Σχετικά με το νόμο του Ohm σε μια λαϊκή δήλωση

Το ηλεκτρικό ρεύμα και η επικίνδυνη τάση δεν ακούγονται (εκτός από τις γραμμές υψηλής τάσης και τις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις). Τα ενεργά μέρη υπό τάση δεν διαφέρουν ως προς την εμφάνιση.

Είναι αδύνατο να τα αναγνωρίσετε τόσο από τη μυρωδιά όσο και από την αυξημένη θερμοκρασία σε κανονικούς τρόπους λειτουργίας, δεν διαφέρουν. Αλλά ενεργοποιούμε την ηλεκτρική σκούπα σε μια αθόρυβη και ήσυχη έξοδο, κάντε κλικ στον διακόπτη - και η ενέργεια φαίνεται να αφαιρείται από πουθενά, από μόνη της, υλοποιώντας με τη μορφή θορύβου και συμπίεσης μέσα σε μια οικιακή συσκευή.

Και πάλι, αν βάλουμε δύο καρφιά στις πρίζες της πρίζας και τα καταλάβουμε, τότε κυριολεκτικά με ολόκληρο το σώμα μας θα νιώσουμε την πραγματικότητα και την αντικειμενικότητα της ύπαρξης ενός ηλεκτρικού ρεύματος. Για να γίνει αυτό, φυσικά, αποθαρρύνεται έντονα.

Αλλά τα παραδείγματα με ηλεκτρική σκούπα και καρφιά μας δείχνουν καθαρά ότι η μελέτη και η κατανόηση των βασικών νόμων της ηλεκτρομηχανολογίας συμβάλλει στην ασφάλεια κατά το χειρισμό ηλεκτρικής ενέργειας των νοικοκυριών, καθώς και στην εξάλειψη των προληπτικών προκαταλήψεων που σχετίζονται με το ηλεκτρικό ρεύμα και την τάση.

Έτσι, θα εξετάσουμε ένα, το πιο πολύτιμο νόμο της ηλεκτρολογίας, το οποίο είναι χρήσιμο να γνωρίζουμε. Και προσπαθήστε να το κάνετε με τη πιο δημοφιλή μορφή.

Η ανακάλυψη νόμου του Ohm

Το 1827, ο Γερμανός φυσικός Georg Simon Ohm διατύπωσε ένα νόμο που συνδέει το μέγεθος του ηλεκτρικού ρεύματος, την ηλεκτροκινητική δύναμη της μπαταρίας και την αντίσταση ενός απλού ηλεκτρικού κυκλώματος που αποτελείται από μια μπαταρία και τους πόλους ετερογενών αγωγών που συνδέονται σε σειρά. Επιπλέον, διαπίστωσε ότι διάφορες ουσίες έχουν διαφορετική αντίσταση στο ηλεκτρικό ρεύμα.

Ο Ohm πειραματικά βρήκε ότι σε ένα σειριακό κύκλωμα που αποτελείται από διάφορα τμήματα με αγωγούς διαφορετικής αντίστασης, το ρεύμα σε όλα τα τμήματα είναι το ίδιο, μόνο η διαφορά δυναμικού στους αγωγούς είναι διαφορετική, την οποία ο Ohm ονομάζεται "πτώση τάσης".

Η ανακάλυψη του νόμου του Ohm ήταν ένα πολύ σημαντικό στάδιο στη μελέτη των ηλεκτρικών και μαγνητικών φαινομένων, τα οποία είχαν μεγάλη πρακτική σημασία. Ο νόμος του Ohm και οι νόμοι του Kirchhoff, οι οποίοι αργότερα ανακαλύφθηκαν, επέτρεψαν για πρώτη φορά να υπολογίσουν τα ηλεκτρικά κυκλώματα και να αποτελέσουν τη βάση της αναδυόμενης ηλεκτρολογίας.

Τύποι νόμων του Ohm

1. Η διαφορική μορφή του νόμου του Ohm

Ο πιο σημαντικός νόμος της ηλεκτρολογίας είναι, φυσικά, Ο νόμος του Ομμ. Ακόμα και οι άνθρωποι που δεν σχετίζονται με την ηλεκτρολογία γνωρίζουν την ύπαρξή του. Εν τω μεταξύ, το ερώτημα "Ξέρετε τον νόμο του Ομμ;" στα τεχνικά πανεπιστήμια είναι μια παγίδα για τους θλιβερούς και αλαζονικούς μαθητές. Ο σύντροφος, φυσικά, απαντά ότι ο Ohm γνωρίζει τέλεια τον νόμο και μετά απευθύνονται σε αυτόν με αίτημα να φέρει αυτόν τον νόμο σε διαφορετική μορφή. Και τότε αποδεικνύεται ότι ένας μαθητής ή πρωτοετής φοιτητής πρέπει ακόμα να σπουδάσει και να σπουδάσει.

Ωστόσο, η διαφορική μορφή του νόμου Ohm είναι πρακτικά ανεφάρμοστη. Αντικατοπτρίζει τη σχέση μεταξύ πυκνότητας ρεύματος και ισχύος πεδίου:

j = G * E,

όπου G είναι η αγωγιμότητα του κυκλώματος. Το E είναι η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος.

Όλα αυτά είναι προσπάθειες έκφρασης ηλεκτρικό ρεύμα, λαμβανομένων υπόψη μόνο των φυσικών ιδιοτήτων του υλικού του αγωγού, χωρίς να λαμβάνονται υπόψη οι γεωμετρικές του παράμετροι (μήκος, διάμετρος και παρόμοια). Η διαφορική μορφή του νόμου του Ohm είναι μια καθαρή θεωρία · οι γνώσεις της στην καθημερινή ζωή δεν είναι απολύτως απαραίτητες.

2. Η αναπόσπαστη μορφή του νόμου του Ohm για ένα τμήμα αλυσίδας

Ένα άλλο πράγμα είναι η ενιαία μορφή της καταγραφής. Έχει επίσης διάφορες ποικιλίες. Το πιο δημοφιλές από αυτά είναι Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα μιας αλυσίδας: I = U / R

Με άλλα λόγια, το ρεύμα σε ένα τμήμα κυκλώματος είναι πάντα το υψηλότερο, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση που εφαρμόζεται σε αυτό το τμήμα και τόσο χαμηλότερη είναι η αντίσταση αυτού του τμήματος.

Αυτό το "είδος" του νόμου του Ohm είναι απλά ένας μούστος για όλους όσους τουλάχιστον μερικές φορές πρέπει να ασχοληθούν με την ηλεκτρική ενέργεια. Ευτυχώς, ο εθισμός είναι πολύ απλός. Μετά από όλα, η τάση στο δίκτυο μπορεί να θεωρηθεί αμετάβλητη.

Για μια πρίζα, είναι 220 βολτ. Επομένως, αποδεικνύεται ότι το ρεύμα στο κύκλωμα εξαρτάται μόνο από την αντίσταση του κυκλώματος που συνδέεται στην έξοδο. Ως εκ τούτου, η απλή ηθική: αυτή η αντίσταση πρέπει να παρακολουθείται.

Τα σύντομα κυκλώματα, που ο καθένας ακούει, συμβαίνουν ακριβώς λόγω της χαμηλής αντίστασης του εξωτερικού κυκλώματος. Ας υποθέσουμε ότι λόγω ακατάλληλης σύνδεσης καλωδίων στο κουτί διακλάδωσης, τα καλώδια φάσης και ουδέτερου συνδέθηκαν απευθείας μεταξύ τους. Στη συνέχεια, η αντίσταση του τμήματος κυκλώματος θα μειωθεί απότομα σε σχεδόν μηδέν, και το ρεύμα θα αυξηθεί επίσης απότομα σε πολύ μεγάλη τιμή.

Εάν η καλωδίωση είναι σωστή, θα λειτουργήσει διακόπτη, και αν δεν είναι εκεί, ή είναι ελαττωματικό ή εσφαλμένα επιλεγμένο, τότε το καλώδιο δεν θα αντιμετωπίσει το αυξημένο ρεύμα, θα θερμανθεί, θα λιώσει και ενδεχομένως θα προκαλέσει πυρκαγιά.

Αλλά συμβαίνει ότι οι συσκευές που είναι συνδεδεμένες και έχουν φορεθεί για περισσότερο από μία ώρα έχουν ήδη γίνει η αιτία βραχυκύκλωμα. Μια τυπική περίπτωση είναι ένας ανεμιστήρας, οι περιελίξεις του κινητήρα του οποίου υπέστησαν υπερθέρμανση εξαιτίας του μπλοκαρίσματος των λεπίδων.

Η μόνωση των περιελίξεων του κινητήρα δεν έχει σχεδιαστεί για σοβαρή θέρμανση, γίνεται γρήγορα άνευ αξίας. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζονται βραχυκύκλωμα εναλλαγής, τα οποία μειώνουν την αντίσταση και, σύμφωνα με το νόμο του Ohm, οδηγούν επίσης σε αύξηση του ρεύματος.

Το αυξημένο ρεύμα, με τη σειρά του, προκαλεί τη μόνωση των περιελίξεων να καταστεί εντελώς ακατάλληλη και όχι το περιστροφικό, αλλά το πραγματικό, πλήρες βραχυκύκλωμα. Το ρεύμα πηγαίνει επιπλέον των περιελίξεων, αμέσως από τη φάση μέχρι το ουδέτερο σύρμα. Είναι αλήθεια ότι όλα τα παραπάνω μπορούν να συμβούν μόνο με έναν πολύ απλό και φτηνό ανεμιστήρα, μη εξοπλισμένο με θερμική προστασία.

Το φύλλο εξαπάτησης του Ohm για το τμήμα της αλυσίδας:

Ο νόμος του Ohm για τον AC

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η παραπάνω εγγραφή του νόμου του Ohm περιγράφει ένα τμήμα ενός κυκλώματος με σταθερή τάση. Στα δίκτυα εναλλασσόμενης τάσης υπάρχει μια πρόσθετη αντίδραση και η σύνθετη αντίσταση παίρνει την τετραγωνική ρίζα του αθροίσματος των τετραγώνων της ενεργού και αντιδραστικής αντίστασης.

Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα κυκλώματος AC έχει τη μορφή: I = U / Z,

όπου Z είναι η σύνθετη αντίσταση του κυκλώματος.

Αλλά μια μεγάλη αντίδραση είναι χαρακτηριστική, πρώτα απ 'όλα, από ισχυρές ηλεκτρικές μηχανές και εξοπλισμό μετατροπής ισχύος. Η εσωτερική ηλεκτρική αντίσταση των οικιακών συσκευών και των εξαρτημάτων είναι σχεδόν εντελώς ενεργή. Επομένως, στην καθημερινή ζωή, για υπολογισμούς, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την απλούστερη μορφή του νόμου του Ohm: I = U / R.

3. Ολοκληρωμένη σημείωση για το πλήρες κύκλωμα

Δεδομένου ότι υπάρχει μια φόρμα για την καταγραφή του νόμου για ένα τμήμα μιας αλυσίδας, τότε Ο νόμος του Ohm για την πλήρη αλυσίδα: I = E / (r + R).

Εδώ r είναι η εσωτερική αντίσταση της πηγής του δικτύου EMF, και R είναι η συνολική αντίσταση του ίδιου του κυκλώματος.

Δεν χρειάζεται να πάμε πολύ για ένα φυσικό μοντέλο για να φανεί αυτό το υποείδος του νόμου του Ohm. ηλεκτρικό σύστημα του οχήματος, η μπαταρία στην οποία βρίσκεται η πηγή EMF.

Δεν μπορείτε να υποθέσετε ότι η αντίσταση της μπαταρίας είναι απόλυτα μηδενική, επομένως, ακόμη και με άμεσο βραχυκύκλωμα μεταξύ των ακροδεκτών της (έλλειψη αντίστασης R), το ρεύμα δεν θα φτάσει στο άπειρο, αλλά απλά σε υψηλή τιμή.

Ωστόσο, αυτή η υψηλή τιμή, φυσικά, αρκεί για να προκαλέσει την τήξη των καλωδίων και το δέρμα του αυτοκινήτου να αναφλεγεί. Επομένως, τα ηλεκτρικά κυκλώματα των αυτοκινήτων προστατεύουν από βραχυκυκλώματα με ασφάλειες.

Η προστασία αυτή μπορεί να μην είναι αρκετή αν παρουσιαστεί βραχυκύκλωμα στο κιβώτιο ασφαλειών σε σχέση με την μπαταρία ή εάν μια από τις ασφάλειες αντικατασταθεί με ένα κομμάτι σύρματος χαλκού. Στη συνέχεια, υπάρχει μόνο μία σωτηρία - είναι απαραίτητο το συντομότερο δυνατό να σπάσει το κύκλωμα εντελώς, πετάγοντας τη "μάζα", δηλαδή, τον αρνητικό τερματικό.

4.Η ολοκληρωμένη μορφή του νόμου του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος που περιέχει μια πηγή emf

Θα πρέπει να αναφερθεί ότι υπάρχει μια άλλη παραλλαγή του νόμου του Ohm - για ένα τμήμα ενός κυκλώματος που περιέχει μια πηγή emf:

Ι = (U + Ε) / (r + R)

ή

Ι = (U-E) / (r + R)

Εδώ είναι η διαφορά δυναμικού στην αρχή και στο τέλος της εξεταζόμενης αλυσίδας. Το σημάδι μπροστά από το μέγεθος του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου εξαρτάται από την κατεύθυνση του σε σχέση με την τάση.

Συχνά είναι απαραίτητο να χρησιμοποιείται ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος κατά τον καθορισμό των παραμέτρων ενός κυκλώματος όταν μέρος του κυκλώματος δεν είναι διαθέσιμο για λεπτομερή μελέτη και δεν μας ενδιαφέρει.

Ας υποθέσουμε ότι είναι κρυμμένο από αναπόσπαστα μέρη της θήκης. Στο υπόλοιπο κύκλωμα υπάρχει μια πηγή EMF και στοιχεία με γνωστή αντίσταση. Στη συνέχεια, με τη μέτρηση της τάσης στην είσοδο ενός άγνωστου μέρους του κυκλώματος, μπορείτε να υπολογίσετε το ρεύμα και στη συνέχεια την αντίσταση του άγνωστου στοιχείου.

Συμπεράσματα

Έτσι, μπορούμε να δούμε ότι ο «απλός» νόμος του Ohm απέχει πολύ από το να είναι τόσο απλό όσο φαινόταν σε κάποιον. Γνωρίζοντας όλες τις μορφές της ολοκληρωμένης καταγραφής των νόμων του Ohm, μπορεί κανείς να καταλάβει και να θυμάται εύκολα πολλές από τις απαιτήσεις για την ηλεκτρική ασφάλεια, καθώς και να κερδίσει την εμπιστοσύνη στον χειρισμό της ηλεκτρικής ενέργειας.