Najdôležitejší zákon elektrotechniky — Ohmov zákon
Ohmov zákon
Nemecký fyzik Georg Ohm (1787 -1854) experimentálne zistil, že sila prúdu I pretekajúceho rovnomerným kovovým vodičom (t. j. vodičom, na ktorý nepôsobia vonkajšie sily) je úmerná napätiu U na koncoch vodiča:
I = U / R, (1)
kde R - elektrický odpor vodiča.
Rovnica (1) vyjadruje Ohmov zákon pre úsek obvodu (neobsahujúci zdroj prúdu): Prúd vo vodiči je priamo úmerný použitému napätiu a nepriamo úmerný odporu vodiča.
Úsek obvodu, v ktorom emf nepôsobí. (vonkajšie sily) sa nazýva homogénny úsek obvodu, preto táto formulácia Ohmovho zákona platí pre homogénnu časť obvodu.
Ďalšie podrobnosti nájdete tu: Ohmov zákon pre časť obvodu
Teraz budeme uvažovať o nehomogénnom úseku obvodu, kde efektívne EMF úseku 1 — 2 je označené Ε12 a aplikované na koncoch úseku. potenciálny rozdiel — cez φ1 — φ2.
Ak prúd preteká pevnými vodičmi tvoriacimi sekciu 1-2, potom je práca A12 všetkých síl (vonkajších a elektrostatických) vykonaná na nosičoch prúdu zákon zachovania a premeny energie rovná teplu uvoľnenému v danej oblasti. Práca síl vykonaných pri pohybe náboja Q0 v úseku 1 — 2:
A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 – φ2) (2)
E.m.s. E12 tiež prúd I je skalárna veličina. Musí sa brať buď s kladným alebo záporným znamienkom, v závislosti od znamenia práce vykonanej vonkajšími silami. Ak e.d. podporuje pohyb kladných nábojov vo zvolenom smere (v smere 1-2), potom E12> 0. Ak jednotky. zabraňuje pohybu kladných nábojov týmto smerom, potom E12 <0.
Počas času t sa vo vodiči uvoľňuje teplo:
Q = Az2Rt = IR (It) = IRQ0 (3)
Zo vzorcov (2) a (3) dostaneme:
IR = (φ1 – φ2) + E12 (4)
Kde
I = (φ1 – φ2 + E12) / R (5)
Výraz (4) alebo (5) je Ohmov zákon pre nehomogénny prierez obvodu v integrálnom tvare, čo je zovšeobecnený Ohmov zákon.
Ak v určitom úseku obvodu nie je zdroj prúdu (E12 = 0), potom z (5) dospejeme k Ohmovmu zákonu pre homogénny úsek obvodu.
I = (φ1 – φ2) / R = U / R
Ak elektrický obvod je uzavretý, potom sa zvolené body 1 a 2 zhodujú, φ1 = φ2; potom z (5) získame Ohmov zákon pre uzavretý obvod:
I = E / R,
kde E je emf pôsobiace v obvode, R je celkový odpor celého obvodu. Vo všeobecnosti R = r + R1, kde r je vnútorný odpor zdroja prúdu, R1 je odpor vonkajšieho obvodu.Preto bude Ohmov zákon pre uzavretý okruh vyzerať takto:
I = E/ (r + R1).
Ak je obvod otvorený, nie je v ňom prúd (I = 0), tak z Ohmovho zákona (4) dostaneme, že (φ1 — φ2) = E12, t.j. emf pôsobiace v otvorenom okruhu sa rovná potenciálnemu rozdielu na jeho koncoch. Preto, aby sme našli emf zdroja prúdu, je potrebné zmerať potenciálny rozdiel na jeho svorkách s otvoreným obvodom.
Príklady výpočtov Ohmovho zákona:
Výpočet prúdu podľa Ohmovho zákona
Výpočet odporu Ohmovho zákona
Pokles napätia
Pozri tiež:
Na rozdiel potenciálov, elektromotorickej sily a napätia
Elektrický prúd v kvapalinách a plynoch
Magnetizmus a elektromagnetizmus
O magnetickom poli, solenoidoch a elektromagnetoch
Samoindukcia a vzájomná indukcia
Elektrické pole, elektrostatická indukcia, kapacita a kondenzátory
Čo je to striedavý prúd a ako sa líši od jednosmerného prúdu