nyitott fizika
Elektromos áram. Ohm törvénye
Ha a szigetelt elektromos tér E →. A szabad töltések q a vezetőben tapasztal F erő → = q E →. Ennek eredményeként, van egy vezető rövid távú mozgása szabad hordozók. Ez a folyamat befejeződik, amikor a saját elektromos mező költséget, a vezető felületén, teljesen kompenzálja a külső tér. A létrejövő elektrosztatikus tér belsejében a vezető nulla (lásd. § 1.5).
Azonban a vezetők bizonyos feltételek mellett lehet folyamatos rendezett mozgása mentes elektromos töltéshordozók. Ilyen szállítást hívják az elektromos áram. Az irányt az elektromos áram iránya hozott pozitív szabad töltések. A létezését elektromos áram egy vezetőt kell létrehozni egy elektromos mező ott.
Kvantitatív mértékét az elektromos áram az áramerősség I - skalár fizikai mennyiség, egyenlő az arány a töltés Δq. keresztül szállított a keresztmetszet (ábra. 1.8.1) az időintervallum At. ez az időintervallum: I = Δ q Δ t.
Ha az aktuális erősségét és irányát nem változik az idővel, ez a jelenlegi úgynevezett állandó.
Rendezett mozgását elektronok a fém vezetővel és a jelenlegi I. S - keresztmetszeti területe a vezeték, E → - elektromos mező
A Nemzetközi Mértékegység Rendszer jelenlegi ereje mérik amper (A). Jelenlegi mérőegység 1A van telepítve a mágneses kölcsönhatás két párhuzamos, a jelenlegi (lásd. § 1.16).
Állandó elektromos áram csak akkor hozható létre egy zárt áramkört, ahol a szabad töltéshordozók kering mentén zárt pálya. Az elektromos tér különböző pontjain ennek a körnek következetesen idővel. Ennek következtében az elektromos mező a DC jellegénél fagyasztott elektrosztatikus mező. De amikor a mozgó elektromos töltés az elektrosztatikus tér mentén zárt pályán, a munka elektromos nulla (lásd. § 1.4). Ezért a létezését egyenáram kell egy áramkör alkalmas eszköz létrehozásában és fenntartásában potenciális különbség, hogy a lánchoz történő működése következtében a nem elektrosztatikus erők eredetű. Az ilyen eszközök az úgynevezett DC forrásokból. Az erők a nem elektrosztatikus eredetű ható szabad töltéshordozók a jelenlegi forrásokból nevezzük külső erők.
Nature külső erők eltérő lehet. Az elektrokémiai cellákat vagy az akkumulátort, annak eredménye elektrokémiai folyamatok, a DC generátorok külső erők lépnek fel a mozgása vezetékek egy mágneses mezőben. Áramforrásként egy áramkör ugyanazt a szerepet játssza, mint a szivattyú, amely szükséges a szivattyú folyadék zárt hidraulikus rendszer. Az intézkedés alapján a külső erők, elektromos töltések körül forognak áramforrás szemben az elektrosztatikus térerő, ahol egy állandó elektromos áram lehet tartani egy zárt áramkört.
Amikor a mozgó elektromos töltések az egyenáramú külső erők belül a jelenlegi forrásokból működnek.
Fizikai mennyiség arány egyenlő a működési Ast külső erők, amikor mozog a töltés q a negatív pólus a pozitív áram forrástól a nagysága ezt a töltés, úgynevezett elektromotoros erő forrás (EDS): EDS = ℰ = A v q.
Így az elektromotoros erő határozza meg a munkát, amelyet külső erők, amikor mozog egy pozitív töltés. Az elektromotoros erő, mint a potenciálkülönbség, mért V (V).
Amikor az egységet pozitív töltést zárt DC áramkör működése a külső erők összegével egyenlő az EMF, áram ebben az áramkörben és a művelet az elektrosztatikus mező nulla.
DC áramkör lehet külön részletekre osztjuk. Azokat a területeket, amelyek nem érvényesek a külső erők (m. E. területek nem tartalmazó tápforrások) nevezzük homogén. Szakaszok, amelyek magukban foglalják a jelenlegi források, az úgynevezett vegyes.
Amikor az egységet pozitív töltés egy része a lánc dolgozni, mint az elektrosztatikus elkövetni (Coulomb) és a külső erők. Munka elektrosztatikus erők a potenciális különbség Δφ12 = φ1 - φ2 között a kezdeti (1), és a végén (2) pontok nem egyenletes rész. A munka a külső erők, definíció szerint, elektromotoros erő ℰ12. ezen a helyen ható. Ezért a teljes munka U12 = φ1 - φ2 + ℰ12.
Nagysága a feszültség U12 nevezik területen 1-2 láncot. Abban az esetben, a homogén rész egyenlő a feszültség potenciális különbség: U12 = φ1 - φ2.
Német fizikus H. 1826 ohm godu kísérletileg úgy találta, hogy az áramerősség a jelenlegi I. homogén fém vezetővel (azaz, a vezeték, amely nem működik a külső erők ..) arányos a feszültséggel U végein a vezető: I = 1 vagy RU RI = U. ahol R = const.
Nagysága R nevezzük elektromos ellenállás. Vezeték amelynek elektromos ellenállás, az úgynevezett ellenállás. Ez az arány kifejezi az Ohm törvénye a homogén jövesztőlánc: az áram a vezető egyenesen arányos az alkalmazott feszültség, és fordítottan arányos az ellenállást a vezeték.
Az SI egysége elektromos vezetők szolgál ohmos ellenállás (ohm). 1 Ohm ellenállást az áramkörben van egy olyan része, amelyben a feszültség 1 V, ha van egy áram 1 A.
Vezetékek engedelmeskedik Ohm törvénye nevezik lineáris. Grafikus ábrázolása az aktuális I U feszültség (például grafikonok nevezzük az áram-feszültség jellemzők, rövidítve VAC) által képviselt egyenes vonal, az origón áthaladó. Meg kell jegyezni, hogy sok anyag és eszköz, amely nem engedelmeskedik Ohm-törvény, például egy félvezető diódát vagy gázkisüléses lámpa. Még fémes vezetőkhöz, megfelelően nagy teljesítménnyel áramok észlelt eltérés a linearitástól az Ohm-törvény, mivel a villamos ellenállása a fémes vezetőkhöz növekszik a hőmérséklet emelkedésével.
A részáramkör tartalmazó EMF Ohm-törvény van írva a következő formában: IR = U12 = φ1 - φ2 + ℰ = Δφ12 + ℰ.
Ez az arány az úgynevezett általánosított Ohm-törvény és az Ohm-törvény az egyenlőtlen lánc része.
Ábra. 1.8.2 ábra egy zárt egyenáramú körben. áramköri rész (cd) egyenletes.
egyenáramú áramkör
Szerint Ohm-törvény IR = Δφcd.
Plot (ab) tartalmaz egy áramgenerátor EMF egyenlő ℰ.
Szerint Ohm törvénye a egyenetlen része, Ir = Δφab + ℰ.
Hozzáadása mindkét egyenlet, azt kapjuk: I (R + R) = Δφcd + Δφab + ℰ.
Ez a képlet expresszáló Ohm törvénye a teljes lánc: a jelenlegi az áramkörben egyenlő a teljes elektromotoros erő forrás, osztva az összeg a ellenállások homogén és nem-homogén részein az áramkör.
Az R ellenállás inhomogén rész ábrán. 1.8.2 lehet tekinteni, mint egy belső ellenállása áramforrás. Ebben az esetben a szakasz (ab) ábrán. 1.8.2 egy belső forrás részét. Ha az A és B pontok, hogy lezárja a karmester, akinek ellenállása kisebb, mint belső forrásból ellenállás (R < rövidzárlati áram erőssége - a maximális áram, amely beszerezhető egy adott forrásból ℰ elektromotoros erő, és belső ellenállása r. A források alacsony belső ellenállását rövidzárási áram nagyon magas lehet, és tönkreteheti az elektromos áramkör vagy forrás. Például, ólom-savas akkumulátorok a gépjárművekben alkalmazott, az erejét a rövidzárlati áram lehet több száz amper. Különösen veszélyes rövidzár a világítási hálózat által üzemeltetett alállomások (ezer amper). Annak elkerülése érdekében, a pusztító hatását az ilyen nagy áramok, a vonalkapcsolt hálózat, vagy különleges biztosítékot megszakítók. Bizonyos esetekben, hogy megakadályozzák a veszélyes értékek rövidzárlati áram a forrás sorosan valamilyen külső ellenállás. Akkor az R ellenállás összege a belső forrás ellenállás és a külső ellenállás és zárlati áram nem túl nagy. Ha a külső áramkör nyitott, majd Δφba = - = Δφab ℰ, vagyis a potenciális különbség a pólusok az akkumulátor egyenlő nyitott EMF ... Ha a külső terhelés ellenállás R on, és áram folyik át az akkumulátor I. potenciál különbség pólusai válik Δφba = ℰ - Ir. Ábra. 1.8.3 vázlatos egyenáramú forrás kép egyenlő ℰ EMF és a belső ellenállás r három módja van: „idle”, a munkaterhelés és rövidzárlat módban (a k ..). Látható intenzitású elektromos mező E → belül az akkumulátort és a ható erők pozitív töltés: F → e - elektromos erő F → v - oldalú erő. elektromos mező eltűnik az akkumulátor rövidzárlat módban. Sematikus ábrázolása az egyenáramú áramforrás 1 - az akkumulátor nyitva van; 2 - az akkumulátor rövidre a külső R ellenállás; 3 - rövidzár üzemmódban Az intézkedés a feszültséget és áramot az elektromos áramkörök DC használ speciális eszközök - Áramerősség és feszültségmérő. Voltmérővel mérésére potenciál különbség is, hogy az érintkezőket. Ez párhuzamosan van kötve, hogy az áramkör, amely a mért potenciális különbség. Bármilyen voltmérő van egy bizonyos belső ellenállása RB. A feszültségmérő nem rendelkezik jelentős újraelosztása áramot, amikor csatlakozik az áramkör, a belső ellenállás nagynak kell lennie, szemben az ellenállást a áramköri rész, amelyhez csatlakoztatva van. Az ábrán bemutatott áramkör. 1.8.4, ez a feltétel a következőképpen írható fel: RB >> R1. Ez a feltétel azt jelenti, hogy a jelenlegi IB = Δφcd / RB. átfolyik a voltmérő sokkal kisebb, mint a jelenlegi I = Δφcd / R1. ami átfolyik a vizsgált áramkör oldalon. Mivel a belsejében a voltmérő nem működik a külső erők, a potenciális különbség annak kapcsai egybeesik a meghatározás feszültséget. Elmondhatjuk tehát, hogy a mérő méri a feszültséget. Egy árammérő áram mérésére az áramkörben. Az árammérő sorba van kötve az áramkörben, amely már áthaladt a mért áram. Árammérő is van néhány belső ellenállása RA. Ezzel szemben a voltmérő belső ellenállás ampermérő elegendően kicsinek kell lennie képest az impedancia a teljes áramkör. Az áramkör látható. 1.8.4 árammérő ellenállást kell kielégítik azt a feltételt RA<<(r + R1 + R2 ). чтобы при включении амперметра ток в цепи не изменялся. Mérőműszerek - Áramerősség és feszültségmérő - két típusa van: kapcsolók (analóg) és digitális. Digitális elektromos mérőműszerek bonyolult elektronikus eszközök. Jellemzően a digitális eszközök biztosítják a nagyobb pontosság. Rátérve árammérő (A) és egy voltmérőt (V) egy elektromos áramkörtKapcsolódó cikkek