Co je to jednoduchými slovy Ohmův zákon?

Fyzika je empirická věda. Jeho základní zákonitosti vyplývají z praktických zkušeností a často nemají dlouhé roky teoretické opodstatnění. Přesně to je případ hlavního zákona elektrotechniky, který v roce 1826 objevil vynikající německý vědec Georg Simon Ohm.

Elektrické jevy lidé pozorují stovky let. Ale mezi obviněním z opotřebovaného jantaru a bleskem nebyla žádná souvislost. Teprve na konci 1795. století se začala pečlivě zkoumat elektřina. V roce XNUMX Alessandro Volta vynalezl „voltaický sloup“, chemickou baterii, a objevil vzhled proudu ve vodiči spojujícím jeho póly. Oblasti použití elektřiny se rychle množily a byla naléhavá potřeba výpočtových vzorců pro inženýry. Mnoho vědců tento problém vyřešilo, ale byl to Georg Ohm, kdo jako první formuloval hlavní vzorec elektrotechniky. Zavedl pojem odporu a experimentálně stanovil vztah mezi hlavními charakteristikami elektrického obvodu.

Definice Ohmova zákona jednoduchými slovy

Elektrický obvod se skládá z dvoupólového zdroje napětí, tedy baterie, akumulátoru nebo generátoru. Pokud jsou póly zdroje spojeny dráty, pak jimi bude protékat elektrický proud. Jeho hodnota je určena odporem vodičů. Vizuální reprezentací této závislosti je běžný vodovodní systém. Analogem zdroje napětí je čerpadlo nebo vodárenská věž, která vytváří tlak v hlavním potrubí, množství vody procházející potrubím je druh proudu a kohoutek odpovídá odporu. Plně otevřený, neomezuje průtok, protože je zkroucený, vodní otvor se zmenšuje, dokud se úplně nezavře.

Ohmův zákon pro část obvodu

Empiricky výzkumník stanovil vztah mezi charakteristikami elektrického obvodu. Klasická formulace Ohmova zákona je:

„Proud v části obvodu je přímo úměrný napětí a nepřímo úměrný odporu.“

Vzorec Ohmova zákona pro úsek obvodu

Ohmův zákon je v této podobě prezentován ve školních učebnicích fyziky. Podle tohoto jednoduchého vzorce pro určení úrovně proudu ve vodiči stačí rozdělit napětí na jeho stranách určitým podmíněně konstantním koeficientem, to znamená odporem. Proč „podmíněně“? Protože hodnota odporu se může měnit v závislosti na teplotě. Proto, mimochodem, žárovky nejčastěji vyhoří při zapnutí. Odpor studené spirály je nižší než odpor zahřáté, skok proudu při přivedení napětí způsobí její prudké roztažení a prasknutí. Ale pokud je tento moment překonán a vlákno přežije, pak se jeho odpor zvýší a proud je omezen. A například při teplotě kapalného helia odpor klesne na nulu a dojde k supravodivosti.

Ohmův zákon pro uzavřený úplný obvod

Předchozí formulace je vhodná pouze pro úsek obvodu, kde není zdroj vlastní elektromotorické síly. Ve skutečnosti proud teče v uzavřeném okruhu, kde je nutně baterie nebo generátor, který má svůj vnitřní odpor. Proto vzorec pro Ohmův zákon pro úplný obvod vypadá poněkud komplikovaněji

Vzorec Ohmova zákona pro uzavřený úplný obvod

Aplikace Ohmova zákona

Georg Ohm dal inženýrům prostředky k řešení problémů souvisejících s elektrickými obvody. Tepelná a osvětlovací zařízení, elektromotory, generátory, elektrické vedení, komunikační kabely se vypočítají na základě tohoto jednoduchého vzorce. Neexistuje oblast elektrotechniky, kde by nenašla uplatnění. I v radiotechnice se používá Ohmův zákon, ale v diferenciální podobě. „Všechno důmyslné je jednoduché,“ jak věřili Euripides, Leonardo da Vinci, Napoleon Bonaparte a Albert Einstein, nepochybní géniové. Ohmův zákon tuto pravdu zcela a zcela potvrzuje.

Přečtěte si více

Tepelná vodivost stavebních materiálů: tabulka součinitelů a jejich význam pro výpočty.

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 proudu, napětí a odporu.

Aktuální síla I

Nechte v nějakém vodiči protékat proud. To znamená, že dochází k usměrněnému pohybu nabitých částic – například jsou to 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.

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

Napětí U nebo rozdíl potenciálů

To je přesně ta věc, díky které se elektrony pohybují. Elektrický potenciál charakterizuje schopnost pole vykonat práci při přenosu náboje z jednoho bodu do druhého. Mezi dvěma body vodiče je tedy potenciálový rozdíl a elektrické pole přenáší náboj.

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

Odpor R

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

Formulace a vysvětlení Ohmova zákona

Zákon německého učitele Georga Ohma je velmi jednoduchý. zní:

Síla proudu v části obvodu je přímo úměrná napětí a nepřímo úměrná 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 vyšší je napětí, tím větší je proud.

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

Tato formulace Ohmova zákona je nejjednodušší a je vhodná pro úsek obvodu. Výrazem „obvodová sekce“ rozumíme, že se jedná o homogenní sekci, ve které nejsou žádné proudové zdroje s EMF. Zjednodušeně řečeno, tato sekce obsahuje jakýsi odpor, ale není na ní baterie, která zajišťuje proud sama.

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

Mějme obvod, má zdroj proudu, který vytváří napětí, a nějaký druh odporu.

Zákon bude napsán takto:

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

Přečtěte si více

Jak přezimují hortenzie v květináčích?

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

Jak rozumět Ohmovu zákonu?

Abychom intuitivně pochopili Ohmův zákon, přejděme k analogii reprezentace proudu ve formě kapaliny. Přesně to si myslel Georg Ohm, když prováděl experimenty, které vedly k objevu po něm pojmenovaného zákona.

Představme si, že proud není pohyb částic nosiče náboje ve vodiči, ale pohyb vodního toku v potrubí. Nejprve je voda zvedána čerpadlem do čerpací stanice a odtud pod vlivem potenciální energie směřuje dolů a protéká potrubím. Navíc, čím výše čerpadlo čerpá vodu, tím rychleji bude proudit v potrubí.

Z toho vyplývá, že rychlost proudění 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.

Tuto analogii lze provést pouze pro základní pochopení Ohmova zákona, protože jeho původní podoba je ve skutečnosti spíše hrubou aproximací, která však nachází vynikající uplatnění v praxi.

Ve skutečnosti je odpor látky způsoben vibracemi atomů krystalové mřížky a proud je způsoben pohybem volných nosičů náboje. V kovech jsou volnými nosiči elektrony uniklé 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 nejjednodušší formulaci Ohmova zákona a nebudeme se nyní pouštět do džungle vyšší fyziky, zabývající se aktivním a reaktivním odporem a dalšími jemnostmi.

Pokud máte takovou potřebu, naši pracovníci vám rádi pomohou. studentský servis. A nakonec vás zveme ke shlédnutí zajímavého videa o Ohmově zákonu. Tohle je opravdu výchovné!

Pomůžeme vám projít se skvělými výsledky a bez opakování.

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.

Naše sociální sítě
Obsah

Navigace v článku