חוקים בסיסיים של זרם חשמלי. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

חוקים בסיסיים של זרם חשמלי. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / חשמל למתחילים

חוק אוהם. מתח וזרם נחשבים למאפיינים השימושיים ביותר של מעגלים חשמליים. אחד המאפיינים העיקריים של השימוש בחשמל הוא הובלה מהירה של אנרגיה ממקום למקום והעברתה לצרכן בצורה הנדרשת. המכפלה של הפרש הפוטנציאל והזרם נותן כוח, כלומר, כמות האנרגיה המופקת במעגל ליחידת זמן. כפי שהוזכר לעיל, כדי למדוד את ההספק במעגל חשמלי, יהיה צורך ב-3 מכשירים. האם אפשר להסתדר עם אחד בלבד ולחשב את ההספק מהקריאות שלו ומאפיין כלשהו של המעגל, כמו ההתנגדות שלו? אנשים רבים אהבו את הרעיון הזה ומצאו אותו פורה.

אז מהי ההתנגדות של חוט או מעגל בכללותו? האם לחוט, כמו צינורות מים או צינורות מערכת ואקום, יש תכונה קבועה שאפשר לקרוא לה התנגדות? לדוגמה, בצינורות, היחס בין הפרש הלחץ המייצר זרימה חלקי קצב הזרימה הוא בדרך כלל מאפיין קבוע של הצינור. באופן דומה, זרימת החום בחוט נשלטת על ידי קשר פשוט הכולל את הפרש הטמפרטורה, שטח החתך של החוט ואורכו. הגילוי של קשר כזה למעגלים חשמליים היה תוצאה של חיפוש מוצלח.

בשנות ה-1820 של המאה ה-XNUMX, המורה הגרמני גאורג אוהם היה הראשון שהחל בחיפוש אחר הקשר הנ"ל. קודם כל, הוא חתר לתהילה ולתהילה, שיאפשרו לו ללמד באוניברסיטה. לכן הוא בחר בתחום מחקר שהבטיח יתרונות מיוחדים.

אום היה בנו של מכונאי, אז הוא ידע לצייר חוטי מתכת בעוביים שונים, שהוא צריך לניסויים. מכיוון שאי אפשר היה לקנות חוט מתאים באותם ימים, אום הכין אותו בעצמו. במהלך הניסויים שלו, הוא ניסה אורכים שונים, עובי שונה, מתכות שונות ואפילו טמפרטורות שונות. הוא שינה את כל הגורמים הללו בזה אחר זה. בתקופתו של אוהם, הסוללות עדיין היו חלשות והפיקו זרם לא עקבי. בהקשר זה, השתמש החוקר בצמד תרמי כמחולל, שהצומת החם שלו הוצב בלהבה. בנוסף, הוא השתמש במד זרם מגנטי גולמי, ומדד הפרשי פוטנציאל (אוהם קרא להם "מתחים") על ידי שינוי הטמפרטורה או מספר הצמתים התרמיים.

חקר המעגלים החשמליים רק החל להתפתח. לאחר שהומצאו הסוללות בסביבות 1800, היא החלה להתפתח הרבה יותר מהר. תוכננו ויוצרו מכשירים שונים (לעיתים קרובות ביד), התגלו חוקים חדשים, הופיעו מושגים ומונחים וכו'. כל זה הוביל להבנה מעמיקה יותר של תופעות וגורמים חשמליים.

עדכון הידע על חשמל, מצד אחד, הפך להיות הסיבה להופעתו של תחום חדש בפיזיקה, מצד שני, הוא היה הבסיס להתפתחות המהירה של הנדסת חשמל, כלומר סוללות, גנרטורים, מערכות אספקת חשמל לתאורה הומצאו כונן חשמלי, תנורים חשמליים, מנועים חשמליים וכו', אחר.

לתגליותיו של אוהם הייתה חשיבות רבה הן לפיתוח חקר החשמל והן לפיתוח הנדסת חשמל יישומית. הם אפשרו לחזות בקלות את המאפיינים של מעגלים חשמליים עבור זרם ישר, ולאחר מכן עבור זרם חילופין. בשנת 1826 פירסם אוהם ספר שבו הוא הציג מסקנות תיאורטיות ותוצאות ניסויים. אבל תקוותיו לא היו מוצדקות: הספר התקבל בלעג. זה קרה בגלל ששיטת הניסויים הגסה נראתה לא מושכת בעידן שבו רבים התעניינו בפילוסופיה.

לא הייתה לו ברירה אלא לעזוב את תפקיד ההוראה שלו. הוא לא השיג מינוי לאוניברסיטה מאותה סיבה. במשך 6 שנים חי המדען בעוני, ללא אמון בעתיד, וחווה תחושת אכזבה מרה.

אבל בהדרגה זכו יצירותיו לתהילה, תחילה מחוץ לגרמניה. אום זכה לכבוד בחו"ל ונהנה מהמחקר שלו. בהקשר זה, נאלצו בני ארצו להכיר בו במולדתו. ב-1849 קיבל תואר פרופסור באוניברסיטת מינכן.

אוהם גילה חוק פשוט הקובע את הקשר בין זרם ומתח עבור חתיכת חוט (עבור חלק ממעגל, עבור כל המעגל). בנוסף, הוא חיבר כללים המאפשרים לקבוע מה ישתנה אם תיקח חוט בגודל אחר.

חוק אוהם מנוסח כך: עוצמת הזרם בקטע של מעגל עומדת ביחס ישר למתח בקטע זה וביחס הפוך להתנגדות הקטע.

חוק ג'ול-לנץ. זרם חשמלי בכל חלק של המעגל עושה עבודה מסוימת. לדוגמה, ניקח כל קטע של המעגל שבין קצוותיו יש מתח (U). בהגדרה של מתח חשמלי, העבודה הנעשית בעת העברת יחידת מטען בין שתי נקודות שווה ל-U. אם עוצמת הזרם בקטע נתון של המעגל שווה ל-i, אזי עם הזמן t המטען שהוא יעבור, ו לכן עבודת הזרם החשמלי בסעיף זה תהיה:

A = Uit.

ביטוי זה תקף לזרם ישר בכל מקרה, לכל קטע במעגל, אשר עשוי להכיל מוליכים, מנועים חשמליים וכו'. הספק הזרם, כלומר עבודה ליחידת זמן, שווה ל:

P \uXNUMXd A / t \uXNUMXd Ui.

נוסחה זו משמשת במערכת SI כדי לקבוע את יחידת המתח.

הבה נניח שהקטע של המעגל הוא מוליך נייח. במקרה זה, כל העבודה תהפוך לחום, אשר ישוחרר במוליך זה. אם המוליך הומוגני ומציית לחוק אוהם (זה כולל את כל המתכות והאלקטרוליטים), אז:

U = איר,

כאשר r הוא ההתנגדות של המוליך. במקרה הזה:

A = rt2t.

חוק זה נגזר לראשונה באופן אמפירי על ידי א. לנץ, ובאופן בלתי תלוי בו, על ידי ג'ול.

יש לציין שלמוליכי חימום יש יישומים רבים בטכנולוגיה. הנפוצות והחשובות ביניהן הן מנורות תאורת ליבון.

חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית. במחצית הראשונה של המאה ה-XNUMX גילה הפיזיקאי האנגלי מ.פאראדיי את תופעת האינדוקציה המגנטית. עובדה זו, לאחר שהפכה לנחלתם של חוקרים רבים, נתנה תנופה חזקה לפיתוח הנדסת חשמל ורדיו.

במהלך הניסויים גילה פאראדיי שכאשר מספר קווי האינדוקציה המגנטיים החודרים למשטח התחום בלולאה סגורה משתנה, נוצר בו זרם חשמלי. זה הבסיס אולי לחוק הכי חשוב בפיזיקה - חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית. הזרם המתרחש במעגל נקרא אינדוקציה.

בשל העובדה שזרם חשמלי נוצר במעגל רק כאשר מטענים חופשיים נחשפים לכוחות חיצוניים, אז עם משתנה שטף מגנטי העובר לאורך פני השטח של מעגל סגור, אותם כוחות חיצוניים מופיעים בו. פעולת הכוחות החיצוניים בפיזיקה נקראת כוח אלקטרו-מוטורי או emf מושרה.

אינדוקציה אלקטרומגנטית מופיעה גם במוליכים פתוחים. כאשר מוליך חוצה קווי כוח מגנטיים, מתח מופיע בקצותיו. הסיבה להופעת מתח כזה היא ה-emf המושרה. אם השטף המגנטי העובר דרך לולאה סגורה אינו משתנה, לא מופיע זרם מושרה.

באמצעות המושג "EMF אינדוקציה", אנו יכולים לדבר על חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית, כלומר, EMF האינדוקציה בלולאה סגורה שווה בגודלו לקצב השינוי של השטף המגנטי דרך המשטח התחום על ידי הלולאה.

שלטון לנץ. כפי שאנו כבר יודעים, זרם מושרה מתעורר במוליך. בהתאם לתנאי המראה שלו, יש לו כיוון שונה. בהזדמנות זו, ניסח הפיזיקאי הרוסי לנץ את הכלל הבא: לזרם המושרה המתעורר במעגל סגור יש תמיד כיוון כזה שהשדה המגנטי שהוא יוצר אינו מאפשר לשטף המגנטי להשתנות. כל זה גורם להופעת זרם אינדוקציה.

לזרם אינדוקציה, כמו לכל אחר, יש אנרגיה. המשמעות היא שבמקרה של זרם אינדוקציה, מופיעה אנרגיה חשמלית. על פי חוק השימור וההתמרה של אנרגיה, האנרגיה הנ"ל יכולה להתעורר רק בגלל כמות האנרגיה של סוג אחר של אנרגיה. לפיכך, שלטונו של לנץ תואם לחלוטין את חוק השימור וההתמרה של האנרגיה.

בנוסף לאינדוקציה, מה שנקרא אינדוקציה עצמית יכולה להופיע בסליל. המהות שלה היא כדלקמן.

אם נוצר זרם בסליל או שעוצמתו משתנה, מופיע שדה מגנטי משתנה. ואם השטף המגנטי העובר דרך הסליל משתנה, אז מופיע בו כוח אלקטרו-מוטיבי, הנקרא emf של אינדוקציה עצמית.

לפי הכלל של לנץ, ה-emf ההשרה העצמי בעת סגירת מעגל מפריע לעוצמת הזרם ומונע ממנו להגדיל. כאשר המעגל כבוי, ה-EMF המושרה עצמית מפחית את עוצמת הזרם. במקרה שבו עוצמת הזרם בסליל מגיעה לערך מסוים, השדה המגנטי מפסיק להשתנות וה-EMF של ההשראה העצמית הופך לאפס.

מחבר: Smirnova L.N.

ראה מאמרים אחרים סעיף חשמל למתחילים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

חיתול חכם בפלטפורמת אינטל 14.06.2015

הוצג בינואר 2014, מחשב Intel Edison הזעיר בגודל כרטיס SD הבנוי על פלטפורמת Intel Quark משמש בפיתוח יוצא דופן שהוצג ב-Computex על ידי Acer. אנחנו מדברים על חיתול חכם DiaperPie.

"מוח" בצורת מודול אלקטרוני בגודל מטבע נמצא בתוך חיתול רגיל ועוקב אחר טמפרטורת הילד והמיקום שהוא לוקח בחלום. כמובן שהחיישנים בהם מצויד המודול מאפשרים לשלוט בלחות ובריח של מתאן - סימנים לכך שמערכות איברי המין והעיכול של הילד עושות את עבודתן כראוי.

הנתונים שהמודול אוסף מועברים באמצעות Bluetooth LE לאפליקציה בסמארטפון נייד ולענן. זה מאפשר לך להודיע למבוגר בזמן שהגיע הזמן לשים לב לילד.

עוד חדשות מעניינות:

▪ עריכת עוברי אדם בפעם הראשונה

▪ לקהל יש מוח קולקטיבי

▪ N-Channel MOSFET מסוג STx9NK60ZD

▪ מצלמת Google Clip עם מערכת בינה מלאכותית

▪ הג'ל ישאב מים מאוויר המדבר

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ נוריות של סעיף האתר. בחירת מאמרים

▪ מאמר הבטחת בטיחות בדרכים. יסודות חיים בטוחים

▪ מאמר מה היו החולשות והחסרונות של אנשים מפורסמים בעבר? תשובה מפורטת

▪ מאמר רואה חשבון של קבוצת הסחורות. תיאור משרה

▪ מאמר קידומת הפרדת דיודה לטלפון. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר אפר יוצא דופן. סוד התמקדות

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר