Физический закон ома получен путём экспериментов. 3 формулировки ома – одни из основополагающих в физике, устанавливающие связь между электротоком, сопротивлением и энергонапряжением. Год открытия – 1826. Впервые все 3 физических закона ома сформулировал физик-экспериментатор немецкого происхождения Георг Ом, с фамилией которого связано их определение.
Мнемоническая схема
Согласно мнемосхеме, чтобы высчитать электросопротивление по закону ома для участка цепи постоянного тока, необходимо комплексное напряжение на участке цепи разделить на силу тока для полной цепи. Однако, с физико-математической точки зрения, формулу ома для участка цепи для вычисления только по первому закону ома принято считать неполной.
Альтернативный способ вычислить токовое сопротивление по закону ома кратко подразумевает умножение электросопротивления материи, из которой выполнен проводник, на длину с последующим делением на площадь пересекающегося сечения.
Для выполнения вычислений сформулируйте по закону ома для участка цепи уравнение, исходя из имеющихся числовых данных:
Применение на линии электропередач
В процессе доставки на линию электропередач потери энергии должны быть минимизированы. Причиной энергетических потерь является нагрев провода, во время которого энергия электротока превращается в теплоэнергию.
Чтобы дать определение по закону ома потерянной мощности, необходимо показатель электрической мощности во второй степени умножить на внутреннее сопротивление источника напряжения и разделить на ЭДС в квадрате.
Из этого следует, что рост потери энергомощности осуществляется пропорционально протяжённости линии электропередач и квадрату электродвижущей силы.
Поскольку электродвижущую силу ограничивает прочность обмотки генератора, то повышение энергонапряжения возможно после того, как из генератора выйдет электроток, на участке входа линии.
Переменный ток легче всего распределяется по линии через трансформатор. Однако, поскольку следствием повышения энергонапряжения является потеря коронирования, а надёжность изоляции обеспечивается с трудом, напряжение на участке цепи протяжённой линии электропередач не превышает миллиона вольт.
Внимание!
Поведение линии электропередач в пространстве подобно антенне, ввиду чего берётся во внимание потеря на излучение.
Отображение в дифференциальной форме
На подсчёт сопротивления влияет тип материи, по которой протекает электроток, а также геометрические габариты проводника.
Дифференциальная форма формулировки Ома, записывающаяся достаточно кратко, отображает электропроводящие характеристики изотропных материалов и заключается в умножении удельной проводимости на вектор напряжённости электрополя с целью вычисления вектора плотности энерготока.
Для выполнения требуемых вычислений, уравнение сформулируйте по закону ома:
Интересно!
Если исходить из научных данных, следует сделать вывод о законе ома в дифференциальной форме об отсутствии зависимого соотношения геометрических габаритов.
При использовании анизотропеновых электроэлементов нередко встречается несовпадение вектора плотности токового энергонапряжения. Данное суждение справедливо для закона ома в интегральной и дифференциальной формах.
Переменный ток
Величины являются комплексными, если речь идёт о синусоидальных формах энерготока с циклической частотой, в цепях которых присутствуют активная ёмкость с индуктивностью.
В перечень комплексных величин входят:
- разность между потенциалами;
- сила тока;
- комплексное электросопротивление;
- модуль импеданса;
- разность индуктивного и ёмкостного сопротивлений;
- омическое электросопротивление;
- фаза импеданса.
Если несинусоидальный энерготок допустимо измерить временными показателями, закон ома для неполной электрической цепи может быть представлен в виде сложенных синусоидальных Фурье-компонентов. В линейной цепи составные элементы фурье-разложения являются независимо функционирующими. В нелинейных цепях образуются гармоники и множество колебаний. Таким образом, можно сделать вывод о невозможности выполнения правила Ома для нелинейной электроцепи.
Внимание!
Гармоника – это колебание, частота которого кратна частоте напряжения.
Как трактуется правило Ома
Так как обобщённая формула ома не считается основополагающей, правило применяется для описания разновидностей проводников в условиях приближения незначительной частоты, плотности тока и напряжения электрополя. Следует отметить, что в ряде случаев как первый закон, так и второй закон, применяемый для полной цепи, не соблюдаются.
Существует теория Друде, для выражения которой используются следующие величины:
- удельная электропроводимость;
- концентрированное размещение электронов;
- показатель элементарного заряда;
- время затихания по импульсам;
- эффективная масса электрона.
Внимание!
Все формулы Ома – первый, второй физический закон ома и третий распространяются на омические компоненты.
Перечень условий, при которых становится невозможным соблюдения правила Ома:
- высокие частоты с чрезмерно большой скоростью изменения электротока;
- пониженная температура сверхпроводимого вещества;
- перегрев проводника проходящим электротоком;
- в ситуации пробоя, возникшего в результате подсоединения к проводниковому элементу высокого напряжения;
- в вакуумной или газонаполненной электролампе;
- для гетерогенного полупроводникового прибора;
- при образовании пространственного диэлектрического заряда в контакте металлического диэлектрика.
Интерпретация
Определяющаяся действием приложенного напряжения мощностная сила тока является пропорциональной показателю его напряжения. К примеру, при двойном увеличении приложенного напряжения, интенсивность постоянного тока также удваивается.
Интересно!
Наиболее часто правило Ома применяется для металла и керамики.
Методы запоминания формулы
Чтобы легче запомнить формулу расчёта напряжения на участке цепи, следует выписать на бумажном листе все величины, из которых она состоит, в которую также входит сопротивление и сила тока. Искомую величину закрыть пальцем, вследствие чего соотношение оставшихся величин будет отображать действие, которое необходимо совершить для её вычисления.
Ниже будет представлено видео с подробным объяснением всех правил и формул, относящихся к рассматриваемой теме.
Закон Ома – один из самых несложных для понимания, который входит в программу школьных учебников физики начального уровня. Пользуясь графическим приёмом расчёта величин – при необходимости или для самопроверки, можно получить безошибочные результаты вычислений.
