Počinjemo objavljivati ​​materijale novog naslova "" i u današnjem članku ćemo govoriti o temeljnim konceptima, bez kojih nema rasprave ni o jednom elektroničkom uređaju ili kolu. Kao što ste možda pretpostavili, mislim struja, napon i otpor😉 Osim toga, nećemo zaobići zakon koji određuje odnos ovih veličina, ali neću prednjačiti, idemo postepeno.

Formulacija za kompletan lanac

Ravna žica je fiksni otpor na datoj temperaturi na osnovu njenog sastava kao i geometrije, tj. čvrsta žica će imati drugačiji otpor od upletene žice, uglavnom zato što elektroni nemaju tendenciju da prođu kroz žicu, ali iznad nje, vanjska površina je "koža" ako hoćete. Veća površina se pretvara u više elektrona, što smanjuje otpor protoku. Ovaj posljednji dio je previše pojednostavljen, ali bi trebao poslužiti za osnove.

Dakle, počnimo s konceptom voltaža.

Voltaža.

Po definiciji voltaža je energija (ili rad) potrebna za pomicanje jedinice pozitivan naboj od tačke sa malim potencijalom do tačke sa visokim potencijalom (tj. prva tačka ima negativniji potencijal u odnosu na drugu). Iz kursa fizike, pamtimo da je potencijal elektrostatičko polje je skalarna vrijednost jednaka omjeru potencijalne energije naboja u polju i ovog naboja. Pogledajmo mali primjer:

Kao tvoj akustični sistem različito je da je opterećenje žica koja je umotana u zavojnicu. Ovaj kalem, koji je elektromagnet, kada struja teče kroz njega, okružuje permanentni magnet. Kada se polovi poravnaju, pomiče se u jednom smjeru. Kada su u opoziciji, kreće se u rikverc. Budući da je elektromagnet zavojnice povezan s nekom vrstom dijafragme, obično konusom, ova struktura djeluje poput klipa, stvarajući vibracije u mediju, obično u zraku, koje oponašaju fluktuacije struje u vašem pojačalu, koje oponašaju fluktuacije u vašem instrumentu.


U prostoru djeluje konstantno električno polje čiji je intenzitet jednak E. Uzmite u obzir dvije tačke koje se nalaze na udaljenosti d jedno od drugog. Dakle, napon između dvije tačke nije ništa drugo do razlika potencijala u ovim tačkama:

Na ovaj način, zvučnik može reproducirati zvuk, frekvenciju i promjene amplitude vašeg instrumenta. Problem je u tome što ne samo da zavojnica ima fiksni otpor iste žice postavljene ravno, već kada se namota i okruži magnet, sistem postaje znatno složeniji. Ne idući predaleko, dovoljno je reći da se ovaj oblik otpora mijenja sa frekvencijom.

Parametri električnih kola

Dakle, možda imate sistem zvučnika sa oznakom 8 ohma. Oznaka od 8 oma je funkcionalni prosjek. Zvučnik od 8 oma može imati čak 20 oma ispod 50 Hz, što je jedan od razloga zašto je potrebna veća snaga i glasniji zvučnici da bi se reproducirali bas frekvencije na datom nivou zvučnog pritiska, koji se obično i pogrešno naziva "glasnost".

Istovremeno, ne zaboravite na odnos između jačine elektrostatičkog polja i potencijalne razlike između dvije točke:

I kao rezultat, dobijamo formulu koja povezuje stres i napetost:

U elektronici, kada se razmatraju različita kola, napon se i dalje smatra razlikom potencijala između tačaka. U skladu s tim, postaje jasno da je napon u kolu koncept povezan s dvije točke u kolu. To jest, da se kaže, na primjer, "napon u otporniku" nije sasvim točno. A ako govore o naponu u nekom trenutku, onda misle na potencijalnu razliku između ove tačke i "zemlja". Tako smo glatko došli do još jednog važnog koncepta u proučavanju elektronike, a to je koncept "Zemlja"🙂 Dakle "zemlja" u električnim krugovima najčešće je uobičajeno uzeti u obzir tačku nultog potencijala (odnosno, potencijal ove tačke je 0).

Nadam se da vam ovo ima smisla, jer je zaista mirno zadovoljstvo razumjeti kako funkcioniraju vaši instrumenti, a koji često uključuju pojačala i zvučnike, jer u muzički instrumenti tačna reprodukcija nije uvijek poželjna. Ponekad ovu ezoteričnu "boju" i "osećaj" takođe mogu izraziti matematičkim terminima ljudi koji razumeju umetnost i nauku muzičkih instrumenata.

Umjetnik mora imati duboko poznavanje svojih alata. Izmjenična struja: struja, koji periodično mijenja smjer. Krug: Potpuna ili djelomična putanja za prolaz struje. Otpor: Svojstvo provodnika kojim se suprotstavlja protoku električne struje, što rezultira stvaranjem topline u provodnom materijalu.

Recimo još nekoliko riječi o jedinicama koje pomažu u karakterizaciji količine voltaža. Jedinica mjerenja je volt (V). Gledajući definiciju napona, lako možemo razumjeti da se pomjera naboj veličine 1 privezak između tačaka koje imaju potencijalnu razliku 1 Volt, potrebno je obaviti posao jednak 1 Joule. S ovim je sve izgleda jasno i možete dalje 😉

Napon: elektromotorna sila ili razlika električni potencijal izraženo u voltima. Struja: protok ili brzina električni naboj u provodniku ili mediju između dvije tačke koje imaju potencijalnu razliku, obično izraženu u amperima. Ohmov zakon je najvažniji, osnovni zakon elektriciteta. Kada se napon primjenjuje samo na otporne elemente, struja teče prema Ohmovom zakonu, koji je prikazan ispod. Ohmov zakon kaže da je električna struja koja teče u kolu proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu, tako da ako se napon poveća, struja će se povećati ako se otpor kola ne promijeni.

I sljedeći na redu imamo još jedan koncept, naime struja.

Struja, struja u kolu.

Šta je struja?

Hajde da razmislimo šta će se desiti ako je u akciji električno polje nabijene čestice, na primjer, elektroni, će pasti... Razmotrimo provodnik na koji je određena voltaža:


Slično, povećanje otpora kola će smanjiti struju ako se napon ne promijeni. Formula se može reorganizirati tako da se odnos može lako vidjeti za sve tri varijable. Vrijednosti se mogu unijeti u dijaloške okvire, ili se otpor i napon također mogu mijenjati pomicanjem strelica u apletu.

Ohmov zakon važi za jednosmerna struja, i za. Vježba: Koristite interaktivni aplet ispod da istražite odnos varijabli u Ohmovom zakonu. Imajte na umu da se vertikalna skala na ekranu osciloskopa automatski prilagođava tako da odražava trenutnu vrijednost. Pogledajte što se događa s naponom i strujom kako se otpor u krugu povećava. Što se događa ako u krugu nema dovoljno otpora? Ako se otpor poveća, šta se mora dogoditi da bi se održao isti nivo struje?

Iz smjera jačine električnog polja ( E) možemo zaključiti da title="(!LANG:Rendered by QuickLaTeX.com" height="16" width="60" style="vertical-align: -4px;"> (вектор напряженности всегда направлен в сторону уменьшения потенциала). На каждый электрон начинает действовать сила:!}

Gdje je e naboj elektrona.

A budući da je elektron negativno nabijena čestica, vektor sile će biti usmjeren u smjeru suprotnom od smjera vektora jačine polja. Dakle, pod dejstvom sile, čestice uz haotično kretanje dobijaju usmereno kretanje (vektor brzine V na slici). Kao rezultat toga, postoji struja 🙂

Električna energija je tok naelektrisanja iz pozitivnog u negativno ili obrnuto. Takođe se kaže da je to tok elektrona. Jedan od važnih zakona elektriciteta je Ohmov zakon, koji se naziva i osnovni zakon elektriciteta, koji daje odnos između osnovnih električnih veličina. Ove osnovne veličine su struja, otpor i napon.

Znamo da je otpor suprotna sila koja ograničava protok električne energije. Napon je elektromotorna sila, što je uzrok kretanja elektrona, a ovo je uzrok protoka električne struje koja se mjeri u amperima. Kakav je odnos između ove tri osnovne veličine? Kako su međusobno povezani? Kako smanjenje jedne vrijednosti može utjecati na drugu? Om odgovara na sva ova pitanja. Razgovarajmo o ovom zakonu i njegovoj primjeni.

Struja je uređeno kretanje nabijenih čestica pod utjecajem električnog polja.

Važna nijansa je da je opšte prihvaćeno da struja teče od tačke sa pozitivnijim potencijalom do tačke sa negativnijim potencijalom, uprkos činjenici da se elektron kreće u suprotnom smeru.

Nosioci naboja mogu biti ne samo elektroni. Na primjer, u elektrolitima i joniziranim plinovima, protok struje je prvenstveno povezan s kretanjem jona, koji su pozitivno nabijene čestice. Prema tome, smjer vektora sile koji djeluje na njih (i u isto vrijeme vektor brzine) će se poklopiti sa smjerom vektora E. I u ovom slučaju neće biti kontradikcije, jer će struja teći tačno u smjeru u kojem se čestice kreću 🙂

Ohmov zakon kaže da je "struja kroz provodnik direktno proporcionalna razlici potencijala na njegovim krajevima, pod uslovom da temperatura ostane konstantna." Razmotrimo provodnik kroz koji se primjenjuje napon. Električna struja teče od tačke visokog potencijala do tačke niskog potencijala. To je zato što je otpor koji stvara tačka u tački niskog potencijala manji i stoga struja postaje laka za protok. znamo da kada se napon primeni na bilo koji provodnik, njegov napon raste.

Ohmov zakon je odnos između tri varijable: napona, struje i otpora. U smislu otpora, to se izražava kao. Ohmov zakon opisuje odnos između tri osnovne veličine električni krug naime napon, struja i otpor.

Da bi procijenili struju u kolu, došli su do takve vrijednosti kao što je jačina struje. dakle, jačina struje (I) je vrijednost koja karakterizira brzinu kretanja električnog naboja u tački. Jedinica jačine struje je Amper. Jačina struje u provodniku je 1 amper ako za 1 sekunda naelektrisanje prolazi kroz poprečni presek provodnika 1 privezak.

Zakon Omona: Jedinice snage su džulovi po sekundi ili vati. Zakon oma i zakon vata mogu se kombinirati zajedno kako bi se formirao kružni dijagram u kojem možemo pronaći bilo koju od četiri veličine, tj.

Struja napajanja i otpor kola. . Ovaj krug je poznat kao Ohmov zakonski grafikon ili Ohmov zakonski grafikon ili Ohmov zakonski točak.

Koristeći ovaj grafikon, možemo pronaći snagu u kojoj možemo koristiti bilo koju od tri jednačine date u gornjoj lijevoj polovini kruga. Za pronalaženje struje možemo koristiti gornju desnu polovinu kruga i ovisno o ovoj varijabli možemo pronaći vrijednost struje u kolu. Slično, možemo pronaći napon i otpor koristeći odgovarajuću donju polovicu kruga.

Već smo razmotrili koncepte struja i napon, sada da vidimo kako su ove količine povezane. A za ovo moramo proučiti šta je to otpor provodnika.

Otpor provodnika/kola.

Pojam " otpor već govori za sebe 😉

dakle, otpor — fizička količina karakterizira svojstva provodnika da spriječi ( otpor) prolaz električne struje.



Slovo ispod horizontalne linije u krugu može se posmatrati kao podela, dok se okomita linija posmatra kao množenje. Dakle, želimo pronaći bilo koju varijablu jednostavnim sakrivanjem slova povezanog s njom i vidjeti koje su dvije vrijednosti preostale i odnos između njih.

Iako je gornji grafikon prikazan kao krug, umjesto kruga možemo koristiti trokut, a rezultirajuća figura poznata je kao trokut Omovog zakona.

Sada počnite mjeriti napon i struju dok pomičete pokretnu ruku reostata iz minimalne pozicije u njenu maksimalnu poziciju tokom koraka kontinuiranog povećanja struje. Šta vidite iz ovoga. Grafikon između napona i struje je linearan, odnosno konstantno smanjenje struje kako se reostat pomiče od položaja minimalnog otpora do maksimalnog položaja otpora.

  • Povežite izvor izmjeničnog napona na oba kraja reostata.
  • Spojite ampermetar serijski na reostat.
  • Povežite voltmetar paralelno sa reostatom.
  • Sada sa ovim podacima nacrtajte grafikon između napona i struje.
Prikazuje jednostavnu vezu između ove tri veličine.

Zamislite bakreni provodnik dužine l sa površinom poprečnog presjeka jednakom S:

Otpor provodnika zavisi od nekoliko faktora:

Otpornost je tabelarna vrijednost.

Formula po kojoj možete izračunati otpor vodiča je sljedeća:

Ohmov zakon je napisan formulom

Ovaj zakon je jedan od najosnovnijih zakona električne energije. Ovaj zakon vam omogućava da izračunate snagu, efikasnost i impedanciju bilo kojeg. Izjava Ohmovog zakona to kaže. Ova struja je direktno proporcionalna primijenjenom naponu, pod uvjetom da temperatura i svi ostali faktori ostanu konstantni. Ova jednadžba je izjava Ohmovog zakona. Ovdje mjerimo struju u amperima, napon u voltima.

B. Kirchhoffovi zakoni

Teoretski, otpor je nezavisan od primijenjenog napona ili struje.

Jednosmjerna mreža ima elemente jednosmjernog tipa i tako dalje. koji nemaju isti omjer protoka struje za oba smjera struje. takođe nije primjenjivo na nelinearni elementi. Ovaj zakon se ne može primijeniti na jednosmjerne mreže. . Ohmov zakon pokazuje linearna zavisnost između napona i struje u električnom kolu.

Za naš slučaj, biće 0,0175 (ohm * sq. mm / m) — otpornost bakar. Neka je dužina provodnika 0,5 m, a površina poprečnog presjeka je 0,2 sq. mm. onda:

Kao što ste već shvatili iz primjera, jedinica mjere otpor je Ohm 😉

OD otpor provodnika sve je jasno, vreme je da se prouci odnos napon, struja i otpor kola.

Po analogiji sa protokom vode, električnu struju možemo zamisliti kao protok vode kroz cijev, otpornik kao tanku cijev koja ograničava protok vode, napon kao razliku u visini vode, koja omogućava protok vode. Kada znamo struju i otpor, možemo izračunati napon.

Istorija Omovog zakona

Kada znamo napon i struju, možemo izračunati otpor. Budući da je struja data vrijednostima napona i otpora, formula Ohmovog zakona to može pokazati.

  • Ako povećamo napon, struja će se povećati.
  • Ako povećamo otpor, struja će se smanjiti.
Pronađite otpor električnog kola s naponom napajanja od 10 V i strujom od 5 mA.

I tu nam u pomoć dolazi osnovni zakon sve elektronike - Ohmov zakon:

Jačina struje u krugu je direktno proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu dijela kruga koji se razmatra.

Razmotrimo najjednostavniji električni krug:

Kao što slijedi iz Ohmovog zakona, napon i struja u kolu su povezani na sljedeći način:

Neka napon bude 10 V, a otpor kola 200 oma. Tada se jačina struje u kolu izračunava na sljedeći način:

Kao što vidite, sve je lako 🙂

Možda je ovo mjesto gdje ćemo završiti današnji članak, hvala na pažnji i vidimo se uskoro! 🙂

OHMOV ZAKON(nazvan po njemačkom fizičaru G. Ohmu (1787-1854)) - jedinica električnog otpora. Oznaka Ohm. Ohm- otpor provodnika, između njegovih krajeva pri jakosti struje 1 A nastaje napetost 1 V.

Ohmov zakon kaže: Jačina struje u homogenom dijelu kola je direktno proporcionalna naponu primijenjenom na dio, a obrnuto proporcionalna električni otpor ovo područje.

I piše se kao: R=U/I.(Gdje: I- jačina struje (ALI), U- voltaža (B), R- otpor (ohm).)

Treba imati na umu da je Ohmov zakon fundamentalan (osnovan) i da se može primijeniti na bilo koji fizički sistem, u kojem postoje tokovi čestica ili polja koja savladavaju otpor. Može se koristiti za izračunavanje hidrauličkih, pneumatskih, magnetskih, električnih, svjetlosnih, toplotnih tokova itd., kao i Kirchhoffovih zakona, međutim, takva primjena ovog zakona se izuzetno rijetko koristi u okviru visokospecijaliziranih proračuna.

Odnos između pada napona na vodiču, njegovog otpora i jakosti struje lako se pamti u obliku trokuta, na čijim vrhovima se nalaze simboli U, I, R.

Kirchhoffovi zakoni

Kirchhoffovi zakoni (ili Kirchhoffova pravila) su odnosi koji postoje između struja i napona u dijelovima bilo kojeg električnog kola. Kirchhoffova pravila vam omogućavaju da izračunate bilo koja električna kola jednosmjerne i kvazistacionarne struje. Oni su od posebnog značaja u elektrotehnici zbog svoje svestranosti, jer su pogodni za rešavanje svih električnih problema. Primjena Kirchhoffovih pravila na lanac omogućava da se dobije sistem linearne jednačine u odnosu na struje, i shodno tome, pronađite vrijednost struja na svim granama kola.

Da bi se formulirali Kirchhoffovi zakoni, u električnom krugu se razlikuju čvorovi - spojne točke od tri ili više vodiča i konture - zatvoreni putevi od vodiča. Osim toga, svaki provodnik može biti uključen u nekoliko krugova.
U ovom slučaju, zakoni su formulisani na sledeći način.

Prvi zakon(ZTK, Kirchhoffov zakon struje) kaže da je algebarski zbir struja u bilo kojem čvoru bilo kojeg kola nula (vrijednosti izlaznih struja uzimaju se s suprotnim predznakom):

Drugim riječima, koliko struje teče u čvor, toliko teče iz njega. Ovaj zakon slijedi iz zakona održanja naboja. Ako lanac sadrži strčvorova, onda je opisano p − 1 trenutne jednačine. Ovaj zakon se može primjenjivati ​​i na druge fizičke pojave(na primjer, vodovodne cijevi), gdje postoji zakon održanja veličine i protoka ove veličine.

Drugi zakon(ZNK, Kirchhoff Voltage Law) kaže da je algebarski zbir pada napona duž bilo kojeg zatvorenog kola jednak algebarskom zbiru EMF-a koji djeluje duž istog kola. Ako u krugu nema EMF-a, tada je ukupni pad napona nula:

za konstantne napone:

za varijabilne napone:

Drugim riječima, kada se krug zaobiđe duž konture, potencijal se, mijenjajući, vraća na svoju prvobitnu vrijednost. Ako krug sadrži grane, od kojih grane sadrže izvore struje u iznosu od , tada se opisuje naponskim jednadžbama. Poseban slučaj drugog pravila za kolo koje se sastoji od jednog kola je Ohmov zakon za ovo kolo.
Kirchhoffovi zakoni vrijede za linearna i nelinearna kola za bilo koju prirodu promjene vremena struja i napona.

Na ovoj slici, za svaki provodnik, prikazana je struja koja teče kroz njega (slovo "I") i napon između čvorova povezanih s njim (slovo "U").

Na primjer, za kolo prikazano na slici, u skladu s prvim zakonom, vrijede sljedeće relacije:

Imajte na umu da se za svaki čvor mora odabrati pozitivan smjer, na primjer, ovdje se struje koje teku u čvor smatraju pozitivnim, a struje koje izlaze negativnim.
U skladu sa drugim zakonom važe sljedeći odnosi:

Ako je smjer struje isti kao smjer bajpasa petlje (koji je proizvoljno odabran), pad napona se smatra pozitivnim, u suprotnom je negativan.

Kirchhoffovi zakoni, napisani za čvorove i konture lanca, daju kompletan sistem linearne jednadžbe, koje vam omogućavaju da pronađete sve struje i napone.

Postoji mišljenje prema kojem bi "Kirhhofove zakone" trebalo nazvati "Kirhhofovim pravilima", jer ne odražavaju fundamentalnu suštinu prirode (i nisu generalizacija velike količine eksperimentalnih podataka), već se mogu izvesti iz drugih odredbe i pretpostavke.