電気工学の最も重要な法則 — オームの法則
オームの法則
ドイツの物理学者ゲオルグ オーム (1787 ～ 1854) は、均一な金属導体 (つまり、外力が作用しない導体) を流れる電流 I の強さは、導体の両端の電圧 U に比例することを実験的に確立しました。
I = U / R、(1)
ここで、R — 導体の電気抵抗.
式 (1) は、回路の一部 (電流源を含まない) に関するオームの法則を表しています。導体を流れる電流は、印加電圧に正比例し、導体の抵抗に反比例します。
回路の中で起電力が作用しない部分。 (外部力) は回路の均質部分と呼ばれるため、オームの法則のこの定式化は回路の均質部分に対して有効です。
詳細については、ここを参照してください。 回路の一部に関するオームの法則
ここで、回路の不均質セクションを考えます。セクション 1 - 2 の実効 EMF は Ε12 で示され、セクションの端に適用されます。 電位差 — φ1 — φ2 を通過します。
電流がセクション 1-2 を形成する固定導体を通って流れる場合、電流キャリアに加えられるすべての力 (外部および静電気) の仕事 A12 は次のようになります。 エネルギーの保存と変換の法則 その地域で放出される熱に等しい。電荷 Q0 がセクション 1 - 2 で移動するときに実行される力の仕事:
A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 — φ2) (2)
E.m.s. E12も アンペア数 I はスカラー量です。これは、外部の力によって行われる仕事の符号に応じて、正または負の符号で捉える必要があります。 EDの場合選択した方向 (1-2 の方向) への正電荷の移動を促進するため、E12> 0 となります。単位の場合。正電荷がその方向に移動するのを妨げる場合、E12 <0。
時間 t の間に、導体内で熱が放出されます。
Q = Az2Rt = IR (It) = IRQ0 (3)
式 (2) と (3) から次のようになります。
IR = (φ1 — φ2) + E12 (4)
どこ
I = (φ1 — φ2 + E12) / R (5)
式 (4) または (5) は、積分形式の回路の不均一断面に関するオームの法則であり、一般化されたオームの法則です。
回路の特定のセクションに電流源がない場合 (E12 = 0)、(5) から回路の均一セクションに関するオームの法則に到達します。
I = (φ1 — φ2) / R = U / R
もしも 電子回路 が閉じている場合、選択された点 1 と 2 は一致し、φ1 = φ2 になります。次に、(5) から閉回路のオームの法則が得られます。
I = E / R、
ここで、E は回路内に作用する起電力、R は回路全体の合計抵抗です。一般に、R = r + R1、ここで r は電流源の内部抵抗、R1 は外部回路の抵抗です。したがって、閉回路に関するオームの法則は次のようになります。
I = E / (r + R1)。
回路が開いている場合、回路内に電流はありません (I = 0)、オームの法則 (4) から、(φ1 — φ2) = E12、つまり開回路で作用する起電力は、その両端間の電位差に等しくなります。したがって、電流源の起電力を求めるには、その開放端子間の電位差を測定する必要があります。
オームの法則の計算の例:
オームの法則による電流の計算
オームの法則の抵抗の計算
電圧降下
以下も参照してください。