Den vigtigste lov for elektroteknik - Ohms lov
Ohms lov
Den tyske fysiker Georg Ohm (1787 -1854) har eksperimentelt fastslået, at styrken af strømmen I, der strømmer gennem en ensartet metalleder (dvs. en leder, hvori ydre kræfter ikke virker) er proportional med spændingen U ved enderne af lederen:
I = U/R, (1)
hvor R - lederens elektriske modstand.
Ligning (1) udtrykker Ohms lov for en kredsløbsafsnit (der ikke indeholder en strømkilde): Strømmen i en leder er direkte proportional med den påførte spænding og omvendt proportional med lederens modstand.
Den del af kredsløbet, hvor emk ikke virker. (ydre kræfter) kaldes en homogen del af kredsløbet, derfor er denne formulering af Ohms lov gyldig for en homogen del af kredsløbet.
Se her for flere detaljer: Ohms lov for en del af et kredsløb
Nu vil vi overveje en inhomogen sektion af kredsløbet, hvor den effektive EMF af sektion 1 - 2 er angivet med Ε12 og anvendes i enderne af sektionen potentiel forskel — gennem φ1 — φ2.
Hvis strømmen løber gennem faste ledere, der danner sektion 1-2, så er arbejdet A12 af alle kræfter (ydre og elektrostatiske) udført på strømbærerne loven om bevarelse og omdannelse af energi svarende til den varme, der frigives i området. Arbejdet med de kræfter, der udføres, når ladningen Q0 bevæger sig i sektion 1 - 2:
A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 — φ2) (2)
E.m.s. også E12 strømstyrke I er en skalær størrelse. Det skal tages med enten et positivt eller et negativt fortegn, afhængigt af tegnet på arbejdet udført af eksterne kræfter. Hvis e.d. fremmer bevægelsen af positive ladninger i den valgte retning (i retningen 1-2), så E12> 0. Hvis enheder. forhindrer positive ladninger i at bevæge sig i den retning, så E12 <0.
I løbet af tiden t frigives varme i lederen:
Q = Az2Rt = IR (It) = IRQ0 (3)
Fra formlerne (2) og (3) får vi:
IR = (φ1 — φ2) + E12 (4)
Hvor
I = (φ1 — φ2 + E12) / R (5)
Udtryk (4) eller (5) er Ohms lov for et inhomogent tværsnit af et kredsløb i integral form, som er den generaliserede Ohms lov.
Hvis der ikke er nogen strømkilde i en bestemt sektion af kredsløbet (E12 = 0), så kommer vi fra (5) frem til Ohms lov for en homogen sektion af kredsløbet
I = (φ1 — φ2) / R = U / R
Hvis elektriske kredsløb er lukket, så falder de valgte punkter 1 og 2 sammen, φ1 = φ2; fra (5) får vi Ohms lov for et lukket kredsløb:
I = E/R,
hvor E er den emf, der virker i kredsløbet, R er den samlede modstand af hele kredsløbet. Generelt er R = r + R1, hvor r er den indre modstand af strømkilden, R1 er modstanden af det eksterne kredsløb.Derfor vil Ohms lov for et lukket kredsløb se sådan ud:
I = E/(r + R1).
Hvis kredsløbet er åbent, er der ingen strøm i det (I = 0), så får vi ud fra Ohms lov (4) at (φ1 — φ2) = E12, dvs. emf, der virker i et åbent kredsløb, er lig med potentialforskellen over dets ender. Derfor, for at finde emk af en strømkilde, er det nødvendigt at måle potentialeforskellen på tværs af dens åbne kredsløbsterminaler.
Eksempler på Ohms lov-beregninger:
Beregning af strømmen efter Ohms lov
Beregning af Ohms lovmodstand
Spændingsfald
Se også:
På potentialforskel, elektromotorisk kraft og spænding
Elektrisk strøm i væsker og gasser
Elektrisk modstand af ledninger
Magnetisme og elektromagnetisme
Om magnetfeltet, solenoider og elektromagneter
Selvinduktion og gensidig induktion
Elektrisk felt, elektrostatisk induktion, kapacitans og kondensatorer
Hvad er vekselstrøm og hvordan adskiller den sig fra jævnstrøm