กฎของโอห์มสำหรับลูกโซ่ที่สมบูรณ์และสำหรับส่วนของลูกโซ่: ตัวเลือกสูตร คำอธิบายและคำอธิบาย

สำหรับวงจรปิด

วงจรปิดหมายถึงการเชื่อมต่อไฟฟ้าแบบปิดซึ่งกระแสหมุนเวียน เมื่อมีสายไฟต่อกันเป็นชุดและต่อวงจรจนครบจนผมวิ่งจากปลายด้านหนึ่งของวงกลมไปอีกด้านหนึ่งจะเป็นวงจรปิด

EMF (E) - แสดงและวัดเป็นโวลต์ และหมายถึงแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากแบตเตอรี่หรือแรงแม่เหล็กตามกฎหมายของฟาราเดย์ ซึ่งระบุว่าสนามแม่เหล็กที่แปรตามเวลาจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า

จากนั้น: E = IR + Ir

E \u003d ฉัน (R + r)

ฉัน \u003d E / (R + r)

โดยที่: r คือความต้านทานของแหล่งกระแส

นิพจน์นี้เรียกว่ากฎของวงจรปิดของโอห์ม

ห่วงโซ่ที่แตกต่างกัน

แยกส่วนและวงจรไฟฟ้าที่สมบูรณ์

กฎของโอห์มที่ใช้กับส่วนใดส่วนหนึ่งหรือทั้งวงจรสามารถพิจารณาได้ในสองตัวเลือกการคำนวณ:

• แยกส่วนสั้น. เป็นส่วนหนึ่งของวงจรที่ไม่มีแหล่งกำเนิด EMF
• ห่วงโซ่ที่สมบูรณ์ประกอบด้วยหนึ่งส่วนขึ้นไป รวมถึงแหล่ง EMF ที่มีความต้านทานภายในของตัวเอง

การคำนวณส่วนปัจจุบันของวงจรไฟฟ้า

ในกรณีนี้ใช้สูตรพื้นฐาน I \u003d U / R ซึ่ง I คือความแรงของกระแส U คือแรงดันไฟฟ้า R คือความต้านทาน เราสามารถกำหนดการตีความกฎของโอห์มที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปได้:

สูตรนี้เป็นพื้นฐานสำหรับสูตรอื่นๆ มากมายที่นำเสนอเกี่ยวกับสิ่งที่เรียกว่า "คาโมมายล์" ในการออกแบบกราฟิก ในภาค P - กำลังถูกกำหนดในภาค I, U และ R - การดำเนินการที่เกี่ยวข้องกับความแรงกระแสแรงดันและความต้านทานในปัจจุบัน

แต่ละนิพจน์ - ทั้งแบบพื้นฐานและแบบเพิ่มเติมช่วยให้คุณสามารถคำนวณพารามิเตอร์ที่แน่นอนขององค์ประกอบที่มีไว้สำหรับใช้ในวงจร

ผู้เชี่ยวชาญที่ทำงานเกี่ยวกับวงจรไฟฟ้าจะทำการกำหนดพารามิเตอร์อย่างรวดเร็วโดยใช้วิธีสามเหลี่ยมที่แสดงในรูป

การคำนวณควรคำนึงถึงความต้านทานของตัวนำที่เชื่อมต่อกับองค์ประกอบของส่วน เนื่องจากทำจากวัสดุที่แตกต่างกัน พารามิเตอร์นี้จะแตกต่างกันในแต่ละกรณีหากจำเป็นต้องสร้างวงจรที่สมบูรณ์ สูตรหลักจะเสริมด้วยพารามิเตอร์ของแหล่งจ่ายแรงดันไฟ เช่น แบตเตอรี่

ตัวเลือกการคำนวณสำหรับห่วงโซ่ที่สมบูรณ์

วงจรที่สมบูรณ์ประกอบด้วยแต่ละส่วน รวมกันเป็นวงจรเดียวพร้อมกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟ (EMF) ดังนั้นความต้านทานที่มีอยู่ของส่วนต่างๆ จึงเสริมด้วยความต้านทานภายในของแหล่งที่เชื่อมต่อ ดังนั้นการตีความหลักที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้จะอ่านดังนี้: I = U / (R + r) มีการเพิ่มเลขชี้กำลังความต้านทาน (r) ของแหล่ง EMF ที่นี่แล้ว

จากมุมมองของฟิสิกส์บริสุทธิ์ ตัวบ่งชี้นี้ถือเป็นค่าที่น้อยมาก อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติเมื่อทำการคำนวณวงจรและวงจรที่ซับซ้อน ผู้เชี่ยวชาญจำเป็นต้องคำนึงถึงเนื่องจากการต้านทานเพิ่มเติมส่งผลต่อความถูกต้องของงาน นอกจากนี้ โครงสร้างของแต่ละแหล่งต่างกันมาก ส่งผลให้ความต้านทานในบางกรณีสามารถแสดงได้ด้วยอัตราที่ค่อนข้างสูง

การคำนวณข้างต้นดำเนินการตามวงจรไฟฟ้ากระแสตรง การดำเนินการและการคำนวณด้วยกระแสสลับจะทำขึ้นตามรูปแบบที่แตกต่างกัน

ผลของกฎหมายต่อตัวแปร

ด้วยกระแสสลับ ความต้านทานของวงจรจะเรียกว่าอิมพีแดนซ์ ซึ่งประกอบด้วยความต้านทานเชิงแอคทีฟและโหลดตัวต้านทานแบบรีแอกทีฟ เนื่องจากการมีอยู่ขององค์ประกอบที่มีคุณสมบัติอุปนัยและค่ากระแสไซน์ แรงดันก็เป็นตัวแปรเช่นกัน ซึ่งทำหน้าที่ตามกฎหมายสวิตชิ่ง

ดังนั้นการออกแบบวงจรไฟฟ้ากระแสสลับของกฎของโอห์มจึงคำนวณโดยคำนึงถึงผลกระทบเฉพาะ: นำหรือล้าหลังขนาดของกระแสจากแรงดันไฟฟ้าตลอดจนการปรากฏตัวของพลังงานที่ใช้งานและปฏิกิริยาในทางกลับกัน ค่ารีแอกแตนซ์รวมถึงส่วนประกอบอุปนัยหรือตัวเก็บประจุ

ปรากฏการณ์ทั้งหมดเหล่านี้จะสอดคล้องกับสูตร Z \u003d U / I หรือ Z \u003d R + J * (XL - XC) โดยที่ Z คืออิมพีแดนซ์ R - โหลดที่ใช้งาน; XL, XC - โหลดอุปนัยและ capacitive; J เป็นปัจจัยแก้ไข

แหล่ง EMF ในวงจรที่สมบูรณ์

สำหรับการเกิดขึ้นของกระแสไฟฟ้าในวงจรปิด วงจรนี้จะต้องมีองค์ประกอบพิเศษอย่างน้อยหนึ่งองค์ประกอบซึ่งจะมีการถ่ายโอนประจุระหว่างขั้วของมัน แรงที่บรรทุกประจุภายในองค์ประกอบนี้กระทำต่อสนามไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่าธรรมชาติของพวกมันจะต้องแตกต่างจากไฟฟ้า ดังนั้นกองกำลังดังกล่าวจึงเรียกว่าบุคคลที่สาม

ข้าว. 1. แรงภายนอกในวิชาฟิสิกส์

องค์ประกอบของวงจรไฟฟ้าที่แรงภายนอกทำงานเพื่อถ่ายเทประจุกับการกระทำของสนามไฟฟ้าเรียกว่าแหล่งกำเนิดกระแส ลักษณะสำคัญของมันคือขนาดของแรงภายนอก ในการอธิบายลักษณะนี้ จึงมีการแนะนำมาตรการพิเศษ - แรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) ซึ่งเขียนแทนด้วยตัวอักษร $\mathscr{E}$

ค่า EMF ของแหล่งจ่ายปัจจุบันเท่ากับอัตราส่วนของแรงภายนอกสำหรับการถ่ายโอนประจุไปยังมูลค่าของประจุนี้:

$$\mathscr{E}={A_{st}\over q}$$

เนื่องจากความหมายของ EMF นั้นใกล้เคียงกับความหมายของแรงดันไฟฟ้ามาก (จำได้ว่า แรงดันคืออัตราส่วนของงานที่ทำโดยสนามไฟฟ้าที่นำประจุมาสู่ค่าของประจุนี้) ดังนั้น EMF ก็เหมือนกับแรงดันที่วัดใน โวลต์:

$$1B={J\overCl}$$

ลักษณะทางไฟฟ้าที่สำคัญที่สุดอันดับสองของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าจริงคือความต้านทานภายในเมื่อประจุถูกถ่ายโอนระหว่างขั้ว ประจุจะมีปฏิกิริยากับสารของแหล่งกำเนิด EMF ดังนั้น แหล่งกำเนิดของกระแสไฟฟ้าจึงมีความต้านทานอยู่บ้าง ความต้านทานภายใน เช่นเดียวกับความต้านทานทั่วไป วัดเป็นโอห์ม แต่เขียนแทนด้วยตัวอักษรละตินตัวเล็ก $r$

ข้าว. 2. ตัวอย่างแหล่งที่มาปัจจุบัน

R - ความต้านทานไฟฟ้า

ความต้านทานเป็นส่วนกลับของแรงดันไฟฟ้าและสามารถเปรียบเทียบได้กับผลของการเคลื่อนไหวร่างกายกับการเคลื่อนไหวในน้ำไหล หน่วยของ R คือ Om ซึ่งเขียนแทนด้วยอักษรกรีกตัวพิมพ์ใหญ่ Omega

ส่วนกลับของความต้านทาน (1/R) เรียกว่าการนำไฟฟ้า ซึ่งวัดความสามารถของวัตถุในการนำประจุ แสดงเป็นหน่วยของซีเมนส์

ปริมาณอิสระทางเรขาคณิตที่ใช้เรียกว่า สภาพต้านทาน และมักแสดงด้วยสัญลักษณ์กรีก r

ข้อมูลเพิ่มเติม. กฎของโอห์มช่วยสร้างตัวบ่งชี้ที่สำคัญสามประการของการทำงานของเครือข่ายไฟฟ้า ซึ่งทำให้การคำนวณพลังงานง่ายขึ้น ใช้ไม่ได้กับเครือข่ายด้านเดียวที่มีองค์ประกอบ เช่น ไดโอด ทรานซิสเตอร์ และอื่นๆ และยังใช้ไม่ได้กับองค์ประกอบที่ไม่เป็นเชิงเส้นซึ่งมีไทริสเตอร์เป็นตัวอย่าง เนื่องจากค่าความต้านทานขององค์ประกอบเหล่านี้เปลี่ยนแปลงไปตามแรงดันและกระแสที่กำหนด

ที่ความถี่สูง พฤติกรรมแบบกระจายจะกลายเป็นส่วนสำคัญ สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับสายไฟที่ยาวมาก แม้ที่ความถี่ต่ำถึง 60 Hz สายส่งที่ยาวมาก เช่น 30 กม. ก็มีลักษณะแบบกระจายสาเหตุหลักคือสัญญาณไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพซึ่งแพร่กระจายในวงจรคือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ไม่ใช่โวลต์และแอมแปร์ซึ่งติดโดยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ตัวนำเพียงแค่ทำหน้าที่เป็นแนวทางสำหรับคลื่น ตัวอย่างเช่น สายโคแอกเชียลจะแสดงค่า Z = 75 โอห์ม แม้ว่าค่าความต้านทานกระแสตรงจะน้อยมากก็ตาม

กฎของโอห์มเป็นกฎพื้นฐานของวิศวกรรมไฟฟ้า มีการใช้งานจริงจำนวนมากในวงจรไฟฟ้าและส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด

ตัวอย่างทั่วไปของการประยุกต์ใช้กฎของโอห์ม:

1. กำลังจ่ายให้กับเครื่องทำความร้อนไฟฟ้า เมื่อพิจารณาถึงความต้านทานของคอยล์ฮีตเตอร์และแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ พลังงานที่จ่ายให้กับฮีตเตอร์นั้นสามารถคำนวณได้
2. ทางเลือกของฟิวส์ เป็นส่วนประกอบป้องกันที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ฟิวส์/CB ได้รับการจัดอันดับเป็นแอมป์ อัตราฟิวส์ปัจจุบันคำนวณโดยใช้กฎของโอห์ม
3. การออกแบบอุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น แล็ปท็อปและโทรศัพท์มือถือ ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ DC ที่มีพิกัดกระแสไฟเฉพาะ แบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือทั่วไปต้องใช้ 0.7-1A ตัวต้านทานจะใช้เพื่อควบคุมอัตราการไหลของกระแสผ่านส่วนประกอบเหล่านี้ กฎของโอห์มใช้ในการคำนวณกระแสไฟในวงจรทั่วไป

มีอยู่ครั้งหนึ่ง ข้อสรุปของโอห์มกลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการวิจัยใหม่ในสาขาไฟฟ้า และวันนี้พวกเขาไม่ได้สูญเสียความสำคัญของมันไป เนื่องจากวิศวกรรมไฟฟ้าสมัยใหม่ใช้หลักการเหล่านี้ ในปี 1841 Om ได้รับรางวัลเกียรติยศสูงสุดของ Royal Society นั่นคือเหรียญ Copley และคำว่า "Om" ได้รับการยอมรับว่าเป็นหน่วยต่อต้านตั้งแต่ช่วงปี 1872

ส่วนที่ไม่สม่ำเสมอของวงจร DC

โครงสร้างที่ต่างกันมีส่วนของวงจรซึ่งนอกจากตัวนำและองค์ประกอบแล้วยังมีแหล่งกระแส ต้องคำนึงถึง EMF ของมันด้วยเมื่อคำนวณความแรงของกระแสรวมในบริเวณนี้

มีสูตรที่กำหนดพารามิเตอร์หลักและกระบวนการของไซต์ที่ต่างกัน: q = q0 x n x V. ตัวบ่งชี้มีลักษณะดังนี้:

• ในกระบวนการเคลื่อนย้ายประจุ (q) พวกมันจะได้รับความหนาแน่นที่แน่นอน ประสิทธิภาพของมันขึ้นอยู่กับความแรงของกระแสและพื้นที่หน้าตัดของตัวนำ (S)
• ภายใต้เงื่อนไขของความเข้มข้นที่แน่นอน (n) เป็นไปได้ที่จะระบุจำนวนหน่วยประจุ (q0) ที่ถูกย้ายในช่วงเวลาเดียวอย่างแม่นยำ
• สำหรับการคำนวณ ตัวนำไฟฟ้าถือเป็นส่วนทรงกระบอกที่มีปริมาตร (V) ตามเงื่อนไข

เมื่อต่อตัวนำเข้ากับแบตเตอรี่ แบตเตอรีจะถูกคายประจุหลังจากนั้นครู่หนึ่ง นั่นคือการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจะค่อย ๆ ช้าลงและในที่สุดก็หยุดพร้อมกัน สิ่งนี้อำนวยความสะดวกโดยโครงตาข่ายโมเลกุลของตัวนำซึ่งต่อต้านการชนกันของอิเล็กตรอนระหว่างกันและปัจจัยอื่นๆ เพื่อเอาชนะการต่อต้านดังกล่าว กองกำลังของบุคคลที่สามจะต้องใช้เพิ่มเติม

ระหว่างการคำนวณ แรงเหล่านี้จะถูกเพิ่มเข้าไปในหน่วยคูลอมบ์ นอกจากนี้ในการถ่ายโอนหน่วยประจุ q จากจุดที่ 1 ไปยังจุดที่ 2 จำเป็นต้องดำเนินการ A1-2 หรือเพียงแค่ A12 เพื่อจุดประสงค์นี้ ความต่างศักย์ (ϕ1 - ϕ2) จะถูกสร้างขึ้น ภายใต้การกระทำของแหล่งกระแสตรง EMF เกิดขึ้นโดยเคลื่อนที่ประจุไปตามวงจร ขนาดของความเค้นทั้งหมดจะประกอบด้วยแรงทั้งหมดที่ระบุไว้ข้างต้น

ต้องคำนึงถึงขั้วของการเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ DC ในการคำนวณ เมื่อเปลี่ยนขั้ว EMF ก็จะเปลี่ยน เร่งหรือชะลอการเคลื่อนที่ของประจุ

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมและแบบขนานขององค์ประกอบ

สำหรับองค์ประกอบของวงจรไฟฟ้า (ส่วนของวงจร) โมเมนต์เฉพาะคือการเชื่อมต่อแบบอนุกรมหรือแบบขนาน

ดังนั้นการเชื่อมต่อแต่ละประเภทจึงมีลักษณะที่แตกต่างกันของกระแสและการจ่ายแรงดันไฟ ในบัญชีนี้ กฎของโอห์มยังนำไปใช้ในรูปแบบต่างๆ ขึ้นอยู่กับตัวเลือกในการรวมองค์ประกอบด้วย

ห่วงโซ่ขององค์ประกอบต้านทานที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม

สำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรม (ส่วนของวงจรที่มีสององค์ประกอบ) จะใช้ถ้อยคำ:

• ฉัน = ฉัน₁ = ฉัน₂ ;
• ยู = ยู₁ + คุณ₂ ;
• R=R₁ + ร₂

สูตรนี้แสดงให้เห็นชัดเจนว่า กระแสที่ไหลในส่วนของวงจรจะไม่เปลี่ยนค่าโดยไม่คำนึงถึงจำนวนของส่วนประกอบต้านทานที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม

การเชื่อมต่อองค์ประกอบต้านทานในส่วนวงจรต่ออนุกรมกัน ตัวเลือกนี้มีกฎหมายการคำนวณของตัวเอง ในแผนภาพ: I, I1, I2 - กระแสไหล; R1, R2 - องค์ประกอบต้านทาน; U, U1, U2 - แรงดันไฟฟ้าที่ใช้

ปริมาณแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับส่วนประกอบตัวต้านทานแบบแอคทีฟของวงจรคือผลรวมและบวกเข้ากับค่าของแหล่งกำเนิด EMF

ในกรณีนี้ แรงดันไฟฟ้าของแต่ละส่วนประกอบคือ: Ux = I * Rx

ความต้านทานรวมควรพิจารณาเป็นผลรวมของค่าของส่วนประกอบความต้านทานทั้งหมดของวงจร

ห่วงโซ่ขององค์ประกอบต้านทานที่เชื่อมต่อแบบขนาน

ในกรณีที่มีการเชื่อมต่อแบบขนานของส่วนประกอบต้านทาน สูตรนี้ถือว่ายุติธรรมโดยคำนึงถึงกฎหมายของโอห์มนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน:

• ฉัน = ฉัน₁ + ฉัน₂ … ;
• ยู = ยู₁ = คุณ₂ … ;
• 1/R = 1/R₁ +1 / R₂ + …

ตัวเลือกสำหรับการรวบรวมส่วนวงจรของประเภท "ผสม" จะไม่ถูกแยกออกเมื่อใช้การเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรม

การเชื่อมต่อขององค์ประกอบต้านทานในส่วนวงจรขนานกัน สำหรับตัวเลือกนี้ จะใช้กฎหมายการคำนวณของตัวเอง ในแผนภาพ: I, I1, I2 - กระแสไหล; R1, R2 - องค์ประกอบต้านทาน; U - แรงดันไฟฟ้าที่ใช้; A, B - จุดเข้า / ออก

สำหรับตัวเลือกดังกล่าว การคำนวณมักจะดำเนินการโดยการคำนวณเริ่มต้นของพิกัดความต้านทานของการเชื่อมต่อแบบขนาน จากนั้นค่าของตัวต้านทานที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมจะถูกเพิ่มเข้ากับผลลัพธ์

รูปแบบปริพันธ์และอนุพันธ์ของกฎหมาย

จุดทั้งหมดข้างต้นพร้อมการคำนวณใช้ได้กับเงื่อนไขเมื่อใช้ตัวนำของโครงสร้าง "ที่เป็นเนื้อเดียวกัน" เป็นส่วนหนึ่งของวงจรไฟฟ้า

ในขณะเดียวกัน ในทางปฏิบัติ เรามักจะต้องจัดการกับการสร้างแผนผัง ซึ่งโครงสร้างของตัวนำเปลี่ยนแปลงไปในด้านต่างๆ ตัวอย่างเช่นใช้ลวดที่มีหน้าตัดที่ใหญ่กว่าหรือในทางกลับกันลวดที่เล็กกว่านั้นทำจากวัสดุที่แตกต่างกัน

เพื่อพิจารณาความแตกต่างดังกล่าว จึงมีรูปแบบที่เรียกว่า สำหรับตัวนำขนาดเล็กที่ไม่สิ้นสุด ระดับความหนาแน่นกระแสจะคำนวณโดยขึ้นอยู่กับความเข้มและค่าการนำไฟฟ้า

ภายใต้การคำนวณส่วนต่างจะใช้สูตร: J = ό * E

สำหรับการคำนวณอินทิกรัลตามลำดับ สูตร: I * R = φ1 - φ2 + έ

อย่างไรก็ตาม ตัวอย่างเหล่านี้ค่อนข้างใกล้กับโรงเรียนคณิตศาสตร์ระดับอุดมศึกษาและไม่ได้ใช้จริงในการปฏิบัติงานจริงของช่างไฟฟ้าทั่วไป

เข้าใจกระแสและแนวต้าน

เริ่มจากแนวคิดเรื่องกระแสไฟฟ้ากันก่อนกล่าวโดยสรุป กระแสไฟฟ้าที่สัมพันธ์กับโลหะคือการเคลื่อนที่โดยตรงของอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีประจุลบ มักจะแสดงเป็นวงกลมขนาดเล็ก ในสภาวะที่สงบ พวกมันจะเคลื่อนที่แบบสุ่มและเปลี่ยนทิศทางตลอดเวลา ภายใต้เงื่อนไขบางประการ - การปรากฏตัวของความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น - อนุภาคเหล่านี้เริ่มเคลื่อนที่ในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง การเคลื่อนที่นี้เป็นกระแสไฟฟ้า

เพื่อให้ชัดเจนขึ้น เราสามารถเปรียบเทียบอิเล็กตรอนกับน้ำที่หกบนระนาบบางลำ ตราบใดที่เครื่องบินอยู่นิ่ง น้ำก็ไม่เคลื่อนที่ แต่ทันทีที่มีความลาดชันปรากฏขึ้น (ความต่างที่อาจเกิดขึ้น) น้ำก็เริ่มเคลื่อนตัว เหมือนกันกับอิเล็กตรอน

นี่คือวิธีที่สามารถจินตนาการถึงกระแสไฟฟ้าได้

ตอนนี้เราต้องเข้าใจว่าการต่อต้านคืออะไรและทำไมพวกมันถึงมีกระแสย้อนกลับด้วยความแข็งแกร่งในปัจจุบัน: ยิ่งความต้านทานสูง กระแสก็จะยิ่งต่ำลง ดังที่คุณทราบ อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านตัวนำ โดยปกติแล้วจะเป็นลวดโลหะ เนื่องจากโลหะสามารถนำไฟฟ้าได้ดี เรารู้ว่าโลหะมีตาข่ายคริสตัลหนาแน่น: อนุภาคจำนวนมากที่อยู่ใกล้และเชื่อมต่อถึงกัน อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไปมาระหว่างอะตอมของโลหะชนกับพวกมัน ซึ่งทำให้พวกมันเคลื่อนที่ได้ยาก สิ่งนี้ช่วยแสดงให้เห็นความต้านทานที่ตัวนำกระทำ ตอนนี้มันชัดเจนว่าเหตุใดยิ่งความต้านทานสูง ความแรงของกระแสไฟฟ้ายิ่งต่ำ ยิ่งมีอนุภาคมาก ยิ่งยากสำหรับอิเล็กตรอนที่จะเอาชนะเส้นทาง พวกมันจะทำได้ช้ากว่า นี้ดูเหมือนว่าจะได้รับการแยกออก

หากคุณต้องการทดสอบการพึ่งพาอาศัยกันนี้โดยสังเกตจากประสบการณ์ ให้ค้นหาตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ ต่อตัวต้านทานแบบอนุกรม - แอมมิเตอร์ - แหล่งกระแส (แบตเตอรี่)ขอแนะนำให้ใส่สวิตช์เข้าไปในวงจร - สวิตช์สลับธรรมดา

วงจรทดสอบการพึ่งพากระแสบนความต้านทาน

การหมุนลูกบิดตัวต้านทานจะเปลี่ยนความต้านทาน ในขณะเดียวกัน การอ่านค่าแอมมิเตอร์ซึ่งวัดความแรงของกระแสก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ยิ่งไปกว่านั้น ยิ่งมีความต้านทานมากเท่าใด ลูกธนูก็จะยิ่งเบี่ยงเบนน้อยลงเท่านั้น - กระแสไฟก็จะยิ่งน้อยลง ยิ่งความต้านทานต่ำ ลูกศรยิ่งเบี่ยงเบน - กระแสยิ่งมากขึ้น

การพึ่งพากระแสบนแนวต้านนั้นเกือบจะเป็นเส้นตรง กล่าวคือ มันสะท้อนบนกราฟเป็นเส้นตรงเกือบ ทำไมเกือบ - ควรพูดคุยแยกกัน แต่นั่นเป็นอีกเรื่องหนึ่ง

กฎของโอห์มสำหรับกระแสสลับ

เมื่อคำนวณวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ แทนที่จะใช้แนวคิดของความต้านทาน แนวคิดของ "อิมพีแดนซ์" ถูกนำมาใช้ อิมพีแดนซ์แสดงด้วยตัวอักษร Z ซึ่งรวมถึงความต้านทานเชิงแอ็คทีฟของโหลด R_เอ และรีแอกแตนซ์ X (หรือ R_r). นี่เป็นเพราะรูปร่างของกระแสไซน์ (และกระแสของรูปแบบอื่น ๆ ) และพารามิเตอร์ขององค์ประกอบอุปนัยเช่นเดียวกับกฎการสลับ:

1. กระแสในวงจรอุปนัยไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในทันที
2. แรงดันไฟฟ้าในวงจรที่มีความจุไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในทันที

ดังนั้นกระแสจึงเริ่มล้าหลังหรือนำไปสู่แรงดันไฟฟ้า และกำลังไฟฟ้าที่ปรากฏจะถูกแบ่งออกเป็นแบบแอคทีฟและแบบรีแอกทีฟ

U=I/Z

X_หลี่ และ X_ค เป็นส่วนประกอบปฏิกิริยาของโหลด

ในเรื่องนี้แนะนำค่าcosФ:

ที่นี่ - Q - กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟเนื่องจากส่วนประกอบกระแสสลับและอุปนัย - คาปาซิทีฟ, P - พลังงานที่ใช้งาน (กระจายในส่วนประกอบที่ใช้งาน), S - กำลังปรากฏ, cosF - ตัวประกอบกำลัง

คุณอาจสังเกตเห็นว่าสูตรและการแทนค่าของสูตรตัดกับทฤษฎีบทพีทาโกรัส นี่เป็นความจริงและมุม Ф ขึ้นอยู่กับขนาดของส่วนประกอบปฏิกิริยาของโหลด - ยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าใดก็ยิ่งมีขนาดใหญ่เท่านั้นในทางปฏิบัติสิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่ากระแสที่ไหลจริงในเครือข่ายนั้นมากกว่าที่คำนึงถึงโดยมาตรวัดในครัวเรือนในขณะที่องค์กรจ่ายเต็มกำลัง

ในกรณีนี้ ค่าความต้านทานจะแสดงในรูปแบบที่ซับซ้อน:

ในที่นี้ j คือหน่วยจินตภาพ ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับรูปแบบสมการที่ซับซ้อน โดยทั่วไปเรียกน้อยกว่าว่า i แต่ในทางวิศวกรรมไฟฟ้า ค่าประสิทธิผลของกระแสสลับยังแสดงอยู่ด้วย ดังนั้น เพื่อไม่ให้สับสน ควรใช้ j

หน่วยจินตภาพคือ √-1 มีเหตุผลที่ไม่มีตัวเลขดังกล่าวเมื่อยกกำลังสอง ซึ่งอาจส่งผลให้ผลลัพธ์เป็นลบเป็น "-1"

เมื่อกฎของโอห์มเกิดขึ้น

การสร้างเงื่อนไขในอุดมคติไม่ใช่เรื่องง่าย แม้ในตัวนำบริสุทธิ์ ความต้านทานไฟฟ้าจะแปรผันตามอุณหภูมิ การลดลงช่วยลดกิจกรรมของโมเลกุลของตะแกรงคริสตัลซึ่งทำให้การเคลื่อนที่ของประจุฟรีง่ายขึ้น ที่ระดับ "เยือกแข็ง" ระดับหนึ่งจะเกิดผลกระทบของตัวนำยิ่งยวด เมื่อถูกความร้อนจะเกิดผลตรงกันข้าม (การเสื่อมสภาพของการนำไฟฟ้า)

ในเวลาเดียวกัน อิเล็กโทรไลต์ โลหะ และเซรามิกบางชนิดยังคงมีความต้านทานไฟฟ้าโดยไม่คำนึงถึงความหนาแน่นของกระแสไฟ ความเสถียรของพารามิเตอร์ในขณะที่ยังคงรักษาอุณหภูมิไว้ทำให้สามารถใช้สูตรของกฎของโอห์มได้โดยไม่ต้องแก้ไขเพิ่มเติม

วัสดุเซมิคอนดักเตอร์และก๊าซมีลักษณะความต้านทานไฟฟ้าที่แตกต่างกัน พารามิเตอร์นี้ได้รับผลกระทบอย่างมากจากความเข้มของกระแสในระดับเสียงควบคุม ในการคำนวณลักษณะการทำงาน ต้องใช้วิธีการคำนวณแบบพิเศษ

หากพิจารณาจากกระแสสลับ วิธีการคำนวณจะได้รับการแก้ไขในกรณีนี้จะต้องคำนึงถึงการมีอยู่ของส่วนประกอบที่ทำปฏิกิริยา ด้วยลักษณะความต้านทานของความต้านทาน จึงเป็นไปได้ที่จะใช้เทคโนโลยีการคำนวณที่พิจารณาตามสูตรของกฎของโอห์ม

กฎของเคิร์ชฮอฟฟ์

การกระจาย
กระแสในกิ่งของวงจรไฟฟ้า
ปฏิบัติตามกฎข้อที่หนึ่งของ Kirchhoff
และการกระจายความเครียดในส่วนต่างๆ
เชนปฏิบัติตามกฎข้อที่สองของ Kirchhoff

กฎของเคิร์ชฮอฟฟ์
ร่วมกับกฎของโอห์มเป็นหลัก
ในทฤษฎีวงจรไฟฟ้า

ครั้งแรก
กฎของเคอร์ชอฟฟ์:

พีชคณิต
ผลรวมของกระแสในโหนดเป็นศูนย์:

_ผม
= 0 (19)

ที่ไหน
ผม
คือจำนวนสาขาที่มาบรรจบกันที่โหนดที่กำหนด

นั่นคือ ผลรวม
แผ่ขยายไปตามกระแสน้ำในกิ่งก้าน
ซึ่งมาบรรจบกันในการพิจารณา
โหนด

รูปที่ 17 ภาพประกอบ
กฎข้อที่หนึ่งของ Kirchhoff

ตัวเลข
สมการที่รวบรวมตามครั้งแรก
กฎของ Kirchhoff ถูกกำหนดโดยสูตร:

นู๋
= นู๋
– 1,

ที่ไหน
หนู
คือจำนวนโหนดในสายที่พิจารณา

สัญญาณของกระแสน้ำใน
โดยคำนึงถึงสมการที่เลือกไว้
ทิศทางบวก ป้ายที่
กระแสจะเท่ากันหากกระแสเท่ากัน
เชิงสัมพันธ์กับสิ่งนี้
โหนด

ตัวอย่างเช่น,
สำหรับโหนดที่แสดงในรูปที่ 17:
เรากำหนดสัญญาณให้กับกระแสที่ไหลไปยังโหนด
"+" และกระแสน้ำที่ไหลจากโหนด - สัญญาณ
«-».

แล้วสมการ
ตามกฎข้อที่หนึ่งของ Kirchhoff จะเขียนว่า
ดังนั้น:

ฉัน₁
- ฉัน₂
+ ฉัน₃
- ฉัน₄
= 0.

สมการ
รวบรวมตามกฎข้อที่หนึ่งของ Kirchhoff
เรียกว่าโหนด

นี้
กฎหมายเป็นการแสดงออกถึงความจริงที่ว่าในโหนด
ประจุไฟฟ้าไม่สะสม
และไม่ถูกบริโภค ปริมาณไฟฟ้า
ค่าใช้จ่ายที่มายังไซต์เท่ากับยอดรวม
ค่าใช้จ่ายออกจากโหนดในที่เดียว
ช่วงเวลาเดียวกัน

ที่สอง
กฎของเคอร์ชอฟฟ์:

พีชคณิต
ผลรวมของแรงเคลื่อนไฟฟ้า ในวงจรปิดใด ๆ
ห่วงโซ่มีค่าเท่ากับผลรวมเชิงพีชคณิตของน้ำตก
แรงดันไฟฟ้าบนองค์ประกอบของวงจรนี้:

อุย
= 
ไอ

IiRi=Ei(20)

ที่ไหน
ผม
- หมายเลของค์ประกอบ (ความต้านทานหรือ
แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้า) ในการพิจารณา
รูปร่าง

**ตัวเลข
สมการที่รวบรวมตามที่สอง
กฎของ Kirchhoff ถูกกำหนดโดยสูตร:

นู๋
= Nb
- นู๋
+1 – เน็ด

ที่ไหน
Nb
- จำนวนสาขาของวงจรไฟฟ้า

หนู
— จำนวนโหนด;

เน็ด
คือจำนวนของแหล่งกำเนิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าในอุดมคติ

รูปที่ 18 ภาพประกอบ
กฎข้อที่สองของ Kirchhoff

สำหรับ,
เพื่อเขียนกฎข้อที่สองให้ถูกต้อง
Kirchhoff สำหรับรูปร่างที่กำหนดดังนี้
ปฏิบัติตามกฎต่อไปนี้:

1. โดยพลการ
   เลือกทิศทางของบายพาสรูปร่าง
   ตัวอย่างเช่น ตามเข็มนาฬิกา (รูปที่ 18)

2. แรงเคลื่อนไฟฟ้า
   และแรงดันตกที่ตรงกัน
   ในทิศทางที่มีทิศทางที่เลือก
   บายพาสเขียนในนิพจน์ด้วย
   ลงชื่อ "+"; ถ้า e.f.s. และแรงดันตก
   ไม่ตรงกับทิศทาง
   รูปร่างแล้วนำหน้าด้วยเครื่องหมาย
   «-».

ตัวอย่างเช่น,
สำหรับรูปร่างของรูปที่ 18 กฎข้อที่สองของ Kirchhoff
จะเขียนดังนี้

ยู₁
- ยู₂
+ คุณ₃
= อี₁
–E₃
–E₄
(21)

สมการ (20) สามารถเป็น
เขียนใหม่เป็น:

 (อุย
– อี)
= 0 (22)

ที่ไหน
(ยู
– จ)
- ความตึงเครียดบนกิ่งไม้

เพราะเหตุนี้,
กฎข้อที่สองของ Kirchhoff สามารถกำหนดได้
ด้วยวิธีต่อไปนี้:

พีชคณิต
ผลรวมของแรงดันไฟฟ้าบนกิ่งใด ๆ
วงปิดเป็นศูนย์

ศักยภาพ
แผนภาพที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ ทำหน้าที่
การตีความแบบกราฟิกของวินาที
กฎของเคิร์ชฮอฟฟ์

งานหมายเลข 1

ที่
วงจรในรูปที่ 1 ได้รับกระแส I₁
และฉัน₃,
ความต้านทานและแรงเคลื่อนไฟฟ้า กำหนดกระแส
ฉัน₄,
ฉัน₅,
ฉัน₆
; แรงดันไฟฟ้าระหว่างจุด a
และข
ถ้าฉัน₁
= 10mA,
ฉัน₃
= -20 มิลลิแอมป์,
R₄
= 5kOhm,
อี₅
= 20B,
R₅
= 3kOhm,
อี₆
= 40B,
R₆
= 2kOhm.

รูปที่ 1

วิธีการแก้:

1. สำหรับให้
   รูปร่างเราเขียนสองสมการตาม
   กฎข้อที่หนึ่งของ Kirchhoff และกฎข้อหนึ่ง - ตาม
   ที่สอง. ทิศทางของรูปร่าง
   ระบุด้วยลูกศร

ที่
จากผลลัพธ์ของการแก้ปัญหาที่เราได้รับ: I₆
= 0; ฉัน₄
= 10mA;
ฉัน₅
= -10mA

1. ถาม
   ทิศทางแรงดันไฟฟ้าระหว่างจุด
   เอ
   และข
   จากจุด "ก"
   เพื่อชี้ "b"
   - ยู_อะบี.
   หาแรงดันได้จากสมการ
   กฎข้อที่สองของ Kirchhoff:

ฉัน₄R₄
+ คุณ_อะบี
+ ฉัน₆R₆
= 0

ยู_อะบี
= - 50V.

งานหมายเลข 2

สำหรับ
ไดอะแกรมในรูปที่ 2 วาดสมการตาม
กฎของ Kirchhoff และกำหนดสิ่งที่ไม่รู้
คะแนน

ที่ให้ไว้:
ฉัน₁
= 20mA;
ฉัน₂
= 10mA

R₁
= 5kOhm,
R₃
= 4kOhm,
R₄
= 6kOhm,
R₅
= 2kOhm,
R₆
= 4kΩ

รูปที่ 2

วิธีการแก้:

จำนวนโหนด
สมการ - 3 จำนวนสมการเส้นชั้นความสูง
– 1.

จดจำ!
เมื่อรวบรวมสมการตามที่สอง
กฎของ Kirchhoff เราเลือกรูปร่างใน
ซึ่งไม่รวมถึงแหล่งที่มาปัจจุบัน
ทิศทางของรูปร่างจะแสดงในรูป

ที่
ของวงจรนี้กระแสของกิ่ง I₁
และฉัน₂.
ไม่รู้จัก
กระแสน้ำ
ฉัน₃,
ฉัน₄,
ฉัน₅,
ฉัน₆.

กำลังตัดสินใจ
ระบบ เราได้รับ: I₃
= 13.75 มิลลิแอมป์;
ฉัน₄
= -3.75mA;
ฉัน₅
= 6.25mA;
ฉัน₆
= 16.25mA.

แนวคิดพื้นฐาน

กระแสไฟฟ้าไหลเมื่อวงจรปิดยอมให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากศักย์สูงไปยังค่าที่ต่ำกว่าในวงจร กล่าวอีกนัยหนึ่ง กระแสต้องการแหล่งของอิเล็กตรอนที่มีพลังงานเพื่อให้พวกมันเคลื่อนที่ เช่นเดียวกับจุดที่จะกลับคืนมาของประจุลบ ซึ่งมีลักษณะเฉพาะโดยความบกพร่องของพวกมัน ตามปรากฏการณ์ทางกายภาพ กระแสในวงจรมีลักษณะเฉพาะด้วยปริมาณพื้นฐานสามประการ:

• แรงดันไฟฟ้า;
• ความแรงในปัจจุบัน
• ความต้านทานของตัวนำที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่

ความแข็งแกร่งและความตึงเครียด

ความแรงของกระแส (I วัดเป็นแอมแปร์) คือปริมาตรของอิเล็กตรอน (ประจุ) ที่เคลื่อนที่ผ่านตำแหน่งหนึ่งในวงจรต่อหน่วยเวลากล่าวอีกนัยหนึ่ง การวัด I คือการกำหนดจำนวนอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่

สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าคำนี้หมายถึงการเคลื่อนที่เท่านั้น: ประจุไฟฟ้าสถิต เช่น บนขั้วของแบตเตอรี่ที่ไม่ได้เชื่อมต่อ ไม่มีค่าที่วัดได้ของ I กระแสที่ไหลในทิศทางเดียวเรียกว่าตรง (DC) และ การเปลี่ยนทิศทางเป็นระยะเรียกว่า alternating (AC) แรงดันสามารถอธิบายได้โดยปรากฏการณ์เช่นความดันหรือความแตกต่างในพลังงานศักย์ของวัตถุภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง

ในการสร้างความไม่สมดุลนี้ คุณต้องใช้พลังงานก่อน ซึ่งจะถูกรับรู้ในการเคลื่อนไหวภายใต้สถานการณ์ที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น เมื่อโหลดจากที่สูง งานจะดำเนินการเพื่อยกขึ้นในแบตเตอรี่กัลวานิกความต่างศักย์ที่ขั้วเกิดขึ้นเนื่องจากการแปลงพลังงานเคมีในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า - อันเป็นผลมาจากการสัมผัสกับ สนามแม่เหล็กไฟฟ้า

ความเครียดสามารถอธิบายได้โดยปรากฏการณ์ เช่น ความดัน หรือความแตกต่างของพลังงานศักย์ของวัตถุภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง ในการสร้างความไม่สมดุลนี้ คุณต้องใช้พลังงานก่อน ซึ่งจะถูกรับรู้ในการเคลื่อนไหวภายใต้สถานการณ์ที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น เมื่อโหลดจากที่สูง งานยกจะรับรู้ ในแบตเตอรี่กัลวานิก ความต่างศักย์ที่ขั้วเกิดขึ้นเนื่องจากการแปลงของพลังงานเคมี ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า - อันเป็นผลมาจากการสัมผัสกับ สนามแม่เหล็กไฟฟ้า

ความต้านทานตัวนำ

ไม่ว่าตัวนำธรรมดาจะดีแค่ไหนก็ตาม อิเล็กตรอนจะไม่มีวันยอมให้อิเล็กตรอนผ่านไปได้หากไม่มีการต้านทานการเคลื่อนที่ของพวกมันเป็นไปได้ที่จะพิจารณาความต้านทานเป็นอะนาล็อกของแรงเสียดทานทางกล แม้ว่าการเปรียบเทียบนี้จะไม่สมบูรณ์แบบ เมื่อกระแสไหลผ่านตัวนำ ความต่างศักย์บางอย่างจะถูกแปลงเป็นความร้อน ดังนั้นจะมีแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานเสมอ เครื่องทำความร้อนไฟฟ้า เครื่องเป่าผม และอุปกรณ์อื่นๆ ที่คล้ายคลึงกันได้รับการออกแบบมาเพื่อกระจายพลังงานไฟฟ้าในรูปของความร้อนเท่านั้น

ความต้านทานแบบง่าย (แสดงเป็น R) คือการวัดว่าการไหลของอิเล็กตรอนถูกหน่วงในวงจรมากเพียงใด มีหน่วยวัดเป็นโอห์ม ค่าการนำไฟฟ้าของตัวต้านทานหรือองค์ประกอบอื่นถูกกำหนดโดยคุณสมบัติสองประการ:

• เรขาคณิต;
• วัสดุ.

รูปร่างมีความสำคัญสูงสุด ดังที่เห็นได้ชัดจากการเปรียบเทียบแบบไฮดรอลิก: การผลักน้ำผ่านท่อที่ยาวและแคบนั้นยากกว่าการผลักน้ำผ่านท่อที่สั้นและกว้างมาก วัสดุมีบทบาทชี้ขาด ตัวอย่างเช่น อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระในลวดทองแดง แต่ไม่สามารถไหลผ่านฉนวน เช่น ยาง ได้เลย ไม่ว่ารูปร่างของอิเล็กตรอนจะเป็นอย่างไร นอกจากรูปทรงและวัสดุแล้ว ยังมีปัจจัยอื่นๆ ที่ส่งผลต่อการนำไฟฟ้าอีกด้วย

การตีความกฎหมายของโอห์ม

คุณต้องปิดวงจรเพื่อให้แน่ใจว่ามีการเคลื่อนที่ของประจุ ในกรณีที่ไม่มีพลังงานเพิ่มเติม กระแสไฟฟ้าไม่สามารถอยู่ได้นาน ศักยภาพจะเท่าเทียมกันอย่างรวดเร็ว เพื่อรักษาโหมดการทำงานของวงจร จำเป็นต้องใช้แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม (เครื่องกำเนิดไฟฟ้า, แบตเตอรี่)

วงจรที่สมบูรณ์จะมีความต้านทานไฟฟ้ารวมของส่วนประกอบทั้งหมด สำหรับการคำนวณที่แม่นยำ ให้คำนึงถึงการสูญเสียของตัวนำ ส่วนประกอบต้านทาน และแหล่งพลังงาน

ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าเท่าใดสำหรับความแรงของกระแสที่กำหนดโดยสูตร:

U=I*R.

ในทำนองเดียวกันด้วยความช่วยเหลือของความสัมพันธ์ที่พิจารณาแล้วพารามิเตอร์อื่น ๆ ของวงจรจะถูกกำหนด

การเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรม

ในทางไฟฟ้า องค์ประกอบต่างๆ จะเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม - ต่อจากกัน หรือขนานกัน - นี่คือเมื่ออินพุตหลายตัวเชื่อมต่อกับจุดหนึ่ง และเอาต์พุตจากองค์ประกอบเดียวกันจะเชื่อมต่อกับอีกจุดหนึ่ง

กฎของโอห์มสำหรับการเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรม

การเชื่อมต่อแบบอนุกรม

กฎของโอห์มทำงานอย่างไรสำหรับกรณีเหล่านี้ เมื่อต่อเป็นอนุกรม กระแสที่ไหลผ่านสายโซ่ของธาตุจะเท่ากัน แรงดันไฟฟ้าของส่วนของวงจรที่มีองค์ประกอบเชื่อมต่อแบบอนุกรมคำนวณเป็นผลรวมของแรงดันไฟฟ้าในแต่ละส่วน สิ่งนี้สามารถอธิบายได้อย่างไร? การไหลของกระแสผ่านองค์ประกอบคือการถ่ายโอนส่วนหนึ่งของประจุจากส่วนหนึ่งไปยังอีกส่วนหนึ่ง ฉันหมายความว่ามันเป็นงานบางอย่าง ขนาดของงานนี้คือความตึงเครียด นี่คือความหมายทางกายภาพของความเครียด ถ้าชัดเจน เราก็ไปต่อ

การเชื่อมต่อแบบอนุกรมและพารามิเตอร์ของส่วนนี้ของวงจร

เมื่อเชื่อมต่อเป็นอนุกรมจำเป็นต้องโอนประจุผ่านแต่ละองค์ประกอบ และในแต่ละองค์ประกอบ นี่คือ "ปริมาณ" ของงาน และในการหาปริมาณงานในส่วนทั้งหมดของห่วงโซ่ คุณต้องเพิ่มงานในแต่ละองค์ประกอบ ปรากฎว่าแรงดันไฟฟ้ารวมคือผลรวมของแรงดันไฟฟ้าในแต่ละองค์ประกอบ

ในทำนองเดียวกัน - ด้วยความช่วยเหลือเพิ่มเติม - พบความต้านทานรวมของส่วนวงจร คุณจะจินตนาการได้อย่างไร? กระแสที่ไหลผ่านสายโซ่ของธาตุจะเอาชนะแนวต้านทั้งหมดตามลำดับ ทีละคน. นั่นคือ เพื่อหาแนวต้านที่เขาเอาชนะได้ จำเป็นต้องเพิ่มแนวต้านเข้าไป มากหรือน้อยเช่นนี้อนุพันธ์ทางคณิตศาสตร์นั้นซับซ้อนกว่า และง่ายต่อการเข้าใจกลไกของกฎหมายนี้

การเชื่อมต่อแบบขนาน

การเชื่อมต่อแบบขนานคือเมื่อจุดเริ่มต้นของตัวนำ / องค์ประกอบมาบรรจบกันที่จุดหนึ่งและอีกจุดหนึ่งเชื่อมต่อกัน เราจะพยายามอธิบายกฎหมายที่ถูกต้องสำหรับสารประกอบประเภทนี้ เริ่มจากปัจจุบันกันก่อน กระแสที่มีขนาดบางกระแสถูกส่งไปยังจุดเชื่อมต่อขององค์ประกอบ มันแยกไหลผ่านตัวนำทั้งหมด จากนี้ เราสรุปได้ว่ากระแสทั้งหมดในส่วนนั้นเท่ากับผลรวมของกระแสในแต่ละองค์ประกอบ: I = I1 + I2 + I3

ตอนนี้สำหรับแรงดันไฟฟ้า หากแรงดันไฟฟ้าทำงานเพื่อเคลื่อนย้ายประจุ งานที่จำเป็นในการย้ายประจุหนึ่งครั้งจะเหมือนกันในทุกองค์ประกอบ นั่นคือแรงดันไฟฟ้าของแต่ละองค์ประกอบที่เชื่อมต่อแบบขนานจะเท่ากัน U=U1=U2=U3. ไม่สนุกและเห็นภาพเหมือนในกรณีของการอธิบายกฎของโอห์มสำหรับส่วนลูกโซ่ แต่คุณสามารถเข้าใจได้

กฎหมายสำหรับการเชื่อมต่อแบบขนาน

สำหรับการต่อต้าน สิ่งต่าง ๆ ซับซ้อนกว่าเล็กน้อย มาแนะนำแนวคิดเรื่องการนำไฟฟ้า นี่เป็นลักษณะเฉพาะที่บ่งบอกว่าประจุผ่านตัวนำนี้ง่ายหรือยากเพียงใด เป็นที่ชัดเจนว่ายิ่งความต้านทานต่ำเท่าไหร่ก็จะยิ่งผ่านได้ง่ายขึ้นเท่านั้น ดังนั้นค่าการนำไฟฟ้า - G - คำนวณเป็นส่วนกลับของความต้านทาน ในสูตรจะมีลักษณะดังนี้: G = 1/R

ทำไมเราถึงพูดถึงการนำไฟฟ้า? เนื่องจากค่าการนำไฟฟ้าทั้งหมดของส่วนที่มีการเชื่อมต่อแบบขนานขององค์ประกอบเท่ากับผลรวมของค่าการนำไฟฟ้าสำหรับแต่ละส่วน G = G1 + G2 + G3 - เข้าใจง่าย กระแสจะเอาชนะโหนดขององค์ประกอบคู่ขนานนี้ได้ง่ายเพียงใดขึ้นอยู่กับการนำไฟฟ้าของแต่ละองค์ประกอบ เลยกลายเป็นว่าต้องพับเก็บ

ตอนนี้เราสามารถเข้าสู่แนวต้านได้แล้วเนื่องจากค่าการนำไฟฟ้าเป็นส่วนกลับของความต้านทาน เราจึงได้สูตรต่อไปนี้: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

อะไรทำให้เรามีการเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรม

ความรู้เชิงทฤษฎีนั้นดี แต่จะนำไปใช้ในทางปฏิบัติอย่างไร? องค์ประกอบประเภทใดก็ได้สามารถเชื่อมต่อแบบขนานและแบบอนุกรมได้ แต่เราพิจารณาเฉพาะสูตรที่ง่ายที่สุดที่อธิบายองค์ประกอบเชิงเส้น องค์ประกอบเชิงเส้นคือความต้านทานซึ่งเรียกอีกอย่างว่า "ตัวต้านทาน" นี่คือวิธีที่คุณสามารถใช้สิ่งที่คุณได้เรียนรู้:

หากไม่มีตัวต้านทานค่าสูง แต่มีตัวต้านทานน้อยกว่าหลายตัว สามารถรับค่าความต้านทานที่ต้องการได้โดยเชื่อมต่อตัวต้านทานหลายตัวเป็นอนุกรม อย่างที่คุณเห็น นี่เป็นเทคนิคที่มีประโยชน์
เพื่อยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ สามารถเชื่อมต่อแบบขนานได้ แรงดันไฟฟ้าในกรณีนี้ตามกฎของโอห์มจะยังคงเท่าเดิม (คุณสามารถตรวจสอบได้โดยการวัดแรงดันไฟฟ้าด้วยมัลติมิเตอร์) และ "อายุการใช้งาน" ของแบตเตอรี่คู่จะยาวนานกว่าสององค์ประกอบที่จะมาแทนที่กัน

โปรดทราบ: เฉพาะอุปกรณ์จ่ายไฟที่มีศักยภาพเท่ากันเท่านั้นที่สามารถเชื่อมต่อแบบขนานได้ นั่นคือไม่สามารถเชื่อมต่อแบตเตอรี่ที่ตายแล้วและใหม่ได้

หากคุณยังคงเชื่อมต่ออยู่ แบตเตอรี่ที่มีประจุมากขึ้นมักจะชาร์จแบตเตอรี่ที่มีประจุน้อยกว่า เป็นผลให้ค่าใช้จ่ายทั้งหมดของพวกเขาลดลงเป็นมูลค่าต่ำ

โดยทั่วไป สิ่งเหล่านี้เป็นการใช้ทั่วไปสำหรับสารประกอบเหล่านี้

แหล่ง EMF ในอุดมคติ

แรงเคลื่อนไฟฟ้า (E) คือปริมาณทางกายภาพที่กำหนดระดับอิทธิพลของแรงภายนอกต่อการเคลื่อนที่ในวงจรปิดของตัวพาประจุ กล่าวอีกนัยหนึ่งว่ากระแสที่ไหลผ่านตัวนำนั้นแรงแค่ไหนจะขึ้นอยู่กับ EMF

เมื่ออธิบายปรากฏการณ์ที่เข้าใจยากเช่นนี้ ครูโรงเรียนในประเทศชอบใช้วิธีเปรียบเทียบแบบไฮดรอลิกส์ หากตัวนำเป็นท่อ และกระแสไฟฟ้าคือปริมาณน้ำที่ไหลผ่าน EMF คือแรงดันที่ปั๊มพัฒนาเพื่อสูบของเหลว

คำว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับแนวคิดเช่นแรงดันไฟฟ้า เธอยังวัด EMF เป็นโวลต์ (หน่วย - "V") แหล่งพลังงานทุกแหล่ง ไม่ว่าจะเป็นแบตเตอรี่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือแผงโซลาร์เซลล์ มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าในตัวเอง บ่อยครั้งที่ EMF นี้อยู่ใกล้กับแรงดันเอาต์พุต (U) แต่น้อยกว่านั้นเล็กน้อยเสมอ สาเหตุนี้เกิดจากความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิด ซึ่งส่วนหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าจะลดลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

ด้วยเหตุผลนี้ แหล่งกำเนิด EMF ในอุดมคติจึงเป็นแนวคิดที่เป็นนามธรรมหรือแบบจำลองทางกายภาพที่ไม่มีอยู่ในโลกแห่งความเป็นจริง เนื่องจากความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ Rin แม้ว่าจะต่ำมาก แต่ก็ยังแตกต่างจากศูนย์สัมบูรณ์

แหล่งที่มาของแรงเคลื่อนไฟฟ้าในอุดมคติและแท้จริง

ในรูปแบบดิฟเฟอเรนเชียล

สูตรนี้มักถูกนำเสนอในรูปแบบดิฟเฟอเรนเชียล เนื่องจากตัวนำมักจะไม่เป็นเนื้อเดียวกัน และจำเป็นต้องแบ่งมันออกเป็นส่วนที่เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ กระแสที่ไหลผ่านนั้นสัมพันธ์กับขนาดและทิศทาง ดังนั้นจึงถือว่าเป็นปริมาณสเกลาร์ เมื่อใดก็ตามที่พบกระแสที่เป็นผลลัพธ์ผ่านเส้นลวด ผลรวมเชิงพีชคณิตของกระแสทั้งหมดจะถูกนำมา เนื่องจากกฎนี้ใช้เฉพาะกับปริมาณสเกลาร์ กระแสจึงถือเป็นปริมาณสเกลาร์ด้วย เป็นที่ทราบกันว่า dI = jdS ปัจจุบันผ่านส่วน แรงดันไฟฟ้าของมันคือ Edl จากนั้นสำหรับลวดที่มีหน้าตัดคงที่และมีความยาวเท่ากัน อัตราส่วนจะเป็นจริง:

รูปแบบดิฟเฟอเรนเชียล

ดังนั้นนิพจน์ของกระแสในรูปแบบเวกเตอร์จะเป็น: j = E.

สำคัญ! ในกรณีของตัวนำโลหะ ค่าการนำไฟฟ้าจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ในขณะที่สารกึ่งตัวนำจะเพิ่มขึ้น กฎของ Omov ไม่ได้แสดงให้เห็นถึงสัดส่วนที่เข้มงวด

ความต้านทานของโลหะและโลหะผสมกลุ่มใหญ่จะหายไปที่อุณหภูมิใกล้กับศูนย์สัมบูรณ์ และกระบวนการนี้เรียกว่าตัวนำยิ่งยวด