O Ohmovom zakonu u popularnoj izjavi

Električna struja i opasni napon se ne mogu čuti (osim kad se oglasi visokonaponski vod i električna instalacija). Dijelovi pod naponom ne razlikuju se po izgledu.

Nemoguće ih je prepoznati po mirisu i po povišenoj temperaturi u normalnim načinima rada, oni se ne razlikuju. Ali uključimo usisavač u tihoj i tihoj utičnici, kliknemo prekidač - i čini se da se energija izvlači niotkuda, sama od sebe, materijalizirajući se u obliku buke i kompresije unutar kućanskog uređaja.

Opet, ako dva čavala utaknemo u utičnicu utičnice i nosimo se s njima, tada ćemo doslovno cijelim tijelom osjetiti stvarnost i objektivnost postojanja električne struje. Da biste to učinili, naravno, jako se obeshrabrujem.

Ali primjeri usisavača i noktiju jasno nam pokazuju da proučavanje i razumijevanje osnovnih zakona elektrotehnike doprinosi sigurnosti prilikom rukovanja električnom energijom u domaćinstvu, kao i uklanjanju sujevernih predrasuda povezanih s električnom strujom i naponom.

Razmotrit ćemo jedan, najvrijedniji zakon elektrotehnike, koji je korisno znati. I pokušajte to učiniti u najpopularnijem mogućem obliku.

Otkrivanje Ohmovih zakona

1827. njemački fizičar Georg Simon Ohm formulirao je zakon koji povezuje veličinu električne struje, elektromotornu silu baterije i otpor jednostavnog električnog kruga sastavljenog od baterije i stupova heterogenih vodiča koji su spojeni u seriju. Uz to, otkrio je da različite tvari imaju različitu otpornost na električnu struju.

Ohm je eksperimentalno utvrdio da je u serijskom krugu sastavljenom od nekoliko sekcija s vodičima različitog otpora struja u svim presjecima jednaka, samo je razlika potencijala na vodičima različita, što je Ohm nazvao "pad napona".

Otkrivanje Ohmovog zakona bilo je vrlo važna faza u proučavanju električnih i magnetskih pojava, koji su bili od velike praktične važnosti. Ohmov zakon i Kirchhoffovi zakoni, koji su kasnije otkriveni, omogućili su prvi put izračunavanje električnih krugova i činili su osnovu u nastajanju elektrotehnike.

Vrste Ohmovih zakona

1. Diferencijalni oblik Ohmovog zakona

Najvažniji zakon elektrotehnike je, naravno, Ohmov zakon, Čak i ljudi koji nisu povezani s elektrotehnikom znaju za njegovo postojanje. Ali u međuvremenu, pitanje "Znate li Ohmov zakon?" na tehničkim sveučilištima zamka je za samozadovoljne i arogantne školarce. Komesar, naravno, odgovara da Ohm savršeno poznaje zakon, a onda se obraćaju njemu s molbom da ovaj zakon dovede u različit oblik. A onda ispada da školarin ili brucoš još uvijek mora učiti i studirati.

Međutim, diferencijalni oblik Ohmovog zakona praktički je neprimjenjiv. Odraz je odnosa između gustoće struje i jačine polja:

j = G * E,

gdje je G vodljivost kruga; E je snaga električne struje.

Sve su to pokušaji izražavanja električna struja, uzimajući u obzir samo fizička svojstva materijala vodiča, ne uzimajući u obzir njegove geometrijske parametre (duljina, promjer i slično). Diferencijalni oblik Ohmovog zakona čista je teorija, a njegovo znanje u svakodnevnom životu apsolutno nije potrebno.

2. Sastavni oblik Ohmovog zakona za presjek lanca

Još jedna stvar je integralni oblik snimanja. Također ima nekoliko sorti. Najpopularnija od njih je Ohmov zakon za dio lanca: I = U / R

Drugim riječima, struja u jednom dijelu kruga uvijek je veća, što je napon veći na ovaj odjeljak i manji je otpor ovog dijela.

Ova "vrsta" Ohmovog zakona jednostavno je nužna za sve koji se barem ponekad moraju baviti strujom. Srećom, ovisnost je prilično jednostavna. Napokon, napon u mreži može se smatrati nepromijenjenim.

Za izlaz, to je 220 volti. Stoga se ispostavlja da struja u krugu ovisi samo o otporu kruga spojenog na utičnicu. Otuda jednostavan moral: taj se otpor mora pratiti.

Kratki spojevi, za koje svi čuju, događaju se upravo zbog slabog otpora vanjskog kruga. Pretpostavimo da su zbog nepravilnog spajanja žica u razvodnoj kutiji fazna i neutralna žica izravno povezane jedna s drugom. Tada će se otpor odsjeka kruga oštro smanjiti na gotovo nulu, a struja će se također oštro povećati na vrlo veliku vrijednost.

Ako je ožičenje ispravno, funkcionirat će sklopka, a ako je nema ili je neispravna ili nepravilno odabrana, žica se neće nositi s povećanom strujom, zagrijat će se, rastopiti se i, možda, izazvati požar.

No, događa se da uređaji koji su priključeni i koji se nose dulje od jednog sata već postaju uzrok kratki spoj, Tipičan slučaj je ventilator, čiji su se namoti motora podvrgli pregrijavanju zbog zastoja lopatica.

Izolacija namotaja motora nije dizajnirana za ozbiljno zagrijavanje, brzo postaje bezvrijedna. Kao rezultat toga, pojavljuju se međukutni kratki spojevi, koji smanjuju otpor i, u skladu s Ohmovim zakonom, također dovode do povećanja struje.

Povećana struja, zauzvrat, čini izolaciju namotaja potpuno neupotrebljivom, i to ne međusobnim zavojem, već stvarnim, potpuno ispunjenim kratkim spojem. Struja ide uz namotaje, odmah od faze do neutralne žice. Istina, sve gore navedeno može se dogoditi samo s vrlo jednostavnim i jeftinim ventilatorom, koji nije opremljen toplinskom zaštitom.

Ohmov varalica za odjeljak lanca:

Ohmov zakon za izmjeničnu struju

Treba napomenuti da gornji zapis Ohmovog zakona opisuje presjek kruga s konstantnim naponom. U mrežama s izmjeničnim naponom postoji dodatna reaktancija, a impedancija poprima četvrtasti korijen zbroja kvadrata aktivnog i reaktivnog otpora.

Ohmov zakon za odjeljak izmjeničnog kruga ima oblik: I = U / Z,

gdje je Z impedancija kruga.

Ali velika reaktancija karakteristična je prije svega za snažne električne strojeve i opremu za pretvaranje energije. Unutarnji električni otpor kućanskih uređaja i čvora gotovo je potpuno aktivan. Stoga se u svakodnevnom životu za proračune može koristiti najjednostavniji oblik Ohmovog zakona: I = U / R.

3. Integralna oznaka za cijeli krug

Budući da postoji oblik za bilježenje zakona za dio lanca, postoji i Ohmov zakon za cijeli lanac: I = E / (r + R).

Ovdje je r unutarnji otpor izvora EMF mreže, a R je ukupni otpor samog kruga.

Ne moramo ići daleko za fizički model da bismo ilustrirali ovu podvrstu Ohmovog zakona. električni sustav vozila, baterija u kojoj se nalazi EMF.

Ne može se pretpostaviti da je otpor akumulatora apsolutna nula, stoga, čak i uz izravan kratki spoj između njegovih terminala (nedostatak otpora R), struja neće rasti do beskonačnosti, već jednostavno do visoke vrijednosti.

No, ta je visoka vrijednost, naravno, dovoljna da se žice rastope i koža automobila zapalji. Stoga električni krugovi automobila štite od kratkog spoja s osiguračima.

Takva zaštita možda neće biti dovoljna ako se dogodi kratki spoj pred kutijom osigurača u odnosu na bateriju ili ako je jedan od osigurača zamijenjen komadom bakrene žice. Tada je samo jedan spas - potrebno je što je prije moguće potpuno prekinuti krug, izbacivši "masu", to jest negativni terminal.

4.Sastavni oblik Ohmovog zakona za odjeljak kruga koji sadrži izvor emf

Treba napomenuti da postoji još jedna varijanta Ohmovog zakona - za dio kruga koji sadrži izvor emf:

I = (U + E) / (r + R)

ili

I = (U-E) / (r + R)

Ovdje je U potencijalna razlika na početku i na kraju razmatranog presjeka lanca. Znak ispred veličine EMF ovisi o njegovom smjeru u odnosu na napon.

Često je potrebno koristiti Ohmov zakon za odjeljak kruga pri određivanju parametara kruga kada dio kruga nije dostupan za detaljno proučavanje i ne zanima nas.

Pretpostavimo da je skriven sastavnim dijelovima kućišta. U preostalom krugu nalazi se izvor EMF-a i elementi s poznatim otporom. Zatim mjerenjem napona na ulazu nepoznatog dijela kruga možete izračunati struju, a zatim i otpor nepoznatog elementa.

nalazi

Dakle, možemo vidjeti da Ohmov „jednostavan“ zakon daleko nije tako jednostavan kao što se nekome činilo. Poznavajući sve oblike integralnog zapisa Ohmovih zakona, čovjek može razumjeti i lako se sjetiti mnogih zahtjeva za električnu sigurnost, kao i steći povjerenje u rukovanju električnom energijom.