Az Ohm-törvény az áramkör egy szakaszára egy kísérleti (empirikus) törvény, amely összefüggést hoz létre az áramkör egy szakaszában az áramerősség, valamint az e szakasz végein lévő feszültség és ellenállása között. Az Ohm-törvény szigorú megfogalmazása az áramkör egy szakaszára a következőképpen íródott: az áramkörben lévő áramerősség egyenesen arányos a szakaszában lévő feszültséggel, és fordítottan arányos ennek a szakasznak az ellenállásával.

Az Ohm-törvény képlete egy áramkör szakaszára a következőképpen írható:

I – áramerősség a vezetőben [A];

U – elektromos feszültség(potenciális különbség) [V];

R – elektromos ellenállás(vagy egyszerűen ellenállás) a vezető [Ohm].

Történelmileg az Ohm-törvényben szereplő R ellenállást az áramkör egy szakaszára tekintik a vezető fő jellemzőjének, mivel ez kizárólag ennek a vezetőnek a paramétereitől függ. Megjegyzendő, hogy az Ohm-törvény az említett formában fémekre és elektrolitoldatokra (olvadékokra) érvényes, és csak azokra az áramkörökre, ahol nincs valós áramforrás, vagy az áramforrás ideális. Ideális áramforrás az, amelynek nincs saját (belső) ellenállása. Cikkünkben többet megtudhat az Ohm-törvényről az áramforrással rendelkező áramkörre vonatkozóan. Egyezzünk meg abban, hogy figyelembe vesszük a pozitív irányt balról jobbra (lásd az alábbi ábrát). Ekkor a területen a feszültség egyenlő a potenciálkülönbséggel.

φ 1 - potenciál az 1. pontban (a szakasz elején);

φ 2 - potenciál a 2. pontban (a szakasz végén).

Ha a φ 1 > φ 2 feltétel teljesül, akkor az U > 0 feszültség. Következésképpen a vezetőben a feszültségvezetékek az 1. pontból a 2. pontba vannak irányítva, ami azt jelenti, hogy az áram ebben az irányban folyik. Ezt az áramirányt tekintjük pozitívnak I > O.

Mérlegeljük legegyszerűbb példa az ellenállás meghatározása egy áramkör szakaszán Ohm törvénye segítségével. Egy elektromos áramkörrel végzett kísérlet eredményeként az ampermérő (az áramerősséget mutató eszköz) mutatja, a voltmérő pedig. Meg kell határozni az áramköri szakasz ellenállását.

Az Ohm-törvény definíciója szerint az áramkör egy szakaszára

Amikor az iskola 8. osztályában az Ohm-törvényt tanulmányozzák egy lánc egy szakaszára, a tanárok gyakran felteszik a következő kérdéseket a tanulóknak, hogy megerősítsék a tárgyalt anyagot:

Milyen mennyiségek között hoz létre összefüggést az Ohm-törvény egy áramkör szakaszára?

Helyes válasz: áram [I], feszültség [U] és ellenállás [R] között.

A feszültség mellett miért függ az áramerősség?

Helyes válasz: Ellenállásból

Hogyan függ az áramerősség a vezető feszültségétől?

Helyes válasz: egyenesen arányos

Hogyan függ az áramerősség az ellenállástól?

A helyes válasz: fordítottan arányos.

Ezeket a kérdéseket azért teszik fel, hogy a 8. osztályban a tanulók emlékezzenek az áramkör szakaszaira vonatkozó Ohm-törvényre, amelynek definíciója szerint az áramerősség egyenesen arányos a vezető végein lévő feszültséggel, ha a vezető ellenállása nem változás.

Amikor egy külső áramkört áramforráshoz csatlakoztatunk, az elektromos tér fénysebességgel terjed a vezető mentén, és a bennük lévő szabad töltések szinte egyidejűleg kezdenek el rendezett mozgást végezni. Az áramkörben megjelenik az áram.

Az egyenáram alaptörvényeit 1826-1827-ben Georg Ohm német tudós állapította meg, ezért az ő nevét viseli.

Tekintsük az áramkör egy nem egyenletes szakaszát, ahol az EMF hat. Az 1-2 szakaszban az emf-et ε 12-vel, a szakasz végein alkalmazott potenciálkülönbséget pedig φ 1 -φ 2-vel jelöljük. Az A 12 (külső és Coulomb) erők áramhordozókon végzett munkája a a helyszínen kiemelkedik a hővel egyenlő energia megmaradásának és átalakulásának törvénye. Az 1-2 szakaszban egy töltés mozgatásakor végzett erők munkája egyenlő

A 12 = Q= q 0 ε 12 + q 0 (φ 1 -φ 2) (13.12)

Idővel hő szabadul fel a vezetőben

ahol
(13.14)

És így, általánosított Ohm-törvény, vagy Ohm törvénye egy áramkör nem egyenletes szakaszára(az áramkör EMF-forrást tartalmazó része) a következő:

Az áramerősség az áramkör egy nem egyenletes szakaszában egyenesen arányos az emf összegével és a szakasz végein lévő potenciálkülönbséggel, és fordítottan arányos a teljes ellenállásával

(13.15)

ahol r az EMF-forrás belső ellenállása, R a külső áramkör ellenállása.

Az általánosított Ohm-törvényt az áramkör egyik vagy másik aktív szakaszára alkalmazva először ki kell választani ennek a szakasznak az átkerülésének irányát, beleegyezve, hogy annak egyik végét tekintjük az elsőnek (φ 1 potenciállal), a másikat pedig másodiknak (amivel potenciál - φ 2). Ha ez az irány egybeesik a területen folyó áram irányával, akkor az áramerősséget pozitívnak (I>0), ellenkező esetben negatívnak (I) tekintjük.<0). ЭДС на рассматриваемом участке положительна тогда, когда направление обхода совпадает с направлением стороннего поля в источнике (это поле в нём направлено от отрицательного полюса к положительному); если же эти направления не совпадают, ЭДС считается отрицательной.

Az általánosított Ohm-törvényből két másik törvény is levonható.

Ohm törvénye zárt ( vagyteljes) lánc :

A zárt áramkörben az áramerősség egyenesen arányos az emf-vel és fordítottan arányos a teljes ellenállásával

(13.16)

Mivel egy zárt áramkör végei össze vannak kötve, és a rajtuk lévő φ 1 és φ 2 potenciálok egyenlőek, akkor a potenciálkülönbség φ 1 – φ 2 = 0

A zárt áramkör Ohm-törvénye így írható fel

ε 12 = IR+Ir (13,17)

ahol IR és Ir a feszültségesés az áramkör külső és belső szakaszán

A források csatlakoztatása az akkumulátorhoz lehet soros vagy párhuzamos.

Soros kapcsolásnál két szomszédos forrás ellentétes pólusokkal van összekötve.

Soros csatlakoztatás esetén az akkumulátor emf-je megegyezik az akkumulátort alkotó egyes források emf-jének összegével.

Áramerősség egy ilyen áramkörben

(13.18)

Ha két vagy forrás összes pozitív és negatív pólusát összekapcsolja, akkor az energiaforrások ilyen kapcsolatát párhuzamosnak nevezzük. A gyakorlatban a csak azonos EMF-jel rendelkező források mindig párhuzamosan kapcsolódnak.

Azonos elektromos energiaforrások párhuzamos csatlakoztatásakor az akkumulátor emf-je megegyezik egy forrás emf-jével.

Akkor Ohm törvénye szerint

(13.19)

Vegyünk két korlátozó esetet, amikor a külső ellenállás vagy nagyon nagynak bizonyul, vagy fordítva, elhanyagolhatónak bizonyul. .

R→∞ (vagyR >> r). Hasonló helyzet áll elő, amikor a külső áramkört lekapcsolják, pl. amikor az áramforrás pólusai nyitva vannak és légrés van közöttük, amelyen nem folyik át áram. Behelyettesítés általánosított jog Ohm I=0, φ 1 – φ 2 = ε 12 értéket kapunk. Ez azt jelenti, hogy a nyitott áramforrás pólusain a feszültség egyenlő az emf-ével.

R→0 (vagyR<<r). Hasonló helyzet fordul elő rövidzárlat során. Ebben az esetben az áramerősség egy értékre nő

Nak nek amely meghaladhatja az adott áramkörre megengedett értéket. A rövidzárlat alatti hirtelen áramnövekedés nagymértékű hőtermeléshez vezethet. Az akkumulátor belsejében lévő térerősség eltűnik. A vezetékek megolvadhatnak vagy nagyon felforrósodhatnak, és tüzet okozhatnak, és az áramforrás meghibásodhat. Ennek elkerülése érdekében biztosítékokat használnak.

Ohm törvénye az áramkör homogén szakaszára (az EMF-et nem tartalmazó szakaszra) : A vezetőben lévő áram egyenesen arányos a rákapcsolt feszültséggel és fordítottan arányos a vezető ellenállásával.

Nagyságrend

hívott a vezető elektromos vezetőképessége . A vezetőképesség mértékegysége a Siemens (Cm).

Óracélok: a vizsgált fizikai mennyiségek alkalmazásának és a hozzájuk kapcsolódó mennyiségek megértése.

Az óra céljai:

• A tanulóknak meg kell tanulniuk, hogy az áramot hordozó vezető által termelt hőmennyiség egyenlő az áramerősség, a vezető ellenállása és az idő Q=I?Rt négyzetének szorzatával;
• A tanulóknak meg kell tanulniuk megoldani a problémákat, hogy konkrét helyzetekben megtalálják a hőmennyiséget;
• A tanulók számítási és minőségi feladatok megoldási készségeinek erősítése
• és kísérleti;
• Lelkiismeretes, pozitív hozzáállás kialakítása a tanulókban
• tudáshoz való viszonyulás, fegyelemre nevelés, esztétikai nézetek.

Az órák alatt

Az ismeretek frissítése. A felmérés frontális.

1. Milyen három mennyiséget köt össze Ohm törvénye?

I, U, R; áram, feszültség, ellenállás.

2. Hogyan fogalmazódik meg Ohm törvénye?

Az áramerősség az áramkör egy szakaszában egyenesen arányos a szakasz végein lévő feszültséggel, és fordítottan arányos az ellenállásával.

3. Hogyan írható fel az Ohm-törvény képlete?

4. Az Ohm-törvényben foglalt fizikai mennyiségek mértékegységei.

Amper, Volt, Ohm.

5. Hogyan fejezzük ki egy áram működését bizonyos időn keresztül?

6. Mit nevezünk hatalomnak?

Az elektromos áram átlagos teljesítményének meghatározásához el kell osztani a munkáját a P=A/t idővel.

8. Mit veszünk a hatalom mértékegységének?

A teljesítmény mértékegysége 1 W, egyenlő 1 J/s, 1 W=1J/s.

9. A vezetékek melyik csatlakozását nevezzük sorosnak?

10. Mekkora érték azonos az összes sorosan kapcsolt vezetéknél?

Áramerősség, I=I 1 =I 2 =I n

11. Hogyan találjuk meg egy áramkör teljes ellenállását, ismerve az egyes vezetők ellenállását, soros kapcsolásban?

R=R1+R2+:+Rn.

12. Hogyan találjuk meg a sorosan kapcsolt vezetőkből álló áramkör szakaszának feszültségét, ismerve mindegyiken a feszültséget?

U=U 1 +U 2 +:+U n.

13. Melyik vezetéket nevezzük párhuzamosnak?

14. Milyen érték azonos az összes párhuzamosan kapcsolt vezetéknél?

Feszültség, U=U 1 =U 2 =U n.

15. Hogyan lehet meghatározni egy áramkör teljes ellenállását, ismerve az egyes vezetők ellenállását, párhuzamos kapcsolásban?

R=R1*R2*Rn/(R1+R2+Rn).

16. Hogyan lehet megtalálni az áramerősséget egy áramkör egy szakaszában, párhuzamos kapcsolással?

I=I 1 +I 2 +I n.

17. Az elektromos áramot:

a szabad elektronok rendezett mozgása.

18. Képlet a vezető ellenállásának számításához?

19. Az ampermérő csatlakozik az áramkörhöz:

szekvenciálisan.

20. Minden fogyasztó azonos feszültség alatt van, ha:

párhuzamos kapcsolat.

21. Találd meg a rejtvényt.

Egy nagyon szigorú ellenőr egyenesen a falból néz,
Néz, és nem pislog. Nincs más dolgod, mint felkapcsolni a villanyt,
Vagy csatlakoztassa a sütőt -
Minden rosszra fordul. (Villanyóra).

És mit ketyeg a villanyóra?

Elektromos energiafogyasztás.

A kísérlet bemutatása.

A villanykörte teljesítményének meghatározása.

A=U*I*t=2,6V*1,4A*240s=873,6 J.

Q=c*m*(t2-t1) =4200 J/ (kg* 0 C)*0,1 kg*2 0 C=840 J.

27. (2) gyakorlat től.

Kérdés: Milyen célból nem csak csavarják, hanem forrasztják is a vezetékeket a csatlakozási pontokon? Válaszát indokolja.

Az áram mindkét vezetékben azonos, mivel a vezetők sorba vannak kötve.

Ha két vezető érintkezési pontja nincs forrasztva, akkor ellenállása meglehetősen nagy lesz maguknak a vezetékeknek az ellenállásához képest. Ekkor a legnagyobb hőmennyiség szabadul fel a helyen. Ez a két vezető érintkezési pontjának megolvadásához és az elektromos áramkör kinyitásához vezet.

A Joule-Lenz törvény megfogalmazása.

Az áramvezető által termelt hőmennyiség egyenlő az áramerősség, a vezető ellenállása és az idő négyzetének szorzatával.

A tanulók önálló tevékenységeinek szervezése.

I lehetőség.

1. Hogyan változik meg az áramvezető által felszabaduló hőmennyiség, ha a vezetőben lévő áramot megkétszerezzük?

A. 2-szeresére nő. B. 2-szeresére csökken. B. 4-szeresére nő.

Válasz. A Joule-Lenz törvény szerint Q=I 2 *R*t, tehát 4-szeresére nő.

B. 4-szeresére nő.

2. Mennyi hőt ad le egy 20 Ohm ellenállású huzalspirál 30 perc alatt, ha az áramkörben 2A az áram?

A. 144000 J. B. 28800 J. B. 1440 J.

Válasz. A. 144000J.

3. Az azonos méretű réz- és nikrómhuzalokat párhuzamosan kell csatlakoztatni és áramforráshoz csatlakoztatni. Melyik ad ki több hőt?

A. Nikróm. B. Réz. B. Ugyanaz.

Válasz. B. Réz.

lehetőség II.

1. Hogyan változik az áramvezető által termelt hőmennyiség, ha az áramerősséget 4-szeresére csökkentjük?

A. 2-szeresére csökken. B. 16-szorosára csökken. B. 4-szeresére nő.

Válasz. A Joule-Lenz törvény szerint Q=I 2 *R*t, tehát 16-szorosára csökken.

B. 16-szorosára csökken.

2. Elektromos sütőben 220 V feszültségen az áramerősség 30 A. Mennyi hőt ad le a sütő 10 perc alatt?

A. 40000 J. B. 39600 J. B. 3960000 J.

Válasz. 3960000 J.

3. Azonos méretű nikkel- és acélhuzalok sorba vannak kötve és áramforráshoz csatlakoztatva. Melyik ad ki több hőt?

A. Nikelinovaya. B. Acél. B. Ugyanaz.

Válasz. Nikkel.

Kiegészítő feladat.

Problémák a .

Válasz. 500 J.

Házi feladat.

53. bekezdés, 27. gyakorlat (1, 3).

Bibliográfia:

1. „Fizika” tankönyv, 8. osztály. A.V. Peryskin.
2. "Fizikai feladatok gyűjteménye." AZ ÉS. Lukasik.

A törvény nem ismerete nem mentség.
Aforizma

Kíváncsi vagyok, milyen törvényekről lesz szó a harmadik leckében. Valóban egy egész hegy vagy akár egy csomó ilyen törvény létezik az elektrotechnikában, és mindegyikre emlékezni kell? Most megtudjuk. Sziasztok kedveseim! Valószínűleg sokan már bosszúsan nézitek a következő leckét, és azt gondoljátok magában: „Micsoda unalom!”, és talán még azt is tervezi, hogy elhagyja rendes sorainkat? Ne siess, minden csak most kezdődik! A kezdeti szakasz mindig unalmas... Ebből a leckéből a legérdekesebb dolgok jönnek. Ma elmondom, hogy ki a barát és ki az ellenség az elektrotechnikában, mi lesz, ha felébresztesz egy elektronikai hallgatót az éjszaka közepén, és hogyan lehet egy ujjal megérteni az összes elektrotechnika felét. Érdekes? Akkor gyerünk!

Az utolsó órán találkoztunk az első barátunkkal – ez a jelenlegi erősség. Az elektromosságot a tér egyik pontjából a másikba történő töltésátvitel sebességével jellemzi egy mező hatására. De, amint megjegyeztük, az áram erőssége annak a vezetőnek a tulajdonságaitól is függ, amelyen keresztül ez az áram „fut”. Az áramerősséget közvetlenül befolyásolja az anyag elektromos vezetőképessége. Most képzeljünk el egy bizonyos vezetőt (olyan, mint a 3. ábrán látható), amelyben elektronok mozognak. Azt mondanám, hogy az elektron fő hátránya a kormánykerék hiánya. E hátrány miatt az elektronok mozgását csak a rájuk ható tér és az anyag szerkezete határozza meg, amelyben mozognak.

Mivel az elektronok „nem tudják, hogyan kell” fordulni, egyesek ütközhetnek a kristályrács hőmérséklet hatására ingadozó csomópontjaival, elveszítik sebességüket az ütközéstől, és ezáltal csökkentik a töltésátvitel sebességét, azaz az aktuális erősség. Egyes elektronok annyi energiát veszíthetnek, hogy "ráragadnak" az ionra, és semleges atommá alakítják. Na most, ha megnöveljük a vezető hosszát, akkor nyilvánvaló, hogy az ilyen ütközések száma is megnő, és az elektronok még több energiát adnak le, vagyis csökken az áramerősség. De ahogy a vezető keresztmetszete növekszik, csak a szabad elektronok száma növekszik, és az egységnyi területre jutó ütközések száma gyakorlatilag nem változik, ezért a terület növekedésével az áram is növekszik. Megállapítottuk tehát, hogy az elektromos vezetőképesség (már nem specifikus, mivel egy adott vezető geometriai méreteit veszi figyelembe) azonnal a vezető három jellemzőjétől függ: a hossztól, a keresztmetszeti területtől és az anyagtól.

Azonban minél jobban vezeti egy anyag az elektromos áramot, annál kevésbé „ellenáll” az áthaladásának. Ezek az állítások egyenértékűek. Itt az ideje, hogy találkozzunk második barátunkkal – az elektromos ellenállással. Ez a vezetőképesség reciproka, és a vezető azonos jellemzőitől függ.

3.1 ábra – Mitől függ a vezető ellenállása?

Annak érdekében, hogy a numerikus számítás során figyelembe vegyük az anyag típusának az elektromos ellenállására gyakorolt ​​hatását, bevezettük a fajlagos elektromos ellenállás értékét, amely az anyag elektromos áramvezetési képességét jellemzi. Vegye figyelembe, hogy az elektromos vezetőképesség és az elektromos ellenállás definíciói azonosak, csakúgy, mint a fenti állítások. A fajlagos ellenállás egy 1 m hosszú és 1 m 2 keresztmetszeti területű vezeték ellenállása. A latin ρ ("ro") betűvel van jelölve, mérete Ohm m. Az Ohm az ellenállás mértékegysége, amely a Siemens reciprokja. Az ellenállás meghatározásához az Ohm mm 2 /m méret is használható, amely milliószor kisebb, mint a fő méret.
Így egy vezető elektromos ellenállása geometriai és fizikai tulajdonságai alapján a következőképpen írható le:

ahol ρ a vezető anyagának elektromos ellenállása;
l – vezeték hossza;
S a vezető keresztmetszete.

A függőségből jól látható, hogy a vezető ellenállása a vezető hosszának növekedésével növekszik és a keresztmetszeti terület növekedésével csökken, és közvetlenül függ az anyag ellenállásának értékétől is.

Most emlékezzünk arra, hogy a vezetőben lévő áram nagyságát befolyásolja az elektromos tér erőssége, amelynek hatására elektromos áram keletkezik. Ó, hány millió ezerszer volt már szó arról, hogy elektromos tér hatására elektromos áram keletkezik! Ezt a tényt mindig szem előtt kell tartani. Természetesen vannak más módok is az áram létrehozására, de most csak ezt vesszük figyelembe. Mint fentebb említettük, a térerő növekedése az áramerősség növekedéséhez vezet, és nemrégiben azt találtuk, hogy minél több energiát tart vissza az elektron, amikor egy vezető mentén mozog, annál nagyobb az elektromos áram értéke. A mechanika során ismeretes, hogy egy test energiáját a kinetikai és potenciális energiája határozza meg. Tehát egy elektromos térbe helyezett ponttöltésnek az idő kezdeti pillanatában csak potenciális energiája van (mivel sebessége nulla). A töltés által birtokolt potenciális térenergia jellemzésére bevezettük az elektrosztatikus potenciál értékét, amely megegyezik a potenciális energia és a ponttöltés értékének arányával:

ahol W p a potenciális energia,
q a ponttöltés nagysága.

Miután a töltés elektromos mező hatása alá kerül, egy bizonyos sebességgel mozogni kezd, és potenciális energiájának egy része mozgási energiává alakul. Így a mező két pontján a töltés eltérő potenciális energiaértékű lesz, vagyis a mező két pontja eltérő potenciálértékkel jellemezhető. A potenciálkülönbség a potenciális energia változásának (tökéletes térmunka) és a ponttöltés értékének aránya:

Ráadásul a mező munkája nem függ a töltés mozgási útjától, és csak a potenciális energia változásának nagyságát jellemzi. A potenciálkülönbséget elektromos feszültségnek is nevezik. A feszültséget általában az angol U betűvel ("y") jelölik, a feszültség mértékegysége az érték volt (V), Alessandro Volta olasz fizikusról és fiziológusról nevezték el, aki feltalálta az első elektromos akkumulátort.

Nos, három elválaszthatatlan baráttal találkoztunk az elektrotechnikában: amper, volt és ohm vagy áram, feszültség és ellenállás. Az elektromos áramkör bármely alkatrésze egyedi módon jellemezhető e három elektromos jellemző segítségével. Georg Ohm volt az első ember, aki egyszerre találkozott és barátkozott össze mindhármukkal, aki felfedezte, hogy a feszültség, az áramerősség és az ellenállás bizonyos arányban kapcsolódnak egymáshoz:

amelyet később Ohm törvényének neveztek.

A vezetőben lévő elektromos áram erőssége egyenesen arányos a vezető végein lévő feszültséggel, és fordítottan arányos a vezető ellenállásával.

Ezt a megfogalmazást a nagy C betűtől a végén lévő pontig kell ismerni. A pletykák szerint minden elektronikai mérnökhallgató első mondata, aki felébredt az éjszaka közepén, pontosan az Ohm-törvény megfogalmazása lesz. Ez az elektrotechnika egyik alaptörvénye. Ezt a megfogalmazást integrálnak nevezzük. Ezen kívül van egy differenciálforma is, amely tükrözi az áramsűrűség függését a mező és a vezető anyagának jellemzőitől:

ahol σ a vezető vezetőképessége,
E – elektromos térerősség.

Ez a megfogalmazás a második leckében megadott képletből következik, és abban különbözik az integráltól, hogy nem veszi figyelembe a vezető geometriai jellemzőit, csak a fizikai jellemzőit. Ez a megfogalmazás csak elméleti szempontból érdekes, a gyakorlatban nem alkalmazzák.
Az Ohm-törvény gyors memorizálásához és használatához használhatja az alábbi ábrán látható diagramot.

3.2 ábra – Ohm „háromszög” törvénye

A diagram használatának szabálya egyszerű: csak zárja be a kívánt értéket, és két másik szimbólum megadja a képletet a kiszámításához. Például.

3.3 ábra – Hogyan emlékezzünk az Ohm-törvényre?

Elkészültünk a háromszöggel. Érdemes hozzátenni, hogy Ohm törvényét csak a fent bemutatott képletek egyikének nevezik - azt, amely tükrözi az áram feszültségtől és ellenállástól való függőségét. A másik két képletnek, bár annak következményei, nincs fizikai jelentése. Szóval ne keveredj össze!
Az Ohm-törvény jó értelmezése egy olyan rajz, amely a legvilágosabban tükrözi ennek a törvénynek a lényegét:

3.4 ábra – Ohm törvénye egyértelműen

Amint látjuk, ezen az ábrán csak három új barátunk látható: Ohm, Amper és Volt. A Volt megpróbálja átnyomni az Ampert a vezető keresztmetszetén (az áramerősség egyenesen arányos a feszültséggel), és az Ohm éppen ellenkezőleg, zavarja ezt (és fordítottan arányos az ellenállással). És minél jobban „húzza” Ohm a vezetőt, annál nehezebb lesz az Ampernek átjutni. De ha Volt erősebben rúg...

Azt kell kitalálni, hogy miért jelenik meg a „sok törvény” kifejezés a lecke címében, mert egyetlen törvényünk van – Ohm törvénye. Nos, először is két megfogalmazás létezik rá, másodsorban csak egy áramkör szakaszára tanultuk meg az úgynevezett Ohm törvényt, de létezik egy teljes áramkörre is, amit a következő leckében fogunk megnézni, harmadszor, van legalább két következményünk az Ohm-törvényből, amelyek lehetővé teszik, hogy megtaláljuk az áramkör egy szakaszának ellenállásértékét és a feszültséget ebben a szakaszban. Tehát csak egy törvény van, de azt többféleképpen lehet használni.

Végül elmondok még egy érdekességet. 10 évvel az „Ohm-törvény” megjelenése után egy francia fizikus (és Ohm munkája még nem volt ismert Franciaországban) kísérletek alapján ugyanerre a következtetésre jutott. De felhívták rá a figyelmet arra a törvényre, amelyet még 1827-ben alkotott meg Ohm fedezte fel. Kiderült, hogy a francia iskolások még mindig más néven tanulják Ohm törvényét – számukra ez Poulier törvénye. Pontosan úgy. Ezzel a következő leckét zárjuk. Viszlát!

• Az elektromos áramkör bármely szakasza vagy eleme egyértelműen három jellemzővel jellemezhető: áram, feszültség és ellenállás.
• Ellenállás (R)– a vezető olyan jellemzője, amely tükrözi elektromos vezetőképességének mértékét, és függ a vezető geometriai méreteitől és az anyag típusától, amelyből készült.
• Feszültség (U)– megegyezik a potenciálkülönbséggel; az az érték, amely megegyezik az elektromos tér munkájának arányával, amely a ponttöltést a tér egyik pontjából a másikba mozgatja.
• Az áramot, a feszültséget és az ellenállást az I=U/R arány határozza meg, amelyet Ohm törvényének nevezünk (a vezetőben lévő elektromos áram erőssége egyenesen arányos a vezető végein lévő feszültséggel és fordítottan arányos a vezető ellenállásával ).

És még problémák:

• Ha húzással megduplázzuk a vezeték hosszát, hogyan változik az ellenállása?
• Melyik vezető mutat nagyobb ellenállást: egy tömör rézrúd vagy egy olyan rézcső, amelynek külső átmérője megegyezik a rúd átmérőjével?
• A potenciálkülönbség az alumínium vezeték végein 10 V. Határozza meg a vezetéken átfolyó áramsűrűséget, ha a hossza 3 m.

Az elektrotechnika alaptörvénye, amellyel az elektromos áramköröket tanulmányozhatja és kiszámíthatja, az Ohm törvénye, amely meghatározza az áram, a feszültség és az ellenállás közötti kapcsolatot. Világosan meg kell érteni a lényegét, és tudni kell helyesen használni a gyakorlati problémák megoldása során. Az elektrotechnikában gyakran követnek el hibákat az Ohm-törvény helyes alkalmazásának képtelensége miatt.

Az Ohm-törvény egy áramköri szakaszra kimondja: az áram egyenesen arányos a feszültséggel és fordítottan arányos az ellenállással.

Ha többször megnöveli az elektromos áramkörben ható feszültséget, akkor az áramkörben lévő áram ugyanannyival nő. És ha többször növeli az áramkör ellenállását, akkor az áramerősség ugyanannyival csökken. Hasonlóképpen, minél nagyobb a nyomás és minél kisebb ellenállást biztosít a cső a víz mozgásával szemben, annál nagyobb a vízáramlás a csőben.

Népszerű formában ez a törvény a következőképpen fogalmazható meg: minél nagyobb a feszültség azonos ellenállás mellett, annál nagyobb az áramerősség, ugyanakkor minél nagyobb az ellenállás azonos feszültség mellett, annál kisebb az áramerősség.

Az Ohm-törvény legegyszerűbben matematikai kifejezéséhez úgy gondolják, hogy Annak a vezetőnek az ellenállása, amelyben 1 V feszültségen 1 A áram halad át, 1 Ohm.

Az áramerősség amperben mindig meghatározható úgy, hogy a voltban megadott feszültséget elosztjuk az ohmban mért ellenállással. Ezért Ohm törvénye egy áramköri szakaszra a következő képlettel írjuk:

I = U/R.

Varázslatos háromszög

Az elektromos áramkör bármely szakasza vagy eleme három jellemzővel jellemezhető: áram, feszültség és ellenállás.

Az Ohm-háromszög használata: zárja be a kívánt értéket - a másik két szimbólum adja meg a kiszámításához szükséges képletet. Mellesleg, Ohm törvényét csak egy képletnek nevezik a háromszögből - azt, amely tükrözi az áram feszültségtől és ellenállástól való függőségét. A másik két képletnek, bár annak következményei, nincs fizikai jelentése.

Az Ohm törvénye alapján az áramkör egy szakaszára végzett számítások helyesek lesznek, ha a feszültséget voltban, az ellenállást ohmban és az áramot amperben fejezzük ki. Ha ezeknek a mennyiségeknek több mértékegységét használjuk (például milliamper, millivolt, megaohm stb.), akkor ezeket amperre, voltra és ohmra kell konvertálni. Ennek hangsúlyozására néha az Ohm-törvény képlete az áramkör egy szakaszára a következőképpen van írva:

amper = volt/ohm

Kiszámolhatja az áramerősséget milliamperben és mikroamperben is, miközben a feszültséget voltban, az ellenállást kiloohmban és megaohmban kell kifejezni.

További cikkek az elektromosságról egy egyszerű és hozzáférhető prezentációban:

Ohm törvénye az áramkör bármely szakaszára érvényes. Ha az áramkör egy adott szakaszában meg kell határozni az áramerősséget, akkor az ebben a szakaszban ható feszültséget (1. ábra) el kell osztani az adott szakasz ellenállásával.

1. ábra Ohm törvényének alkalmazása egy áramkör szakaszára

Nézzünk egy példát az áram kiszámítására Ohm törvénye alapján. Tegyük fel, hogy meg akarja határozni egy 2,5 Ohm ellenállású lámpa áramát, ha a lámpára alkalmazott feszültség 5 V. 5 V-ot 2,5 Ohm-mal osztva 2 A áramértéket kapunk. A második példában határozza meg az áramot, amely 500 V-os feszültség hatására 0,5 MOhm ellenállású áramkörben folyik. Ehhez az ellenállást ohmban fejezzük ki. Az 500 V-ot 500 000 Ohm-mal elosztva megkapjuk az áramkörben lévő áram értékét, amely 0,001 A vagy 1 mA.

Gyakran az áramerősség és az ellenállás ismeretében a feszültséget Ohm törvénye alapján határozzák meg. Írjuk fel a feszültség meghatározására szolgáló képletet

U = IR

Ebből a képletből egyértelmű, hogy az áramkör adott szakaszának végein a feszültség egyenesen arányos az áramerősséggel és az ellenállással. Ennek a függőségnek a jelentését nem nehéz megérteni. Ha nem változtatja meg az áramkör egy részének ellenállását, akkor az áramot csak a feszültség növelésével növelheti. Ez azt jelenti, hogy állandó ellenállás mellett a nagyobb áram nagyobb feszültségnek felel meg. Ha ugyanazt az áramot kell elérni különböző ellenállásokon, akkor nagyobb ellenállásnál ennek megfelelően nagyobb feszültségnek kell lennie.

Az áramkör egy szakaszán lévő feszültséget gyakran nevezik feszültségesés. Ez gyakran félreértésekhez vezet. Sokan azt gondolják, hogy a feszültségesés egyfajta felesleges feszültség. A valóságban a feszültség és a feszültségesés fogalma egyenértékű.

A feszültség kiszámítása Ohm törvénye alapján a következő példával szemléltethető. Hagyjon 5 mA áramot áthaladni az áramkör 10 kOhm ellenállású szakaszán, és meg kell határoznia a feszültséget ebben a szakaszban.

Szorzás I = 0,005 A R -10000 Ohm mellett, 5 0 V feszültséget kapunk. Ugyanezt az eredményt kaphatjuk, ha 5 mA-t megszorozunk 10 kOhmmal: U = 50 V

Az elektronikus eszközökben az áramerősséget általában milliamperben, az ellenállást pedig kiloohmban fejezik ki. Ezért kényelmes ezeket a mértékegységeket használni az Ohm-törvény szerinti számításokhoz.

Ohm törvénye az ellenállást is kiszámítja, ha a feszültség és az áram ismert. A képlet erre az esetre a következőképpen írható: R = U/I.

Az ellenállás mindig a feszültség és az áram aránya. Ha a feszültséget többször növeljük vagy csökkentjük, az áramerősség ugyanannyiszor nő vagy csökken. A feszültség és az áram aránya, amely megegyezik az ellenállással, változatlan marad.

Az ellenállás meghatározására szolgáló képletet nem úgy kell érteni, hogy egy adott vezető ellenállása függ a kiáramlástól és a feszültségtől. Ismeretes, hogy ez függ a vezető hosszától, keresztmetszeti területétől és anyagától. Kinézetre az ellenállás meghatározására szolgáló képlet hasonlít az áram kiszámításának képletére, de alapvető különbség van közöttük.

Az áramkör egy adott szakaszában az áramerősség valóban függ a feszültségtől és az ellenállástól, és változik, amikor ezek változnak. Az áramkör egy adott szakaszának ellenállása pedig egy állandó érték, amely független a feszültség és az áram változásaitól, de megegyezik ezen értékek arányával.

Ha egy áramkör két szakaszán ugyanaz az áram halad át, és a rájuk kapcsolt feszültségek eltérőek, akkor nyilvánvaló, hogy az a szakasz, amelyre a nagyobb feszültséget kapcsolják, ennek megfelelően nagyobb ellenállással rendelkezik.

És ha ugyanazon feszültség hatására az áramkör két különböző szakaszán különböző áramok haladnak át, akkor a kisebb áram mindig a nagyobb ellenállású szakaszon lesz. Mindez az áramkör egy szakaszára vonatkozó Ohm-törvény alapvető megfogalmazásából következik, vagyis abból, hogy minél nagyobb az áramerősség, annál nagyobb a feszültség és annál kisebb az ellenállás.

A következő példában bemutatjuk az ellenállás számítását az Ohm törvénye alapján egy áramkör szakaszára. Meg kell találnia annak a szakasznak az ellenállását, amelyen 50 mA áram halad át 40 V feszültség mellett. Az áramerősséget amperben kifejezve azt kapjuk, hogy I = 0,05 A. Osszuk el 40-et 0,05-tel, és állapítsuk meg, hogy az ellenállás 800 Ohm.

Az Ohm-törvény egyértelműen ábrázolható az ún áram-feszültség jellemzők. Tudniillik két mennyiség közötti egyenes arányosság az origón áthaladó egyenes. Ezt a függőséget általában lineárisnak nevezik.

ábrán. A 2. ábra az Ohm törvényének grafikonját mutatja példaként egy 100 ohmos ellenállású áramkör szakaszára. A vízszintes tengely a feszültséget jelöli voltban, a függőleges tengely pedig az áramerősséget amperben. Az áram és feszültség skála tetszés szerint választható. Egy egyenes vonalat húzunk úgy, hogy bármely pontban a feszültség és az áram aránya 100 Ohm. Például, ha U = 50 V, akkor I = 0,5 A és R = 50: 0,5 = 100 Ohm.

Rizs. 2. Ohm törvénye (volt-amper karakterisztika)

Az Ohm-törvény grafikonja az áram és a feszültség negatív értékeire ugyanúgy néz ki. Ez azt jelzi, hogy az áramkörben az áram mindkét irányban egyformán folyik. Minél nagyobb az ellenállás, annál kisebb az áramerősség adott feszültség mellett, és annál laposabb az egyenes.

Azokat az eszközöket, amelyekben az áram-feszültség karakterisztikája a koordináták origóján átmenő egyenes, azaz az ellenállás állandó marad a feszültség vagy az áram változása esetén. lineáris eszközök. A lineáris áramkörök és a lineáris ellenállások kifejezéseket is használják.

Vannak olyan eszközök is, amelyekben az ellenállás megváltozik, ha a feszültség vagy az áram változik. Ekkor az áram és a feszültség kapcsolatát nem Ohm törvénye szerint fejezzük ki, hanem bonyolultabb módon. Az ilyen eszközöknél az áram-feszültség karakterisztika nem a koordináták origóján áthaladó egyenes lesz, hanem vagy egy görbe, vagy egy szaggatott vonal. Ezeket az eszközöket nemlineárisnak nevezzük.

Mnemonikus diagram az Ohm-törvényhez