กฎที่สำคัญที่สุดของวิศวกรรมไฟฟ้าคือกฎของโอห์ม
กฎของโอห์ม
Georg Ohm นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน (1787 - 1854) ได้ทำการทดลองว่าความแรงของกระแส I ที่ไหลผ่านตัวนำโลหะสม่ำเสมอ (เช่น ตัวนำที่แรงภายนอกไม่กระทำ) เป็นสัดส่วนกับแรงดัน U ที่ปลายตัวนำ:
ฉัน = U / R, (1)
โดยที่ R — ความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำ.
สมการ (1) แสดงกฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร (ไม่มีแหล่งกระแส): กระแสในตัวนำเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้และแปรผกผันกับความต้านทานของตัวนำ
ส่วนของวงจรที่ emf ไม่ทำหน้าที่ (แรงภายนอก) เรียกว่าส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันของวงจร ดังนั้น การกำหนดกฎของโอห์มนี้จึงใช้ได้กับส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันของวงจร
ดูที่นี่สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม: กฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร
ตอนนี้เราจะพิจารณาส่วนที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันของวงจร โดยที่ EMF ที่มีประสิทธิภาพของส่วนที่ 1 - 2 แสดงด้วย Ε12 และนำไปใช้ที่ส่วนท้ายของส่วน ความต่างศักย์ — ถึง φ1 — φ2
หากกระแสไหลผ่านตัวนำคงที่ซึ่งก่อตัวเป็นส่วนที่ 1-2 งาน A12 ของแรงทั้งหมด (ภายนอกและไฟฟ้าสถิต) ที่ทำกับตัวพาปัจจุบันคือ กฎการอนุรักษ์และการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน เท่ากับความร้อนที่ปล่อยออกมาในพื้นที่ การทำงานของแรงที่กระทำเมื่อประจุ Q0 เคลื่อนที่ในส่วนที่ 1 — 2:
A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 — φ2) (2)
E.m.s. E12 เช่นกัน แอมแปร์ I เป็นปริมาณสเกลาร์ จะต้องมีเครื่องหมายบวกหรือลบขึ้นอยู่กับสัญญาณของงานที่ทำโดยกองกำลังภายนอก ถ้า ed. ส่งเสริมการเคลื่อนที่ของประจุบวกในทิศทางที่เลือก (ในทิศทาง 1-2) จากนั้น E12> 0 ถ้าหน่วย ป้องกันไม่ให้ประจุบวกเคลื่อนที่ไปในทิศทางนั้น จากนั้น E12 <0
ในช่วงเวลา t ความร้อนจะถูกปล่อยออกมาในตัวนำ:
Q = Az2Rt = IR (มัน) = IRQ0 (3)
จากสูตร (2) และ (3) เราได้รับ:
IR = (φ1 — φ2) + E12 (4)
ที่ไหน
ฉัน = (φ1 — φ2 + E12) / R (5)
นิพจน์ (4) หรือ (5) เป็นกฎของโอห์มสำหรับภาคตัดขวางของวงจรในรูปแบบอินทิกรัลซึ่งเป็นกฎของโอห์มทั่วไป
หากไม่มีแหล่งกระแสในบางส่วนของวงจร (E12 = 0) จาก (5) เราจะมาถึงกฎของโอห์มสำหรับส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันของวงจร
ฉัน = (φ1 — φ2) / R = U / R
ถ้า วงจรไฟฟ้า ปิดแล้วจุดที่เลือก 1 และ 2 ตรงกัน φ1 = φ2; จาก (5) เราได้รับกฎของโอห์มสำหรับวงจรปิด:
ฉัน = E / R,
โดยที่ E คือแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ทำหน้าที่ในวงจร R คือความต้านทานรวมของวงจรทั้งหมด โดยทั่วไป R = r + R1 โดยที่ r คือความต้านทานภายในของแหล่งกระแส R1 คือความต้านทานของวงจรภายนอกดังนั้นกฎของโอห์มสำหรับวงจรปิดจะมีลักษณะดังนี้:
ฉัน = E / (r + R1).
หากวงจรเปิดอยู่แสดงว่าไม่มีกระแสอยู่ในนั้น (I = 0) ดังนั้นจากกฎของโอห์ม (4) เราจะได้ (φ1 — φ2) = E12 นั่นคือ แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่แสดงในวงจรเปิดจะเท่ากับความต่างศักย์ที่ปลายของมัน ดังนั้น ในการค้นหาแรงเคลื่อนไฟฟ้าของแหล่งกระแส จึงจำเป็นต้องวัดความต่างศักย์ระหว่างขั้ววงจรเปิด
ตัวอย่างการคำนวณกฎของโอห์ม:
การคำนวณกระแสตามกฎของโอห์ม
การคำนวณความต้านทานกฎของโอห์ม
แรงดันตก
ดูสิ่งนี้ด้วย:
เกี่ยวกับความต่างศักย์ แรงเคลื่อนไฟฟ้า และแรงดันไฟฟ้า
เกี่ยวกับสนามแม่เหล็ก โซลินอยด์ และแม่เหล็กไฟฟ้า
การเหนี่ยวนำตัวเองและการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน