Yeni "" başlığı için materyallerin yayınlanmasına başlıyoruz ve bugünün makalesinde, onsuz herhangi bir elektronik cihaz veya devre tartışması olmayan temel kavramlar hakkında konuşacağız. Tahmin edebileceğiniz gibi, demek istediğim akım, gerilim ve direnç😉 Ayrıca bu niceliklerin ilişkisini belirleyen yasayı da atlamayacağız ama kendimin de önüne geçmeyeceğim, yavaş yavaş ilerleyelim.

Tüm zincir için formülasyon

Düz bir tel, bileşimine ve geometrisine bağlı olarak belirli bir sıcaklıkta sabit bir dirençtir, yani. Katı bir tel, çok telli bir telden farklı bir dirence sahip olacaktır, çünkü esas olarak elektronlar telden geçme eğiliminde değildir, ancak bunun üzerindeki dış yüzey, eğer isterseniz "deri"dir. Daha fazla yüzey alanı daha fazla elektrona dönüştürülür, bu da akışa karşı direnci azaltır. Bu son bit aşırı basitleştirilmiş, ancak temel bilgiler için yapmalı.

Öyleyse konseptle başlayalım Gerilim.

Gerilim.

Tanım olarak Gerilim bir birimi hareket ettirmek için gereken enerji (veya iş) pozitif yük düşük potansiyelli bir noktadan yüksek potansiyelli bir noktaya (yani birinci nokta ikinciye göre daha negatif potansiyele sahiptir). Fizik dersinden hatırlıyoruz ki, potansiyel elektrostatik alan alan içindeki yükün potansiyel enerjisinin bu yüke oranına eşit bir skaler değerdir. Küçük bir örneğe bakalım:

seninki gibi akustik sistem farkı, yükün bir bobine sarılmış bir tel olmasıdır. Bir elektromıknatıs olan bu bobin, içinden akım geçtiğinde etrafını sarar. kalıcı mıknatıs. Kutuplar hizalandığında tek yönde hareket eder. Muhalefette olduklarında, tersine hareket eder. Bobin elektromıknatısı bir tür diyaframa, genellikle bir koniye bağlı olduğundan, bu yapı bir piston gibi hareket eder ve bir ortamda, genellikle havada, amplifikatörünüzdeki akım dalgalanmalarını taklit eden ve enstrümanınızdaki dalgalanmaları taklit eden titreşimler yaratır.


Yoğunluğu eşit olan uzayda sabit bir elektrik alanı hareket eder. E. Uzakta bulunan iki noktayı düşünün d birbirinden. Yani iki nokta arasındaki voltaj, bu noktalardaki potansiyel farktan başka bir şey değildir:

Bu şekilde hoparlör, enstrümanınızın ses, frekans ve genlik değişikliklerini yeniden üretebilir. Sorun şu ki, bobin sadece düz olarak monte edilmiş aynı telin sabit bir direncine sahip değil, aynı zamanda bir kez sarıldığında ve mıknatısı çevrelediğinde, sistem önemli ölçüde daha karmaşık hale geliyor. Fazla ileri gitmeden bu direniş biçiminin frekansla değiştiğini söylemek yeterli.

Elektrik devresi parametreleri

Böylece 8 ohm etiketli bir hoparlör sisteminiz olabilir. 8 ohm işareti, işlevsel ortalamadır. 8 ohm'luk bir hoparlör, 50 Hz'nin altında 20 ohm kadar düşük olabilir; bu, belirli bir ses basıncı seviyesinde bas frekanslarını yeniden üretmek için daha fazla güce ve daha yüksek hoparlörlere ihtiyaç duyulmasının nedenlerinden biridir ve genellikle ve yanlış bir şekilde "ses yüksekliği" olarak adlandırılır.

Aynı zamanda, elektrostatik alanın gücü ile iki nokta arasındaki potansiyel fark arasındaki ilişkiyi de unutmayın:

Sonuç olarak, stres ve gerilimi birbirine bağlayan bir formül elde ederiz:

Elektronikte, çeşitli devreler göz önüne alındığında, voltaj hala noktalar arasındaki potansiyel fark olarak kabul edilir. Buna göre devredeki voltajın devredeki iki nokta ile ilişkili bir kavram olduğu anlaşılır. Yani, örneğin “dirençteki voltaj” tamamen doğru değildir. Ve eğer bir noktada voltajdan bahsediyorlarsa, o zaman bu nokta ile bu nokta arasındaki potansiyel farkı kastediyorlar. "Dünya". Böylece sorunsuz bir şekilde elektronik çalışmalarındaki bir diğer önemli kavrama, yani kavram kavramına geldik. "Toprak"🙂 Yani "Dünya" elektrik devrelerinde, genellikle sıfır potansiyel noktasını dikkate almak gelenekseldir (yani, bu noktanın potansiyeli 0'dır).

Umarım bu size mantıklı gelir, çünkü enstrümanlarınızın nasıl çalıştığını anlamak gerçekten huzurlu bir zevktir ve genellikle amfiler ve hoparlörler içerir, çünkü müzik Enstrümanları tam üreme her zaman istenmez. Bazen bu ezoterik "renk" ve "his", müzik aletleri sanatını ve bilimini anlayan insanlar tarafından matematiksel terimlerle de ifade edilebilir.

Sanatçı, aletleri hakkında derin bir bilgiye sahip olmalıdır. Alternatif akım: elektrik, hangi periyodik olarak yön değiştirir. Devre: Akımın geçişi için tam veya kısmi bir yol. Direnç: Bir iletkenin, iletken malzemede ısı oluşumuna neden olan, elektrik akımının akışına karşı koyma özelliği.

Miktarı karakterize etmeye yardımcı olan birimler hakkında birkaç kelime daha söyleyelim. Gerilim. ölçü birimi Volt (V). Gerilimin tanımına baktığımızda, büyük bir yükü hareket ettirmek için bunu kolayca anlayabiliriz. 1 kolye potansiyel farkı olan noktalar arasında 1 Volt eşit iş yapmak gerekir 1 Joule. Bununla her şey netleşmiş görünüyor ve devam edebilirsiniz 😉

Voltaj: elektromotor kuvvet veya fark elektrik potansiyeli volt olarak ifade edilir. Akım: akış veya hız elektrik şarjı Genellikle amper cinsinden ifade edilen, potansiyel farkı olan iki nokta arasındaki bir iletken veya ortamda. Ohm yasası, elektriğin en önemli, temel yasasıdır. Yalnızca dirençli elemanlara voltaj uygulandığında, akım aşağıda gösterilen Ohm yasasına göre akar. Ohm yasası, bir devrede akan elektrik akımının voltajla orantılı ve dirençle ters orantılı olduğunu belirtir, bu nedenle voltaj artarsa, devrenin direnci değişmezse akım artar.

Sırada bir konseptimiz daha var, yani akım.

Akım, devredeki akım.

Nedir elektrik?

Eyleme geçilirse ne olur onu düşünelim Elektrik alanı Yüklü parçacıklar, örneğin elektronlar düşecek... Belirli bir Gerilim:


Aynı şekilde, voltaj değişmezse devre direncini artırmak akımı azaltacaktır. Formül, her üç değişken için ilişkinin kolayca görülebilmesi için yeniden düzenlenebilir. Değerler diyalog kutularına girilebilir veya uygulamadaki okları hareket ettirerek direnç ve voltaj da değiştirilebilir.

Ohm kanunu için geçerlidir doğru akım, ve için. Alıştırma: Ohm Yasasındaki değişkenlerin ilişkisini keşfetmek için aşağıdaki etkileşimli uygulamayı kullanın. Osiloskop ekranındaki dikey ölçeğin, mevcut değeri yansıtmak için otomatik olarak ayarlandığını unutmayın. Devredeki direnç arttıkça voltaj ve akıma ne olduğunu görün. Devrede yeterli direnç yoksa ne olur? Direnç artarsa, aynı akım seviyesini korumak için ne olmalıdır?

Elektrik alan şiddeti yönünden ( E) şu başlığı çıkarabiliriz = "(!LANG: QuickLaTeX.com tarafından işlendi)" height="16" width="60" style="vertical-align: -4px;"> (вектор напряженности всегда направлен в сторону уменьшения потенциала). На каждый электрон начинает действовать сила:!}

Burada e elektron yüküdür.

Elektron negatif yüklü bir parçacık olduğundan, kuvvet vektörü alan kuvveti vektörünün yönünün tersi yönde yönlendirilecektir. Böylece, bir kuvvetin etkisi altında, parçacıklar kaotik hareketle birlikte yönlendirilmiş bir hareket kazanırlar (şekilde hız vektörü V). Sonuç olarak, var elektrik 🙂

Elektrik, yüklerin pozitiften negatife veya tam tersi yönde akışıdır. Ayrıca elektron akışı olduğu da söylenir. Elektriğin önemli yasalarından biri, temel elektrik miktarları arasındaki ilişkiyi veren ve elektriğin temel yasası olarak da adlandırılan Ohm yasasıdır. Bu temel büyüklükler akım, direnç ve gerilimdir.

Direncin, elektrik akışını kısıtlayan zıt kuvvet olduğunu biliyoruz. Gerilim elektrik hareket gücü, elektronların hareketinin nedenidir ve bu, amper cinsinden ölçülen elektrik akımı akışının nedenidir. Bu üç temel nicelik arasındaki ilişki nedir? Birbirleriyle nasıl ilişkilidir? Bir değerdeki azalma diğerini nasıl etkileyebilir? Om tüm bu soruları yanıtlıyor. Gelin bu yasayı ve uygulamalarını tartışalım.

Akım, bir elektrik alanının etkisi altında yüklü parçacıkların düzenli hareketidir.

Önemli bir nüans, elektronun ters yönde hareket etmesine rağmen, akımın daha pozitif potansiyele sahip bir noktadan daha negatif potansiyele sahip bir noktaya aktığının genel olarak kabul edilmesidir.

Yük taşıyıcılar sadece elektronlar olamaz. Örneğin elektrolitlerde ve iyonize gazlarda akımın akışı öncelikle pozitif yüklü parçacıklar olan iyonların hareketi ile ilişkilidir. Buna göre, üzerlerine etki eden kuvvet vektörünün (ve aynı zamanda hız vektörünün) yönü, vektörün yönü ile çakışacaktır. E. Ve bu durumda hiçbir çelişki olmayacak çünkü akım tam olarak parçacıkların hareket ettiği yönde akacak 🙂

Ohm yasası, "bir iletkenden geçen akımın, sıcaklığın sabit kalması koşuluyla uçlarındaki potansiyel farkla doğru orantılı olduğunu" belirtir. Üzerinden gerilim uygulanan bir iletken düşünün. Elektrik akımı yüksek potansiyelden düşük potansiyele doğru akar. Bunun nedeni, düşük potansiyel noktasında bir noktanın oluşturduğu direncin daha az olması ve dolayısıyla akımın kolay akmasıdır. Herhangi bir iletkene voltaj uygulandığında voltajının arttığını biliyoruz.

Ohm yasası üç değişken arasındaki ilişkidir: voltaj, akım ve direnç. Direnç açısından bu şu şekilde ifade edilir. Ohm yasası, üç temel nicelik arasındaki ilişkiyi tanımlar. elektrik devresi yani voltaj, akım ve direnç.

Devredeki akımı tahmin etmek için akım gücü gibi bir değer buldular. Yani, mevcut güç (ben) bir noktadaki elektrik yükünün hareket hızını karakterize eden bir değerdir. Akım gücü birimi Amper. İletkendeki akım gücü 1 amper eğer için 1 saniye yük iletkenin enine kesitinden geçer 1 kolye.

Omons Yasası: Güç birimleri saniyede joule veya watt'tır. Ohm kanunu ve watt kanunu, dört miktardan herhangi birini bulabileceğimiz bir pasta grafiği oluşturmak için birleştirilebilir.

Besleme akımı ve devre direnci. . Bu daire, Ohm kanun çizelgesi veya Ohm kanun çizelgesi veya Ohm kanun çarkı olarak bilinir.

Bu çizelgeyi kullanarak, dairenin sol üst yarısında verilen üç denklemden herhangi birini kullanabileceğimiz gücü bulabiliriz. Akımı bulmak için dairenin sağ üst yarısını kullanabiliriz ve bu değişkene bağlı olarak devredeki akımın değerini bulabiliriz. Benzer şekilde, dairenin karşılık gelen alt yarısını kullanarak voltajı ve direnci bulabiliriz.

Kavramları zaten düşündük akım ve voltaj, şimdi bu miktarların nasıl ilişkili olduğunu görelim. Ve bunun için ne olduğunu öğrenmeliyiz iletken direnci.

İletken/devre direnci.

Dönem " direnç zaten kendisi için konuşuyor 😉

Yani, direnç — fiziksel miktarönlemek için iletkenin özelliklerini karakterize etmek ( direnmek) bir elektrik akımının geçişi.



Daire içinde yatay çizginin altındaki harf bölme, dikey çizgi ise çarpma olarak görülebilir. Bu yüzden herhangi bir değişkeni sadece onunla ilişkili harfi gizleyerek bulmak ve hangi iki değerin kaldığını ve aralarındaki ilişkiyi görmek istiyoruz.

Yukarıdaki çizelge daire olarak gösterilse de daire yerine üçgen kullanabiliriz ve ortaya çıkan şekil ohm kanunu üçgeni olarak bilinir.

Şimdi, sürekli akım artırma adımları sırasında reostanın hareketli kolunu minimum konumundan maksimum konumuna hareket ettirirken voltajı ve akımı ölçmeye başlayın. Bundan ne gözlemliyorsunuz. Gerilim ve akım arasındaki grafik doğrusaldır, yani reostat minimum direnç konumundan maksimum direnç konumuna hareket ettikçe akımda sabit bir düşüş.

  • Reostatın her iki ucuna bir AC voltaj kaynağı bağlayın.
  • Reostaya seri olarak bir ampermetre bağlayın.
  • Reosta ile paralel bir voltmetre bağlayın.
  • Şimdi bu veri grafiği ile voltaj ve akım arasındaki grafiği çizin.
Bu üç miktar arasında basit bir ilişki gösterir.

Uzunluğu olan bir bakır iletken düşünün ben eşit bir kesit alanı ile S:

Bir iletkenin direnci birkaç faktöre bağlıdır:

Direnç, tablo şeklinde bir değerdir.

Bir iletkenin direncini hesaplayabileceğiniz formül aşağıdaki gibidir:

Ohm yasası formülle yazılır

Bu yasa, elektriğin en temel yasalarından biridir. Bu yasa, herhangi birinin gücünü, verimliliğini ve empedansını hesaplamanıza izin verir. Ohm yasasının ifadesi bunu söylüyor. Bu akım, sıcaklık ve diğer tüm faktörlerin sabit kalması şartıyla uygulanan voltaj ile doğru orantılıdır. Bu denklem Ohm yasasının bir ifadesidir. Burada akımı amper, voltajı volt olarak ölçüyoruz.

B. Kirchhoff yasaları

Teorik olarak direnç, uygulanan voltaj veya akımdan bağımsızdır.

Tek yönlü bir ağ, tek yönlü tür öğelerine sahiptir, vb. her iki akım yönü için aynı akım akış oranına sahip olmayan. için de geçerli değil doğrusal olmayan elemanlar. Bu yasa tek yönlü ağlara uygulanamaz. . Ohm kanunu gösterir doğrusal bağımlılık Bir elektrik devresinde voltaj ve akım arasındaki

Bizim durumumuz için olacak 0.0175 (ohm * sq. mm / m) — direnç bakır. İletkenin uzunluğu olsun 0,5 m, ve kesit alanı 0.2 metrekare mm. O zamanlar:

Örnekten de anladığınız gibi, ölçü birimi direnç dır-dir Ohm 😉

İTİBAREN iletken direnci her şey açık, ilişkiyi incelemenin zamanı geldi gerilim, akım ve devre direnci.

Suyun akışına benzeterek, elektrik akımını suyun bir borudan akışı olarak, direnci suyun akışını kısıtlayan ince bir boru olarak, voltajı ise suyun yüksekliklerindeki bir fark olarak düşünebiliriz. suyun akışı. Akımı ve direnci öğrendikten sonra voltajı hesaplayabiliriz.

Ohm yasasının tarihi

Gerilimi ve akımı öğrendikten sonra direnci hesaplayabiliriz. Akım, voltaj ve direnç değerleri ile verildiğinden, Ohm kanunu formülü bunu gösterebilir.

  • Gerilimi arttırırsak akım da artar.
  • Direnci arttırırsak, akım azalır.
Besleme gerilimi 10 V ve akımı 5 mA olan bir elektrik devresinin direncini bulun.

Ve burada tüm elektroniğin temel yasası yardımımıza geliyor - Ohm yasası:

Devredeki akımın gücü, voltajla doğru orantılı ve söz konusu devrenin bölümünün direnciyle ters orantılıdır.

En basit elektrik devresini düşünün:

Ohm yasasından aşağıdaki gibi, devredeki voltaj ve akım aşağıdaki gibi ilişkilidir:

Voltaj 10 V ve devre direnci 200 ohm olsun. Daha sonra devredeki akım gücü aşağıdaki gibi hesaplanır:

Gördüğünüz gibi her şey kolay 🙂

Belki de bugünün makalesini burada bitireceğiz, ilginiz için teşekkürler ve yakında görüşürüz! 🙂

OHM KANUNU(Alman fizikçi G. Ohm (1787-1854) adını almıştır) - bir elektrik direnci birimi. atama Ohm. Ohm- uçları arasında bir akım gücünde olan iletkenin direnci 1 A gerilim doğar 1 V.

Ohm kanunu şöyle der: Devrenin homojen bir bölümündeki akım gücü, bölüme uygulanan voltajla doğru orantılı ve ters orantılıdır. elektrik direnci bu alan.

Ve şöyle yazılır: R=U/I.(Neresi: ben- mevcut güç (ANCAK), sen- Gerilim (B), R- direnç (ohm).)

Ohm yasasının temel (temel) olduğu ve herhangi birine uygulanabileceği akılda tutulmalıdır. fiziksel sistem direncin üstesinden gelen parçacıkların veya alanların akışlarının olduğu. Hidrolik, pnömatik, manyetik, elektrik, ışık, ısı akışları vb.'nin yanı sıra Kirchhoff Kanunlarını hesaplamak için kullanılabilir, ancak bu kanunun böyle bir uygulaması son derece özel hesaplamalarda çok nadiren kullanılır.

İletken üzerindeki voltaj düşüşü, direnci ve akım gücü arasındaki ilişki, köşelerinde sembollerin bulunduğu bir üçgen şeklinde kolayca hatırlanır. U, ben, R.

Kirchhoff yasaları

Kirchhoff yasaları (veya Kirchhoff'un kuralları), herhangi bir elektrik devresinin bölümlerindeki akımlar ve voltajlar arasındaki ilişkilerdir. Kirchhoff'un kuralları, doğru ve yarı-sabit akımın herhangi bir elektrik devresini hesaplamanıza izin verir. Herhangi bir elektrik problemini çözmek için uygun olduklarından, çok yönlülükleri nedeniyle elektrik mühendisliğinde özel bir öneme sahiptirler. Kirchhoff kurallarını bir zincire uygulamak, birinin bir sistem elde etmesine izin verir. lineer denklemler akımlara göre ve buna göre devrenin tüm dallarındaki akımların değerini bulun.

Kirchhoff yasalarını formüle etmek için, bir elektrik devresinde düğümler ayırt edilir - üç veya daha fazla iletkenin ve konturun bağlantı noktaları - iletkenlerden kapalı yollar. Ek olarak, her iletken birkaç devreye dahil edilebilir.
Bu durumda, yasalar aşağıdaki gibi formüle edilir.

Birinci Kanun(ZTK, Kirchhoff'un Akım Yasası), herhangi bir devrenin herhangi bir düğümündeki akımların cebirsel toplamının sıfır olduğunu belirtir (çıkış akımlarının değerleri ters işaretle alınır):

Başka bir deyişle, düğüme ne kadar akım akarsa, ondan o kadar çok akar. Bu yasa, yükün korunumu yasasından çıkar. zincir içeriyorsa p düğümler, daha sonra açıklanmıştır p - 1 akım denklemleri. Bu yasa, diğer fiziksel olaylar(örneğin, su boruları), burada bir büyüklük korunumu yasası ve bu büyüklükte bir akış var.

İkinci Kanun(ZNK, Kirchhoff Voltaj Yasası), herhangi bir kapalı devre devresi boyunca gerilim düşüşlerinin cebirsel toplamının, aynı devre boyunca hareket eden EMF'nin cebirsel toplamına eşit olduğunu belirtir. Devrede EMF yoksa, toplam voltaj düşüşü sıfırdır:

sabit voltajlar için:

değişken voltajlar için:

Başka bir deyişle, devre kontur boyunca baypas edildiğinde, değişen potansiyel orijinal değerine geri döner. Devre, dalları miktarında akım kaynakları içeren dallar içeriyorsa, gerilim denklemleri ile açıklanır. Bir devreden oluşan bir devre için ikinci kuralın özel bir durumu, bu devre için Ohm yasasıdır.
Kirchhoff yasaları, akım ve gerilimlerin zamandaki değişiminin herhangi bir niteliği için doğrusal ve doğrusal olmayan devreler için geçerlidir.

Bu şekilde, her iletken için, içinden akan akım ("I" harfi) ve bununla bağlanan düğümler arasındaki voltaj ("U" harfi) gösterilir.

Örneğin, şekilde gösterilen devre için birinci yasaya göre aşağıdaki ilişkiler geçerlidir:

Her düğüm için pozitif bir yön seçilmelidir, örneğin burada düğüme akan akımlar pozitif olarak kabul edilir ve dışarı akan akımlar negatif olarak kabul edilir.
İkinci yasaya göre aşağıdaki ilişkiler geçerlidir:

Akım yönü döngü baypas yönü ile aynıysa (ki bu keyfi olarak seçilir), voltaj düşüşü pozitif olarak kabul edilir, aksi takdirde negatiftir.

Zincirin düğümleri ve konturları için yazılan Kirchhoff yasaları, komple sistem tüm akımları ve voltajları bulmanızı sağlayan doğrusal denklemler.

"Kirchhoff Kanunları"nın "Kirchhoff Kuralları" olarak adlandırılması gerektiğine dair bir görüş vardır, çünkü bunlar doğanın temel özünü yansıtmazlar (ve büyük miktarda deneysel verinin bir genellemesi değildirler), ancak diğer hükümlerden ve diğer hükümlerden türetilebilirler. varsayımlar.