V tomto článku budeme hovořit o Ohmově zákonu, vzorcích pro úplný obvod (uzavřený), úsek obvodu, nehomogenní úsek obvodu, v diferenciálním a integrálním tvaru, střídavý proud stejně jako pro magnetický obvod. Zjistíte, které materiály odpovídají a neodpovídají Ohmovu zákonu a také kde se vyskytuje.
stejnosměrný proud protékající vodičem je přímo úměrný napětí aplikován na jeho konce a je nepřímo úměrný odporu.

Ohmův zákon formuloval německý fyzik a matematik Georg Ohm v letech 1825-26 na základě zkušeností. Toto je experimentální zákon, ne univerzální - platí pro některé materiály a podmínky.

Ohmův zákon je speciálním případem pozdějšího a obecnějšího – druhého Kirchhoffova zákona

Níže bude video, které vysvětluje Ohmův zákon na prstech.

Vzorec Ohmova zákona pro úsek řetězu

Intenzita stejnosměrného proudu protékajícího vodičem je úměrná napětí aplikovanému na jeho konce. Na internetu je tento vzorec často nazýván prvním Ohmovým zákonem:

U- Napětí

já- síla (intenzita) proudu

R - Odpor

Elektrický odpor:

Poměr stran R se nazývá elektrický odpor nebo odpor.

Poměr napětí a proudu pro daný vodič je konstantní:

Jednotkou elektrického odporu je 1 ohm (1 Ω):

Rezistor má odpor 1, pokud je použité napětí 1 volt a proud je 1 ampér.

Závislost elektrického odporu na velikosti vedení:

Odpor vodivého úseku s konstantní plochou průřezu R je přímo úměrný délce tohoto segmentu li, nepřímo úměrný ploše průřezu S:

R- elektrický odpor

ρ - rezistivita

já- délka vodítka

S- plocha průřezu

Tento vztah experimentálně potvrdil britský fyzik Humphrey Dee v roce 1822 před vyvinutím Ohmova zákona.

Ohmův zákon pro uzavřený (úplný) obvod

Je hodnota síly (intenzity) proudu v tomto obvodu, která závisí na zatěžovacím odporu a na zdroji proudu (E), nazývá se také druhý Ohmův zákon.

Žárovka je spotřebitelem zdroje proudu, spojuje je dohromady a vytváří kompletní elektrický obvod. Na obrázku výše můžete vidět kompletní elektrický obvod skládající se z baterie a žárovky.

Elektřina prochází žárovkou a samotnou baterií. V důsledku toho bude proud procházející lampou dále procházet baterií, to znamená, že odpor žárovky se přičte k odporu baterie.

Odpor zátěže (žárovka), tzv vnější odpor , a odpor zdroje proudu (baterie) je vnitřní odpor ... Odolnost baterie je označena latinkou r.

Když elektřina protéká obvodem, vnitřní odpor samotného článku odolává toku proudu, a proto se tepelná energie ztrácí v samotném článku.

• E = elektromotorická síla ve voltech, V
• I = proud v ampérech, A
• R = zátěžový odpor v obvodu v Ohmech, Ω
• r = vnitřní odpor článku v Ohmech, Ω

Tuto rovnici můžeme změnit;

Objeví se tato rovnice ( PROTI), tzn konečný potenciální rozdíl měřeno ve voltech (V). Toto je potenciálový rozdíl na svorkách článku, když obvodem protéká proud, je vždy menší než emf. buňky.

Ohmův zákon pro nestejnoměrný úsek obvodu

Pokud na část řetězu působí pouze potenciální síly ( Obrázek 1a), pak je Ohmův zákon zapsán ve známé formě. Pokud se však působení vnějších sil projeví i v kruhu ( Obrázek 2b), pak má tvar Ohmův zákon , kde . Toto je Ohmův zákon pro jakoukoli část řetězce..

Ohmův zákon lze rozšířit na celý kruh. Spojovací body 2 a 1 ( Obrázek 3c), transformujeme potenciálový rozdíl na nulu a vezmeme-li v úvahu odpor zdroje proudu, Ohmův zákon bude mít tvar . Toto je vyjádření Ohmova zákona pro kompletní řetězec.

Poslední výraz může být prezentován v různých formách. Jak víte, napětí ve vnější sekci závisí na zatížení, tzn
nebo , nebo .

V těchto výrazech Ir Je úbytek napětí uvnitř zdroje proudu, a lze také vidět, že napětí U menší než ε o množství Ir... Navíc, čím větší je vnější odpor ve srovnání s vnitřním, tím více U blíží se ε.

Zvažte dva speciální případy týkající se vnějšího odporu obvodu.

1) R = 0 - tento jev se nazývá zkrat. Pak z Ohmova zákona máme - to znamená, že proud v obvodu vzroste na maximum a pokles vnějšího napětí U→ 0. V tomto případě se ve zdroji uvolňuje velký výkon, což může vést k jeho nefunkčnosti.

2) R= ∞ , to znamená, že elektrický obvod je přerušen , a ... Takže v tomto případě se EMF číselně rovná napětí na svorkách otevřeného zdroje proudu.

Ohmův zákon v diferenciálním tvaru

Ohmův zákon lze znázornit tak, že nesouvisí s velikostí vodiče. Vyberte průřez vodiče Δ l, na jejichž koncích se uplatňují potenciály φ 1 a φ 2. Když je průměrná plocha průřezu vodiče Δ S a aktuální hustota j, pak aktuální sílu

Pokud Δ l → 0, pak vezmeme limit poměru, ... Takže jsme konečně dostali, nebo ve vektorové podobě - ​​to je výraz Ohmův zákon v diferenciálním tvaru... Tento zákon vyjadřuje sílu proudu v libovolném místě vodiče v závislosti na jeho vlastnostech a elektrickém stavu.

Ohmův zákon pro střídavý proud

Tato rovnice je napsána Ohmův zákon pro obvody střídavého proudu s ohledem na jejich hodnoty amplitudy. Je jasné, že bude platit i pro efektivní hodnoty síly a proudu: .

U střídavých obvodů je možný případ kdy, což znamená, že UL = UC... Protože jsou tato napětí v protifázi, vzájemně se ruší. Takové stavy se nazývají napěťová rezonance... Rezonanci lze dosáhnout buď při ω = konst měnící se S a L nebo při konstantní S a L vyberte ω, což se nazývá rezonanční... Jak je vidět - .

Vlastnosti napěťové rezonance jsou následující:

Rezonance proudů získané paralelním zapojením indukčnosti a kapacity na obrázku vlevo. Podle prvního Kirchhoffova zákona je výsledný proud v určitém okamžiku I = IL + IC. Navzdory skutečnosti, že součty IL a IC mohou být poměrně velké, proud v hlavním kruhu bude nulový, což znamená, že odpor obvodu bude maximální.
Závislost síly proudu na frekvenci při různých činných odporech je znázorněna na obrázku vpravo.

Ohmův zákon v integrálním tvaru

Z Ohmova diferenciálního zákona můžete přímo získat integrální zákon. Chcete-li to provést, vynásobte skalárně levou a pravou stranu výrazu
na elementární délku vodiče
(posun proudového nosiče), tvořící poměr

V (1) j * S n = A tam je velikost síly proudu. Integrujme (1) přes řez kružnice L z bodu 1 do bodu 2

(2)

V (2) výraz

(3)

je odpor vodiče a je měrný odpor. Integrál na pravé straně (2) je napětí U na koncích sekce

. (4)

Nakonec z (2) - (4) máme integrální výraz pro Ohmův zákon

(5)

kterou experimentálně založil.

Výklad Ohmova zákona

Intenzita proudu, která je působením přiloženého napětí, se chová úměrně jeho napětí. Například: pokud se přivedené napětí zdvojnásobí, zdvojnásobí také proud (intenzitu proudu).

Pamatujte, že Ohmův zákon splňuje pouze podmnožina materiálů – především kovy a keramika.

Kdy splňuje Ohmův zákon a jaké materiály Ohmův zákon splňují a nesplňují?

Ohmův zákon je experimentální zákon splněný pro některé materiály (například kovy) pro pevné proudové podmínky, zejména teplotu vodiče.

Materiály podle Ohmova zákona se nazývají ohmické vodiče nebo liniové vodiče. Příklady vodičů, které splňují Ohmův zákon, jsou kovy (jako je měď, zlato, železo), určitá keramika a elektrolyty.

Neohmové materiály, ve kterých je odpor funkcí intenzity proudu, který jimi protéká, se nazývají nelineární vodiče. Příklady směrnic mimo Ohmův zákon jsou polovodiče a plyny.

Při změně parametrů vodiče, zejména teploty, Ohmův zákon neplatí.

Ohmův zákon objevil německý fyzik Georg Ohm v roce 1826 a od té doby je široce používán v oblasti elektrotechniky v teorii i praxi. Vyjadřuje se známým vzorcem, pomocí kterého je možné provádět výpočty pro téměř jakýkoli elektrický obvod. Ohmův zákon pro střídavý proud má však své vlastní charakteristiky a odlišnosti od stejnosměrných zapojení, určené přítomností reaktivních prvků. Abyste pochopili podstatu jeho práce, musíte projít celým řetězcem, od jednoduchých po komplexní, počínaje samostatnou částí elektrického obvodu.

Ohmův zákon pro část obvodu

Předpokládá se, že Ohmův zákon funguje pro různé možnosti elektrických obvodů. Především je znám podle vzorce I = U / R, aplikovaného na samostatnou část stejnosměrného nebo střídavého obvodu.

Obsahuje definice jako proud (I), měřený v ampérech, napětí (U), měřený ve voltech a odpor (R), měřený v ohmech.

Rozšířená definice tohoto vzorce je vyjádřena známým konceptem: síla proudu je přímo úměrná napětí a nepřímo úměrná odporu na určité části obvodu. Pokud se napětí zvýší, zvýší se i síla proudu a zvýšení odporu naopak proud sníží. Odpor na tomto segmentu se může skládat nejen z jednoho, ale také z několika vzájemně spojených prvků.

Vzorec Ohmova zákona pro stejnosměrný proud lze snadno zapamatovat pomocí speciálního trojúhelníku znázorněného na obecném obrázku. Je rozdělen do tří sekcí, z nichž každá obsahuje samostatný parametr. Taková nápověda umožňuje snadné a rychlé nalezení požadovanou hodnotu... Požadovaný indikátor je uzavřen prstem a akce se zbývajícími se provádějí v závislosti na jejich vzájemné poloze.

Pokud se nacházejí na stejné úrovni, je třeba je vynásobit, a pokud jsou na různých úrovních, horní parametr se vydělí spodním. Tato metoda pomůže vyhnout se zmatkům ve výpočtech pro začínající elektrotechniky.

Ohmův zákon pro úplný obvod

Mezi segmentem a celým řetězcem existují určité rozdíly. Část obecného obvodu umístěná v samotném zdroji proudu nebo napětí je považována za úsek nebo segment. Skládá se z jednoho nebo více prvků připojených ke zdroji proudu různými způsoby.

Kompletní obvodový systém je obecný víceřetězový obvod, který obsahuje baterie, odlišné typy zátěže a vodiče, které je spojují. Funguje také podle Ohmova zákona a v praxi je široce používán, včetně střídavého proudu.

Princip fungování Ohmova zákona v úplném stejnosměrném obvodu lze jasně vidět při provádění jednoduchého experimentu. Jak ukazuje obrázek, bude to vyžadovat zdroj proudu s napětím U na jeho elektrodách, libovolný konstantní odpor R a propojovací vodiče. Jako odpor si můžete vzít obyčejnou žárovku. Jeho vláknem bude protékat proud vytvořený elektrony pohybujícími se uvnitř kovového vodiče podle vzorce I = U / R.

Systém společného obvodu se bude skládat z vnější části, která obsahuje odpor, propojovací vodiče a kontakty baterie, a vnitřní části umístěné mezi elektrodami zdroje proudu. Vnitřní částí bude také protékat proud tvořený ionty s kladným a záporným nábojem. Katoda a anoda začnou hromadit náboje s plusem a mínusem, poté mezi nimi vznikne.

Plný pohyb iontů bude ztížen vnitřním odporem baterie r, která omezuje proudový výstup do vnějšího obvodu a snižuje jeho výkon na určitou mez. V důsledku toho proud ve společném obvodu prochází vnitřním a vnějším obvodem a střídavě překonává celkový odpor segmentů (R + r). Velikost proudu je ovlivněna takovou koncepcí, jako je elektromotorická síla - EMF aplikovaná na elektrody, označená symbolem E.

Hodnotu EMF lze měřit na svorkách baterie pomocí voltmetru s odpojeným externím obvodem. Po připojení zátěže se na voltmetru objeví napětí U. Tedy při odpojení zátěže U = E, když je připojen vnější obvod U< E.

EMF dává impuls pohybu nábojů v úplném obvodu a určuje sílu proudu I = E / (R + r). Tento vzorec odráží Ohmův zákon pro úplný stejnosměrný elektrický obvod. Jsou v něm jasně patrné známky vnitřních a vnějších obrysů. Pokud je zátěž odpojena, nabité částice se budou stále pohybovat uvnitř baterie. Tento jev se nazývá samovybíjecí proud, který vede ke zbytečné spotřebě kovových částic katody.

Vlivem vnitřní energie napájecího zdroje odpor způsobuje zahřívání a jeho další rozptyl mimo prvek. Postupně nabití baterie zcela beze zbytku zmizí.

Ohmův zákon pro obvod střídavého proudu

Ohmův zákon bude pro AC obvody vypadat jinak. Vezmeme-li za základ vzorec I = U / R, pak se k němu kromě činného odporu R přidávají odpory indukční XL a kapacitní XC, vztažené k reaktivním. Podobný elektrické obvody používají se mnohem častěji než zapojení pouze s jedním aktivním odporem a umožňují vypočítat libovolné možnosti.

Patří sem také parametr ω, což je cyklická frekvence sítě. Jeho hodnota je určena vzorcem ω = 2πf, kde f je frekvence této sítě (Hz). Při konstantním proudu bude tato frekvence nulová a kapacita bude mít nekonečnou hodnotu. PROTI v tomto případě stejnosměrný elektrický obvod bude přerušen, to znamená, že nedojde k žádné reaktanci.

Střídavý obvod se neliší od stejnosměrného obvodu, s výjimkou zdroje napětí. Obecný vzorec zůstává stejný, ale přidáním reaktivních prvků se zcela změní jeho obsah. Parametr f již nebude nulový, což indikuje přítomnost reaktance. Ovlivňuje také proud protékající obvodem a způsobuje rezonanci. Symbol Z se používá k označení impedance smyčky.

Označená hodnota se nebude rovnat aktivnímu odporu, tedy Z ≠ R. Ohmův zákon pro střídavý proud bude nyní vypadat jako vzorec I = U / Z. Znalost těchto vlastností a správné používání vzorců pomůže vyhnout se nesprávným řešením elektrických problémů a předejít selhání. jednotlivé prvky obrys.

Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář

Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu při svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.

Vloženo na http://www.allbest.ru/

MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ BĚLORUSKÉ REPUBLIKY

Katedra přírodních věd

abstraktní

Ohmův zákon

Dokončeno:

Ivanov M. A.

Úvod

1. Obecný pohled na Ohmův zákon

2. Historie objevu Ohmova zákona, krátký životopis vědec

3. Druhy Ohmových zákonů

4. První studie odporu vodičů

5. Elektrická měření

Závěr

Literatura, další zdroje informací

Úvod

Jevy související s elektřinou byly pozorovány ve starověké Číně, Indii a starověkém Řecku několik století před začátkem našeho letopočtu. Kolem roku 600 př. n. l., jak říkají dochované legendy, starověký řecký filozof Thales z Milétu věděl, že jantar třený o vlnu přitahuje lehké předměty. Mimochodem, staří Řekové nazývali jantar slovem „elektron“. Od něj také vzniklo slovo „elektřina“. Ale Řekové pouze pozorovali jevy elektřiny, ale nedokázali je vysvětlit.

19. století bylo plné objevů souvisejících s elektřinou. Jeden objev zplodil celý řetězec objevů během několika desetiletí. Elektřina z předmětu výzkumu se začala měnit v komoditu. Začalo jeho široké zavádění do různých oblastí výroby. Byly vynalezeny a vytvořeny elektromotory, generátory, telefon, telegraf, rádio. Začíná zavádění elektřiny do medicíny.

Napětí, proud a odpor jsou fyzikální veličiny, které charakterizují jevy vyskytující se v elektrických obvodech. Tyto veličiny spolu souvisí. Toto spojení poprvé zkoumal německý fyzik 0m. Ohmův zákon byl objeven v roce 1826.

1. Obecný pohled na Ohmův zákon

Ohmův zákon zní takto: Síla proudu v úseku obvodu je přímo úměrná napětí v tomto úseku (při daném odporu) a nepřímo úměrná odporu úseku (při daném napětí): I = U / R, vyplývá z vzorec, že ​​U = ICHR a R = U / I. Protože odpor daného vodiče nezávisí ani na napětí ani na síle proudu, pak by měl být poslední vzorec čten takto: odpor daného vodiče je roven poměru napětí na jeho koncích na sílu proudu, který jím protéká. V elektrických obvodech jsou vodiče (spotřebitelé elektrické energie) nejčastěji zapojeny sériově (například žárovky v girlandách vánočních stromků) a paralelně (například domácí elektrospotřebiče).

Při sériovém zapojení je síla proudu v obou vodičích (žárovkách) stejná: I = I1 = I2, napětí na koncích uvažovaného úseku obvodu je součtem napětí na první a druhé žárovce: U = U1 + U2. Celkový odpor sekce je roven součtu odporů žárovek R = R1 + R2.

Při paralelním zapojení rezistorů je napětí na části obvodu a na koncích rezistorů stejné: U = U1 = U2. proudová síla v nerozvětvené části obvodu je rovna součtu proudů v jednotlivých rezistorech: I = I1 + I2. Celkový odpor sekce menší odpor každý rezistor.

Pokud jsou odpory rezistorů stejné (R1 = R2) pak celkový odpor sekce Pokud jsou v obvodu paralelně zapojeny tři nebo více rezistorů, pak může být celkový odpor -

nalezeno podle vzorce: 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + ... + 1 / RN. Paralelně jsou zapojeny síťové spotřebiče, které jsou dimenzovány na napětí rovné síťovému napětí.

Ohmův zákon tedy určuje vztah mezi proudem já ve vodiči a rozdíl potenciálů (napětí) U mezi dvěma pevnými body (sekcemi) tohoto vodiče:

Poměr stran R, který závisí na geometrických a elektrických vlastnostech vodiče a na teplotě, se nazývá ohmický odpor nebo jednoduše odpor daného úseku vodiče.

2. Historie objevu Ohmova zákona, krátký životopis vědce

Georg Simon Ohm se narodil 16. března 1787 v Erlangenu v rodině dědičného zámečníka. Po ukončení školy vstoupil Georg do městské tělocvičny. Erlangen Gymnasium bylo pod dohledem univerzity. Na gymnáziu vyučovali čtyři profesoři. Georg po absolvování střední školy začal na jaře 1805 studovat matematiku, fyziku a filozofii na Filosofické fakultě Erlangenské univerzity.

Po třech semestrech studia přijal pozvání na místo učitele matematiky na soukromé škole ve švýcarském Gottstadtu.

V roce 1811 se vrátil do Erlangenu, vystudoval univerzitu a získal titul Ph.D. Hned po absolvování univerzity mu bylo nabídnuto místo odborného asistenta katedry matematiky téže univerzity.

V roce 1812 byl Ohm jmenován učitelem matematiky a fyziky na Bamberské škole. V roce 1817 vydal svou první tištěnou práci o metodice vyučování „Most nejlepší možnost vyučování geometrie v přípravných třídách."Ohm začal zkoumat elektřinu. Ohm založil svůj elektrický měřicí přístroj na návrhu Coulombovy torzní váhy. Výsledky svého výzkumu formuloval Ohm ve formě článku s názvem" Předběžná zpráva k zákonu kterým kovy vedou kontaktní elektřinu.“ Článek byl publikován v roce 1825 v Journal of Physics and Chemistry, publikovaném Schweiggerem. Výraz nalezený a publikovaný Ohmem se však ukázal jako nesprávný, což se stalo jedním z důvodů jeho dlouhého neuznání.nové dimenze.

Vyšel jeho slavný článek „Určení zákona, kterým kovy vedou kontaktní elektřinu, spolu s nástinem teorie voltaického aparátu a Schweiggerova multiplikátoru“, publikovaný v roce 1826 v „Journal of Physics and Chemistry“.

V květnu 1827, "Theoretical Investigations of Electrical Circuits" na 245 stranách, které obsahovaly Ohmovo nyní teoretické uvažování o elektrických obvodech. V této práci vědec navrhl charakterizovat elektrické vlastnosti vodiče jeho odporem a zavedl tento termín do vědeckého použití. Ohm našel jednodušší vzorec pro zákon úseku elektrického obvodu, který neobsahuje EMF: „Velikost proudu v galvanickém obvodu je přímo úměrná součtu všech napětí a je nepřímo úměrná součtu redukovaných V tomto případě se celková redukovaná délka určí jako součet všech jednotlivých redukovaných délek pro homogenní úseky s různou vodivostí a různým průřezem“.

V roce 1829 se objevil jeho článek „Experimentální studie činnosti elektromagnetického násobiče“, ve kterém byly položeny základy teorie elektrických měřicích přístrojů. Ohm zde navrhl jednotku odporu, pro kterou zvolil odpor měděného drátu dlouhého 1 stopu a průřezu 1 čtvercové čáry.

V roce 1830 se objevuje Ohmova nová studie „Pokus o vytvoření přibližné teorie unipolární vodivosti“. Teprve v roce 1841 bylo Ohmovo dílo přeloženo do anglický jazyk, v roce 1847 - v italštině, v roce 1860 - ve francouzštině.

16. února 1833, sedm let po zveřejnění článku, ve kterém byl jeho objev zveřejněn, bylo Ohmovi nabídnuto místo profesora fyziky na nově organizované polytechnické škole v Norimberku. Vědec zahajuje výzkum v oblasti akustiky. Ohm formuloval výsledky svého akustického výzkumu ve formě zákona, který se později stal známým jako Ohmův akustický zákon.

Dříve než všichni zahraniční vědci uznali Ohmův zákon ruští fyzici Lenz a Jacobi. Dopomohli k jeho mezinárodnímu uznání. Za účasti ruských fyziků udělila 5. května 1842 Královská společnost v Londýně Ohmovi zlatou medaili a zvolila ho za člena.

V roce 1845 byl zvolen řádným členem Bavorské akademie věd. V roce 1849 byl vědec pozván na univerzitu v Mnichově jako mimořádný profesor. V témže roce byl jmenován kurátorem státní sbírky fyzikálních a matematických přístrojů a zároveň přednášel fyziku a matematiku. V roce 1852 byl Om povýšen na řádného profesora. Om zemřel 6. července 1854. V roce 1881 na elektrotechnickém kongresu v Paříži vědci jednomyslně schválili název jednotky odporu - 1 ohm.

3. Druhy Ohmových zákonů

Existuje několik typů Ohmova zákona.

Ohmův zákon pro homogenní úsek řetězce (neobsahuje zdroj proudu): proud ve vodiči je přímo úměrný použitému napětí a nepřímo úměrný odporu vodiče:

Ohmův zákon pro úplný obvod - proud v obvodu je úměrný EMF působící v obvodu a je nepřímo úměrný součtu odporů obvodu a vnitřního odporu zdroje.

kde já je současná síla

E - elektromotorická síla

R je vnější odpor obvodu (tj

část obvodu, která je mimo zdroj EMF)

EMF je práce vnějších sil (tj. sil neelektrického původu) k pohybu náboje v obvodu, vztaženo na hodnotu tohoto náboje.

Jednotky:

EMF - volty

Proud - ampéry

Odpory (R a r) - ohmy

Aplikací základního zákona elektrického obvodu (Ohmův zákon) je možné vysvětlit mnoho přírodních jevů, které na první pohled působí záhadně a paradoxně. Každý například ví, že jakýkoli lidský kontakt s elektrickými dráty pod napětím je smrtící. Jediný dotyk přerušeného vysokonapěťového drátu může usmrtit člověka nebo zvíře elektrickým proudem. Ale zároveň neustále vidíme, jak ptáci klidně usedají na vysokonapěťové elektrické vedení a nic neohrožuje život těchto živých tvorů. Jak tedy lze najít vysvětlení tohoto paradoxu?

A tento jev je vysvětlen docela jednoduše, pokud si představíme, že pták na elektrickém drátu je jednou z částí elektrické sítě, odpor druhé výrazně převyšuje odpor jiné části stejného obvodu (tj. malá mezera mezi nohama ptáka). Síla elektrického proudu působícího na první část obvodu, tedy na tělo ptáka, bude proto pro něj zcela bezpečná. Úplná bezpečnost je jí však zaručena pouze při kontaktu s úsekem vysokonapěťového drátu. Jakmile se však pták sedící na elektrickém vedení dotkne křídlem nebo zobákem drátu nebo jakéhokoli předmětu umístěného v blízkosti drátu (například telegrafního sloupu), pták nevyhnutelně zemře. Koneckonců, pilíř je přímo spojen se zemí a potokem elektrické náboje, přecházející do těla ptáka, je schopen jej okamžitě zabít a rychle se pohybovat směrem k zemi. Z tohoto důvodu bohužel mnoho ptáků ve městech umírá.

K ochraně ptáků před škodlivými účinky elektřiny vyvinuli zahraniční vědci speciální zařízení - ptačí hnízda izolovaná od elektrického proudu. Taková zařízení byla umístěna na vedení vysokého napětí. Ptáci sedící na izolovaném úkrytu se mohou zobákem, křídly nebo ocasem dotýkat drátů, kůlů nebo konzol bez jakéhokoli ohrožení života. Největší odpor má povrch svrchní, tzv. stratum corneum lidské kůže. Odolnost suché a neporušené pokožky může dosahovat 40 000 - 100 000 ohmů. Stratum corneum je velmi nepatrné, pouze 0,05 - 0,2 mm. a snadno prorazí napětím 250 V. Odpor přitom stokrát klesá a klesá, čím dříve, čím déle proud působí na lidské tělo. Prudce, až na 800 - 1000 Ohm, se odpor lidského těla snižuje zvýšeným pocením kůže, přepracováním, nervovým vzrušením, intoxikací. To vysvětluje, že někdy i malé napětí může způsobit úraz elektrickým proudem. Pokud je odpor lidského těla např. 700 Ohm, pak bude nebezpečné pouze napětí 35 V. Proto např. elektrikáři i při práci s napětím 36 V používejte izolační ochranné pomůcky - gumové rukavice nebo nářadí s izolovanými rukojeťmi.

Ohmův zákon vypadá tak jednoduše, že obtíže, které bylo nutné při jeho založení překonat, jsou přehlíženy a zapomenuty. Ohmův zákon není snadné testovat a nelze jej považovat za zjevnou pravdu; skutečně selhává u mnoha materiálů.

Jaké jsou všechny tyto obtíže? Není možné ověřit, co dává změna počtu prvků voltaického sloupce určením proudu pro jiný počet prvků?

Faktem je, že když vezmeme jiný počet prvků, změníme celý řetězec, protože přídavné prvky mají dodatečný odpor. Proto je nutné najít způsob, jak změnit napětí bez výměny samotné baterie. Proud různé velikosti navíc ohřívá drát na jinou teplotu a tento efekt může ovlivnit i sílu proudu. Ohm (1787-1854) tyto obtíže překonal využitím fenoménu termoelektriky, který Seebeck (1770-1831) objevil v roce 1822.

Ohm tedy ukázal, že proud je úměrný napětí a nepřímo úměrný impedanci obvodu. Byl to jednoduchý výsledek pro složitý experiment. Tedy alespoň by se nám to nyní mělo zdát.

Ohmovi současníci, zejména jeho krajané, věřili opaku: možná to byla jednoduchost Ohmova zákona, co v nich vzbudilo podezření. Om se potýkal s těžkostmi ve své kariéře, v nouzi; Ohm byl obzvláště deprimován skutečností, že jeho díla nebyla uznána. Ke cti Velké Británie a zejména Královské společnosti je třeba říci, že se zde Ohmově práci dostalo zaslouženého uznání. Óm je jedním z těch skvělých lidí, jejichž jména jsou často psána malým písmenem: název „om“ byl přidělen jednotce odporu.

4. První studie odporu vodičů

Co je to dirigent? Jedná se o čistě pasivní součást elektrického obvodu, odpověděli první výzkumníci. Zapojit se do jeho výzkumu znamená jednoduše si lámat hlavu nad zbytečnými hádankami, tk. aktivním prvkem je pouze zdroj proudu.

Tento pohled na věc nám vysvětluje, proč vědci, přinejmenším do roku 1840, projevovali malý zájem o těch pár prací, které byly v tomto směru provedeny.

Takže na druhém kongresu italských vědců, který se konal v Turíně v roce 1840 (první se sešel v Pise v roce 1839 a získal dokonce určitý politický význam), v debatě o zprávě předložené Marianinim, De la Reeve tvrdil, že vodivost většina kapalin není absolutní, "ale spíše relativní a mění se s měnícím se proudem." Ohmův zákon byl zveřejněn o 15 let dříve!

Mezi nemnoho vědců, kteří propagovali otázku vodivosti vodičů po vynálezu galvanometru, byl Stefano Marianini (1790-1866).

Ke svému objevu přišel náhodou, když studoval napětí baterií. Všiml si, že s nárůstem počtu prvků voltaického sloupce se elektromagnetický účinek na ukazatel znatelně nezvyšuje. To Marianiniho okamžitě přimělo přemýšlet, že každý voltový prvek představuje překážku průchodu proudu. Experimentoval s dvojicemi „aktivní“ a „neaktivní“ (tj. sestávající ze dvou měděných plátů oddělených vlhkou podložkou) a empiricky našel vztah, ve kterém moderní čtenář rozpoznává speciální případ Ohmův zákon, kdy se nebere v úvahu odpor vnějšího obvodu, jako tomu bylo v případě Marianiniho experimentu.

Georg Simon Ohm (1789-1854) uznal zásluhy Marianiniho, ačkoli jeho dílo neposkytlo Ohmovi přímou pomoc v jeho práci. Ohm se při svém výzkumu inspiroval dílem ("Analytická teorie tepla", Paříž, 1822) Jeana Baptista Fouriera (1768-1830) - jedna z nejvýznamnějších vědeckých prací všech dob, velmi rychle si získala oblibu a vysokou chválu mezi lidmi. tehdejších matematiků a fyziků. Ohmu přišel s myšlenkou, že mechanismus „tepelného toku“, o kterém Fourier mluví, lze přirovnat k elektrickému proudu ve vodiči. A stejně jako ve Fourierově teorii se tepelný tok mezi dvěma tělesy nebo mezi dvěma body téhož tělesa vysvětluje rozdílem teplot, stejně tak Ohm vysvětluje rozdílem „elektroskopických sil“ ve dvou bodech vodiče výskyt elektrického proudu mezi nimi.

V souladu s touto analogií začal Ohm svůj experimentální výzkum stanovením relativních hodnot vodivosti různých vodičů. Pomocí dnes již klasické metody spojil do série mezi dva body obvodu tenké vodiče z různých materiálů stejného průměru a měnil jejich délku tak, aby bylo získáno určité množství proudu. První výsledky, které se mu dnes podařilo získat, se zdají spíše skromné. Ohmův zákon elektrický galvanometr

Historici jsou ohromeni například skutečností, že podle Ohmových měření má stříbro nižší vodivost než měď a zlato, a blahosklonně přijímají vysvětlení podané později samotným Ohmem, podle kterého byl experiment proveden se stříbrným drátem. pokrytý vrstvou oleje, a to bylo zavádějící, pokud jde o přesnou hodnotu průměru.

V té době bylo mnoho zdrojů chyb při provádění experimentů (nedostatečná čistota kovů, obtížnost kalibrace drátu, obtížnost přesná měření atd.). Nejdůležitějším zdrojem chyb byla polarizace baterie. Konstantní (chemické) prvky tehdy ještě nebyly známy, a tak se během doby potřebné pro měření výrazně změnila elektromotorická síla prvku. Právě tyto důvody způsobily chyby, které vedly k tomu, že Ohm na základě svých experimentů dospěl k logaritmickému zákonu závislosti síly proudu na odporu vodiče připojeného mezi dvěma body obvodu. Po zveřejnění prvního Ohmova článku mu Poggendorf doporučil, aby opustil chemické prvky a použil měděno-bismutový termočlánek, který nedávno představil Seebeck, je lepší.

Ohm uposlechl této rady a své experimenty zopakoval, když sestavil instalaci s termoelektrickou baterií, v jejímž vnějším obvodu bylo sériově zapojeno osm měděných drátů stejného průměru, ale různých délek. Sílu proudu měřil pomocí jakési torzní rovnováhy tvořené magnetickou jehlou zavěšenou na kovové niti. Když ji proud rovnoběžný se šipkou vychýlil, Om zkroutil nit, na které byla zavěšena, dokud nebyla šipka ve své normální poloze;

proudová síla byla považována za úměrnou úhlu, pod kterým byla nit zkroucena. Ohm dospěl k závěru, že výsledky experimentů provedených s osmi různými dráty „lze velmi dobře vyjádřit rovnicí

kde X označuje intenzitu magnetického působení vodiče, jehož délka je rovna x, a a a b jsou konstanty, které závisí na budící síle a na odporu zbytku obvodu.

Podmínky experimentu se změnily: odpory a termoelektrické články byly nahrazeny, ale výsledky byly stále redukovány na výše uvedený vzorec, který se velmi snadno změní na nám známý, pokud je X nahrazeno proudovou silou, a elektromotorickou silou a b + x, celkovým odporem obvodu.

Po obdržení tohoto vzorce jej Ohm používá ke studiu vlivu Schweiggerova multiplikátoru na výchylku šipky a ke studiu proudu, který prochází vnějším obvodem baterie článků, v závislosti na tom, jak jsou zapojeny - v sérii nebo v paralelní. Vysvětluje tedy (jak se to nyní dělá v učebnicích), co určuje vnější proud baterie, je problém, který byl pro rané průzkumníky spíše neznámý. Ohm doufal, že jeho experimentální práce mu otevře cestu na univerzitu, po které tak toužil. Články však zůstaly bez povšimnutí. Poté opustil učitelské místo na kolínském gymnáziu a odešel do Berlína, aby teoreticky pochopil získané výsledky. V roce 1827 v Berlíně vydal své hlavní dílo Die galvanische Kette, mathe-matisch bearbeitet (Galvanický obvod navržený matematicky).

Tato teorie, při jejímž vývoji se inspiroval, jak jsme již naznačili, Fourierovou analytickou teorií tepla, zavádí pojmy a přesné definice elektromotorické síly neboli „elektroskopické síly“, jak ji Ohm nazývá, elektrické vodivosti (Starke der Leitung) a aktuální síla. Ohm vyjádřil zákon, který odvodil v diferenciální formě, dané moderními autory, v konečných hodnotách pro konkrétní případy konkrétních elektrických obvodů, z nichž je termoelektrický obvod obzvláště důležitý. Na základě toho formuluje známé zákony změn elektrického napětí podél obvodu.

Ale i Ohmovy teoretické studie zůstaly nepovšimnuty, a pokud o nich někdo psal, bylo to jen proto, aby se zesměšnil „morbidní fantazii, jejímž jediným účelem je touha ponížit důstojnost přírody“. A jen o deset let později se jeho brilantní díla postupně začala těšit patřičnému uznání: v

V Německu je ocenili Poggendorf a Fechner, v Rusku Lenz, v Anglii Wheatstone, v Americe Henry a v Itálii Matteucci.

Souběžně s Ohmovými pokusy prováděl A. Becquerel své pokusy ve Francii a Barlow v Anglii. Experimenty prvního jsou pozoruhodné zejména zavedením diferenciálního galvanometru s dvojitým vinutím rámu a použitím "nulové" metody měření. Barlowovy experimenty stojí za zmínku, protože experimentálně potvrdily stálost proudu v celém obvodu. Tento závěr otestoval a rozšířil na vnitřní proud baterie Fechner v roce 1831, shrnul v roce 1851 Rudolf Kohlrausch

(180E - 1858) na kapalných vodičích a poté znovu potvrzeny pečlivými experimenty Gustava Needmanna (1826-1899).

5. Elektrická měření

Becquerel použil k porovnání elektrických odporů diferenciální galvanometr. Na základě svých výzkumů formuloval známý zákon o závislosti odporu vodiče na jeho délce a průřezu. V těchto dílech Pouillet pokračoval a popsal je v následujících vydáních svého slavného „Elements de

physique experimentale "("Základy experimentální fyziky"), jehož první vydání vyšlo v roce 1827. Odpory byly stanoveny srovnáním.

Již v roce 1825 Marianini ukázal, že ve větvících obvodech je elektrický proud distribuován přes všechny vodiče, bez ohledu na to, z jakého materiálu jsou vyrobeny, na rozdíl od tvrzení Volty, který věřil, že pokud je jedna větev obvodu tvořena kovovým vodičem a zbytek je kapalný, pak veškerý proud musí projít kovovým vodičem. Arago a Pouillet popularizovali Marianiniho pozorování ve Francii. Pouillet, který ještě neznal Ohmův zákon, použil v roce 1837 tato pozorování a Becquerelovy zákony, aby ukázal, že vodivost obvodu ekvivalentní dvěma

rozvětvené obvody, rovnající se součtu vodivosti obou obvodů. Touto prací položil Pouillet základ pro studium rozvětvených řetězců. Pouillet pro ně stanovil řadu termínů,

které jsou stále živé, a některé konkrétní zákony zobecněné Kirchhoffem v roce 1845 ve svých známých „zásadách“ ..

Největší impuls pro elektrická měření, a zejména měření odporu, byly dány zvýšenými potřebami techniky a především problémy, které nastaly s nástupem elektrického telegrafu. Poprvé se myšlenka využití elektřiny k přenosu signálů na dálku zrodila v 18. století. Volta popsal projekt telegrafu a Ampere v roce 1820 navrhl použití elektromagnetických jevů k přenosu signálů. Ampereho nápadu se ujalo mnoho vědců a techniků: v roce 1833 postavili Gauss a Weber v Göttingenu nejjednodušší telegrafní vedení spojující astronomickou observatoř a fyzikální laboratoř. O praktické využití telegrafu se ale zasloužil Američan Samuel Morse (1791-1872), který měl v roce 1832 šťastný nápad vytvořit telegrafní abecedu skládající se pouze ze dvou znaků. Po četných pokusech o Morse byl v roce 1835 první hrubý model telegrafu konečně postaven soukromě na univerzitě v New Yorku. V roce 1839 experiment

linka mezi Washingtonem a Baltimorem a v roce 1844 vznikla první americká společnost organizovaná Morsem za účelem komercializace nového vynálezu. Jednalo se také o první praktické uplatnění výsledků vědeckého výzkumu v oblasti elektřiny.

V Anglii se studiem a zdokonalením telegrafu ujal Charles Wheatstone (1802-1875), bývalý mistr výroby hudebních nástrojů. Uvědomění si důležitosti

měření odporu, začal Wheatstone hledat co nejjednodušší a nejpřesnější metody takového měření. Srovnávací metoda používaná v té době, jak jsme viděli, poskytla nespolehlivé výsledky, zejména kvůli nedostatku stabilních napájecích zdrojů. Již v roce 1840 Wheatstone našel způsob, jak měřit odpor bez ohledu na stálost elektromotorické síly a ukázal svůj Jacobiho přístroj. Článek, ve kterém je toto zařízení popsáno a který lze nazvat prvním dílem v oblasti elektrotechniky, se však objevil až v roce 1843. Tento článek popisuje slavný „most“, tehdy pojmenovaný po Wheatstone. Ve skutečnosti bylo takové zařízení popsáno -

již v roce 1833 Guntherem Christiem a samostatně v roce 1840 Marianinim; oba navrhovali metodu redukce na nulu, ale jejich teoretická vysvětlení, která nebrala v úvahu Ohmův zákon, zanechala mnoho přání.

Wheatstone byl naproti tomu obdivovatelem Ohma a znal jeho zákon velmi dobře, takže jím uváděná teorie „Wheatstoneova mostu“ se nijak neliší od té, která je nyní prezentována v učebnicích. Navíc Wheatstone, aby bylo možné rychle a pohodlně měnit odpor jedné strany můstku pro získání nulového proudu v galvanometru zahrnutém v diagonálním rameni můstku, navrhl tři typy reostatů (samotné slovo bylo navrženo jím od

analogie s „reoforem“ zavedeným Amperem, v jehož napodobení Peclet také zavedl termín „reometr“). První typ reostatu s pohyblivým držákem, který se používá dodnes, vytvořil Wheatstone analogicky s podobným zařízením, které používal Jacobi v roce 1841. Druhý typ reostatu měl podobu dřevěného válce, kolem kterého byla umístěna část byl navinut drát spojený s řetězem, který se snadno převinul z dřevěného válce na bronz. Třetí typ reostatu byl podobný „obchodu odporu“, který Ernst

Werner Siemens (1816-1892), vědec a průmyslník, vylepšený a široce distribuovaný v roce 1860. Wheatstoneův most umožnil měřit elektromotorické síly a odpory.

Vytvoření podvodního telegrafu, možná ještě více než leteckého telegrafu, vyžadovalo vývoj metod pro elektrická měření. Experimenty s podvodním telegrafem začaly v roce 1837 a jedním z prvních problémů, které bylo třeba vyřešit, bylo určení rychlosti šíření proudu. Již v roce 1834 Wheatstone s pomocí rotujících zrcadel, jak jsme již zmínili v kap. 8, provedl první měření této rychlosti, ale jeho výsledky byly v rozporu s výsledky Latimera Clarka a ty zase neodpovídaly pozdějším studiím jiných vědců.

V roce 1855 vysvětlil William Thomson (který později obdržel titul lorda Kelvina) důvod všech těchto nesrovnalostí. Podle Thomsona není rychlost proudu ve vodiči konkrétní. Stejně jako rychlost šíření tepla v tyči závisí na materiálu, tak rychlost proudu ve vodiči závisí na součinu jeho odporu a elektrické kapacity. Po této své teorii, která v "" své době

byl těžce kritizován, Thomson začal s problémy spojenými s podvodním telegrafem.

První transatlantický kabel, spojující Anglii a Ameriku, fungoval asi měsíc, ale pak se zhoršil. Thomson vypočítal nový kabel, provedl četná měření odporu a kapacity, vynalezl nová vysílací zařízení, z nichž je třeba zmínit astatický reflexní galvanometr, nahrazený "sifonovým záznamníkem" jeho vlastního vynálezu. Konečně v roce 1866 byl úspěšně uveden do provozu nový transatlantický kabel. Vznik této první velké elektrické struktury doprovázel vývoj systému jednotek pro elektrická a magnetická měření.

Základ elektromagnetické metriky položil Karl Friedrich Gauss (1777-1855) ve svém slavném článku Intensitas vis magneticae terrestris ad mensuram absolutam revocata, publikovaném v roce 1832. Gauss si všiml, že různé magnetické jednotky nejsou kompatibilní mezi

sám, alespoň z větší části, a proto navrhl systém absolutních jednotek založený na třech základních jednotkách mechaniky: sekunda (jednotka času), milimetr (jednotka délky) a miligram (jednotka hmotnosti). Jejich prostřednictvím vyjádřil všechny ostatní fyzikální jednotky a vynalezl řadu měřicích přístrojů, zejména magnetometr pro měření v absolutních jednotkách zemského magnetismu. V Gaussově práci pokračoval Weber, který postavil mnoho vlastních nástrojů a zařízení, které Gauss vymyslel. Postupně, zejména díky Maxwellově práci ve zvláštní komisi pro měření vytvořené Britskou asociací, která vydávala výroční zprávy z let 1861 až 1867, vznikla myšlenka vytvořit jednotné systémy měření, zejména systém elektromagnetických a elektrostatických měření.

Myšlenka vytvoření takových absolutních systémů jednotek byla podrobně popsána v historické zprávě z roku 1873 druhé komise Britské asociace. Mezinárodní kongres, svolaný v Paříži v roce 1881, poprvé ustanovil mezinárodní jednotky měření a dal každé z nich jméno na počest nějakého velkého fyzika. Většina těchto jmen zůstala dodnes: volt, ohm, ampér, joule atd. Po

Mnoho zvratů a obratů v roce 1935 byl zaveden mezinárodní systém Georgie nebo MKSQ, který přebírá základní jednotky metr, kilogram hmotnosti, sekundu a ohmy.

"Systémy" jednotek jsou spojeny s "vzorcemi dimenzí", které poprvé použil Fourier ve své analytické teorii tepla (1822) a rozšířené Maxwellem, který zavedl označení používaná v nich. Metrologie minulého století, založená na touze vysvětlit všechny jevy pomocí mechanických modelů, přikládala velký význam vzorcům rozměrů, v nichž nechtěla vidět nic víc a nic méně jako klíč k tajemstvím přírody. . Zároveň byla předložena řada prohlášení téměř dogmatického charakteru. Téměř povinným dogmatem byl tedy požadavek, že musí existovat tři základní hodnoty. Ale na konci století začali chápat, že dimenzní vzorce jsou čistou konvencí, v důsledku čehož začal zájem o teorie dimenzí postupně upadat.

Závěr

Profesor fyziky na mnichovské univerzitě E. Lommel dobře řekl o významu Ohmova výzkumu, když byl v roce 1895 odhalen pomník vědci:

"Ohmův objev byl jasnou pochodní, která osvětlovala oblast elektřiny, která byla před ním zahalena temnotou. Ohm ukázal jedinou správnou cestu skrz neprostupný les nejasných faktů. Pozoruhodný pokrok ve vývoji elektrotechniky, který máme sledoval s překvapením v posledních desetiletích, mohl být dosažen pouze na základě Ohmova objevu.Jedině on je schopen ovládnout a ovládat přírodní síly, které budou schopny rozluštit přírodní zákony, Om vyrval z přírody tajemství pro tak dlouho skrytý a předal ho svým současníkům."

Seznam použitých zdrojů

Dorfman Ya.G. Světové dějiny fyziky... M., 1979 Om G. Stanovení zákona, kterým kovy vedou kontaktní elektřinu. - V knize: Klasici fyzikální vědy. M., 1989

Encyklopedie Sto lidí. To změnilo svět. Ohm.

A.M. Prochorov Fyzický encyklopedický slovník, M., 1983

Orier J. Fyzika t. 2.M., 1981

Giancoli D. Fyzika t. 2.M., 1989

http://www.portal-slovo.ru/

http://www.polarcom.ru/~vvtsv/s_doc9c.html)

Publikováno na Allbest.ru

Podobné dokumenty

Historie objevu "zákona univerzální gravitace" Isaaca Newtona, událostí předcházejících tomuto objevu. Podstata a meze aplikace práva. Formulace Keplerových zákonů a jejich aplikace na pohyb planet, jejich přirozených a umělých družic.

prezentace přidána 25.07.2010


Studium pohybu těla pod vlivem konstantní síly. Rovnice harmonického oscilátoru. Popis kmitání matematického kyvadla. Pohyb planet kolem Slunce. Řešení diferenciální rovnice... Aplikace Keplerova zákona, druhého Newtonova zákona.

abstrakt přidán dne 24.08.2015


Historie objevu zákona univerzální gravitace. Johannes Kepler jako jeden z objevitelů zákona o pohybu planet kolem Slunce. Podstata a rysy Cavendishova experimentu. Rozbor teorie síly vzájemné přitažlivosti. Hlavní limity použitelnosti zákona.

prezentace přidána 29.03.2011


Studium "Archimedova zákona", provádění experimentů k určení Archimedovy síly. Odvození vzorců pro zjištění hmotnosti vytlačené kapaliny a výpočet hustoty. Aplikace "Archimedova zákona" pro kapaliny a plyny. Metodické zpracování lekce na toto téma.

synopse lekce, přidáno 27.09.2010


Životopisné informace o Newtonovi - velkém anglickém fyzikovi, matematikovi a astronomovi, jeho dílech. Výzkum a objevy vědce, experimenty v optice a teorii barev. Newtonův první závěr o rychlosti zvuku v plynu, založený na Boyle-Mariotteově zákonu.

prezentace přidána 26.08.2015


Studium příčiny magnetické anomálie. Metody stanovení horizontální složky intenzity magnetického pole Země. Aplikace Bio-Savart-Laplaceova zákona. Určení důvodu otáčení šipky po nabuzení cívky tangens-galvanometr.

test, přidáno 25.06.2015


Popis základních Newtonových zákonů. Charakteristika prvního zákona o zachování klidového stavu nebo rovnoměrného pohybu tělesem při kompenzovaném působení jiných těles na něj. Principy zákona o zrychlení tělesa. Vlastnosti inerciálních vztažných soustav.

prezentace přidána 16.12.2014


Zákony pohybu Keplerových planet, jejich stručný popis... Historie objevu zákona univerzální gravitace I. Newtonem. Pokusy o vytvoření modelu vesmíru. Pohyb těles pod vlivem gravitace. Gravitační přitažlivé síly. Umělé družice Země.

abstrakt, přidáno 25.07.2010


Kontrola správnosti poměrů s paralelním zapojením rezistorů a prvním Kirchhoffovým zákonem. Vlastnosti odporu přijímačů. Metodika výpočtu napětí a proudu pro různá zapojení. Podstata Ohmova zákona pro web a pro celý řetězec.

laboratorní práce, přidáno 12.01.2010


Základní interakce v přírodě. Interakce elektrických nábojů. Vlastnosti elektrického náboje. Zákon zachování elektrického náboje. Formulace Coulombova zákona. Vektorová podoba a fyzikální význam Coulombova zákona. Princip superpozice.

Ohmův zákon, na rozdíl např. od Coulombova zákona, není základním fyzikálním zákonem. Má praktický význam.
V přírodě se vyskytují látky, které vedou elektrický proud – vodiče a nevodivé – dielektrika.
Ve vodičích jsou volné náboje - elektrony. K tomu, aby se elektrony začaly společně pohybovat jedním směrem, je potřeba elektrické pole, které je „donutí“ přesunout se z jednoho konce vodiče na druhý.
Nejjednodušším způsobem vytvoření pole může být obyčejná baterie. Pokud na konci vodiče chybí elektrony, pak je znaménko "+", pokud, pak "-". Elektrony, které mají vždy záporný náboj, přirozeně inklinují k kladnému náboji. Takto vzniká elektrický proud ve vodiči, tedy řízený pohyb elektrických nábojů. Pro jeho zvýšení je nutné posílit elektrické pole ve vodiči. Nebo, jak se říká, přiveďte více napětí na konce vodiče.
Elektrický proud se obvykle označuje písmenem I a napětí písmenem U.

Je důležité pochopit, že vzorec R = U / I umožňuje pouze vypočítat odpor části obvodu, ale neodráží závislost odporu na napětí a proudu.

Ale vodiče, po kterých se pohybují volné elektrony, mohou mít různý elektrický odpor R. Odpor ukazuje míru odporu materiálu vodiče vůči průchodu elektrického proudu skrz něj. Záleží pouze na geometrických rozměrech, materiálu vodiče a jeho teplotě.
Každá z těchto veličin má své vlastní jednotky měření: Proud I se měří v ampérech (A); Napětí U se měří ve voltech (V); Odpor se měří v ohmech (ohmech).

Ohmův zákon pro úsek řetězu

V roce 1827 německý vědec Georg Ohm stanovil matematický vztah mezi těmito třemi veličinami a formuloval jej verbálně. Tak se objevil zákon, pojmenovaný podle Ohmova zákona svého tvůrce. Jeho součet je následující: "Síla proudu procházejícího elektrickým obvodem je přímo úměrná přiloženému napětí a nepřímo úměrná hodnotě odporu obvodu."

Abyste se nepletli při odvozování odvozených vzorců, umístěte hodnoty do trojúhelníku, jako na obrázku 2. Požadovanou hodnotu uzavřete prstem. Relativní poloha zbývajících ukáže, jaké kroky je třeba podniknout.

Vzorec Ohmova zákona je: I = U / R
Jednoduše řečeno, čím vyšší napětí, tím silnější proud, ale čím vyšší odpor, tím slabší proud.

Dobrý den, milí čtenáři webu „Poznámky elektrikáře“ ..

Dnes otevírám novou sekci na webu s názvem.

V této sekci se Vám pokusím názornou a jednoduchou formou přiblížit otázky elektrotechniky. Hned řeknu, že se nebudeme pouštět daleko do teoretických znalostí, ale seznámíme se v dostatečném pořadí se základy.

První věc, se kterou vás chci seznámit, je Ohmův zákon pro řetězovou sekci. Toto je nejzákladnější zákon, který by měl znát každý.

Znalost tohoto zákona nám umožní volně a přesně určit hodnoty síly proudu, napětí (potenciálního rozdílu) a odporu v části obvodu.

kdo je Om? Trocha historie

Ohmův zákon objevil v roce 1826 známý německý fyzik Georg Simon Ohm. Takhle vypadal.

Neřeknu vám celou biografii Georga Ohma. Podrobněji se o tom můžete dozvědět na jiných zdrojích.

Řeknu jen to nejdůležitější.

Je po něm pojmenován nejzákladnější zákon elektrotechniky, který aktivně využíváme při složitých výpočtech v konstrukci, ve výrobě i v běžném životě.

Ohmův zákon pro homogenní část obvodu je následující:

I - hodnota proudu procházejícího úsekem obvodu (měřeno v ampérech)

U je hodnota napětí v části obvodu (měřeno ve voltech)

R je hodnota odporu části obvodu (měřená v ohmech)

Pokud je vzorec vysvětlen slovy, ukáže se, že síla proudu je úměrná napětí a nepřímo úměrná odporu části obvodu.

Udělejme experiment

Abychom pochopili vzorec, nikoli slovy, ale skutky, je nutné sestavit následující schéma:

Účelem tohoto článku je ilustrovat, jak používat Ohmův zákon pro část obvodu. Proto jsem sestavil toto schéma na svém pracovním stole. Podívejte se níže, jak to vypadá.

Pomocí ovládacího tlačítka (výběr) lze zvolit buď konstantní napětí nebo střídavé napětí u východu. V našem případě se používá konstantní napětí. Úroveň napětí měním pomocí laboratorního autotransformátoru (LATR).

V našem experimentu použiji napětí na části obvodu rovné 220 (V). Podíváme se na řízení výstupního napětí pomocí voltmetru.

Nyní jsme zcela připraveni provést náš vlastní experiment a otestovat Ohmův zákon ve skutečnosti.

Níže uvedu 3 příklady. V každém příkladu určíme požadovanou hodnotu 2 metodami: pomocí vzorce a praktickým způsobem.

Příklad č. 1

V prvním příkladu potřebujeme najít proud (I) v obvodu, přičemž známe velikost zdroje konstantního napětí a velikost odporu led žárovka.

Napětí zdroje konstantního napětí je U = 220 (V)... Odpor LED žárovky je R = 40740 (Ohm).

Pomocí vzorce najdeme proud v obvodu:

I = U / R = 220/40740 = 0,0054 (A)

Připojíme sériově k LED svítilně, ampérmetr zapnutý v režimu a měříme proud v obvodu.

Multimetr zobrazuje proud obvodu. Jeho hodnota je 5,4 (mA) nebo 0,0054 (A), což odpovídá proudu zjištěnému vzorcem.

Příklad č. 2

Ve druhém příkladu potřebujeme najít napětí (U) části obvodu, přičemž známe velikost proudu v obvodu a velikost odporu LED žárovky.

I = 0,0054 (A)

R = 40740 (Ohm)

Pomocí vzorce zjistíme napětí části obvodu:

U = I * R = 0,0054 * 40740 = 219,9 (V) = 220 (V)

Nyní zkontrolujme výsledek prakticky.

K LED žárovce připojíme paralelně multimetr zapnutý v režimu voltmetru a změříme napětí.

Na displeji multimetru se zobrazuje hodnota naměřeného napětí. Jeho hodnota je 220 (V), což odpovídá napětí zjištěnému vzorcem Ohmova zákona pro úsek obvodu.

Příklad č. 3

Ve třetím příkladu potřebujeme najít odpor (R) části obvodu, přičemž známe velikost proudu v obvodu a velikost napětí části obvodu.

I = 0,0054 (A)

U = 220 (V)

Opět použijeme vzorec a zjistíme odpor části obvodu:

R = U /I = 220 / 0,0054 = 40740,7 (Ohm)

Nyní zkontrolujme výsledek prakticky.

Odpor LED žárovky měříme multimetrem popř.

Výsledná hodnota byla R = 40740 (Ohm), což odpovídá odporu zjištěnému vzorcem.

Jak snadné je zapamatovat si Ohmův zákon pro úsek obvodu!!!

Abyste nebyli zmateni a snadno si zapamatovali vzorec, můžete použít malou nápovědu, kterou můžete udělat sami.

Nakreslete trojúhelník a zadejte do něj parametry elektrického obvodu podle obrázku níže. Měl bys to dostat takhle.

Jak to použít?

Použití trojúhelníku nápovědy je velmi snadné a jednoduché. Zavřete prstem parametr řetězce, který chcete najít.

Pokud jsou parametry zbývající na trojúhelníku umístěny na stejné úrovni, musí být vynásobeny.

Pokud jsou parametry zbývající na trojúhelníku umístěny na různé úrovně, pak je nutné vydělit horní parametr spodním.

S pomocí nápovědního trojúhelníku se ve vzorci nespletete. Ale je lepší se to naučit stejně jako násobilku.

závěry

Na konci článku udělám závěr.

Elektrický proud je směrovaný tok elektronů z bodu B s potenciálem mínus do bodu A s potenciálem plus. A čím vyšší je rozdíl potenciálů mezi těmito body, tím více elektronů se přesune z bodu B do bodu A, tzn. proud v obvodu se zvýší za předpokladu, že odpor obvodu zůstane nezměněn.

Ale odpor žárovky působí proti toku elektrického proudu. A čím větší je odpor v obvodu (sériové zapojení několika žárovek), tím nižší je proud v obvodu při konstantním síťovém napětí.

P.S. Tady na internetu jsem našel vtipnou, ale vysvětlující karikaturu na téma Ohmova zákona pro úsek řetězu.