Existují vzorce a zákony, které se lidé učí ve škole, ale pamatují si je celý život. Obvykle se jedná o jednoduché rovnice, které se skládají ze dvou nebo tří fyzikálních veličin a vysvětlují některé základní věci ve vědě, základ základů. Ohmův zákon je přesně taková věc.

Ohmův zákon: kdo ho vymyslel, definice

Ohmův zákon je základní zákon elektrodynamiky, který vyvozuje vztah mezi klíčovými pojmy elektrického obvodu: proud, napětí a odpor.

Tuto vzájemnou závislost odhalil německý fyzik Georg Simon Ohm v roce 1826. Navzdory skutečnosti, že tento zákon je skutečným přírodním zákonem, jehož přesnost byla později mnohokrát testována a prokázána, zůstalo zveřejnění Ohmova díla v roce 1827 vědeckou komunitou bez povšimnutí. A teprve ve 1830. letech XNUMX. století, kdy francouzský fyzik Poulier dospěl ke stejným závěrům jako Ohm, byla práce německého vědce oceněna.

Stanovení vzorců mezi hlavními parametry elektrického obvodu má pro vědu velký význam. Ostatně umožnila kvantitativně měřit vlastnosti elektrického proudu.

Georg Simon Ohm

Formulace a základní vzorce

Georg Ohmův zákon je formulován následovně: proud ve vodiči je přímo úměrný napětí ve vodiči a nepřímo úměrný odporu tohoto vodiče.

Vysvětlivky k zákonu:

  1. Čím vyšší je napětí ve vodiči, tím vyšší bude proud v tomto vodiči.
  2. Čím vyšší je odpor vodiče, tím menší proud v něm bude.

Označení hlavních parametrů charakterizujících elektrický obvod je každému známo z hodin fyziky ve škole:

  • I – síla elektrického proudu;
  • U je napětí;
  • R – odpor.

Vysvětlení Ohmova zákona v klasické teorii

Vzorec zákona, známý všem již od školních let, vypadá takto:

Vzorce pro určení (U) se z něj snadno odvodí:

Jednotky pro měření proudu jsou ampéry, napětí jsou volty a odpor se měří v ohmech.

Tento zákon platí pro lineární úsek obvodu, kde je pevný odpor.

Ohmův zákon

Ohmův zákon pro úplný (uzavřený) obvod

Elektrický obvod, kterým prochází elektrický proud, se nazývá uzavřený nebo úplný.

Popis vzorce tohoto zákona pro úplný řetězec vypadá takto:

kde (epsilon) je elektromotorická síla nebo napětí zdroje energie, které nezávisí na vnějším obvodu;

(R) — odpor vnějšího obvodu;

READ
Jak vybrat správný rozměr žaluzií do oken?

(r) je vnitřní odpor zdroje.

Ohmův zákon pro kompletní obvod

Použití Ohmova zákona v paralelním a sériovém zapojení

V sériovém zapojení jsou prvky obvodu zapojeny jeden po druhém do série. Protože takový elektrický obvod je nerozvětvený, bude síla proudu v každé sekci stejná. Příkladem sériového zapojení jsou žárovky v novoroční girlandě.

Při zapojování prvků do série se hlavní parametry elektrického obvodu vypočítají takto:

  • Síla proudu podle vzorce:

Kde (I) je celková intenzita proudu v elektrickém obvodu, (I_1) je proudová síla první sekce, (I_2) je proudová síla druhé sekce, (I_3) je proudová síla třetí sekce.

  • Napětí podle vzorce:

Kde (U) je celkové napětí, (U_1) je napětí první sekce, (U_2) je napětí druhé sekce, (U_3) je napětí třetí sekce.

  • Odolnost podle vzorce:

Kde (R) je celkový odpor v obvodu, (R_1) je odpor první sekce, (R_2) je odpor druhé sekce, (R_3) je odpor třetí sekce.

Paralelním zapojením prvků do obvodu se získá rozvětvený elektrický obvod. Příkladem takového zapojení je standardní elektrický rozvod v bytě, kdy lze v místnosti zapnout více domácích spotřebičů a stropního osvětlení současně.

Při paralelním připojení prvků se hlavní parametry elektrického obvodu vypočítají takto:

Kde (I) je celkový proud v elektrickém obvodu, (I_1, I_2, I_3) je proudová síla první, druhé a třetí sekce.

Kde (U) je celkové napětí, (U_1, U_2, U_3) je napětí první, druhé a třetí sekce.

Kde (R) je celkový odpor v obvodu, (R_1, R_2, R_3) je odpor prvního, druhého a třetího úseku.

Ohmův zákon pro střídavý a stejnosměrný proud

Pro stejnosměrný obvod budou vztahy mezi hlavními parametry elektrického obvodu, které jsme již uvedli, správné:

Ohmův zákon pro stejnosměrný proud

Při připojení zdroje střídavého proudu k elektrickému obvodu bude síla elektrického proudu v obvodu určena vzorcem:

kde (Z) je celkový odpor nebo impedance, která se skládá z aktivní ((R)) a reaktivní složky ((X_C) je kapacitní odpor a (X_L) je indukční odpor).

Reaktance obvodu závisí na:

  • na hodnotách reaktivních prvků,
  • na frekvenci elektrického proudu;
  • na tvaru proudu v obvodu.

Ohmův zákon střídavý proud

Ohmův zákon pro homogenní a nehomogenní úseky řetězce

Ohmův zákon pro homogenní úsek elektrického obvodu je klasickým vyjádřením závislosti síly na napětí a odporu:

READ
Jak se jmenuje kempingový hořák?

V tomto případě je hlavní charakteristikou vodiče odpor. Vzhled vodiče určuje, jak vypadá jeho krystalová mřížka a kolik atomů nečistot obsahuje. Chování elektronů, které mohou zrychlovat nebo zpomalovat, závisí na vodiči.

Proto (R) závisí na typu vodiče, přesněji na jeho průřezu, délce a materiálu a je určeno vzorcem:

kde (p) je měrný odpor, (l) je délka vodiče a (S) je jeho plocha průřezu.

Nestejnoměrným úsekem stejnosměrného obvodu rozumíme takovou mezeru v obvodu, na kterou kromě elektrických nábojů působí další síly.

Ohmův zákon heterogenní oblast

Jak vidíte, zákon objevený Georgem Ohmem je jednoduchý jen na první pohled. Ne každý dokáže přijít na všechny zapeklitosti sám. Pokud narazíte na potíže s učením a obtížně srozumitelná témata, obraťte se s žádostí o pomoc na vzdělávací zdroj Phoenix.Help. Kvalifikovaní odborníci vám pomohou dokončit nejsložitější práci včas.

Říkají: “Pokud neznáš Ohmův zákon, zůstaň doma.” Pojďme tedy zjistit (připomenout si), o jaký zákon se jedná, a směle se vydejte na procházku.

Základní pojmy Ohmova zákona

Jak rozumět Ohmovu zákonu? Musíte jen přijít na to, co je co v jeho definici. A měli byste začít určením síly proudu, napětí a odporu.

Aktuální I

Nechte v nějakém vodiči protékat proud. To znamená, že dochází k usměrněnému pohybu nabitých částic – řekněme, že se jedná o elektrony. Každý elektron má elementární elektrický náboj (e= -1,60217662 × 10 -19 Coulomb). V tomto případě projde určitým povrchem za určitou dobu specifický elektrický náboj rovný součtu všech nábojů proudících elektronů.

Jaká je aktuální síla

Poměr náboje k času se nazývá proudová síla. Čím více náboje projde vodičem za určitý čas, tím větší je síla proudu. Síla proudu se měří v Amp.

Napětí U nebo rozdíl potenciálů

Je to právě ta věc, která nutí elektrony k pohybu. Elektrický potenciál charakterizuje schopnost pole vykonat práci při přenosu náboje z jednoho bodu do druhého. Mezi dvěma body vodiče je tedy potenciální rozdíl a elektrické pole přenáší náboj.

Napětí, co je

Fyzikální veličina rovnající se práci efektivního elektrického pole při přenosu elektrického náboje se nazývá napětí. měřeno v Volty. Jeden Volt je napětí, které, když se náboj pohne 1 Cl funguje rovna 1 Joule.

READ
Jak natírat radiátory během topné sezóny?

odpor R

Proud, jak víte, protéká vodičem. Ať je to nějaký drát. Při pohybu po drátu pod vlivem pole se elektrony srazí s atomy drátu, vodič se zahřeje, atomy v krystalové mřížce začnou kmitat, což způsobuje ještě větší problémy elektronům při pohybu. Tento jev se nazývá odpor. Závisí na teplotě, materiálu, průřezu vodiče a měří se v Omaha.

Památník Georga Simona Ohma

Formulace a vysvětlení Ohmova zákona

Zákon německého učitele Georga Ohma je velmi jednoduchý. Říká:

Proud v obvodu je přímo úměrný napětí a nepřímo úměrný odporu.

Georg Ohm odvodil tento zákon experimentálně (empiricky) v 1826 rok. Přirozeně, čím větší je odpor části obvodu, tím menší bude proud. V souladu s tím, čím větší je napětí, tím větší bude proud.

Mimochodem! Pro naše čtenáře je nyní sleva 10 %. jakýkoli druh práce

Tato formulace Ohmova zákona je nejjednodušší a je vhodná pro obvodovou část. Výrazem „část obvodu“ rozumíme, že se jedná o homogenní část, na které nejsou žádné zdroje proudu s EMF. Zjednodušeně řečeno, tato sekce obsahuje nějaký druh odporu, ale není na ní žádná baterie, která zajišťuje proud sama.

Pokud vezmeme v úvahu Ohmův zákon pro úplný obvod, bude jeho formulace mírně odlišná.

Předpokládejme, že máme obvod, má zdroj proudu, který vytváří napětí, a nějaký druh odporu.

Zákon bude napsán v následující podobě:

Vysvětlení Ohmova zákona pro dutý řetěz se zásadně neliší od vysvětlení pro úsek řetězu. Jak vidíte, odpor je součtem samotného odporu a vnitřního odporu zdroje proudu a místo napětí se ve vzorci objevuje elektromotorická síla zdroje.

Mimochodem, o tom, co je to, co je EMF, si přečtěte v našem samostatném článku.

Jak rozumět Ohmovu zákonu?

Abychom intuitivně pochopili Ohmův zákon, přejděme k analogii reprezentace proudu jako kapaliny. Přesně to si myslel Georg Ohm, když prováděl experimenty, díky nimž byl objeven po něm pojmenovaný zákon.

Představte si, že proud není pohyb částic nosičů náboje ve vodiči, ale pohyb toku vody v potrubí. Nejprve se voda přečerpá do čerpací stanice a odtud má působením potenciální energie tendenci klesat a protékat potrubím. Navíc, čím výše čerpadlo čerpá vodu, tím rychleji bude proudit v potrubí.

READ
Jak vypadá minimalismus v interiéru?

Z toho vyplývá, že průtok vody (síla proudu v drátu) bude tím větší, čím větší bude potenciální energie vody (potenciální rozdíl)

Síla proudu je přímo úměrná napětí.

Nyní přejděme k odporu. Hydraulický odpor je odpor trubky v důsledku jejího průměru a drsnosti stěny. Je logické předpokládat, že čím větší průměr, tím menší odpor potrubí a tím větší množství vody (vyšší proud) bude protékat jeho průřezem.

Síla proudu je nepřímo úměrná odporu.

Takovou analogii lze vyvodit pouze pro základní pochopení Ohmova zákona, neboť jeho původní podoba je vlastně dosti hrubou aproximací, která však v praxi nachází vynikající uplatnění.

Ve skutečnosti je odpor látky způsoben vibrací atomů krystalové mřížky a proud je způsoben pohybem volných nosičů náboje. V kovech jsou volnými nosiči elektrony, které unikly z atomových drah.

V tomto článku jsme se pokusili podat jednoduché vysvětlení Ohmova zákona. Znalost těchto zdánlivě jednoduchých věcí vám může u zkoušky dobře posloužit. Samozřejmě jsme uvedli jeho nejjednodušší formulaci Ohmova zákona a nebudeme nyní lézt do džungle vyšší fyziky, zabývající se aktivními a reaktivními odpory a dalšími jemnostmi.

Pokud máte takovou potřebu, naši pracovníci vám rádi pomohou. studentský servis. A nakonec vám doporučujeme zhlédnout zajímavé video o Ohmově zákonu. Je to opravdu výchovné!

  • Kontrolní práce od 1 dne / od 120 rublů. Zjistěte cenu
  • Práce od 7 dnů / od 9540 rublů Zjistěte cenu
  • Kurz od 5 dnů / od 2160 rublů. Zjistěte cenu
  • Abstrakt od 1 dne / od 840 rublů Zjistěte cenu

Ivan Kolobkov, také známý jako Joni. Marketér, analytik a copywriter ve společnosti Zaochnik. Mladý nadějný spisovatel. Má lásku k fyzice, vzácným věcem a dílu C. Bukowského.