Ohmův zákon: odhalil se vztah proudu a napětí

click fraud protection

Ohmův zákon je klíčové pravidlo pro analýzu elektrických obvodů, popisující vztah mezi třemi klíčovými fyzickými veličinami: napětím, proudem a odporem. Představuje, že proud je úměrný napětí napříč dvěma body, přičemž konstanta proporcionality je odpor.

Používám Ohmův zákon

Vztah definovaný Ohmovým zákonem je obecně vyjádřen ve třech ekvivalentních formách:

= PROTI / R
R = PROTI /
PROTI = IR

s těmito proměnnými definovanými přes dirigent mezi dvěma body následujícím způsobem:

  • představuje elektrický proud, v jednotkách ampér.
  • PROTI představuje Napětí měřeno napříč dirigentem ve voltech a
  • R představuje odpor vodiče v ohmech.

Jedním ze způsobů, jak to pojmout, je, že jako proud, , protéká přes odpor (nebo dokonce přes neudržitý vodič, který má určitý odpor), R, pak proud ztrácí energii. Energie před tím, než prochází dirigentem, bude proto vyšší než energie po jejím průchodu dirigentem a tento rozdíl v elektrické energii je představován v rozdílu napětí, PROTI, přes dirigenta.

Lze měřit rozdíl napětí a proud mezi dvěma body, což znamená, že samotný odpor je odvozená veličina, kterou nelze experimentálně přímo měřit. Když však vložíme nějaký prvek do obvodu, který má známou hodnotu odporu, pak jste je schopen tento odpor použít spolu s měřeným napětím nebo proudem k identifikaci dalších neznámých Množství.

instagram viewer

Historie Ohmova zákona

Vedl německý fyzik a matematik Georg Simon Ohm (16. března 1789 - 6. července 1854 C.E.) výzkum elektřiny v letech 1826 a 1827, zveřejnění výsledků, které se začaly označovat jako Ohmův zákon v roce 2007; 1827. Byl schopen měřit proud galvanometrem a zkusil několik různých sestav, aby zjistil svůj rozdíl napětí. První byla hromada sopek, podobná původním bateriím vytvořeným v roce 1800 Alessandrem Voltou.

Při hledání stabilnějšího zdroje napětí se později přepnul na termočlánky, které vytvářejí rozdíl napětí na základě teplotního rozdílu. Ve skutečnosti přímo měřil, že proud je úměrný teplotnímu rozdílu mezi dvěma elektrickými křižovatkami, ale protože rozdíl napětí přímo souvisel s teplotou, znamená to, že proud byl úměrný napětí rozdíl.

Jednoduše řečeno, pokud jste zdvojnásobili teplotní rozdíl, zdvojnásobili jste napětí a také zdvojnásobili proud. (Samozřejmě za předpokladu, že se váš termočlánek neroztaví nebo tak něco. Tam, kde by se to zhroutilo, existují praktické limity.)

Ohm nebyl vlastně první, kdo prozkoumal tento druh vztahu, a to i přes publikování jako první. Předchozí práce britského vědce Henryho Cavendishe (10. října 1731 - 24. února 1810 C.E.) v USA 1780 to mělo za následek, že ve svých časopisech dělal komentáře, které podle všeho naznačovaly totéž vztah. Aniž by to bylo zveřejněno nebo jinak sděleno jiným vědcům své doby, Cavendishovy výsledky nebyly známy a zanechal Ohmu přístup k objevu. Proto tento článek nemá název Cavendishův zákon. Tyto výsledky byly později publikovány v roce 1879 autorem James Clerk Maxwell, ale do té doby byl úvěr již vytvořen pro Ohm.

Jiné formy Ohmova zákona

Další způsob, jak reprezentovat Ohmův zákon, byl vyvinut Gustavem Kirchhoffem Kirchoffovy zákony sláva) a má podobu:

J = σE

kde tyto proměnné znamenají:

  • J představuje proudovou hustotu (nebo elektrický proud na jednotku plochy průřezu) materiálu. Toto je vektorové množství představující hodnotu ve vektorovém poli, což znamená, že obsahuje jak velikost, tak směr.
  • sigma představuje vodivost materiálu, která je závislá na fyzikálních vlastnostech jednotlivého materiálu. Vodivost je vzájemná hodnota odporu materiálu.
  • E představuje elektrické pole v tomto místě. Je to také pole vektoru.

Původní formulace Ohmova zákona je v zásadě idealizovaný model, která nezohledňuje jednotlivé fyzické variace uvnitř vodičů nebo elektrické pole, které se jimi pohybuje. Pro většinu základních obvodových aplikací je toto zjednodušení naprosto v pořádku, ale při podrobnějších pracích nebo při práci s přesnějšími obvodovými prvky to může být je důležité zvážit, jak se současný vztah liší v různých částech materiálu, a to je místo, kde přichází tato obecnější verze rovnice hrát si.

instagram story viewer