Hukum Ohm untuk litar lengkap

Dalam kejuruteraan elektrik terdapat istilah: seksyen dan litar penuh.

Tapak itu dipanggil:

• sebahagian daripada litar elektrik di dalam sumber arus atau voltan;

• keseluruhan litar luaran atau dalaman elemen elektrik yang disambungkan kepada punca atau sebahagian daripadanya.

Istilah «litar lengkap» digunakan untuk merujuk kepada litar dengan semua litar dipasang, termasuk:

• sumber;

• pengguna;

• wayar penyambung.

Takrifan sedemikian membantu menavigasi litar dengan lebih baik, memahami ciri-cirinya, menganalisis kerja, mencari kerosakan dan kerosakan. Ia dibenamkan dalam undang-undang Ohm, yang membolehkan anda menyelesaikan soalan yang sama untuk mengoptimumkan proses elektrik untuk keperluan manusia.

Penyelidikan asas Georg Simon Ohm digunakan untuk hampir setiap bahagian litar atau skema penuh.

Bagaimana Hukum Ohm berfungsi untuk litar DC lengkap

Sebagai contoh, mari kita ambil sel galvanik, yang dikenali sebagai bateri, dengan beza potensi U antara anod dan katod. Kami menyambungkan mentol lampu dengan filamen ke terminalnya, yang mempunyai rintangan rintangan mudah R.

Arus I = U / R yang dicipta oleh pergerakan elektron dalam logam akan mengalir melalui filamen. Litar yang dibentuk oleh wayar bateri, wayar penyambung dan mentol merujuk kepada bahagian luar litar.

Arus juga akan mengalir di bahagian dalaman antara elektrod bateri. Pembawanya akan menjadi ion bercas positif dan negatif. Elektron akan tertarik ke katod dan ion positif akan ditolak daripadanya ke anod.

Dengan cara ini, cas positif dan negatif terkumpul pada katod dan anod, dan perbezaan potensi tercipta di antara mereka.

Pergerakan lengkap ion dalam elektrolit terhalang rintangan dalaman bateriditandakan dengan «r». Ia mengehadkan keluaran semasa ke litar luaran dan mengurangkan kuasanya kepada nilai tertentu.

Dalam litar lengkap litar, arus mengalir melalui litar dalam dan luar, mengatasi jumlah rintangan R + r dua bahagian secara bersiri. Nilainya dipengaruhi oleh daya yang dikenakan pada elektrod, yang dipanggil electromotive atau singkatannya EMF dan dilambangkan dengan indeks «E».

Nilainya boleh diukur dengan voltmeter pada terminal bateri tanpa beban (tiada litar luaran). Dengan beban yang disambungkan di tempat yang sama, voltmeter menunjukkan voltan U. Dalam erti kata lain: tanpa beban pada terminal bateri, U dan E sepadan dengan magnitud, dan apabila arus mengalir melalui litar luaran, U < E.

Daya E membentuk pergerakan cas elektrik dalam litar lengkap dan menentukan nilainya I = E / (R + r).

Ungkapan matematik ini mentakrifkan hukum Ohm untuk litar DC lengkap. Tindakannya digambarkan dengan lebih terperinci di sebelah kanan gambar.Ia menunjukkan bahawa keseluruhan litar lengkap terdiri daripada dua litar arus yang berasingan.

Ia juga boleh dilihat bahawa di dalam bateri, walaupun apabila beban litar luaran dimatikan, zarah yang dicas bergerak (arus nyahcas sendiri) dan oleh itu penggunaan logam yang tidak perlu berlaku di katod. Tenaga bateri, disebabkan oleh rintangan dalaman, dihabiskan untuk memanaskan dan meresap ke dalam persekitaran, dan lama kelamaan ia hilang begitu saja.

Amalan menunjukkan bahawa mengurangkan rintangan dalaman r dengan kaedah yang membina adalah tidak wajar dari segi ekonomi kerana kos produk akhir yang meningkat secara mendadak dan pelepasan sendiri yang agak tinggi.

kesimpulan

Untuk mengekalkan kecekapan bateri, ia harus digunakan hanya untuk tujuan yang dimaksudkan, menyambungkan litar luaran secara eksklusif untuk tempoh operasi.

Semakin tinggi rintangan beban yang disambungkan, semakin lama hayat bateri. Oleh itu, lampu xenon dengan filamen pijar dengan penggunaan arus yang lebih rendah daripada yang diisi nitrogen dengan fluks bercahaya yang sama memastikan hayat perkhidmatan sumber tenaga yang lebih lama.

Apabila menyimpan unsur galvanik, laluan arus antara kenalan litar luaran mesti dikecualikan oleh pengasingan yang boleh dipercayai.

Sekiranya rintangan litar luaran R bateri jauh melebihi nilai dalaman r, ia dianggap sebagai sumber voltan, dan apabila hubungan terbalik dipenuhi, ia adalah sumber semasa.

Bagaimana Hukum Ohm digunakan untuk litar AC yang lengkap

Sistem elektrik AC adalah yang paling biasa dalam industri elektrik.Dalam industri ini, mereka mencapai panjang yang sangat besar dengan mengangkut elektrik melalui talian kuasa.

Apabila panjang talian penghantaran bertambah, rintangan elektriknya meningkat, yang mewujudkan pemanasan wayar dan meningkatkan kehilangan tenaga untuk penghantaran.

Pengetahuan tentang undang-undang Ohm membantu jurutera kuasa mengurangkan kos pengangkutan elektrik yang tidak perlu. Untuk melakukan ini, mereka menggunakan pengiraan komponen kehilangan kuasa dalam wayar.

Pengiraan adalah berdasarkan nilai kuasa aktif yang dihasilkan P = E ∙ I, yang mesti dipindahkan secara kualitatif kepada pengguna jauh dan mengatasi jumlah rintangan:

• r dalaman pada penjana;

• luar R wayar.

Magnitud EMF pada terminal penjana ditentukan sebagai E = I ∙ (r + R).

Pp kehilangan kuasa untuk mengatasi rintangan litar lengkap akan dinyatakan dengan formula yang ditunjukkan dalam gambar.

Ia dapat dilihat daripadanya bahawa penggunaan kuasa meningkat mengikut perkadaran dengan panjang / rintangan wayar dan adalah mungkin untuk mengurangkannya semasa pengangkutan kuasa dengan meningkatkan EMF penjana atau voltan talian. Kaedah ini digunakan dengan memasukkan transformer injak naik dalam litar di hujung penjana talian kuasa dan transformer injak turun di titik penerimaan pencawang elektrik.

Walau bagaimanapun, kaedah ini terhad:

• kerumitan peranti teknikal untuk mengatasi berlakunya pelepasan koronari;

• keperluan untuk menjarakkan dan mengasingkan talian kuasa dari permukaan bumi;

• peningkatan tenaga sinaran saluran udara di angkasa (kemunculan kesan antena).

Ciri-ciri operasi hukum Ohm dalam litar arus ulang alik sinusoidal

Pengguna moden voltan tinggi industri dan kuasa elektrik tiga fasa / fasa tunggal domestik menghasilkan bukan sahaja beban aktif, tetapi juga reaktif dengan ciri induktif atau kapasitif yang jelas. Ia membawa kepada peralihan fasa antara vektor voltan yang digunakan dan arus yang mengalir dalam litar.

Dalam kes ini, untuk tatatanda matematik turun naik masa harmonik, gunakan bentuk kompleksdan grafik vektor digunakan untuk perwakilan spatial. Arus yang dihantar melalui talian kuasa direkodkan dengan formula: I = U / Z.

Notasi matematik komponen utama undang-undang Ohm dengan nombor kompleks membolehkan pengaturcaraan algoritma peranti elektronik yang digunakan untuk mengawal dan mengurus proses teknologi kompleks yang sentiasa berlaku dalam sistem kuasa.

Bersama dengan nombor kompleks, bentuk pembezaan penulisan semua nisbah digunakan. Ia mudah untuk menganalisis sifat konduktif bahan.

Beberapa faktor teknikal boleh melanggar hukum Ohm untuk litar lengkap. Mereka termasuk:

• frekuensi getaran tinggi apabila momentum pembawa cas mula mempengaruhi. Mereka tidak mempunyai masa untuk bergerak dengan kadar perubahan dalam medan elektromagnet;

• keadaan superkonduktiviti kelas bahan tertentu pada suhu rendah;

• peningkatan pemanasan wayar semasa oleh arus elektrik. apabila ciri voltan semasa kehilangan watak linearnya;

• pemusnahan lapisan penebat oleh pelepasan voltan tinggi;

• medium gas atau tiub elektron vakum;

• peranti dan elemen semikonduktor.