Najvažniji zakon elektrotehnike — Ohmov zakon
Ohmov zakon
Njemački fizičar Georg Ohm (1787. -1854.) eksperimentalno je utvrdio da je jakost struje I koja teče kroz jednolik metalni vodič (tj. vodič u kojem ne djeluju vanjske sile) proporcionalna naponu U na krajevima vodiča:
I = U / R, (1)
gdje je R — električni otpor vodiča.
Jednadžba (1) izražava Ohmov zakon za dio kruga (koji ne sadrži izvor struje): struja u vodiču izravno je proporcionalna primijenjenom naponu i obrnuto proporcionalna otporu vodiča.
Dio kruga u kojem ne djeluje emf. (vanjske sile) naziva se homogeni dio strujnog kruga, stoga ova formulacija Ohmovog zakona vrijedi za homogeni dio strujnog kruga.
Pogledajte ovdje za više detalja: Ohmov zakon za dio kruga
Sada ćemo razmotriti nehomogeni dio kruga, gdje je efektivni EMF odjeljka 1 - 2 označen s Ε12 i primijenjen na krajevima odjeljka potencijalna razlika — kroz φ1 — φ2.
Ako struja teče kroz nepomične vodiče koji tvore dionicu 1-2, tada je rad A12 svih sila (vanjskih i elektrostatičkih) izvršenih na nositelje struje zakon održanja i transformacije energije jednaka toplini oslobođenoj u prostoru. Rad sila pri gibanju naboja Q0 u presjeku 1 — 2:
A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 — φ2) (2)
E.ms. E12 također jakost struje I je skalarna veličina. Mora se uzeti s pozitivnim ili negativnim predznakom, ovisno o predznaku rada vanjskih sila. Ako e.d. pospješuje kretanje pozitivnih naboja u odabranom smjeru (u smjeru 1-2), tada E12> 0. Ako jed. sprječava kretanje pozitivnih naboja u tom smjeru, tada E12 <0.
Tijekom vremena t u vodiču se oslobađa toplina:
Q = Az2Rt = IR (It) = IRQ0 (3)
Iz formula (2) i (3) dobivamo:
IR = (φ1 — φ2) + E12 (4)
Gdje
I = (φ1 — φ2 + E12) / R (5)
Izraz (4) ili (5) je Ohmov zakon za nehomogen presjek kruga u integralnom obliku, koji je generalizirani Ohmov zakon.
Ako u određenom dijelu kruga nema izvora struje (E12 = 0), tada iz (5) dolazimo do Ohmovog zakona za homogeni dio kruga
I = (φ1 — φ2) / R = U / R
Ako strujni krug zatvorena, tada se odabrane točke 1 i 2 podudaraju, φ1 = φ2; tada iz (5) dobivamo Ohmov zakon za zatvoreni krug:
I = E / R,
gdje je E emf koja djeluje u krugu, R je ukupni otpor cijelog kruga. Općenito, R = r + R1, gdje je r unutarnji otpor izvora struje, R1 je otpor vanjskog kruga.Stoga će Ohmov zakon za zatvoreni krug izgledati ovako:
I = E / (r + R1).
Ako je krug otvoren, u njemu nema struje (I = 0), tada iz Ohmovog zakona (4) dobivamo da je (φ1 — φ2) = E12, tj. EMF koja djeluje u otvorenom krugu jednaka je razlici potencijala na njegovim krajevima. Stoga, da biste pronašli emf izvora struje, potrebno je izmjeriti razliku potencijala na njegovim otvorenim stezaljkama.
Primjeri proračuna Ohmovog zakona:
Proračun struje prema Ohmovom zakonu
Izračunavanje otpora prema Ohmovom zakonu
Pad napona
Vidi također:
O razlici potencijala, elektromotornoj sili i naponu
Električna struja u tekućinama i plinovima
Magnetizam i elektromagnetizam
O magnetskom polju, solenoidima i elektromagnetima
Samoindukcija i međusobna indukcija
Električno polje, elektrostatička indukcija, kapacitet i kondenzatori
Što je izmjenična struja i kako se razlikuje od istosmjerne struje