V elektrotehniki obstajajo izrazi: odsek in celoten tokokrog.
Stran se imenuje:
del električnega tokokroga znotraj tokovnega ali napetostnega vira;
celotna zunanja ali notranja veriga električnih elementov, povezanih z virom ali nekaterim njegovim fragmentom.
Izraz "celotno vezje" se uporablja za označevanje vezja z vsemi sestavljenimi vezji, vključno z:
viri;
potrošniki;
povezovalni vodniki.
Takšne definicije pomagajo bolje krmariti po tokokrogih, razumeti njihove značilnosti, analizirati njihovo delovanje ter iskati poškodbe in okvare. Vgrajeni so v Ohmov zakon, ki nam omogoča reševanje istih težav za optimizacijo električnih procesov, da ustrezajo človeškim potrebam.
Temeljne raziskave Georga Simona Ohma se v praksi uporabljajo za katero koli ali celotno vezje.
Kako deluje Ohmov zakon za celotno vezje enosmernega toka
Za primer vzemimo galvanski člen, ki ga popularno imenujemo baterija, s potencialno razliko U med anodo in katodo. Na njene sponke priključimo žarnico z žarilno nitko, ki ima navaden upor R.
Skozi žarilno nitko bo tekel tok I=U/R, ki ga ustvari gibanje elektronov v kovini. Vezje, ki ga sestavljajo sponke baterije, povezovalne žice in žarnica, spada v zunanji del vezja.
Tok bo tekel tudi v notranjem območju med elektrodama baterije. Njegovi nosilci bodo pozitivno in negativno nabiti ioni. Katoda bo privlačila elektrone, pozitivni ioni pa se bodo od nje odbijali proti anodi.
Na ta način se na katodi in anodi kopičijo pozitivni in negativni naboji, kar ustvarja potencialno razliko med njima.
Polno gibanje ionov v elektrolitu ovira simbol "r". Omejuje pretok toka v zunanje vezje in zmanjša njegovo moč na določeno vrednost.
V celotnem tokokrogu električnega tokokroga tok prehaja skozi notranji in zunanji tokokrog, pri čemer zaporedno premaga skupni upor R + r obeh odsekov. Na njegovo velikost vpliva sila, ki deluje na elektrode, ki se imenuje elektromotorna ali skrajšano EMF in je označena z indeksom "E".
Njegovo vrednost je mogoče izmeriti z voltmetrom na sponkah akumulatorja v prostem teku (brez zunanjega vezja). Ko je obremenitev priključena na isto mesto, voltmeter kaže napetost U. Z drugimi besedami: brez obremenitve na sponkah baterije sta U in E enaki vrednosti, ko tok teče skozi zunanji tokokrog, pa U
Sila E tvori gibanje električnih nabojev v celotnem krogu in določa njegovo vrednost I=E/(R+r).
Ta matematični izraz določa Ohmov zakon za celotno vezje enosmernega toka. Njegovo delovanje je podrobneje prikazano na desni strani slike. Kaže, da je celotno vezje sestavljeno iz dveh ločenih tokokrogov.
Prav tako je razvidno, da znotraj akumulatorja vedno, tudi ko je obremenitev zunanjega tokokroga izključena, poteka gibanje nabitih delcev (samopraznitveni tok) in posledično prihaja do nepotrebne porabe kovine na katodi. . Energija baterije se zaradi notranjega upora porablja za segrevanje in odvajanje v okolje, sčasoma pa preprosto izgine.
Praksa je pokazala, da zmanjšanje notranjega upora r s konstruktivnimi metodami ni ekonomsko upravičeno zaradi močno naraščajočih stroškov končnega izdelka in njegovega precej visokega samopraznjenja.
zaključki
Da bi ohranili delovanje baterije, jo je treba uporabljati samo za predvideni namen, zunanji tokokrog pa priključite samo za čas delovanja.
Večji kot je upor priključenega bremena, daljša je življenjska doba baterije. Zato ksenonske žarnice z manjšo porabo toka od tistih, polnjenih z dušikom, z enakim svetlobnim tokom zagotavljajo daljše delovanje virov energije.
Pri shranjevanju galvanskih členov mora biti prehod toka med kontakti zunanjega tokokroga preprečen z zanesljivo izolacijo.
V primeru, ko zunanji upor tokokroga baterije R bistveno presega notranjo vrednost r, se šteje za vir napetosti, in ko je izpolnjeno obratno razmerje, se šteje za vir toka.
Kako se Ohmov zakon uporablja za celotno AC vezje
Električni sistemi, ki delujejo na izmenični tok, so najpogostejši v energetiki. V tej industriji dosegajo ogromne dolžine s transportom električne energije po daljnovodih.
Z večanjem dolžine daljnovoda se povečuje njegov električni upor, kar ustvarja segrevanje žic in povečuje izgube energije med prenosom.
Poznavanje Ohmovega zakona je elektroenergetikom pomagalo zmanjšati nepotrebne stroške za transport električne energije. Za to so uporabili izračun komponente izgube moči v žicah.
Izračuni so temeljili na količini proizvedene delovne moči P=E∙I, ki jo je treba učinkovito prenesti do oddaljenih porabnikov in premagati skupni upor:
notranji r generatorja;
zunanji R iz žic.
Velikost EMF na sponkah generatorja je določena kot E=I∙(r+R).
Izguba moči Pп za premagovanje upora celotnega vezja bo izražena s formulo, prikazano na sliki.
Kaže, da stroški električne energije naraščajo sorazmerno z dolžino/upornostjo žic in jih je mogoče zmanjšati pri prenosu energije s povečanjem emf generatorja ali napetosti na liniji. Ta metoda se uporablja z vključitvijo povečavnih transformatorjev v vezje na generatorskem koncu daljnovoda in padajočih transformatorjev na sprejemni točki električnih postaj.
Vendar je ta metoda omejena:
kompleksnost tehničnih naprav za preprečevanje nastanka koronskih razelektritev;
potreba po razdalji in izolaciji žic daljnovoda od zemeljske površine;
povečanje sevanja energije nadzemnega voda v prostor (pojav antenskega učinka).
Sodobni porabniki industrijske visokonapetostne in gospodinjske trifazne/enofazne električne energije ustvarjajo ne samo aktivne, ampak tudi reaktivne obremenitve z izrazitimi induktivnimi ali kapacitivnimi lastnostmi. Vodijo do faznega premika med vektorji uporabljenih napetosti in tokov, ki potekajo v vezju.
V tem primeru se , uporablja za matematično beleženje časovnih nihanj harmonikov, vektorski grafi pa se uporabljajo za prostorsko predstavitev. Tok, ki se prenaša po električnih vodih, je zapisan s formulo: I=U/Z.
Matematično snemanje glavnih komponent Ohmovega zakona v kompleksnih številih vam omogoča programiranje algoritmov za elektronske naprave, ki se uporabljajo za nadzor in upravljanje kompleksnih tehnoloških procesov, ki se nenehno pojavljajo v elektroenergetskem sistemu.
Poleg kompleksnih števil se uporablja diferencialna oblika zapisa vseh relacij. Primeren je za analizo električno prevodnih lastnosti materialov.
Delovanje Ohmovega zakona za celotno vezje lahko kršijo nekateri tehnični dejavniki. Tej vključujejo:
visoke frekvence nihanja, ko začne vplivati vztrajnost nosilcev naboja. Nimajo časa, da bi se premikali s hitrostjo spremembe elektromagnetnega polja;
stanja superprevodnosti določenega razreda snovi pri nizkih temperaturah;
povečano segrevanje tokovnih vodnikov z električnim tokom. ko tokovno-napetostna karakteristika izgubi svoj linearni značaj;
razpad izolacijske plasti z visokonapetostno razelektritvijo;
okolje s plinom napolnjenih ali vakuumskih vakuumskih cevi;
polprevodniške naprave in elementi.
Velikost: px
Začnite prikazovati s strani:
Prepis
1 3 Namen dela: poglobiti razumevanje Ohmovega zakona za celotno verigo in za del verige. Naloga: eksperimentalno preverite veljavnost Ohmovega zakona za sklenjeno nerazvejeno vezje. Naprave in pribor: posodobljena instalacija FPM-0. SPLOŠNA VPRAŠANJA Električni tok je urejeno gibanje električnih nabojev. Značilnosti toka sta jakost toka I in gostota toka j. Jakost toka je skalarna količina in je enaka količini električne energije (naboja) dq, ki se prenese skozi presek prevodnika na časovno enoto: dq I. () dt Gostota toka je količina elektrike, ki prečka enoto preseka površina prevodnika na enoto časa: di j. () ds Gostota toka je vektorska količina, usmerjena vzdolž vektorja povprečne hitrosti urejenega gibanja pozitivnih nabojev, in jo lahko zapišemo kot j q 0 n v, (3) kjer je q 0 naboj enote tokovnega nosilca; n koncentracija nosilca; v hitrost zanašanja nosilca. Če površinski element ds obravnavamo kot vektor, usmerjen vzdolž pozitivne normale, ima razmerje med jakostjo toka in njegovo gostoto obliko I (S) j ds, (4) kjer je S površina, skozi katero teče tok naelektrenega delci prehajajo. Opozorimo lahko na številne dejavnike, ki lahko povzročijo urejeno gibanje nabojev. Najprej so to lahko električne (Coulombove) sile, pod vplivom katerih se bodo pozitivni naboji začeli premikati.
2 4 premikanje vzdolž črt polja, negativno proti. Polje teh silnic imenujemo Coulomb, intenzivnost tega polja pa E coul. Poleg tega lahko na električne naboje delujejo tudi neelektrične sile, na primer magnetne. Delovanje teh sil je podobno delovanju nekega električnega polja. Te sile imenujemo zunanje, polje teh sil pa zunanje polje z jakostno E stranjo. Nazadnje lahko pride do urejenega gibanja električnih nabojev brez delovanja zunanjih sil, vendar zaradi pojava difuzije ali zaradi kemičnih reakcij v tokovnem viru. Delo, ki poteka med urejenim gibanjem električnih nabojev, se izvaja zaradi notranje energije tokovnega vira. In čeprav na proste naboje ni neposrednega delovanja nobenih sil, se pojav odvija, kot da bi na naboje delovalo neko zunanje polje. Najpomembnejši zakon elektrodinamike je Ohmov zakon, ugotovljen eksperimentalno. Lahko pa ga dobimo teoretično, na podlagi najpreprostejših konceptov Drude-Lorentzove elektronske teorije prevodnosti kovin. Oglejmo si električni tok v kovinskih vodnikih, znotraj katerih obstaja polje z jakostjo E. Na proste prevodne elektrone deluje s silo F = ee, kjer je e naboj elektrona. Ta sila daje pospešek elektronom z maso m a = F/m = ee/m. Če bi se gibanje elektronov v kovini zgodilo brez izgube energije, bi se njihova hitrost in s tem jakost toka v prevodniku sčasoma povečala. Vendar pa elektroni ob trčenju z mrežnimi ioni, ki izvajajo naključno toplotno vibracijsko gibanje, izgubijo del svoje kinetične energije. Pri konstantnem toku, ko povprečna hitrost urejenega gibanja elektronov ostane skozi čas nespremenjena, se mora vsa energija, ki jo elektroni prejmejo pod vplivom električnega polja, prenesti na kovinske ione, tj. pretvoriti v energijo njihovega toplotnega gibanja. Zaradi poenostavitve predpostavimo, da z vsakim trkom elektron popolnoma izgubi energijo, ki jo je prejel pod delovanjem sile F = ee med prosto potjo τ od enega do drugega trka. To pomeni, da ima elektron na začetku vsake proste poti samo hitrost svojega toplotnega gibanja, na koncu poti, pred trkom, pa se njegova hitrost pod vplivom sile F = ee poveča na določeno vrednost v . Če zanemarimo hitrost toplotnega gibanja, lahko predpostavimo, da je gibanje elektrona v smeri sile iz polja enakomerno pospešeno z začetno hitrostjo v 0 = 0. Med prosto potjo elektron pridobi hitrost urejenega gibanja a τ eeτ / m, povprečna hitrost tega gibanja pa v
3 5 v v e 0 v E τ. m Čas proste poti je določen s povprečno hitrostjo toplotnega gibanja elektrona u in povprečno prosto potjo elektrona λ: τ = λ/u. Tedaj je gostota toka v prevodniku ne λ j nev E. m u ne λ Vrednost γ označuje lastnosti prevodnika in se imenuje njegova električna prevodnost. Ob upoštevanju tega zapisa bo gostota toka zapisana kot j = γe. (5) Tako smo dobili Ohmov zakon v diferencialni obliki. Upoštevajmo zdaj dejstvo, da mora biti elektron, ki sodeluje pri ustvarjanju enosmernega toka v poljubno izbranem odseku tokokroga, poleg Coulombovih podvržen tudi zunanjim silam. Potem bo (5) dobil obliko j j γ(ecool Estor) ali E E coul stor. (6) γ Pomnožimo (6) z elementom dolžine prevodnika dl in dobljeni izraz integriramo po odseku prevodnika od odseka do odseka: j E dl E dl hladna stran dl. (7) γ I Ob upoštevanju dejstva, da bo za enosmerni tok j in γ, kjer je ρ upornost prevodnika, izraz (7) dobil obliko S ρ ρ Ekuldl Etordl I dl. (8) S Prvi integral v (8) predstavlja potencialno razliko (φ φ) med točkama prereza in. Drugi integral je odvisen od izvora sil in se imenuje elektromotorna sila. Integral na desni strani (8) označuje lastnosti prevodnika in se imenuje upor R odseka prevodnika. Če sta S in ρ konstantna, potem
4 6 l R ρ. (9) S Tako ima formula (8) obliko φ φ ξ IR U. (0) To je posplošen Ohmov zakon v integralni obliki za nehomogen odsek verige. (U padec napetosti v odseku -). V primeru homogenega odseka prevodnika, tj. v odsotnosti zunanjih sil v tem odseku, imamo iz (0) φ φ IR. () Če je vezje zaprto (φ φ), potem iz (0) dobimo ξ IRс I(R zunanji - notranji), () kjer je R upor celotnega vezja, vključno z zunanjim R zunanjim in notranjim uporom vir toka r notranji. OPIS INSTALACIJE IN NAČIN MERITVE Sl. Splošni pogled na inštalacijo 6 Inštalacija je sestavljena (sl.) iz merilnega dela in stebra z metrično lestvico. Na stebru sta nameščena dva fiksna nosilca, med katerimi je raztegnjena krom-nikljeva žica 3. Premični nosilec 4 se premika vzdolž stebra, kar zagotavlja stik z žico. Na sprednji plošči so voltmeter 5, miliampermeter 6, omrežno stikalo, tokovni regulator in gumbno stikalo območja voltmetra 7, ki hkrati preklopi voltmeter z merjenja padca napetosti na merjenje EMF. Na sl. podan je diagram za merjenje padca napetosti U in EMF tokovnega vira. Spremenljivi upor r je zaporedno povezan z vezjem tokovnega vira, ki deluje kot notranji upor vira, katerega krmilni gumb, "regulator toka", se nahaja na sprednji plošči naprave. Spremenljivi upor r vam omogoča uravnavanje toka v tokokrogu vira. To vezje vam omogoča simulacijo delovanja tokovnega vira z regulacijo
5 7 nadzorovan notranji upor. Zunanja obremenitev R je upornost homogenega vodnika, katerega dolžino in s tem R lahko nastavljamo s premikanjem gibljivega nosilca. Ko je ključ K-V zaprt, se v tokokrogu r rr pojavi električni tok. Vezje je sestavljeno iz neenotnega odseka r in homogenega odseka R. Glede na navedeno smer toka zapišemo Ohmove zakone za homogene in neenakomerne odseke vezja. Za odsek R: φ φ IR. Sl.. Merilna shema za U in ε Za odsek εr: φ φ ξ Ir. Za zaprt krog, ki vsebuje homogene in nehomogene odseke, lahko zapišemo z dodajanjem teh enačb (φ φ) (φ φ) ξ I(R r). Dobili smo Ohmov zakon za zaprt krog: ξ I(R r). (3) Potencialno razliko φ φ ob upoštevanju () in (3) lahko izrazimo s formulo ξr φ φ. R r Ko je ključ K odprt (R = in I = 0) φ φ =. Z uporabo Ohmovega zakona za zaprto vezje lahko izračunate upornost r za neenoten odsek po formuli ξ U r, U = φ φ. (4) I Ideja dela je preizkusiti Ohmov zakon za zaprt krog. V ta namen se izmeri padec napetosti U na uporu R homogenega cilindričnega prevodnika pri različnih vrednostih toka I, ki teče skozi odsek vezja. Na podlagi meritev U in I je sestavljena tokovno-napetostna karakteristika prevodnika. Velikost upora prevodnika je določena kot tangenta kota naklona karakteristike na os I. Slika 3 prikazuje tokovno-napetostno karakteristiko prevodnika: ΔU R tgα. (5) ΔI
6 8 Ugotovljeno grafično razmerje med vrednostmi U, I, R izraža Ohmov zakon za homogeni U odsek verige: α ΔI ΔU I sl. 3. Tokovno-napetostna karakteristika prevodnika Δφ = U = IR. (6) V primeru cilindričnega homogenega prevodnika s premerom d, dolžino l in električno upornostjo ρ lahko vrednost R določimo s formulo l 4l R ρ ρ. (7) S πd POSTOPEK IZVEDBE Naloga I. Preučitev tokovno-napetostne karakteristike prevodnika.. Izdelaj tabelo meritev (tabela). Tabela I, ma U, V. Pritisnite tipko (meritev U). 3. Premaknite premični nosilec 4 v srednji položaj (l = 5 cm). 4. Namestitev povežite z omrežjem. 5. Z regulatorjem toka nastavite najmanjšo vrednost toka. 6. Zapišite odčitke voltmetra in ampermetra v tabelo. 7. S povečanjem toka z regulatorjem odstranite odvisnost U od I (5 0 vrednosti). 8. Konstruirajte tokovno-napetostno karakteristiko. 9. S pomočjo grafa izračunajte upornost prevodnika po formuli (5). 0. Če poznate upor prevodnika R, uporabite formulo (7) za določitev električne upornosti ρ. Premer vodnika d = 0,36 mm.
7 9 Naloga II. Preučitev vpliva upora odseka vezja na velikost padca napetosti v odseku. meritve. Tabela l, cm U, V. Pritisnite tipko (mera U). 3. Premični nosilec nastavite na položaj l = 0 cm. 4. Enoto priključite na omrežje. 5. S tokovnim regulatorjem nastavite tok na 50 mA. 6. Zapiši v tabelo. odčitki voltmetra U in l. 7. S povečanjem dolžine prevodnika l odstranimo odvisnost U od l, medtem ko s tokovnim regulatorjem ohranimo vrednost I = 50 mA. 8. Narišite graf U glede na l. 9. Naredite zaključek. Naloga III. Preučevanje Ohmovega zakona za sklenjeno vezje.. Naredi tabelo. 3 dimenzije. Tabela 3 I, mа U, B R, Ohm r, Ohm, V I(R + r), B 50. Pritisnite stikalo (meritev U). 3. Premični nosilec nastavite na položaj l = 5 cm. 4. Enoto priključite na omrežje. 5. S tokovnim regulatorjem nastavite tok na 50 mA. 6. Zabeležite odčitke voltmetra U v tabelo Pritisnite tipko (merjenje EMF). S tem se razširi merilno območje voltmetra. Vrednost delitve voltmetra v merilnem vezju EMF je 0,5 V. Izmerite vrednost EMF () in jo vnesite v tabelo iz rezultatov meritev naloge I. Vrednost upora zapišite v tabelo r za neenoten odsek vezja z uporabo formule (4). Rezultat zapiši v tabelo. 3.
8 0 0. Preverite Ohmov zakon za zaprt krog. Če želite to narediti, poiščite vrednost I(R + r); Dobljeni rezultat primerjajte z izmerjeno vrednostjo. KONTROLNA VPRAŠANJA. Formulirajte Ohmove zakone za sklenjeno vezje in odsek vezja. Kakšen je fizikalni pomen izvorne emf? 3. Kako izmeriti EMF vira, priključenega na vezje? 4. Zakaj imajo ampermetri nizko upornost, voltmetri pa zelo visoko? 5. Katere pogoje mora izpolnjevati ozemljitvena naprava? Pojasni. 6. Katere količine označujejo električno polje? 7. Kaj je električna poljska jakost? 8. Kaj imenujemo potencial? 9. Nariši shemo vzporedne in zaporedne povezave dveh enosmernih virov. 0. Za kakšen namen so tokovni viri vezani zaporedno? Za kakšen namen so tokovni viri povezani vzporedno? V katerih enotah se meri jakost toka, gostota toka, potencialna razlika, napetost, emf, upor na električni tok, prevodnost? 3. Kaj je upornost? 4. Od česa je odvisna upornost kovinskega prevodnika? 5. Kako, če poznamo potenciale, ki ustrezajo dvema sosednjima ekvipotencialnima linijama in razdaljo med njima, najti poljsko jakost? 6. Vzpostavi povezavo med potencialom in poljsko jakostjo. 7. Posplošen Ohmov zakon v integralni obliki izpelji iz Ohmovega zakona v diferencialni obliki. BIBLIOGRAFSKI SEZNAM. Detlaf A. A, Tečaj fizike: učbenik. dodatek za univerze / A. A. Detlaf, B. M. Yavorsky M.: Višje. šola, str Trofimova T. I. Tečaj fizike: učbenik. dodatek za univerze / T. I. Trofimova M.: Višje. šola, s. 3. Terentjev N. L. Elektrika. Elektromagnetizem: učbenik. dodatek / N. L. Terentyev Khabarovsk: Založba Khabar. država tehn. univerza, str.
MOSKVSKA DRŽAVNA TEHNIČNA UNIVERZA "MAMI" Oddelek za fiziko LABORATORIJSKO DELO.04 ŠTUDIRANJE ZAKONOV DC TOKA Moskva 00 Laboratorijsko delo.04 ŠTUDIRANJE ZAKONOV DC TOKA Namen
Navodila za izvajanje laboratorijskega dela 1.7 ELEKTRIČNA ODPOROČNOST KOVIN Anikin A.I., Frolova L.N. Električna upornost kovin: Navodila za izvajanje laboratorijskih preiskav
Določanje upornosti prevodnika. Uvod. Električni tok je urejeno gibanje nabitih delcev. Sami ti delci se imenujejo nosilci toka. V kovinah in polprevodnikih
4. Laboratorijske vaje 22 PREVERJANJE PRAVIČNOSTI OHMOVEGA ZAKONA. DOLOČANJE UPORA PREVODNIKA Cilji: 1) preveriti veljavnost Ohmovega zakona; 2) določite upornost prevodnika.
3 Namen dela: 1. Seznanitev z nekaterimi električnimi merilnimi instrumenti. 2. Uvod v eno izmed metod merjenja električnega upora. Naloga: določiti električno upornost kroma in niklja
Laboratorijske vaje Določanje notranjega upora in EMF vira. Namen: seznaniti se z metodami za določanje karakteristik tokovnega vira. Naprave in dodatki: trenutni vir v študiji,
Laboratorijsko delo 3.4 OHMOV ZAKON ZA NEHOMOGENI ODDELEK VERIGE 3.4.1. Namen dela Namen dela je seznanitev z računalniškim modeliranjem enosmernih tokokrogov in eksperimentalna potrditev.
Ministrstvo za šolstvo Ruske federacije Gozdarski inštitut Syktyvkar (podružnica) Sanktpeterburške državne gozdarske akademije poimenovan po. S. M. Kirova Oddelek za fiziko PREVERJANJE ZAKONA OMA Metodološko
ZEMLJEVID SHEMA DELA TEME ZAKONITI KONTINUITETNE ENAČBE DC TOKA IN POGOJ ZA STACIONARNOST TOKOV Značilnosti toka Jakost toka J Vektor gostote toka j Povezava J in j Ohmov zakon za nehomogene
LABORATORIJSKO DELO 3 Preučevanje električne prevodnosti kovin Teoretični uvod Električna prevodnost kovin Če se na koncih prevodnika vzdržuje stalna potencialna razlika, potem znotraj prevodnika
Enosmerni električni tok Osnovne definicije Električni tok je urejeno gibanje električnih nabojev (tokovnih nosilcev) pod vplivom silnic električnega polja. V kovinah so nosilci toka
CILJI DELA Laboratorijsko delo 3 Študij posplošenega Ohmovega zakona in merjenje elektromotorne sile s kompenzacijsko metodo 1. Študij odvisnosti potencialne razlike v odseku vezja, ki vsebuje EMF, od sile.
RAZDELEK II DIREKTNI ELEKTRIČNI TOK Predavanje 0 Enosmerni električni tok Vprašanja. Gibanje nabojev v električnem polju. Elektrika. Pogoji za nastanek električnega toka. Ohmov zakon za
KONSTANTNI ELEKTRIČNI TOK Vzroki za nastanek električnega toka Naelektreni predmeti ne povzročajo le elektrostatičnega polja, ampak tudi električni tok. V teh dveh pojavih je
LABORATORIJSKO DELO S PREUČEVANJEM OHMOVEGA ZAKONA. DOLOČANJE ODPORA PREVODNIKA Namen dela: preučiti odvisnost napetosti na koncih prevodnika od njegove dolžine pri konstantnem toku, ki teče skozi
Safronov V.P. 0 ENOSMERNI TOK - - Poglavje ENOSMERNI ELEKTRIČNI TOK.. Osnovni pojmi in definicije Električni tok je urejeno gibanje nabojev. Menijo, da tok teče od pozitivnega do
Poglavje 9 Enosmerni električni tok 75 Električni tok, moč in gostota toka Elektrodinamika je veja elektrike, ki se ukvarja s procesi in pojavi, ki jih povzroča gibanje električnega toka.
Konstantni električni tok Predavanje 1 Vsebina predavanja: Električni tok Enačba kontinuitete Elektromotorna sila 2 Električni tok Električni tok urejeno gibanje električnih nabojev
MINISTRSTVO ZA IZOBRAŽEVANJE IN ZNANOST RUSKE FEDERACIJE DRŽAVNA ARHITEKTURNA IN INŽENIRSKA UNIVERZA KAZAN Oddelek za fiziko DC VEZJA Laboratorijsko delo 78 Smernice
Laboratorijske vaje 3 ŠTUDIJA POSPLOŠENEGA OHMOVEGA ZAKONA IN MERITEV ELEKTROMOTORNE SILE S KOMPENZACIJSKO METODO Namen dela: proučiti odvisnost potencialne razlike v odseku tokokroga, ki vsebuje EMF, od sile
MINISTRSTVO ZA IZOBRAŽEVANJE IN ZNANOST RUSKE Zvezne državne proračunske izobraževalne ustanove za visoko strokovno izobraževanje "Irkutsk State University" (FSBEI HPE "ISU") 4-5 Izračun parametrov
Zakonitosti enosmernega toka Predavanje 2.4. KONSTANTNI ELEKTRIČNI TOK 1. Vzroki za električni tok. 2. Gostota toka. 3. Enačba kontinuitete. 4. Stranske sile in e.m.f. 5. Ohmov zakon za nehomogene
Predavanje 8 Enosmerni električni tok Pojem električnega toka Električni tok je urejeno (usmerjeno) gibanje električnih nabojev. Razlikujemo: Prevodni tok (tok v prevodnikih).
MERITEV SPECIFIČNEGA UPORA KOVINSKEGA PREVODNIKA Namen dela: 1. Preverite Ohmov zakon za homogeni prevodnik. 2. Preverite linearnost odvisnosti upora od dolžine homogenega
3 Namen dela: seznanitev z metodami merjenja in izračuna magnetnega polja. Naloga: določitev konstante Hallovega senzorja; merjenje magnetnega polja na osi solenoida. Naprave in pribor: kaseta FPE-04,
II. Enosmerni električni tok 2.1 Značilnosti električnega toka: jakost in tokovna gostota Električni tok je urejeno gibanje električnih nabojev. Tokovni vodniki so lahko
MINISTRSTVO ZA IZOBRAŽEVANJE IN ZNANOST RUSKE FEDERACIJE Zvezna državna proračunska izobraževalna ustanova višjega strokovnega izobraževanja "TYUMENSKA DRŽAVNA ARHITEKTURNA IN GRADBENA
LABORATORIJSKE VAJE 4 PREUČEVANJE OHMOVEGA ZAKONA ZA ODSEK VEZJA, KI VSEBUJE EMS Namen dela je preučiti odvisnost potencialne razlike v odseku vezja, ki vsebuje EMS, od jakosti toka; definicija elektromotorja
Ministrstvo za izobraževanje in znanost Ruske federacije Uralska zvezna univerza poimenovana po prvem predsedniku Rusije B. N. Jelcinu MERITEV ELEKTRIČNEGA UPORA KOVINSKEGA PREVODNIKA Metodološke
10 KONSTANTNI ELEKTRIČNI TOK. OMA-jev ZAKON Električni tok je urejeno (usmerjeno) gibanje nabitih delcev v prostoru. V zvezi s tem se imenujejo tudi brezplačni stroški
"ZAKONITI DC TOKA". Električni tok je urejeno smerno gibanje nabitih delcev. Za obstoj toka sta potrebna dva pogoja: Prisotnost brezplačnih stroškov; Razpoložljivost zunanjega
Predavanje 4. KONSTANTNI ELEKTRIČNI TOK Značilnosti toka. Moč in gostota toka. Padec potenciala vzdolž vodnika, po katerem teče tok. Vsako urejeno gibanje nabojev imenujemo električni tok. Nosilci
Zakoni enosmernega toka Prevodniki v elektrostatičnem polju E = 0 E = grad φ φ = const S DdS = i q i = 0 Prevodniki v elektrostatičnem polju Nevtralni prevodnik, vpeljan v elektrostatično polje
ELEKTRIČNI TOK Laboratorijske vaje 1 MERITEV ELEKTRIČNEGA UPORA PREVODNIKA Namen dela: preučiti način merjenja upora z ampermetrom in voltmetrom; merjenje
Laboratorijske vaje 0 DC. OHMOV ZAKON. Namen in vsebina dela Namen dela je analizirati Ohmov zakon za odsek tokokroga, ki vsebuje vodnik in tokovni vir. Naloga je meriti
Ministrstvo za šolstvo Ruske federacije Politehnična univerza Tomsk Oddelek za teoretično in eksperimentalno fiziko PREUČEVANJE ZAKONA OMA Smernice za izvajanje virtualnega laboratorija
SPLOŠNA FIZIKA. Elektrika. Predavanja 8 9. KONSTANTNI ELEKTRIČNI TOK Pojem električnega toka Pogoji za nastanek in obstoj prevodnega toka Jakost toka. Vektor gostote toka Enačba kontinuitete
Predavanje 1 Prevodni tok. Ohmov zakon za homogeni del verige. Vzporedna in zaporedna vezava vodnikov Prevodni tok. Gostota toka. Opredelitev trenutne moči. Prevodni tok se imenuje
Laboratorijsko delo 4 Študij značilnosti vira enosmernega toka Metodološki priročnik Moskva 04. Namen laboratorijskega dela je preučiti značilnosti vira enosmernega toka, definicije
Laboratorijske vaje 2 PREUČEVANJE ELEKTROSTATIČNIH POLJEV Namen dela je poiskati in konstruirati ekvipotencialne površine in električne silnice med dvema elektrodama poljubne oblike; opredeliti
Ministrstvo za šolstvo Republike Belorusije Izobraževalna ustanova "MOGILEV STATE UNIVERSITY OF FOOD" Oddelek za fiziko PREUČEVANJE ZAKONOV DC. MERITEV UPORA Z MOSTOM
MINISTRSTVO ZA IZOBRAŽEVANJE IN ZNANOST RUSKE FEDERACIJE DRŽAVNA ARHITEKTURNA IN INŽENIRSKA UNIVERZA KAZAN Oddelek za fiziko, elektrotehniko in avtomatizacijo Laboratorijsko delo 31 “MOSTNA METODA”
Ohmov zakon za neenoten odsek vezja. Odvisnost gostote toka od hitrosti drifta prostih nabojev. S k I Gostota toka je vektor, določen z razmerjem Sl. 1 j I S k, (1) kjer je I sila
Zvezna agencija za izobraževanje Državna izobraževalna ustanova visokega strokovnega izobraževanja "Pacific State University" DOLOČANJE INDUKTNOSTI TULJAVE Metodološko
LABORATORIJSKO VAJO 73 DOLOČANJE UPORA KOVINSKEGA PREVODNIKA 1. Namen in vsebina dela. Namen dela je seznaniti se z metodo merjenja upornosti kovine
LABORATORIJSKE VAJE 3-7: MERITVE ELEKTROGIBILNIH SIL GALVANSKIH ELEMENTOV S KOMPENZACIJSKO METODO Študentska skupina Sprejem Izvedba Varovanje Namen dela: seznanitev s kompenzacijskimi metodami in uporabo
Namen dela: seznaniti se z eno od metod za merjenje električnega upora uporov. Preverite pravila za dodajanje uporov za različne načine povezovanja uporov. Naloga: sestavite vezje
1 LABORATORIJSKA VAJA 1 MERITEV ELEKTROMOTORNE SILE S KOMPENZACIJSKO METODO NAMEN DELA: preučiti kompenzacijsko metodo za merjenje EMS vira. Izmerite EMF galvanskega členka. NAPRAVE IN DODATKI:
MINISTRSTVO ZA IZOBRAŽEVANJE IN ZNANOST RUSKE Zvezne državne proračunske izobraževalne ustanove za visoko strokovno izobraževanje "Ukhta State Technical University" (USTU) 8 Določanje električne prevodnosti
Laboratorijske vaje 2.4. Uporaba Ohmovega zakona za tokokroge enosmernega toka (glej tudi str. 106 »Delavnice«) 1 Eksperimentalne naloge v delu: - določite vrednosti dveh neznanih uporov
ZVEZNA AGENCIJA ZA IZOBRAŽEVANJE DRŽAVNA VISOKOŠOLSKA INSTITUCIJA "SAMARA STATE TECHNICAL UNIVERSITY" Oddelek za "Splošno fiziko in fiziko proizvodnje nafte in plina"
1 4 Elektromagnetna indukcija 41 Zakon elektromagnetne indukcije Lenzovo pravilo Leta 1831 je Faraday odkril enega najbolj temeljnih pojavov v elektrodinamiki, pojav elektromagnetne indukcije: v zaprtem
MINISTRSTVO ZA IZOBRAŽEVANJE IN ZNANOST RUSKE FEDERACIJE Zvezna državna proračunska visokošolska izobraževalna ustanova "Državna univerza Kurgan" Oddelek za "Splošno fiziko"
Tema 12. Enosmerni električni tok 1. Električni tok in jakost toka Prosti nosilci naboja (elektroni in/ali ioni), ki so prisotni v snovi v normalnem stanju, se gibljejo kaotično. Če ustvarite zunanjo
Zvezna agencija za izobraževanje Državna izobraževalna ustanova višjega strokovnega izobraževanja Uralska državna tehnična univerza - UPI DC AKTUALNO Vprašanja za programirano kontrolo v fiziki za študente vseh oblik izobraževanja vseh
DELO 0 MODELIRANJE PLANPARALELNEGA ELEKTROSTATIČNEGA POLJA V PREVODNIH PLOŠČINAH Namen dela. Eksperimentalno pridobite sliko enakega električnega potenciala in nanjo narišite napetostne črte
LABORATORIJSKO DELO N 5 PREUČEVANJE ZAKONITOSTI DC TOKA CILJ DELA 1. Pridobivanje praktičnih veščin pri delu z najpreprostejšimi električnimi merilnimi instrumenti. 2. Preučevanje zakonov električnega toka
Moskovska državna univerza poimenovana po. M. V. Lomonosova Fakulteta za fiziko Oddelek za splošno fiziko Laboratorij vaje iz splošne fizike (elektrika in magnetizem) Laboratorij
Predavanje 25 Enosmerni električni tok. Moč in gostota toka. Ohmov zakon za homogeni del verige. Delo in trenutna moč. Zakon Joula Lenza. Ohmov zakon za neenoten odsek vezja. Kirchhoffova pravila.
Stalni električni tok Jakost toka Gostota toka Električni tok je urejeno gibanje električnih nabojev Te naboje imenujemo nosilci toka V kovinah in polprevodnikih nosilci toka
3. Laboratorijske vaje 21 RAZISKOVANJE ELEKTROSTATIČNEGA POLJA Cilji dela: 1) eksperimentalno preučiti kvazistacionarno električno polje, zgraditi sliko ekvipotencialnih površin in črt.
Izpit Enačba kontinuitete ali enačba kontinuitete (nadaljevanje) Izbirni vstavek Kot je navedeno zgoraj, če namesto naboja, ki teče iz volumna V, upoštevamo naboj, ki ostane
Laboratorijske vaje Določanje upornosti prevodnika. Uvod. Električni tok je urejeno gibanje nabitih delcev. Sami ti delci se imenujejo nosilci toka. V kovinah
Državna visokošolska ustanova "DONETSKA NACIONALNA TEHNIČNA UNIVERZA" Oddelek za fiziko Laboratorijsko poročilo 7 ŠTUDIJ APERIODIČNE RAZPROZORITVE KONDENZATORJA IN DOLOČANJE NJEGA
Laboratorijske vaje.3 RAZISKOVANJE ZNAČILNOSTI TOKOVNEGA VIRA Namen dela: preučiti odvisnosti toka, skupne in izkoristne moči, izkoristka vira od upora obremenitve;
DC TOK 2008 Vezje je sestavljeno iz tokovnega vira z EMF 4,5 V in notranjim uporom r = 5 ohm ter vodnikov z uporom = 4,5 ohm in 2 = ohm Delo, ki ga opravi tok v vodniku v 20 minutah, je enako r ε
LABORATORIJSKO DELO 5 MERITEV UPORA PREVODNIKA Namen dela: preučevanje metod za merjenje upora, preučevanje zakonitosti električnega toka v tokokrogih s serijsko in vzporedno vezavo.
Ohmov zakon za neenoten odsek vezja. Odvisnost gostote toka od hitrosti drifta prostih nabojev. Gostota toka je vektor, določen z razmerjem Sl. 1 kjer je jakost toka v območju, območju
ELEKTROSTATIKA Laboratorijske vaje 1.1 PREUČEVANJE ELEKTROSTATIČNEGA POLJA S SIMULACIJSKO METODO Namen dela: eksperimentalno preučevanje elektrostatičnega polja z metodo modeliranja. Oprema.
Laboratorijsko delo.
Preučevanje Ohmovega zakona za celotno vezje.
Cilj dela:
Izmerite EMF in notranji upor tokovnega vira.
Oprema:
Napajalnik (usmernik). Reostat (30 Ohm, 2 A). Ampermeter. Voltmeter. Ključ. Povezovalne žice.
Eksperimentalna postavitev je prikazana na fotografiji 1.
Na vir toka 1 priključimo reostat 2, ampermeter 3, ključ 4.
Voltmeter 5 priključimo neposredno na vir toka.
Električni diagram tega vezja je prikazan na sliki 1.
Po Ohmovem zakonu je moč toka v zaprtem tokokrogu z enim virom toka določena z izrazom
Imamo IR=U - padec napetosti na zunanjem delu tokokroga, ki ga merimo z voltmetrom, ko je tokokrog vklopljen.
Zapišimo formulo (1) takole:
EMF in notranji upor tokovnega vira lahko najdete z vrednostmi toka in napetosti dveh poskusov (na primer 2 in 5).
Zapišimo formulo (2) za dva poskusa.
Iz enačbe (4) najdemo
In za vsak poskus z uporabo formule (2) najdemo E.M.S.
Če namesto reostata vzamemo upor z uporom približno 4 ohmov, potem lahko notranji upor vira najdemo s formulo (1)
Vrstni red dela.
Sestavite električni krog. Izmerite EMF tokovnega vira z voltmetrom, ko je stikalo K odprto. Z reostatom nastavite jakost toka v tokokrogu: 0,3; 0,6; 0,9; 1,2; 1,5; 1,8 A. Zapišite odčitek voltmetra za vsako vrednost toka. Izračunajte notranji upor tokovnega vira z uporabo formule (3).
Poiščite povprečno vrednost ravg.
Vrednosti ε, I, U, r, ravg. zapiši v tabelo.
Razred točnosti šolskih instrumentov je 4%, (tj. k = 0,04.) Tako je absolutna napaka pri merjenju napetosti in EMF enaka
napaka pri merjenju toka
Zapišite končni rezultat meritve ε
Poiščite relativno napako pri merjenju notranjega upora tokovnega vira,
Poiščite absolutno napako pri merjenju notranjega upora
Zapišite končni rezultat meritve r
rav ±Δr=…..
Poiščite notranji upor vira z uporabo formule (5) Zamenjajte reostat v vezju z uporom in s pomočjo formule (6) poiščite notranji upor vira toka.
Zahteve za poročilo:
Naslov in namen dela. Nariši diagram električnega tokokroga. Zapišite računske formule in osnovne izračune. Izpolni tabelo. Narišite graf U=f(I) (upoštevajte, da je pri I=0 U=ε)
Odgovori na vprašanja:
1. Oblikujte Ohmov zakon za celotno vezje.
2. Kaj je EMF?
3. Od česa je odvisna učinkovitost vezja?
4. Kako določiti tok kratkega stika?
5. V katerem primeru ima CPL verige največjo vrednost?
6. V katerem primeru je moč na zunanjem bremenu največja?
7. Prevodnik z uporom 2 Ohma, povezan z elementom z EMF 2,2 V, teče tok 1 A. Poiščite tok kratkega stika elementa.
8. Notranji upor vira 2 ohma. Tok v tokokrogu je 0,5 A. Napetost na zunanjem delu tokokroga je 50 V. Določite tok kratkega stika.
Laboratorijsko delo št. 10. "Preučevanje Ohmovega zakona za celotno vezje - 3. metoda." Namen dela: preučiti Ohmov zakon za celotno vezje. Cilji dela: določitev EMF in notranjega upora vira enosmernega toka glede na njegovo tokovno-napetostno karakteristiko; proučevanje grafične odvisnosti sproščene moči v zunanjem tokokrogu od velikosti električnega toka P f I . Oprema: vir enosmernega toka, ampermeter, voltmeter, vezne žice, ključ, reostat. Teorija in način opravljanja dela: Ohmov zakon I Rr za celotno vezje I Rr. Transformirajmo I R r I R I r U I r U I r U I r . izraz Posledično ima odvisnost napetosti na izhodu vira enosmernega toka od velikosti toka (volt-amperska karakteristika) obliko (glej sliko 1): sl. 1 Analiza tokovno-napetostne karakteristike vira enosmernega toka: 1) za točko C: I=0, potem U 0 r 2) za točko D: U=0, nato 0 I r I r I 3) tg U r I I kratek stik I kratek stik r Izraz za sproščeno moč v zunanjem električnem krogu ima obliko P I U I I r I I 2 r . Zato je grafična odvisnost P f I parabola, katere veje so usmerjene navzdol (glej sliko 2). riž. 2 Analiza grafične odvisnosti P f I (glej sliko 3): sl. 3 1) za t.B: P=0, potem 0 I I 2 r 0 I r I r I kratek. , tj. Abscisa t.B ustreza toku kratkega stika; 2) ker parabola je simetrična, potem je abscisa t.A polovica toka kratkega stika I 3), ker v točki A I I k.z. , ordinata pa ustreza največji vrednosti moči; 2 2r Rr in I 2r , potem po transformacijah dobimo R=r – pogoj, pri katerem moč, ki se sprosti v zunanjem tokokrogu z virom enosmernega toka, prevzame največjo vrednost; 2 r 4) največja vrednost moči P I 2 R . 4r 2r 2 Postopek: 1. Priključite voltmeter na sponke vira enosmernega toka (glej sliko 4). Napetost, ki jo pokaže voltmeter, se vzame kot vrednost EMF vira enosmernega toka in se šteje kot referenca za to laboratorijsko delo. Rezultat zapišite v obliki: (U±U) V. Vzemite absolutno napako, ki je enaka vrednosti deljenja voltmetra. riž. 4 2. Sestavite eksperimentalno postavitev v skladu z diagramom, prikazanim na sliki 5: sl. 5 3. Izvedite serijo 5-10 poskusov z gladkim premikanjem drsnika reostata in zabeležite rezultate meritev v tabelo: Trenutna jakost Napetost I U A V 4. Na podlagi pridobljenih eksperimentalnih podatkov sestavite tokovno-napetostno karakteristiko vira enosmernega toka. 5. Določite možno vrednost EMF vira enosmernega toka in toka kratkega stika. 6. Uporabite tehniko grafične obdelave eksperimentalnih podatkov in izračunov za izračun notranjega upora vira enosmernega toka. 7. Rezultate izračuna predstavite v obliki: EMF vira enosmernega toka: (av±av) V; notranji upor vira enosmernega toka: r=(rср±рср) Ohm. 8. Konstruirajte grafično razmerje U f I v Microsoft Excelu s pomočjo čarovnika za grafikone, dodajte trendno črto in določite enačbo črte. Z uporabo glavnih parametrov enačbe določite možno vrednost EMF vira enosmernega toka, toka kratkega stika in notranjega upora. 9. Na numeričnih oseh navedite obseg vrednosti emf, notranjega upora vira enosmernega toka in toka kratkega stika, dobljenega z različnimi metodami določanja. 10. Raziščite moč, ki se sprosti v zunanjem tokokrogu zaradi velikosti električnega toka. Če želite to narediti, izpolnite tabelo in sestavite grafično odvisnost P f I : Trenutna moč I P A W 11. S pomočjo izdelanega grafa določite največjo vrednost moči, tok kratkega stika, notranji upor tokovnega vira in EMF. 12. Grafično razmerje P f I v Microsoft Excelu je mogoče sestaviti s čarovnikom za grafikone, tako da dodate polinomsko trendno črto s stopnjo 2, ki seka krivuljo z osjo OY (P) v izhodišču in navede enačbo na grafikonu. Z uporabo glavnih parametrov enačbe določite največjo vrednost moči, tok kratkega stika, notranji upor tokovnega vira in EMF. 13. Oblikujte splošen zaključek o delu.
Pri načrtovanju in popravilu vezij za različne namene je treba upoštevati Ohmov zakon za celotno vezje. Zato morajo tisti, ki bodo to počeli, poznati ta zakon, da bi bolje razumeli procese. Ohmove zakone delimo v dve kategoriji:
- za ločen odsek električnega tokokroga;
- za popolno zaprt krog.
V obeh primerih je upoštevan notranji upor v napajalni strukturi. Pri računskih izračunih se uporablja Ohmov zakon za zaprt krog in druge definicije.
Najenostavnejše vezje z virom EMF
Da bi razumeli Ohmov zakon za celotno vezje, zaradi jasnosti študije upoštevamo najpreprostejše vezje z najmanjšim številom elementov, EMF in aktivno uporovno obremenitvijo. V kompletu lahko dodate priključne žice. Avtomobilska baterija 12 V je idealna za napajanje; velja za vir EMF z lastnim uporom v strukturnih elementih.
Vlogo bremena igra navadna žarnica z žarilno nitko z volframovo nitko, ki ima upor več deset ohmov. Ta obremenitev pretvarja električno energijo v toplotno energijo. Le nekaj odstotkov se porabi za oddajanje svetlobnega toka. Pri izračunu takih vezij se uporablja Ohmov zakon za zaprt krog.
Načelo sorazmernosti
Eksperimentalne študije v procesu merjenja količin pri različnih vrednostih parametrov celotnega vezja:
- Jakost toka – I A;
- Vsote uporov baterije in obremenitve – R+r se merijo v ohmih;
- EMF je trenutni vir, označen kot E. merjeno v voltih
Ugotovljeno je bilo, da je jakost toka neposredno sorazmerna z EMF in obratno sorazmerna z vsoto uporov, ki so zaporedno sklenjeni v tokokrogu. To algebraično formuliramo na naslednji način:
Obravnavani primer vezja z zaprto zanko je z enim virom napajanja in enim zunanjim obremenitvenim upornim elementom v obliki žarnice z žarilno nitko. Pri izračunu zapletenih vezij z več vezji in številnimi elementi bremena se Ohmov zakon in druga pravila uporabljajo za celotno vezje. Zlasti morate poznati Kirgoffove zakone, razumeti, kaj so dvokončna omrežja, štiriterminalna omrežja, razvejna vozlišča in posamezne veje. To zahteva podrobno obravnavo v posebnem članku, prej se je ta predmet TERC (teorija električnih in radijskih vezij) poučeval na inštitutih vsaj dve leti. Zato se omejimo na preprosto definicijo le za celoten električni krog.
Značilnosti upora v napajalnikih
Pomembno!Če vidimo upor spirale na svetilki na diagramu in v dejanski zasnovi, potem notranji upor v zasnovi galvanske baterije ali akumulatorja ni viden. V resničnem življenju, tudi če razstavite baterijo, je nemogoče najti upor, ne obstaja kot ločen del, včasih je prikazan na diagramih.
Notranji upor se ustvari na molekularni ravni. Prevodni materiali baterije ali drugega vira energije generatorja s tokovnim usmernikom niso 100 % prevodni. Vedno obstajajo elementi z delci dielektrika ali kovin z drugo prevodnostjo, kar ustvarja tokovne in napetostne izgube v bateriji. Akumulatorji in baterije najbolj jasno prikazujejo vpliv upora strukturnih elementov na vrednost napetosti in toka na izhodu. Sposobnost vira, da proizvaja največji tok, je določena s čistostjo sestave prevodnih elementov in elektrolita. Čistejši kot so materiali, nižja je vrednost r, vir emf proizvaja več toka. In obratno, v prisotnosti nečistoč je tok manjši, r se poveča.
V našem primeru ima baterija EMF 12 V, nanjo je priključena žarnica, ki lahko porabi 21 W moči, v tem načinu se spirala svetilke segreje do največje dovoljene toplote. Formulacija toka, ki teče skozi to, je zapisana kot:
I = P\U = 21 W / 12 V = 1,75 A.
V tem primeru žarilna nitka gori s polovično žarilno nitko; ugotovimo vzrok tega pojava. Za izračun skupne obremenitvene upornosti (R + r) uporablja Ohmove zakone za posamezne odseke tokokrogov in načela sorazmernosti:
(R + r) = 12 \ 1,75 = 6,85 Ohm.
Postavlja se vprašanje, kako iz vsote uporov izluščiti vrednost r. Sprejemljiva možnost je merjenje upora spirale svetilke z multimetrom, odštevanje od skupne vrednosti in pridobitev vrednosti r - EMF. Ta metoda ne bo natančna - ko se tuljava segreje, upor bistveno spremeni svojo vrednost. Očitno je, da žarnica ne porabi energije, ki je navedena v njenih karakteristikah. Jasno je, da sta napetost in tok za filament tuljave majhna. Če želite izvedeti razlog, izmerimo padec napetosti na akumulatorju s priključeno obremenitvijo, na primer bo 8 voltov. Predpostavimo, da je upor vijačnice izračunan z uporabo načel sorazmernosti:
U/I = 12V/1,75A = 6,85 Ohm.
Ko napetost pade, upor žarnice ostane konstanten, v tem primeru:
- I = U/R = 8V/6,85 Ohm = 1,16 A z zahtevanim 1,75 A;
- Izguba toka = (1,75 -1,16) = 0,59 A;
- Po napetosti = 12V – 8V = 4V.
Poraba energije bo P = UxI = 8V x 1,16A = 9,28 W namesto zahtevanih 21 W. Ugotovimo, kam gre energija. Ne more preseči zaprte zanke; ostanejo le žice in zasnova vira EMF.
EMF odpornost –rse lahko izračuna z vrednostmi izgubljene napetosti in toka:
r = 4V/0,59A = 6,7 Ohm.
Izkazalo se je, da notranji upor vira energije "poje" polovico sproščene energije in to seveda ni normalno.
To se zgodi pri starih, potečenih ali okvarjenih baterijah. Zdaj proizvajalci poskušajo spremljati kakovost in čistost uporabljenih materialov za prenos toka, da bi zmanjšali izgube. Da se obremenitvi zagotovi največja moč, tehnologije izdelave virov EMF nadzorujejo, da vrednost ne presega 0,25 Ohma.
Če poznate Ohmov zakon za zaprto vezje, z uporabo postulatov sorazmernosti lahko enostavno izračunate potrebne parametre za električna vezja, da prepoznate elemente z napako ali oblikujete nova vezja za različne namene.
Video
