Über das Ohmsche Gesetz in einer populären Aussage

Elektrischer Strom und gefährliche Spannung sind nicht zu hören (außer beim Brummen von Hochspannungsleitungen und elektrischen Anlagen). Unter Spannung stehende Teile unterscheiden sich nicht im Aussehen.

Es ist unmöglich, sie sowohl am Geruch als auch an der erhöhten Temperatur in normalen Betriebsarten zu erkennen, sie unterscheiden sich nicht. Aber wir schalten den Staubsauger in einer leisen und leisen Steckdose ein, klicken auf den Schalter - und die Energie scheint von selbst aus dem Nichts zu stammen und sich in Form von Geräuschen und Kompression in einem Haushaltsgerät zu materialisieren.

Wenn wir zwei Nägel in die Steckdosen der Steckdose stecken und mit ihnen aufnehmen, werden wir buchstäblich mit unserem ganzen Körper die Realität und Objektivität der Existenz eines elektrischen Stroms spüren. Davon wird natürlich dringend abgeraten.

Die Beispiele mit Staubsauger und Nägeln zeigen uns jedoch deutlich, dass das Studium und das Verständnis der Grundgesetze der Elektrotechnik zur Sicherheit beim Umgang mit Haushaltsstrom sowie zur Beseitigung abergläubischer Vorurteile im Zusammenhang mit elektrischem Strom und elektrischer Spannung beiträgt.

Wir werden also eines betrachten, das wertvollste Gesetz der Elektrotechnik, dessen Kenntnis nützlich ist. Und versuchen Sie es in der populärsten Form, die möglich ist.

Ohmsche Gesetzesentdeckung

Der deutsche Physiker Georg Simon Ohm formulierte 1827 ein Gesetz, das die Größe des elektrischen Stroms, die elektromotorische Kraft der Batterie und den Widerstand eines einfachen Stromkreises aus einer Batterie und den in Reihe geschalteten Polen heterogener Leiter miteinander verbindet. Darüber hinaus stellte er fest, dass verschiedene Substanzen unterschiedliche Widerstände gegen elektrischen Strom aufweisen.

Ohm fand experimentell heraus, dass in einer seriellen Schaltung, die aus mehreren Abschnitten mit Leitern unterschiedlichen Widerstands besteht, der Strom in allen Abschnitten gleich ist, nur die Potentialdifferenz an den Leitern unterschiedlich ist, was Ohm als "Spannungsabfall" bezeichnet.

Die Entdeckung des Ohmschen Gesetzes war eine sehr wichtige Phase bei der Untersuchung elektrischer und magnetischer Phänomene, die von großer praktischer Bedeutung waren. Das Ohmsche Gesetz und die Kirchhoffschen Gesetze, die später entdeckt wurden, ermöglichten erstmals die Berechnung elektrischer Schaltkreise und bildeten die Grundlage für die aufkommende Elektrotechnik.

Arten von Ohmschen Gesetzen

1. Die Differentialform des Ohmschen Gesetzes

Das wichtigste Gesetz der Elektrotechnik ist natürlich Ohmsches Gesetz. Sogar Menschen, die nichts mit Elektrotechnik zu tun haben, wissen um ihre Existenz. Aber in der Zwischenzeit die Frage "Kennst du das Ohmsche Gesetz?" an technischen Universitäten ist eine Falle für anmaßende und arrogante Schulkinder. Der Genosse antwortet natürlich, dass Ohm das Gesetz perfekt kennt, und dann wenden sie sich an ihn mit der Bitte, dieses Gesetz in eine andere Form zu bringen. Und dann stellt sich heraus, dass ein Schüler oder ein Neuling noch lernen und lernen muss.

Die Differentialform des Ohmschen Gesetzes ist jedoch praktisch nicht anwendbar. Es spiegelt die Beziehung zwischen Stromdichte und Feldstärke wider:

j = G * E,

wobei G die Leitfähigkeit der Schaltung ist; E ist die elektrische Stromstärke.

All dies sind Ausdrucksversuche elektrischer Stromunter Berücksichtigung nur der physikalischen Eigenschaften des Materials des Leiters, ohne Berücksichtigung seiner geometrischen Parameter (Länge, Durchmesser und dergleichen). Die Differentialform des Ohmschen Gesetzes ist eine reine Theorie, deren Kenntnis im Alltag absolut nicht erforderlich ist.

2. Die integrale Form des Ohmschen Gesetzes für einen Kettenabschnitt

Eine andere Sache ist die integrale Form der Aufnahme. Es hat auch mehrere Sorten. Das beliebteste davon ist Ohmsches Gesetz für einen Kettenabschnitt: I = U / R.

Mit anderen Worten, der Strom in einem Schaltungsabschnitt ist immer umso höher, je höher die an diesen Abschnitt angelegte Spannung ist und je niedriger der Widerstand dieses Abschnitts ist.

Diese "Art" des Ohmschen Gesetzes ist einfach ein Muss für jeden, der sich zumindest manchmal mit Elektrizität auseinandersetzen muss. Zum Glück ist die Sucht recht einfach. Immerhin kann die Spannung im Netzwerk als unverändert betrachtet werden.

Für eine Steckdose sind es 220 Volt. Daher stellt sich heraus, dass der Strom in der Schaltung nur vom Widerstand der an die Steckdose angeschlossenen Schaltung abhängt. Daher die einfache Moral: Dieser Widerstand muss überwacht werden.

Kurzschlüsse, die jeder hört, treten gerade wegen des geringen Widerstands des externen Stromkreises auf. Angenommen, aufgrund einer nicht ordnungsgemäßen Verbindung der Drähte in der Anschlussdose wurden die Phasen- und Neutralleiter direkt miteinander verbunden. Dann nimmt der Widerstand des Schaltungsabschnitts stark auf nahezu Null ab, und der Strom steigt ebenfalls stark auf einen sehr großen Wert an.

Wenn die Verkabelung korrekt ist, funktioniert es Leistungsschalterund wenn es nicht vorhanden ist oder fehlerhaft oder falsch ausgewählt ist, kann der Draht den erhöhten Strom nicht bewältigen, er erwärmt sich, schmilzt und verursacht möglicherweise einen Brand.

Es kommt jedoch vor, dass Geräte, die angeschlossen sind und länger als eine Stunde getragen wurden, bereits zur Ursache werden Kurzschluss. Ein typischer Fall ist ein Lüfter, dessen Motorwicklungen aufgrund eines Blockierens der Schaufeln überhitzt wurden.

Die Isolierung der Motorwicklungen ist nicht für ernsthafte Erwärmung ausgelegt, sondern wird schnell wertlos. Infolgedessen treten Kurzschlüsse zwischen den Windungen auf, die den Widerstand verringern und gemäß dem Ohmschen Gesetz auch zu einer Erhöhung des Stroms führen.

Der erhöhte Strom macht wiederum die Isolierung der Wicklungen völlig unbrauchbar, und nicht die Zwischenwicklung, sondern der reale, vollwertige Kurzschluss tritt auf. Der Strom fließt zusätzlich zu den Wicklungen unmittelbar von der Phase zum Neutralleiter. All dies kann nur mit einem sehr einfachen und billigen Lüfter geschehen, der nicht mit einem Wärmeschutz ausgestattet ist.

Ohms Spickzettel für den Kettenabschnitt:

Ohmsches Gesetz für AC

Es ist zu beachten, dass die obige Aufzeichnung des Ohmschen Gesetzes einen Abschnitt einer Schaltung mit einer konstanten Spannung beschreibt. In Wechselspannungsnetzen gibt es eine zusätzliche Reaktanz, und die Impedanz nimmt die Quadratwurzel der Summe der Quadrate des aktiven und des reaktiven Widerstands an.

Das Ohmsche Gesetz für einen Wechselstromkreisabschnitt hat die Form: I = U / Z.,

wobei Z die Impedanz der Schaltung ist.

Eine große Reaktanz ist jedoch vor allem für leistungsstarke elektrische Maschinen und Stromumwandlungsanlagen charakteristisch. Der elektrische Innenwiderstand von Haushaltsgeräten und Armaturen ist nahezu vollständig aktiv. Daher können Sie im Alltag für Berechnungen die einfachste Form des Ohmschen Gesetzes verwenden: I = U / R.

3. Integrale Notation für die gesamte Schaltung

Da es ein Formular zur Aufzeichnung des Gesetzes für einen Abschnitt einer Kette gibt, Ohmsches Gesetz für die gesamte Kette: I = E / (r + R).

Hier ist r der Innenwiderstand der Quelle des EMF-Netzwerks und R ist der Gesamtwiderstand der Schaltung selbst.

Wir müssen nicht weit gehen, um ein physikalisches Modell zu finden, das diese Unterart des Ohmschen Gesetzes veranschaulicht. Fahrzeugelektrik, die Batterie, in der die EMF-Quelle ist.

Es kann nicht angenommen werden, dass der Batteriewiderstand absolut Null ist, daher wächst der Strom selbst bei einem direkten Kurzschluss zwischen seinen Klemmen (fehlender Widerstand R) nicht bis unendlich, sondern einfach auf einen hohen Wert.

Dieser hohe Wert reicht jedoch natürlich aus, um die Drähte zum Schmelzen zu bringen und die Haut des Autos zu entzünden. Daher schützen die Stromkreise von Autos mit Sicherungen vor Kurzschlüssen.

Ein solcher Schutz reicht möglicherweise nicht aus, wenn ein Kurzschluss vor dem Sicherungskasten in Bezug auf die Batterie auftritt oder wenn eine der Sicherungen durch ein Stück Kupferdraht ersetzt wird. Dann gibt es nur eine Erlösung - es ist notwendig, den Stromkreis so schnell wie möglich vollständig zu unterbrechen und die "Masse", dh den negativen Anschluss, wegzuwerfen.

4.Die integrale Form des Ohmschen Gesetzes für einen Abschnitt einer Schaltung, die eine EMK-Quelle enthält

Es sollte erwähnt werden, dass es eine andere Variation des Ohmschen Gesetzes gibt - für einen Abschnitt einer Schaltung, die eine EMK-Quelle enthält:

I = (U + E) / (r + R)

oder

I = (U-E) / (r + R)

Hier ist U die Potentialdifferenz am Anfang und am Ende des betrachteten Kettenabschnitts. Das Vorzeichen vor der Größe der EMF hängt von ihrer Richtung relativ zur Spannung ab.

Es ist oft notwendig, das Ohmsche Gesetz für einen Abschnitt einer Schaltung zu verwenden, wenn die Parameter einer Schaltung bestimmt werden, wenn ein Teil der Schaltung nicht für detaillierte Studien verfügbar ist und für uns nicht von Interesse ist.

Angenommen, es wird durch integrale Bestandteile des Gehäuses verdeckt. In der verbleibenden Schaltung gibt es eine EMF-Quelle und Elemente mit einem bekannten Widerstand. Durch Messen der Spannung am Eingang eines unbekannten Teils der Schaltung können Sie dann den Strom und dann den Widerstand des unbekannten Elements berechnen.

Schlussfolgerungen

So können wir sehen, dass Ohms „einfaches“ Gesetz alles andere als so einfach ist, wie es jemandem schien. Wenn man alle Formen der integralen Aufzeichnung der Ohmschen Gesetze kennt, kann man viele der Anforderungen an die elektrische Sicherheit verstehen und sich leicht daran erinnern sowie Vertrauen in den Umgang mit Elektrizität gewinnen.