Legea lui Ohm pare atât de simplă încât dificultățile care au trebuit depășite în stabilirea ei sunt trecute cu vederea și uitate. Legea lui Ohm nu este ușor de testat și nu trebuie luată ca un adevăr evident; Într-adevăr, pentru multe materiale acest lucru nu este adevărat.

Care sunt mai exact aceste dificultăți? Nu se poate verifica ce produce o modificare a numărului de elemente ale unei coloane voltaice prin determinarea curentului la un număr diferit de elemente?

Cert este că atunci când luăm un număr diferit de elemente, schimbăm întregul lanț, pentru că elemente suplimentare Au și rezistență suplimentară. Prin urmare, este necesar să găsiți o modalitate de a schimba tensiunea fără a schimba bateria în sine. În plus, diferite valori ale curentului încălzesc firul la diferite temperaturi, iar acest efect poate afecta și puterea curentului. Ohm (1787-1854) a depășit aceste dificultăți profitând de fenomenul termoelectricității, care a fost descoperit de Seebeck (1770-1831) în 1822.

Fenomenul se observă la încălzirea unei joncțiuni de două diverse materiale: O tensiune mică este excitată care poate crea un curent. Seebeck a descoperit acest efect experimentând cu plăci de antimoniu și bismut și a folosit o bobină cu un numar mare se întoarce, în interiorul cărora a fost introdus un mic magnet. Seebeck a observat deviația magnetului doar atunci când a apăsat plăcile împreună cu mâinile și și-a dat seama curând că efectul a fost cauzat de căldura mâinii sale. Apoi a început să încălzească farfuriile cu o lampă și a obținut o abatere mult mai mare. Seebeck nu a înțeles pe deplin efectul pe care l-a descoperit și l-a numit „polarizare magnetică”.

Ohm a folosit efectul termoelectric ca sursă de forță electromotoare. Cu o diferență de temperatură constantă, tensiunea termocuplului ar trebui să fie foarte stabilă și, deoarece curentul este scăzut, nu ar trebui să apară încălzire vizibilă. În conformitate cu aceste considerații, Ohm a realizat un dispozitiv care, aparent, ar trebui considerat primul dispozitiv real de cercetare în domeniul electricității. Înainte de aceasta, erau folosite doar instrumente brute.

Partea cilindrică superioară a dispozitivului Ohm este un detector de curent - echilibru de torsiune, ab și a" b" - termoelemente din două fire de cupru lipite la o tijă transversală de bismut; m și m" - cupe cu mercur, la care puteau fi conectate termocupluri. La cupe era conectat un conductor, ale căror capete erau de fiecare dată decupate înainte de a fi scufundate în mercur.

Om era conștient de importanţă puritatea materialelor. El a păstrat joncțiunea a în apă clocotită și a aruncat joncțiunea a într-un amestec de gheață și apă și a observat deviația galvanometrului.

Aprofundarea și atenția pentru detalii tipic germană a lui Ohm pot fi puse în contrast cu entuziasmul aproape băiețel pe care Faraday l-a afișat în lucrarea sa. În fizică, sunt necesare ambele abordări: cea din urmă dă de obicei un impuls studiului unei întrebări, iar prima trebuie să o studieze cu atenție și să construiască o teorie riguroasă bazată pe rezultate cantitative precise.

Ohm a folosit opt ​​segmente drept conductori sârmă de cupru diverse lungimi. La început nu a reușit să obțină rezultate reproductibile, dar o săptămână mai târziu se pare că a ajustat instrumentul și a obținut o serie de citiri pentru fiecare dintre conductori. Aceste citiri au fost unghiurile de răsucire ale firului de suspensie la care săgeata a revenit la zero. Ohm a arătat că, cu alegerea corectă a constantelor A și B, lungimea x și unghiul de răsucire X al firului sunt legate prin relația X = (A / B+ z)

Puteți ilustra această relație prin reprezentarea grafică a x față de 1/X.

Ohm și-a repetat experimentul cu sârmă de alamă și a obținut același rezultat cu o valoare diferită a lui A și aceeași valoare a lui B. A luat temperaturi de 0 și 7,5 ° conform lui Reaumur (9,4 ° C) pentru joncțiunile termoelementelor și a constatat că abaterile a înregistrat o scădere de aproximativ 10 ori.

Astfel, dacă presupunem că tensiunea produsă de dispozitiv este proporțională cu diferența de temperatură - așa cum știm acum este aproximativ adevărată - atunci se dovedește că curentul este proporțional cu această tensiune. Ohm a mai arătat că curentul este invers proporțional cu o anumită cantitate în funcție de lungimea firului. Ohm a numit-o rezistență și trebuie să presupunem că mărimea B reprezintă rezistența restului circuitului.

Astfel, Ohm a arătat că curentul este proporțional cu tensiunea și invers proporțional cu impedanța circuitului. Acesta a fost un rezultat remarcabil de simplu pentru un experiment complex. Curând macar ar trebui să ni se pară acum.

Contemporanii lui Ohm, în special compatrioții săi, au gândit diferit: poate că simplitatea legii lui Ohm le-a stârnit suspiciunea. Om a întâmpinat dificultăți în carieră și a avut nevoie; Om a fost mai ales deprimat de faptul că lucrările sale nu au fost recunoscute. Spre meritul Marii Britanii, și mai ales al Societății Regale, trebuie spus că munca lui Ohm a primit o recunoaștere binemeritată acolo. Om este printre acei oameni mari ale căror nume se găsesc adesea scrise cu litere mici: numele „om” a fost dat unității de rezistență.

G. Linson „Experimente mari în fizică”

Legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit este o lege experimental (empiric) care stabilește o relație între puterea curentului într-o secțiune a unui circuit și tensiunea de la capetele acestei secțiuni și rezistența acesteia. Formularea strictă a legii lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit este scrisă după cum urmează: puterea curentului din circuit este direct proporțională cu tensiunea din secțiunea sa și invers proporțională cu rezistența acestei secțiuni.

Formula legii lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit este scrisă după cum urmează:

I – puterea curentului în conductor [A];

U – tensiune electrică (diferență de potențial) [V];

R – rezistență electrică(sau pur și simplu rezistența) conductorului [Ohm].

Din punct de vedere istoric, rezistența R din legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit este considerată principala caracteristică a unui conductor, deoarece depinde numai de parametrii acestui conductor. De remarcat că legea lui Ohm în forma menționată este valabilă pentru metale și soluții (topite) de electroliți și numai pentru acele circuite în care nu există o sursă reală de curent sau sursa de curent este ideală. Sursa ideala curentul este o sursă care nu are rezistență proprie (internă). Puteți afla mai multe despre legea lui Ohm aplicată unui circuit cu o sursă de curent în articolul nostru. Să fim de acord să luăm în considerare direcția pozitivă de la stânga la dreapta (vezi figura de mai jos). Atunci tensiunea din zonă este egală cu diferența de potențial.

φ 1 - potenţial la punctul 1 (la începutul secţiunii);

φ 2 - potenţial în punctul 2 (la sfârşitul secţiunii).

Dacă este îndeplinită condiția φ 1 > φ 2, atunci tensiunea U > 0. În consecință, liniile de tensiune din conductor sunt direcționate de la punctul 1 la punctul 2, ceea ce înseamnă că curentul circulă în această direcție. Este această direcție a curentului pe care o vom considera pozitivă I > O.

Sa luam in considerare cel mai simplu exemplu determinarea rezistenței pe o secțiune a unui circuit folosind legea lui Ohm. Ca rezultat al unui experiment cu un circuit electric, ampermetrul (un dispozitiv care arată puterea curentului) arată și voltmetrul. Este necesar să se determine rezistența secțiunii circuitului.

Conform definiției legii lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit

Când studiază legea lui Ohm pentru o secțiune a unui lanț în clasa a VIII-a de școală, profesorii adresează adesea elevilor următoarele întrebări pentru a consolida materialul acoperit:

Între ce mărimi stabilește legea lui Ohm o relație pentru o secțiune a unui circuit?

Răspuns corect: între curent [I], tensiune [U] și rezistență [R].

Pe lângă tensiune, de ce depinde puterea curentului?

Răspuns corect: Din rezistență

Cum depinde puterea curentului de tensiunea conductorului?

Răspuns corect: direct proporțional

Cum depinde puterea curentului de rezistență?

Răspuns corect: invers proporțional.

Aceste întrebări sunt adresate astfel încât, în clasa a VIII-a, elevii să își poată aminti legea lui Ohm pentru secțiunile unui circuit, a cărei definiție prevede că puterea curentului este direct proporțională cu tensiunea de la capetele conductorului, dacă rezistența conductorului nu este Schimbare.

Legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit: puterea curentuluieu Locația activată circuit electric direct proporțională cu tensiuneaU la capetele secțiunii și este invers proporțională cu rezistența acesteia R.

Formula legii: eu =. De aici scriem formulele U = IR Și R= .

Fig.1. Secțiune de lanț Fig.2. Lanț complet

legea lui Ohm pentru lanț complet: puterea curentuluieu circuit electric complet egală cu emf (forța electromotoare) a sursei de curent E, impartit de impedanta lanţuri (R+r). Rezistența totală a circuitului este egală cu suma rezistențelor circuitului extern Rși interne r sursa actuală a legii eu =
. În fig. 1 și 2 prezintă scheme ale circuitelor electrice.

3. Conectarea în serie și paralelă a conductoarelor

Conductoarele din circuitele electrice pot fi conectate secvenţialȘi paralel. Un compus mixt combină ambii acești compuși.

O rezistență, când este pornită în locul tuturor celorlalți conductori situate între două puncte din circuit, curentul și tensiunea rămân neschimbate, se numește rezistență echivalentă acești conductori.

Conexiune serială

O conexiune se numește serială în care Fiecare conductor este conectat doar la un conductor anterior și unul ulterior.

După cum urmează din prima regulile lui Kirchhoff, când conductoarele sunt conectate în serie, puterea curentului electric care circulă prin toți conductorii este aceeași (pe baza legii conservării sarcinii).

1. Pentru conexiune serială conductoare(Fig. 1) Puterea curentului în toți conductorii este aceeași:eu 1 = eu 2 = eu 3 = eu

Orez. 1.Conexiune serială a doi conductori.

2. Conform legii lui Ohm, tensiunea U 1 Și U 2 pe conductoare sunt egale U 1 = IR 1 , U 2 = IR 2 , U 3 = IR 3 .

Tensiunea la conectarea conductoarelor în serie este egală cu suma tensiunilor pornite zone separate(conductorii) unui circuit electric.

U = U 1 + U 2 + U 3

Legea lui Ohm, tensiune U 1, U 2 pe conductoare sunt egale U 1 = IR 1 , U 2 = IR 2 , În conformitate cu a doua regulă a lui Kirchhoff, tensiunea în întreaga secțiune este:

U = U 1 + U 2 = IR 1 + IR 2 = I (R 1 + R 2 )= I·R. Primim:R = R 1 + R 2

Tensiune totalăU pe conductori este egală cu suma tensiunilorU 1 , U 2 , U 3 este egal cu:U = U 1 + U 2 + U 3 = eu · (R 1 + R 2 + R 3 ) = IR

UndeR EKV – echivalent rezistența întregului circuit. De aici: R EKV = R 1 + R 2 + R 3

Cu o conexiune în serie, rezistența echivalentă a circuitului este egală cu suma rezistențelor secțiunilor individuale ale circuitului : R EKV = R 1 + R 2 + R 3 +…

Acest rezultat este adevărat pentru orice număr conductoare conectate în serie.

Din legea Omas rezultă: dacă puterile curentului sunt egale într-o conexiune în serie:

eu = , eu = . De aici = sau =, adică tensiunile din secțiunile individuale ale circuitului sunt direct proporționale cu rezistențele secțiunilor.

Cu conexiune serială n conductoare identice, tensiunea totală este egală cu produsul tensiunii unui U 1 după numărul lor n:

U DUPĂ NAȘTERE = n · U 1 . La fel și pentru rezistențe : R DUPĂ NAȘTERE = n · R 1

Când circuitul unuia dintre consumatorii conectați în serie se deschide, curentul dispare în întregul circuit, astfel încât o conexiune în serie în practică nu este întotdeauna convenabilă.

În natură, există două tipuri principale de materiale, conductoare și neconductoare (dielectrice). Aceste materiale diferă în prezența condițiilor de mișcare a curentului electric (electroni) în ele.

Sunt fabricate din materiale conductoare (cupru, aluminiu, grafit și multe altele). conductoare electrice, electronii din ele nu sunt legați și se pot mișca liber.

În dielectrici, electronii sunt strâns legați de atomi, astfel încât curentul nu poate circula în ei. Ele sunt folosite pentru a face izolații pentru fire și părți ale aparatelor electrice.

Pentru ca electronii să înceapă să se miște într-un conductor (curent trece printr-o secțiune a circuitului), ei trebuie să creeze condiții. Pentru a face acest lucru, trebuie să existe un exces de electroni la începutul secțiunii lanțului și o deficiență la sfârșit. Pentru a crea astfel de condiții, se folosesc surse de tensiune - acumulatoare, baterii, centrale electrice.

În 1827 Georg Simon Ohm a descoperit legea curentului electric. Legea și unitatea de măsură a rezistenței au fost numite după el. Sensul legii este următorul.

Cu cât conducta este mai groasă și presiunea apei în alimentarea cu apă este mai mare (cu cât diametrul conductei crește, rezistența la apă scade) - cu atât va curge mai multă apă. Dacă ne imaginăm că apa sunt electroni ( electricitate), atunci cu cât firul este mai gros și cu atât tensiunea este mai mare (cu cât secțiunea transversală a firului crește, rezistența curentului scade) - cu atât curentul va curge mai mare prin secțiunea circuitului.

Curentul care circulă printr-un circuit electric este direct proporțional cu tensiunea aplicată și invers proporțional cu valoarea rezistenței circuitului.

Unde eu– puterea curentului, măsurată în amperi și indicată prin literă A; U ÎN; R– rezistență, măsurată în ohmi și desemnată Ohm.

Dacă se cunoaşte tensiunea de alimentare Uși rezistența aparatului electric R, apoi folosind formula de mai sus, folosind calculator online ohm, este ușor de determinat puterea curentului care curge prin circuit eu.

Folosind legea lui Ohm ei calculează parametrii electrici cablaj electric, elemente de incalzire, toate radioelementele moderne echipament electronic, fie că este un computer, televizor sau telefon mobil.

Aplicarea în practică a legii lui Ohm

În practică, este adesea necesar să se determine nu puterea curentă eu, și valoarea rezistenței R. Transformând formula Legii lui Ohm, puteți calcula valoarea rezistenței R, cunoscând curentul care curge euși valoarea tensiunii U.

Valoarea rezistenței poate fi necesar să fie calculată, de exemplu, atunci când se realizează un bloc de sarcină pentru a testa o sursă de alimentare a computerului. Există de obicei o etichetă pe carcasa sursei de alimentare a computerului care afirmă curent maxim sarcini pentru fiecare tensiune. Este suficient să introduceți valorile date de tensiune și curentul maxim de sarcină în câmpurile calculatorului și, ca rezultat al calculului, obținem valoarea rezistenței de sarcină pentru tensiune dată. De exemplu, pentru o tensiune de +5 V la un curent maxim de 20 A, rezistența de sarcină va fi de 0,25 Ohm.

Formula Legii Joule-Lenz

Am calculat valoarea rezistorului pentru realizarea unui bloc de sarcină pentru sursa de alimentare a computerului, dar încă trebuie să stabilim ce putere ar trebui să aibă rezistorul? O altă lege a fizicii va ajuta aici, care a fost descoperită simultan de doi fizicieni independent unul de celălalt. În 1841 James Joule, iar în 1842 Emil Lenz. Această lege a fost numită după ei - Legea Joule-Lenz.

Puterea consumată de sarcină este direct proporțională cu tensiunea aplicată și curentul care curge. Cu alte cuvinte, atunci când tensiunea și curentul se schimbă, consumul de energie se va schimba proporțional.

Cunoscând tensiunea de alimentare și curentul consumat de un aparat electric, puteți folosi o formulă pentru a determina câtă energie consumă. Doar introduceți datele în casetele de mai jos în calculatorul online.

Legea Joule-Lenz vă permite, de asemenea, să aflați curentul consumat de un aparat electric cunoscând puterea și tensiunea de alimentare a acestuia. Cantitatea de curent consumată este necesară, de exemplu, pentru a selecta secțiunea transversală a firului la așezarea cablurilor electrice sau pentru a calcula valoarea nominală.

De exemplu, să calculăm consumul curent al unei mașini de spălat. Conform pașaportului, consumul de energie este de 2200 W, tensiunea în rețeaua electrică de uz casnic este de 220 V. Înlocuim datele în ferestrele calculatorului, obținem asta mașină de spălat consumă un curent de 10 A.

Un alt exemplu: decideți să instalați un far suplimentar sau un amplificator de sunet în mașină. Cunoscând puterea consumată a aparatului electric instalat, este ușor să calculați consumul de curent și să selectați secțiunea corectă a firului pentru conectarea la cablajul electric al vehiculului. Să presupunem că un far suplimentar consumă o putere de 100 W (puterea becului instalat în far), tensiune la bord rețeaua auto este de 12 V. Înlocuim valorile de putere și tensiune în ferestrele calculatorului, constatăm că cantitatea de curent consumată va fi de 8,33 A.

După ce ați înțeles doar două formule simple, puteți calcula cu ușurință curenții care curg prin fire, consumul de energie al oricăror aparate electrice - veți începe practic să înțelegeți elementele de bază ale ingineriei electrice.

Formule convertite ale Legii lui Ohm și Joule-Lenz

Am dat peste o imagine pe Internet sub forma unei tablete rotunde, în care sunt plasate cu succes formulele Legii lui Ohm și Legea lui Joule-Lenz și opțiunile de transformare matematică a formulelor. Placa reprezintă patru sectoare care nu au legătură între ele și este foarte convenabilă pentru utilizare practică

Folosind tabelul, este ușor să selectați o formulă pentru calcularea parametrului necesar al circuitului electric folosind alte două cunoscute. De exemplu, trebuie să determinați consumul de curent al unui produs pe baza puterii și tensiunii cunoscute a rețelei de alimentare. Privind tabelul din sectorul curent, vedem că formula I=P/U este potrivită pentru calcul.

Și dacă trebuie să determinați tensiunea de alimentare U pe baza consumului de energie P și a curentului I, atunci puteți utiliza formula sectorului din stânga jos, formula U=P/I va fi potrivită.

Cantitățile substituite în formule trebuie să fie exprimate în amperi, volți, wați sau ohmi.

În 1827, Georg Ohm și-a publicat cercetările, care stau la baza formulei folosite până în prezent. Ohm a efectuat o serie mare de experimente care au arătat relația dintre tensiunea aplicată și curentul care curge printr-un conductor.

Această lege este empirică, adică bazată pe experiență. Denumirea „Ohm” este adoptată ca unitate oficială SI pentru rezistența electrică.

Legea lui Ohm pentru o secțiune de circuit afirmă că curentul electric dintr-un conductor este direct proporțional cu diferența de potențial din acesta și invers proporțional cu rezistența acestuia. Ținând cont de faptul că rezistența conductorului (a nu se confunda cu) este o valoare constantă, putem formula aceasta cu următoarea formulă:

• I - curent în amperi (A)
• V - tensiune în volți (V)
• R - rezistența în ohmi (Ohm)

Pentru claritate: un rezistor cu o rezistență de 1 Ohm, prin care trece un curent de 1 A, are o diferență de potențial (tensiune) de 1 V la bornele sale.

Fizicianul german Kirchhoff (famos pentru regulile sale Kirchhoff) a făcut o generalizare care este mai folosită în fizică:

• σ – conductivitatea materialului
• J - densitatea curentului
• E este câmpul electric.

Legea lui Ohm și rezistența

Rezistoarele sunt elemente pasive care oferă rezistență la fluxul de curent electric într-un circuit. , care funcționează în conformitate cu legea lui Ohm, se numește rezistență ohmică. Când curentul trece printr-un astfel de rezistor, căderea de tensiune la bornele sale este proporțională cu valoarea rezistenței.

Formula lui Ohm rămâne valabilă pentru circuitele cu tensiune alternativăși șoc electric. Legea lui Ohm nu este potrivită pentru condensatori și inductori, deoarece caracteristica curent-tensiune (caracteristica volt-amper) nu este în esență liniară.

Formula lui Ohm se aplică și circuitelor cu rezistențe multiple, care pot fi conectate în serie, paralel sau mixte. Grupurile de rezistențe conectate în serie sau paralel pot fi simplificate ca rezistență echivalentă.

Articolele despre și conexiune descriu mai detaliat cum să faceți acest lucru.

Fizicianul german Georg Simon Ohm și-a publicat teoria completă a electricității în 1827 sub denumirea de „teoria circuitului galvanic”. El a descoperit că căderea de tensiune pe o secțiune a unui circuit este rezultatul muncii curentului care curge prin rezistența acelei secțiuni a circuitului. Aceasta a stat la baza legii pe care o folosim astăzi. Legea este una dintre ecuațiile de bază pentru rezistențe.

Legea lui Ohm - formula

Formula legii lui Ohm poate fi folosită atunci când două dintre cele trei variabile sunt cunoscute. Relația dintre rezistență, curent și tensiune poate fi scrisă în moduri diferite. Triunghiul lui Ohm poate fi util pentru asimilare și memorare.

Mai jos sunt două exemple de utilizare a unui astfel de calculator triunghi.

Avem un rezistor cu o rezistență de 1 Ohm într-un circuit cu o cădere de tensiune de la 100V la 10V la bornele sale.Ce curent trece prin acest rezistor?Triunghiul ne amintește că:
Avem un rezistor cu o rezistență de 10 Ohmi prin care circulă un curent de 2 Amperi la o tensiune de 120V.Care va fi scăderea de tensiune pe acest rezistor?Folosind un triunghi ne arată că:Astfel, tensiunea la pin va fi 120-20 = 100 V.

Legea lui Ohm - putere

Când curentul electric trece printr-un rezistor, acesta disipă o anumită cantitate de putere sub formă de căldură.

Puterea este o funcție a curentului I (A) și a tensiunii aplicate V (V):

• P - puterea în wați (V)

Atunci când este combinată cu legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit, formula poate fi transformată în următoarea formă:

Un rezistor ideal disipă toată energia și nu stochează nicio energie electrică sau magnetică. Fiecare rezistor are o limită a cantității de putere care poate fi disipată fără a provoca deteriorarea rezistenței. Aceasta este puterea numit nominal.

Condițiile de mediu pot scădea sau crește această valoare. De exemplu, dacă aerul din jur este fierbinte, atunci capacitatea rezistorului de a disipa excesul de căldură scade și, dimpotrivă, atunci când temperatura ambientală este scăzută, capacitatea de disipare a rezistorului crește.

În practică, rezistențele sunt rareori desemnate putere nominală. Cu toate acestea, majoritatea rezistențelor sunt evaluate la 1/4 sau 1/8 watt.

Mai jos este Graficul proporțiilor, care vă va ajuta să determinați rapid relația dintre putere, curent, tensiune și rezistență. Pentru fiecare dintre cei patru parametri, arată cum să-și calculeze valoarea.

Legea lui Ohm - calculator

Acest calculator online a legii lui Ohm vă permite să determinați relația dintre puterea curentă, tensiune electrică, rezistența conductorului și puterea. Pentru a calcula, introduceți oricare doi parametri și faceți clic pe butonul de calcul.