La llei més important de l'enginyeria elèctrica: la llei d'Ohm
Llei d'Ohm
El físic alemany Georg Ohm (1787 -1854) va establir experimentalment que la força del corrent I que flueix a través d'un conductor metàl·lic uniforme (és a dir, un conductor en el qual les forces externes no actuen) és proporcional a la tensió U als extrems del conductor:
I = U/R, (1)
on R - resistència elèctrica del conductor.
L'equació (1) expressa la llei d'Ohm per a una secció de circuit (que no conté una font de corrent): el corrent en un conductor és directament proporcional a la tensió aplicada i inversament proporcional a la resistència del conductor.
Secció del circuit en què la fem no actua. (forces externes) s'anomena secció homogènia del circuit, per tant aquesta formulació de la llei d'Ohm és vàlida per a una part homogènia del circuit.
Vegeu aquí per a més detalls: Llei d'Ohm per a una secció d'un circuit
Ara considerarem una secció no homogènia del circuit, on la FEM efectiva de la secció 1 — 2 es denota amb Ε12 i s'aplica als extrems de la secció. diferència potencial — a través de φ1 — φ2.
Si el corrent flueix a través de conductors fixos que formen la secció 1-2, llavors el treball A12 de totes les forces (externes i electrostàtiques) realitzades sobre els portadors de corrent és la llei de conservació i transformació de l'energia igual a la calor alliberada a la zona. El treball de les forces realitzades quan la càrrega Q0 es mou a la secció 1 — 2:
A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 — φ2) (2)
E.m.s. E12 també amperatge I és una magnitud escalar. S'ha de prendre amb un signe positiu o negatiu, segons el signe del treball realitzat per forces externes. Si e.d. promou el moviment de càrregues positives en la direcció seleccionada (en la direcció 1-2), aleshores E12> 0. Si unitats. evita que les càrregues positives es moguin en aquesta direcció, aleshores E12 <0.
Durant el temps t, s'allibera calor al conductor:
Q = Az2Rt = IR (It) = IRQ0 (3)
De les fórmules (2) i (3) obtenim:
IR = (φ1 — φ2) + E12 (4)
On
I = (φ1 — φ2 + E12) / R (5)
L'expressió (4) o (5) és la llei d'Ohm per a una secció transversal no homogènia d'un circuit en forma integral, que és la llei d'Ohm generalitzada.
Si no hi ha cap font de corrent en una determinada secció del circuit (E12 = 0), aleshores a partir de (5) arribem a la llei d'Ohm per a una secció homogènia del circuit.
I = (φ1 — φ2) / R = U / R
Si circuit elèctric està tancat, aleshores coincideixen els punts seleccionats 1 i 2, φ1 = φ2; aleshores a partir de (5) obtenim la llei d'Ohm per a un circuit tancat:
I = E / R,
on E és la fem que actua al circuit, R és la resistència total de tot el circuit. En general, R = r + R1, on r és la resistència interna de la font de corrent, R1 és la resistència del circuit extern.Per tant, la llei d'Ohm per a un circuit tancat serà així:
I = E / (r + R1).
Si el circuit està obert, no hi ha corrent (I = 0), aleshores de la llei d'Ohm (4) obtenim que (φ1 — φ2) = E12, és a dir. fem que actua en un circuit obert és igual a la diferència de potencial entre els seus extrems. Per tant, per trobar la fem d'una font de corrent, cal mesurar la diferència de potencial entre els seus terminals de circuit obert.
Exemples de càlculs de la llei d'Ohm:
Càlcul del corrent segons la llei d'Ohm
Càlcul de la resistència de la llei d'Ohm
Caiguda de tensió
Vegeu també:
Sobre diferència de potencial, força electromotriu i tensió
Corrent elèctric en líquids i gasos
Resistència elèctrica dels cables
Magnetisme i electromagnetisme
Sobre el camp magnètic, els solenoides i els electroimants
Camp elèctric, inducció electrostàtica, capacitat i condensadors
Què és el corrent altern i en què es diferencia del corrent continu