Nejdůležitější zákon elektrotechniky — Ohmův zákon
Ohmův zákon
Německý fyzik Georg Ohm (1787 -1854) experimentálně zjistil, že síla proudu I protékajícího stejnoměrným kovovým vodičem (tj. vodičem, ve kterém nepůsobí vnější síly) je úměrná napětí U na koncích vodiče:
I = U / R, (1)
kde R - elektrický odpor vodiče.
Rovnice (1) vyjadřuje Ohmův zákon pro úsek obvodu (bez zdroje proudu): Proud ve vodiči je přímo úměrný použitému napětí a nepřímo úměrný odporu vodiče.
Úsek obvodu, ve kterém emf nepůsobí. (vnější síly) se nazývá homogenní úsek obvodu, proto tato formulace Ohmova zákona platí pro homogenní část obvodu.
Další podrobnosti naleznete zde: Ohmův zákon pro část obvodu
Nyní budeme uvažovat nehomogenní úsek obvodu, kde efektivní EMF úseku 1 — 2 je označeno Ε12 a aplikováno na koncích úseku. potenciální rozdíl — přes φ1 — φ2.
Pokud proud protéká pevnými vodiči tvořícími sekci 1-2, pak je práce A12 všech sil (vnějších i elektrostatických) vykonaných na proudových nosičích zákon zachování a přeměny energie rovna teplu uvolněnému v dané oblasti. Práce sil vykonaných při pohybu náboje Q0 v úseku 1 — 2:
A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 — φ2) (2)
E.m.s. E12 také proud I je skalární veličina. Musí se brát buď s kladným nebo záporným znaménkem, v závislosti na znaménku práce vykonané vnějšími silami. Pokud e.d. podporuje pohyb kladných nábojů ve zvoleném směru (ve směru 1-2), pak E12> 0. Pokud jednotky. brání kladným nábojům v pohybu tímto směrem, pak E12 <0.
Během doby t se ve vodiči uvolňuje teplo:
Q = Az2Rt = IR (It) = IRQ0 (3)
Ze vzorců (2) a (3) dostaneme:
IR = (φ1 – φ2) + E12 (4)
Kde
I = (φ1 – φ2 + E12) / R (5)
Výraz (4) nebo (5) je Ohmův zákon pro nehomogenní průřez obvodu v integrálním tvaru, což je zobecněný Ohmův zákon.
Pokud v určité části obvodu není zdroj proudu (E12 = 0), pak z (5) dojdeme k Ohmovu zákonu pro homogenní část obvodu.
I = (φ1 – φ2) / R = U / R
Li elektrický obvod je uzavřen, pak se vybrané body 1 a 2 shodují, φ1 = φ2; pak z (5) získáme Ohmův zákon pro uzavřený obvod:
I = E / R,
kde E je emf působící v obvodu, R je celkový odpor celého obvodu. Obecně R = r + R1, kde r je vnitřní odpor zdroje proudu, R1 je odpor vnějšího obvodu.Ohmův zákon pro uzavřený obvod tedy bude vypadat takto:
I = E/ (r + Rl).
Pokud je obvod otevřený, není v něm proud (I = 0), pak z Ohmova zákona (4) dostaneme, že (φ1 — φ2) = E12, tzn. emf působící v otevřeném obvodu se rovná potenciálnímu rozdílu na jeho koncích. Proto, abychom našli emf zdroje proudu, je nutné změřit rozdíl potenciálů na jeho svorkách s otevřeným obvodem.
Příklady výpočtů Ohmova zákona:
Výpočet proudu podle Ohmova zákona
Výpočet odporu podle Ohmova zákona
Pokles napětí
Viz také:
Na rozdíl potenciálů, elektromotorické síly a napětí
Elektrický proud v kapalinách a plynech
Magnetismus a elektromagnetismus
O magnetickém poli, solenoidech a elektromagnetech
Samoindukce a vzájemná indukce
Elektrické pole, elektrostatická indukce, kapacita a kondenzátory