Định luật quan trọng nhất của kỹ thuật điện - Định luật Ohm
Định luật Ohm
Nhà vật lý người Đức Georg Ohm (1787 -1854) đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng cường độ dòng điện I chạy qua một dây dẫn kim loại đồng nhất (tức là một dây dẫn mà ngoại lực không tác dụng) tỷ lệ thuận với hiệu điện thế U ở hai đầu dây dẫn:
Tôi = U / R, (1)
trong đó R — điện trở của dây dẫn.
Phương trình (1) biểu thị định luật Ôm đối với đoạn mạch (không chứa nguồn dòng): Cường độ dòng điện chạy trong dây dẫn tỉ lệ thuận với hiệu điện thế đặt vào và tỉ lệ nghịch với điện trở của dây dẫn.
Phần của mạch trong đó emf không hoạt động. (ngoại lực) được gọi là phần đồng nhất của mạch, do đó công thức của định luật Ohm này có giá trị đối với phần đồng nhất của mạch.
Xem tại đây để biết thêm chi tiết: Định luật Ôm cho một đoạn mạch
Bây giờ chúng ta sẽ xem xét một phần không đồng nhất của mạch, trong đó EMF hiệu dụng của phần 1 - 2 được ký hiệu là Ε12 và được áp dụng ở cuối phần sự khác biệt tiềm năng — đến φ1 — φ2.
Nếu dòng điện chạy qua các dây dẫn cố định tạo thành tiết diện 1-2 thì công A12 của tất cả các lực (ngoại lực và tĩnh điện) thực hiện lên các hạt tải điện là định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng bằng nhiệt tỏa ra trong diện tích. Công của các lực thực hiện khi điện tích Q0 di chuyển trong đoạn 1 – 2 là:
A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 — φ2) (2)
E.m.s. E12 cũng vậy cường độ dòng điện Tôi là một đại lượng vô hướng. Nó phải được lấy theo dấu dương hoặc dấu âm, tùy thuộc vào dấu của công do ngoại lực thực hiện. Nếu e.d. thúc đẩy sự chuyển động của các điện tích dương theo hướng đã chọn (theo chiều 1-2) thì E12 > 0. Nếu đơn vị. ngăn cản các điện tích dương chuyển động theo hướng đó thì E12 < 0 .
Trong thời gian t nhiệt lượng tỏa ra ở vật dẫn là:
Q = Az2Rt = IR (Nó) = IRQ0 (3)
Từ công thức (2) và (3) ta được:
IR = (φ1 — φ2) + E12 (4)
Ở đâu
Tôi = (φ1 — φ2 + E12) / R (5)
Biểu thức (4) hoặc (5) là định luật Ôm cho tiết diện không đồng nhất của mạch ở dạng tích phân, là định luật Ôm tổng quát.
Nếu không có nguồn dòng trong một phần nhất định của mạch (E12 = 0), thì từ (5) chúng tôi đi đến định luật Ohm cho một phần đồng nhất của mạch
Tôi = (φ1 — φ2) / R = U / R
Nếu như mạch điện đóng, khi đó các điểm được chọn 1 và 2 trùng nhau, φ1 = φ2; thì từ (5) ta thu được định luật Ôm cho mạch kín:
Tôi = E / R,
trong đó E là suất điện động trong mạch, R là tổng trở của toàn mạch. Nói chung, R = r + R1, trong đó r là điện trở trong của nguồn dòng, R1 là điện trở của mạch ngoài.Do đó, định luật Ohm cho một mạch kín sẽ như sau:
Tôi = E/(r + R1).
Nếu mạch hở, không có dòng điện trong đó (I = 0), thì từ định luật Ôm (4) ta có (φ1 — φ2) = E12, tức là emf tác dụng trong mạch hở bằng hiệu điện thế giữa hai đầu mạch. Do đó, để tìm emf của một nguồn hiện tại, cần phải đo sự khác biệt tiềm năng giữa các thiết bị đầu cuối mạch hở của nó.
Ví dụ về tính toán Định luật Ohm:
Tính cường độ dòng điện theo định luật Ôm
Tính lực cản định luật Ôm
sụt áp
Xem thêm:
Về hiệu điện thế, suất điện động và hiệu điện thế
Dòng điện trong chất lỏng và chất khí
Giới thiệu về từ trường, solenoids và nam châm điện
Tự cảm ứng và cảm ứng lẫn nhau
Điện trường, cảm ứng tĩnh điện, điện dung và tụ điện
Dòng điện xoay chiều là gì và nó khác với dòng điện một chiều như thế nào