Закон Ома
Закон Ома — главный закон электротехники, открывший в 1826 году выдающийся немецкий ученый Георг Симон Ом. Вместе с экспертом разработать формулировку, формулу и задачи по закону Ома с вынесением решения
Физика — наука эмпирическая. Ее законы в основном вытекают из практического опыта и часто многие годы не имеют теоретических обоснований. Именно так обстоит дело с главным законом электротехники, открывшим в 1826 году выдающийся немецкий ученый Георг Симон Ом.
Электрические явления люди наблюдали сотни лет. Но никак не связаны между собой заряженность потертого янтаря и молния. Только на исходе XVIII напряжения стал внимательно задумываться. В 1795 году Алессандро Вольта изобрел «вольтов столб», химическую батарею, и обнаружил появление тока в проводнике, соединяющего ее полюса. Сферы применения электричества быстро размножились, и появилась острая необходимость в расчетных формулах для инженеров. Эту задачу решили многие ученые, но первым сформулировал главную формулу электротехники именно Георг Ом. Он ввел в обиход концепцию теории и опытным путём, используя зависимость, установленную между возможностью электрической цепи.
Определение закона Ома простыми словами
Электрическая цепь состоит из двухполюсного источника напряжения, то есть аккумулятора, аккумулятора или генератора. Если полюса источника соединить проводами, то по ним потечет ток. Его размеры определены сопротивлениям проводников.
Принцип работы одного из основополагающих аккумуляторов электротехники хочется объяснить, начать с аллегории — показ небольшого карикатурного изображения 1 из трёх человечков под названиями «Напряжение U», «Сопротивление R» и «Ток I».
На нем видно, что «Ток» пытается пролезть через сужение в трубе, «Сопротивление» старательно затягивает. В то же время «Напряжение» включает в себя максимальное усилие для проталкивания «Тока».
На этом рисунке показано, что ток обработки — это упорядоченное движение заряженных частиц в управляемой среде. Передвижение их возможно под влиянием приложенной внешней энергии, создающей разность потенциалов — напряжения. Однако сила внутреннего проводника и элементы схемы имеют меньший ток, что обеспечивает сопротивление его переносу.
Закон Ома для участка цепи
Опытным путем исследователь установил взаимосвязь характеристик электрических цепей. Классическая формулировка закона Ома звучит так:
«Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению».
Формула закона Омы для участка цепи:
Где I – сила тока, измеряемая в Амперах (А), U – напряжение, зависимое в Вольтах (В), R – сопротивление, измеряемое в Омах (Ом).
В таком виде закон Ома приводится в школьных учебниках физики. Согласно этой простой формуле, для определения уровня тока в проводнике достаточное напряжение на его сторонах разделяется на некий условно постоянный коэффициент, то есть на сопротивление. Почему «условно»? Причины, по которым величина сопротивления может меняться в зависимости от температуры. Поэтому, кстати, лампы накаливания чаще всего перегорают при включении. Сопротивление холодной спирали ниже, чем нагретой, скачок тока при подаче напряжения вызывает ее резкое расширение и разрыв. Но если этот момент прекращения и нить накала уцелела, то ее сопротивление растет, и ток ограничивается. При температуре жидкого гелия, например, сопротивление падает до нуля, наступает сверхпроводимость.
Закон Ома для замкнутой полной цепи
Предыдущая формулировка силы годится только для участка цепи, где отсутствует сам источник электродвижущей. В реальности ток течет по замкнутому контуру, где обязательно есть батарея или генератор, соответствующие имеющимся в приложениях сопротивлениям. Поэтому формула закона Ома для полной цепи выглядит несколько сложнее.
Формула закона Омы для замкнутой полной цепи:
Где I – сила тока, измеряемая в Амперах (А), Е – электродвижущая сила, зависимая в Вольтах (В), R – сопротивление, измеряемое в Омах (Ом), r – сопротивление источника ЭДС.
Применение закона Ома
Георг Ом дал в руки инженеров средство для решения задач, связанных с электрическими цепями. Тепловые и световые приборы, электродвигатели, генераторы, линии электропередачи, кабели связи рассчитываются на основе этой простой формулы. Нет такой области электротехники, где она не находит применения. Даже в радиотехнике используется закон Ома, но в дифференциальной форме. «Все гениальное — просто», как считали Еврипид, Леонардо да Винчи, Наполеон Бонапарт и Альберт Эйнштейн, несомненные гении. Этот Закон Ома Короля и полностью подтвержден.