Ο πιο σημαντικός νόμος της ηλεκτρικής μηχανικής — ο νόμος του Ohm

Νόμος του Ohm
Ο Γερμανός φυσικός Georg Ohm (1787 -1854) διαπίστωσε πειραματικά ότι η ισχύς του ρεύματος I που ρέει μέσω ενός ομοιόμορφου μεταλλικού αγωγού (δηλαδή ενός αγωγού στον οποίο δεν δρουν εξωτερικές δυνάμεις) είναι ανάλογη με την τάση U στα άκρα του αγωγού:
I = U / R, (1)
όπου R — ηλεκτρική αντίσταση του αγωγού.
Η εξίσωση (1) εκφράζει το νόμο του Ohm για ένα τμήμα του κυκλώματος (που δεν περιέχει πηγή ρεύματος): Το ρεύμα σε έναν αγωγό είναι ευθέως ανάλογο με την εφαρμοζόμενη τάση και αντιστρόφως ανάλογο με την αντίσταση του αγωγού.
Το τμήμα του κυκλώματος στο οποίο δεν δρα το emf. (εξωτερικές δυνάμεις) ονομάζεται ομοιογενές τμήμα του κυκλώματος, επομένως αυτή η διατύπωση του νόμου του Ohm ισχύει για ένα ομοιογενές τμήμα του κυκλώματος.
Δείτε εδώ για περισσότερες λεπτομέρειες: Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος
Τώρα θα εξετάσουμε ένα ανομοιογενές τμήμα του κυκλώματος, όπου το ενεργό EMF του τμήματος 1 — 2 συμβολίζεται με Ε12 και εφαρμόζεται στα άκρα του τμήματος πιθανή διαφορά — μέσω φ1 — φ2.
Εάν το ρεύμα ρέει μέσω σταθερών αγωγών που σχηματίζουν το τμήμα 1-2, τότε το έργο Α12 όλων των δυνάμεων (εξωτερικών και ηλεκτροστατικών) που γίνεται στους φορείς ρεύματος είναι ο νόμος της διατήρησης και του μετασχηματισμού της ενέργειας ίση με τη θερμότητα που εκλύεται στην περιοχή. Το έργο των δυνάμεων που εκτελούνται όταν το φορτίο Q0 κινείται στο τμήμα 1 — 2:

A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 — φ2) (2)
Ε.μ.σ. Ε12 επίσης ένταση ρεύματος Το I είναι μια κλιμακωτή ποσότητα. Πρέπει να λαμβάνεται είτε με θετικό είτε με αρνητικό πρόσημο, ανάλογα με το πρόσημο της εργασίας που γίνεται από εξωτερικές δυνάμεις. Αν ε.δ. προωθεί την κίνηση των θετικών φορτίων προς την επιλεγμένη κατεύθυνση (στην κατεύθυνση 1-2), τότε Ε12> 0. Αν μονάδες. εμποδίζει τα θετικά φορτία να κινηθούν προς αυτή την κατεύθυνση, τότε E12 <0.
Κατά τη διάρκεια του χρόνου t, απελευθερώνεται θερμότητα στον αγωγό:

Q = Az2Rt = IR (It) = IRQ0 (3)
Από τους τύπους (2) και (3) παίρνουμε:

IR = (φ1 — φ2) + E12 (4)
Οπου

I = (φ1 — φ2 + E12) / R (5)
Η έκφραση (4) ή (5) είναι ο νόμος του Ohm για μια ανομοιογενή διατομή ενός κυκλώματος σε ολοκληρωμένη μορφή, ο οποίος είναι ο γενικευμένος νόμος του Ohm.
Εάν δεν υπάρχει πηγή ρεύματος σε ένα συγκεκριμένο τμήμα του κυκλώματος (E12 = 0), τότε από το (5) καταλήγουμε στο νόμο του Ohm για ένα ομοιογενές τμήμα του κυκλώματος
I = (φ1 — φ2) / R = U / R
Αν ηλεκτρικό κύκλωμα είναι κλειστό, τότε τα επιλεγμένα σημεία 1 και 2 συμπίπτουν, φ1 = φ2. τότε από το (5) λαμβάνουμε τον νόμο του Ohm για ένα κλειστό κύκλωμα:

I = E/R,
όπου E είναι το emf που ενεργεί στο κύκλωμα, R είναι η συνολική αντίσταση ολόκληρου του κυκλώματος. Γενικά, R = r + R1, όπου r είναι η εσωτερική αντίσταση της πηγής ρεύματος, R1 είναι η αντίσταση του εξωτερικού κυκλώματος.Επομένως, ο νόμος του Ohm για ένα κλειστό κύκλωμα θα μοιάζει με αυτό:

I = E / (r + R1).
Εάν το κύκλωμα είναι ανοιχτό, δεν υπάρχει ρεύμα σε αυτό (I = 0), τότε από το νόμο του Ohm (4) παίρνουμε ότι (φ1 — φ2) = E12, δηλ. Το emf που δρα σε ένα ανοιχτό κύκλωμα είναι ίσο με τη διαφορά δυναμικού στα άκρα του. Επομένως, για να βρεθεί το emf μιας πηγής ρεύματος, είναι απαραίτητο να μετρηθεί η διαφορά δυναμικού μεταξύ των ακροδεκτών ανοιχτού κυκλώματος.
Παραδείγματα υπολογισμών του νόμου του Ohm:
Υπολογισμός του ρεύματος σύμφωνα με το νόμο του Ohm
Υπολογισμός της αντίστασης του νόμου του Ohm
Πτώση τάσης

Δείτε επίσης:

Τι είναι η αντίσταση;

Στη διαφορά δυναμικού, την ηλεκτροκινητική δύναμη και την τάση

Ηλεκτρικό ρεύμα σε υγρά και αέρια

Ηλεκτρική αντίσταση καλωδίων

Μαγνητισμός και Ηλεκτρομαγνητισμός

Σχετικά με το μαγνητικό πεδίο, τις ηλεκτρομαγνήτες και τους ηλεκτρομαγνήτες

Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή

Αυτοεπαγωγή και αμοιβαία επαγωγή

Ηλεκτρικό πεδίο, ηλεκτροστατική επαγωγή, χωρητικότητα και πυκνωτές

Τι είναι το εναλλασσόμενο ρεύμα και σε τι διαφέρει από το συνεχές ρεύμα