12 vseh sil (zunanjih in elektrostatičnih), opravljenih na tokovne nosilce zakon o ohranitvi in transformaciji energije enaka toploti, ki se sprosti v prostoru. Delo sil, ki se izvajajo, ko se naboj Q0 premika v odseku 1 - 2:
A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 — φ2) (2)
E.ms. E12 tudi amperaža I je skalarna količina. Vzeti ga je treba s pozitivnim ali negativnim predznakom, odvisno od predznaka dela zunanjih sil. Če e.d. spodbuja gibanje pozitivnih nabojev v izbrani smeri (v smeri 1-2), potem E12> 0. Če enote. preprečuje premikanje pozitivnih nabojev v to smer, potem E12 <0.
V času t se v prevodniku sprosti toplota:
Q = Az2Rt = IR (It) = IRQ0 (3)
Iz formul (2) in (3) dobimo:
IR = (φ1 — φ2) + E12 (4)
Kje
I = (φ1 — φ2 + E12) / R (5)
Izraz (4) ali (5) je Ohmov zakon za nehomogen prerez vezja v integralni obliki, ki je posplošen Ohmov zakon.
Če v določenem odseku vezja ni tokovnega vira (E12 = 0), potem iz (5) pridemo do Ohmovega zakona za homogeni odsek vezja.
I = (φ1 — φ2) / R = U / R
če električni tokokrog je zaprt, potem izbrani točki 1 in 2 sovpadata, φ1 = φ2; potem iz (5) dobimo Ohmov zakon za zaprt krog:
I = E / R,
kjer je E emf, ki deluje v vezju, R je skupni upor celotnega vezja. Na splošno je R = r + R1, kjer je r notranji upor tokovnega vira, R1 je upor zunanjega vezja.Zato bo Ohmov zakon za zaprt krog izgledal takole:
I = E / (r + R1).
Če je tokokrog odprt, v njem ni toka (I = 0), potem iz Ohmovega zakona (4) dobimo (φ1 — φ2) = E12, tj. EMF, ki deluje v odprtem tokokrogu, je enak potencialni razliki na njegovih koncih. Zato je za določitev EMF tokovnega vira potrebno izmeriti potencialno razliko na njegovih sponkah odprtega tokokroga.
Primeri izračunov Ohmovega zakona:
Izračun toka po Ohmovem zakonu
Izračun upora po Ohmovem zakonu
Padec napetosti
Poglej tudi:
O potencialni razliki, elektromotorni sili in napetosti
Električni tok v tekočinah in plinih
Magnetizem in elektromagnetizem
O magnetnem polju, solenoidih in elektromagnetih
Samoindukcija in medsebojna indukcija
Električno polje, elektrostatična indukcija, kapacitivnost in kondenzatorji