De wet van Ohm over de impedantie van wisselstroom. De wet van Ohm in eenvoudige bewoordingen

Site toevoegen aan bladwijzers

De wet van Ohm

De figuur toont een diagram van de eenvoudigste die u kent electronisch circuit. Dit gesloten circuit bestaat uit drie elementen:

• spanningsbron – GB-batterijen;
• huidige verbruiker - belasting R, die bijvoorbeeld een gloeidraad kan zijn elektrische lamp of weerstand;
• geleiders die de spanningsbron met de belasting verbinden.

Trouwens, als dit circuit wordt aangevuld met een schakelaar, zal het blijken compleet diagram zaklamp elektrische zaklamp. De belasting R, die een bepaalde weerstand heeft, is een deel van het circuit.

De waarde van de stroom in dit gedeelte van het circuit hangt af van de spanning die erop inwerkt en de weerstand ervan: hoe hoger de spanning en hoe lager de weerstand, hoe groter de stroom door het gedeelte van het circuit zal vloeien.

Deze afhankelijkheid van stroom van spanning en weerstand wordt uitgedrukt door de volgende formule:

• I – stroom, uitgedrukt in ampère, A;
• U – spanning in volt, V;
• R – weerstand in ohm, ohm.

Deze wiskundige uitdrukking wordt als volgt gelezen: de stroom in een sectie van het circuit is direct evenredig met de spanning erover en omgekeerd evenredig met de weerstand ervan. Dit is de basiswet van de elektrotechniek, de wet van Ohm genoemd (naar de achternaam van G. Ohm) voor een deel van een elektrisch circuit. Met behulp van de wet van Ohm kun je de onbekende derde uit twee bekende elektrische grootheden achterhalen. Hier zijn enkele voorbeelden praktische toepassing De wet van Ohm:

1. Eerste voorbeeld. Een spanning van 25 V wordt toegepast op een deel van het circuit met een weerstand van 5 ohm. Het is noodzakelijk om de waarde van de stroom in dit deel van het circuit te achterhalen. Oplossing: I = U/R = 25 / 5 = 5 A.
2. Tweede voorbeeld. Een spanning van 12 V werkt op een deel van het circuit, waardoor er een stroom van 20 mA ontstaat. Wat is de weerstand van dit gedeelte van de schakeling? Allereerst moet de huidige 20 mA worden uitgedrukt in ampère. Dit wordt 0,02 A. Dan is R = 12 / 0,02 = 600 Ohm.
3. Derde voorbeeld. Door een gedeelte van een circuit met een weerstand van 10 kOhm stroomt een stroom van 20 mA. Wat is de spanning die op dit gedeelte van het circuit werkt? Hier moet, net als in het vorige voorbeeld, de stroom worden uitgedrukt in ampère (20 mA = 0,02 A), en de weerstand in ohm (10 kOhm = 10.000 Ohm). Daarom U = IR = 0,02×10000 = 200 V.

Op de gloeilampvoet van een platte zaklamp staat: 0,28 A en 3,5 V. Wat betekent deze informatie? Het feit dat de gloeilamp normaal zal gloeien bij een stroomsterkte van 0,28 A, die wordt bepaald door een spanning van 3,5 V. Met behulp van de wet van Ohm is het eenvoudig te berekenen dat de verwarmde gloeidraad van de gloeilamp een weerstand R = 3,5 / 0,28 = 12,5 Ohm.

Dit is de weerstand van de verwarmde gloeidraad van de gloeilamp; de weerstand van de gekoelde gloeidraad is veel kleiner. De wet van Ohm geldt niet alleen voor een gedeelte, maar ook voor het gehele elektrische circuit. In dit geval is de totale weerstand van alle circuitelementen, inclusief interne weerstand actuele bron. Bij de eenvoudigste circuitberekeningen worden de weerstand van de verbindingsgeleiders en de interne weerstand van de stroombron echter meestal verwaarloosd.

In dit verband is het noodzakelijk om nog een voorbeeld te geven: de spanning van het elektrische verlichtingsnetwerk is 220 V. Welke stroom zal er in het circuit vloeien als de belastingsweerstand 1000 Ohm is? Oplossing: I = U/R = 220 / 1000 = 0,22 A. Een elektrische soldeerbout verbruikt ongeveer deze stroom.

Al deze formules, die voortkomen uit de wet van Ohm, kunnen ook worden gebruikt om circuits te berekenen wisselstroom, maar op voorwaarde dat er geen inductoren en condensatoren in de circuits zijn.

De wet van Ohm en de daarvan afgeleide rekenformules zijn vrij gemakkelijk te onthouden als je deze gebruikt grafisch diagram, dit is de zogenaamde driehoek van de wet van Ohm.

Het gebruik van deze driehoek is eenvoudig, onthoud dat duidelijk horizontale lijn het betekent het deelteken (vergelijkbaar met de breuklijn), en de verticale lijn betekent het vermenigvuldigingsteken.

Nu moeten we de volgende vraag overwegen: hoe beïnvloedt een weerstand die in serie met de belasting of parallel daaraan in het circuit is aangesloten de stroom? Het is beter om dit te begrijpen met een voorbeeld. Er is een gloeilamp van een ronde elektrische zaklamp, ontworpen voor een spanning van 2,5 V en een stroomsterkte van 0,075 A. Is het mogelijk om deze lamp van stroom te voorzien via een 3336L-batterij, waarvan de beginspanning 4,5 V is?

Het is eenvoudig te berekenen dat de verwarmde gloeidraad van deze gloeilamp een weerstand heeft van iets meer dan 30 ohm. Als je hem van stroom voorziet met een nieuwe 3336L-batterij, zal er volgens de wet van Ohm een ​​stroom door de gloeidraad van de lamp stromen, bijna tweemaal de stroom waarvoor hij is ontworpen. De draad is niet bestand tegen een dergelijke overbelasting; hij zal oververhit raken en instorten. Maar deze lamp kan nog steeds worden gevoed door een 336L-batterij als een extra weerstand van 25 Ohm in serie met het circuit wordt aangesloten.

In dit geval totale weerstand het externe circuit zal gelijk zijn aan ongeveer 55 Ohm, dat wil zeggen 30 Ohm - de weerstand van de gloeilampgloeidraad H plus 25 Ohm - de weerstand van de extra weerstand R. Bijgevolg zal er een stroom gelijk aan ongeveer 0,08 A in het circuit vloeien , dat wil zeggen bijna hetzelfde als waarvoor het is ontworpen gloeilamp gloeidraad.

Deze gloeilamp kan worden gevoed door een batterij en met meer hoog voltage en zelfs van het elektrische verlichtingsnetwerk, als u een weerstand met de juiste weerstand selecteert. In dit voorbeeld beperkt een extra weerstand de stroom in het circuit tot de waarde die we nodig hebben. Hoe groter de weerstand, hoe minder de stroom in het circuit zal zijn. IN in dit geval In de schakeling waren twee weerstanden in serie geschakeld: de weerstand van de gloeilampgloeidraad en de weerstand van de weerstand. En wanneer seriële verbinding weerstandsstroom is op alle punten van het circuit hetzelfde.

U kunt de ampèremeter op elk gewenst moment inschakelen en hij geeft overal dezelfde waarde aan. Dit fenomeen kan worden vergeleken met de stroming van water in een rivier. De rivierbedding kan in verschillende gebieden breed of smal, diep of ondiep zijn. Over een bepaalde tijdsperiode stroomt echter altijd dezelfde hoeveelheid water door de dwarsdoorsnede van een deel van de rivierbedding.

Een extra weerstand die in serie is aangesloten met de belasting kan worden beschouwd als een weerstand die een deel van de spanning die in het circuit werkt, "uitdooft". De spanning die wordt gedoofd door de extra weerstand, of, zoals ze zeggen, eroverheen valt, zal groter zijn, hoe groter de weerstand van deze weerstand. Als u de stroom en weerstand van de extra weerstand kent, kan de spanningsval erover eenvoudig worden berekend met behulp van dezelfde bekende formule U = IR, hier:

• U – spanningsval, V;
• ik – stroom in het circuit, A;
• R – weerstand van de extra weerstand, Ohm.

In vergelijking met het voorbeeld doofde weerstand R (zie figuur) de overtollige spanning: U = IR = 0,08 × 25 = 2 V. De resterende batterijspanning, gelijk aan ongeveer 2,5 V, viel op de gloeidraden van de gloeilamp. De vereiste weerstandsweerstand kunt u vinden met een andere, u bekende formule: R = U/I, waarbij:

• R – de vereiste weerstand van de extra weerstand, Ohm;
• U – spanning die moet worden gedoofd, V;
• I – stroom in het circuit, A.

Voor het beschouwde voorbeeld is de weerstand van de extra weerstand: R = U/I = 2/0,075, 27 Ohm. Door de weerstand te veranderen, kunt u de spanning die over de extra weerstand valt, verlagen of verhogen, waardoor de stroom in het circuit wordt geregeld. Maar de extra weerstand R in zo'n circuit kan variabel zijn, dat wil zeggen een weerstand waarvan de weerstand kan worden gewijzigd (zie onderstaande figuur).

In dit geval kunt u met behulp van de weerstandsschuifregelaar de spanning die aan belasting H wordt geleverd soepel wijzigen en daardoor de stroom die door deze belasting vloeit soepel regelen. Een op deze manier aangesloten variabele weerstand wordt een reostaat genoemd. Reostaten worden gebruikt om stromen in de circuits van ontvangers, televisies en versterkers te regelen. In veel bioscopen werden reostaten gebruikt om het licht in de zaal soepel te dimmen. Er is een andere manier om de belasting aan te sluiten op een stroombron met overspanning - ook met behulp van variabele weerstand, maar ingeschakeld door een potentiometer, dat wil zeggen een spanningsdeler, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Hier is R1 een weerstand verbonden door een potentiometer, en R2 is een belasting, die dezelfde gloeilamp of een ander apparaat kan zijn. Er treedt een spanningsval op over weerstand R1 van de stroombron, die geheel of gedeeltelijk aan belasting R2 kan worden geleverd. Wanneer de weerstandsschuif in de laagste stand staat, wordt er helemaal geen spanning aan de belasting geleverd (als het een gloeilamp is, gaat deze niet branden).

Naarmate de schuifregelaar van de weerstand omhoog beweegt, zullen we steeds meer spanning op de belasting R2 toepassen (als het een gloeilamp is, zal de gloeidraad ervan gaan gloeien). Wanneer de schuifregelaar van weerstand R1 in de bovenste positie staat, wordt de volledige spanning van de stroombron toegepast op de belasting R2 (als R2 een zaklamplamp is en de spanning van de stroombron hoog is, zal de gloeidraad van de gloeilamp doorbranden uit). U kunt experimenteel de positie van de motor met variabele weerstand vinden waarop de benodigde spanning aan de belasting wordt geleverd.

Variabele weerstanden geactiveerd door potentiometers worden veel gebruikt om het volume in ontvangers en versterkers te regelen. De weerstand kan direct parallel aan de belasting worden aangesloten. In dit geval vertakt de stroom in dit gedeelte van het circuit zich en gaat in twee parallelle paden: door de extra weerstand en de hoofdbelasting. Maximale stroom zal in de tak met de minste weerstand zitten.

De som van de stromen van beide takken zal gelijk zijn aan de stroom die wordt besteed aan het voeden van het externe circuit. NAAR parallelle verbinding worden gebruikt in die gevallen waarin het nodig is om de stroom niet in het hele circuit te beperken, zoals bij het aansluiten van een extra weerstand in serie, maar alleen in een bepaald gedeelte. Extra weerstanden worden bijvoorbeeld parallel geschakeld met milliampèremeters, zodat ze grote stromen kunnen meten. Dergelijke weerstanden worden shunts of shunts genoemd. Het woord shunt betekent een tak.

De wet van Ohm werd in 1826 ontdekt door de Duitse natuurkundige Georg Ohm en wordt sindsdien in theorie en praktijk op grote schaal gebruikt op elektrisch gebied. Het wordt uitgedrukt door een bekende formule, waarmee je berekeningen kunt uitvoeren op vrijwel elk elektrisch circuit. De wet van Ohm voor wisselstroom heeft echter zijn eigen kenmerken en verschillen ten opzichte van verbindingen met gelijkstroom, bepaald door de aanwezigheid van reactieve elementen. Om de essentie van zijn werk te begrijpen, moet je de hele keten doorlopen, van eenvoudig tot complex, te beginnen met een afzonderlijk deel van het elektrische circuit.

De wet van Ohm voor een circuitsectie

Er wordt aangenomen dat de wet van Ohm werkt verschillende opties elektrische circuits. Het is vooral bekend onder de formule I = U/R, toegepast op een afzonderlijk gedeelte van een gelijk- of wisselstroomcircuit.

Het bevat definities zoals stroom (I), gemeten in ampère, spanning (U), gemeten in volt, en weerstand (R), gemeten in ohm.

De algemeen aanvaarde definitie van deze formule wordt uitgedrukt door het bekende concept: de stroomsterkte is direct evenredig met de spanning en omgekeerd evenredig met de weerstand op een specifiek deel van het circuit. Als de spanning toeneemt, neemt de stroom toe, en een toename van de weerstand vermindert daarentegen de stroom. De weerstand op dit segment kan niet alleen uit één bestaan, maar ook uit meerdere met elkaar verbonden elementen.

De formule voor de wet van Ohm voor gelijkstroom kan gemakkelijk worden onthouden met behulp van de speciale driehoek die in de algemene afbeelding wordt weergegeven. Het is verdeeld in drie secties, die elk een afzonderlijke parameter bevatten. Deze hint maakt het mogelijk om snel en eenvoudig de gewenste waarde te vinden. De vereiste indicator wordt bedekt met een vinger en acties met de overige worden uitgevoerd afhankelijk van hun positie ten opzichte van elkaar.

Als ze zich op hetzelfde niveau bevinden, moeten ze worden vermenigvuldigd, en als ze zich op verschillende niveaus bevinden, wordt de bovenste parameter gedeeld door de onderste. Deze methode zal beginnende elektrotechnici helpen verwarring bij berekeningen te voorkomen.

De wet van Ohm voor een compleet circuit

Er zijn bepaalde verschillen tussen een sectie en een hele keten. Een sectie of segment wordt beschouwd als onderdeel van het algemene circuit dat zich in de stroom- of spanningsbron zelf bevindt. Het bestaat uit een of meer elementen die op verschillende manieren met een stroombron zijn verbonden.

Het complete kettingsysteem is algemeen schema, bestaande uit meerdere kettingen, inclusief batterijen, verschillende soorten belastingen en de draden die deze verbinden. Het werkt bovendien volgens de wet van Ohm en wordt in de praktijk veel toegepast, ook voor wisselstroom.

Het principe van de werking van de wet van Ohm in een compleet gelijkstroomcircuit kan duidelijk worden gezien door een eenvoudig experiment uit te voeren. Zoals de figuur laat zien, vereist dit een stroombron met spanning U aan de elektroden, een constante weerstand R en aansluitdraden. Als weerstand die je kunt nemen een gewone lamp gloeiend Er zal een stroom door de gloeidraad vloeien, gecreëerd door elektronen die naar binnen bewegen metalen geleider, volgens de formule I = U/R.

Systeem gemeenschappelijk circuit zal bestaan ​​uit een buitengedeelte, inclusief weerstand, verbindingsdraden en batterijcontacten, en een binnengedeelte gelegen tussen de elektroden van de stroombron. Een stroom gevormd door ionen met positieve en negatieve ladingen zal ook door het interne gedeelte stromen. De kathode en anode zullen ladingen beginnen te accumuleren met plus en min, waarna er een lading tussen zal verschijnen.

De volledige beweging van ionen zal worden belemmerd door de interne weerstand van de batterij r, die de stroomuitvoer naar het externe circuit beperkt en het vermogen ervan tot een bepaalde limiet beperkt. Bijgevolg loopt de stroom in het gemeenschappelijke circuit binnen de interne en externe circuits, waarbij afwisselend de totale weerstand van de segmenten (R+r) wordt overwonnen. De grootte van de stroom wordt beïnvloed door een concept als elektromotorische kracht - EMF toegepast op de elektroden, aangegeven door het symbool E.

De EMF-waarde kan aan de accupolen worden gemeten met behulp van een voltmeter terwijl het externe circuit is uitgeschakeld. Na het aansluiten van de belasting verschijnt de aanwezigheid van spanning U op de voltmeter. Dus wanneer de belasting wordt losgekoppeld, U = E, bij het aansluiten van het externe circuit U< E.

EMF geeft een impuls aan de beweging van ladingen in een compleet circuit en bepaalt de stroomsterkte I = E/(R+r). Deze formule weerspiegelt de wet van Ohm voor een compleet elektrisch gelijkstroomcircuit. Het toont duidelijk de tekenen van interne en externe contouren. Als de belasting wordt losgekoppeld, zullen geladen deeltjes nog steeds in de batterij bewegen. Dit fenomeen wordt zelfontladingsstroom genoemd, wat leidt tot onnodig verbruik van metaaldeeltjes in de kathode.

Onder invloed van de interne energie van de stroombron veroorzaakt de weerstand verwarming en de verdere verspreiding ervan buiten het element. Geleidelijk aan verdwijnt de batterijlading volledig spoorloos.

De wet van Ohm voor een wisselstroomcircuit

Voor AC-circuits zal de wet van Ohm er anders uitzien. Als we de formule I = U/R als basis nemen, worden naast de actieve weerstand R ook de inductieve XL- en capacitieve XC-weerstanden toegevoegd, die als reactief zijn geclassificeerd. Vergelijkbaar elektrische circuits worden veel vaker gebruikt dan verbindingen met alleen actieve weerstand en stellen u in staat eventuele opties te berekenen.

Dit omvat ook de parameter ω, die de cyclische frequentie van het netwerk is. De waarde ervan wordt bepaald door de formule ω = 2πf, waarbij f de frequentie van dit netwerk (Hz) is. Bij constante stroom zal deze frequentie gelijk zijn aan nul en zal de capaciteit een oneindige waarde aannemen. In dit geval wordt het elektrische DC-circuit verbroken, dat wil zeggen dat er geen reactantie is.

Een wisselstroomcircuit verschilt niet van een gelijkstroomcircuit, met uitzondering van de spanningsbron. De algemene formule blijft hetzelfde, maar wanneer reactieve elementen worden toegevoegd, zal de inhoud volledig veranderen. De parameter f zal niet langer nul zijn, wat de aanwezigheid van reactantie aangeeft. Het beïnvloedt ook de stroom die in het circuit vloeit en veroorzaakt resonantie. Het symbool Z wordt gebruikt om de lusimpedantie aan te geven.

De gemarkeerde waarde zal niet gelijk zijn aan de actieve weerstand, dat wil zeggen Z ≠ R. De wet van Ohm voor wisselstroom ziet er nu uit als de formule I = U/Z. Kennis van deze functies en correct gebruik formules die helpen voorkomen verkeerde beslissing elektrische taken en voorkom storingen individuele elementen contour.

Wisselstroom. De wet van Ohm.

Wisselstroom, AC afwisselend huidig- wisselstroom) is een elektrische stroom die periodiek van grootte en richting verandert.

Wisselstroom verwijst ook naar stroom in conventionele een- en driefasige netwerken. In dit geval veranderen de momentane waarden van stroom en spanning volgens een harmonische wet.

In gelijkstroomverbruikende apparaten wordt wisselstroom vaak door gelijkrichters omgezet om gelijkstroom te produceren.

De wet van Ohm voor wisselstroom heeft over het algemeen dezelfde vorm als voor gelijkstroom. Dat wil zeggen, naarmate de spanning in het circuit toeneemt, zal de stroom daarin ook toenemen. Het verschil is dat in een wisselstroomcircuit de weerstand wordt geleverd door elementen zoals een inductor en capaciteit. Laten we, rekening houdend met dit feit, de wet van Ohm voor wisselstroom opschrijven.

Formule 1 - De wet van Ohm voor wisselstroom

waar z is impedantie kettingen.

Formule 2 - circuitimpedantie

Over het algemeen zal de impedantie van een wisselstroomcircuit bestaan ​​uit actieve capacitieve en inductieve reactantie. Simpel gezegd hangt de stroom in een wisselstroomcircuit niet alleen af ​​van de actieve ohmse weerstand, maar ook van de waarde van capaciteit en inductantie.

Figuur 1 - circuit met ohmse inductieve en capaciteit

Als bijvoorbeeld een condensator op een gelijkstroomcircuit is aangesloten, zal er geen stroom in het circuit aanwezig zijn, aangezien een gelijkstroomcondensator een open circuit is. Als er inductie in het DC-circuit verschijnt, zal de stroom niet veranderen. Strikt genomen zal dit veranderen, omdat de spoel een ohmse weerstand zal hebben. Maar de verandering zal verwaarloosbaar zijn. Als de condensator en de spoel in een wisselstroomcircuit zijn aangesloten, zullen ze de stroom weerstaan ​​​​in verhouding tot de waarde van respectievelijk de capaciteit en de inductie. Bovendien zal er in het circuit een faseverschuiving tussen spanning en stroom worden waargenomen. Over het algemeen loopt de stroom in een condensator 90 graden voor op de spanning. In inductie blijft het 90 graden achter. De capaciteit hangt af van de grootte van de capaciteit en de frequentie van de wisselstroom. Deze afhankelijkheid is omgekeerd evenredig, dat wil zeggen dat bij toenemende frequentie en capaciteit de weerstand zal afnemen.

Formule 3 - capaciteit

Inductieve reactantie is direct evenredig met de frequentie en inductantie. Hoe groter de inductie en frequentie, hoe groter de weerstand tegen wisselstroom die een bepaalde spoel zal bieden.

Elektrische stroom gehoorzaamt, zoals elk proces, aan de wetten van de natuurkunde. De beroemde Duitse natuurkundige Georg Simon Ohm, naar wie de eenheid voor het meten van weerstand is vernoemd, heeft in 1826 empirische formules afgeleid die stroom, spanning en weerstand met elkaar in verband brengen. Aanvankelijk wekte de wet wantrouwen en kritiek op in wetenschappelijke kringen. Toen werd de juistheid van zijn redenering bevestigd door de Fransman Claude Poulier, en de werken van Ohm kregen welverdiende erkenning.

De wet van Ohm voor een elektrisch circuit (compleet)

Speciaal geval - De wet van Ohm voor een circuitsectie:

Laten we deze formules aanvullen Elektrische kracht, vrijgegeven tijdens het passeren van stroom:

Het resultaat is een reeks formules die wiskundig zijn afgeleid. Ze verbinden alle genoemde fysieke grootheden met elkaar.

Spanning	Huidig	Weerstand	Stroom

Elektromotorische kracht en interne weerstand

Elektromotorische kracht van de spanningsbron kenmerkt zijn vermogen om een ​​constant potentiaalverschil op de terminals te bieden. Deze kracht is van niet-elektrische aard: chemisch in batterijen, mechanisch in generatoren.

Wat is de rol van de interne weerstand van de voeding en wat is deze? Stel dat je de kabels hebt kortgesloten autobatterij koperen geleider met kleine doorsnede. IN fysieke zin je hebt een weerstand van bijna nul aangesloten op een gelijkstroombron. Als we de formule gebruiken voor een deel van een circuit, dan zou er een oneindig grote stroom door de batterij en de draad moeten stromen. Dit gebeurt niet echt, maar de draad zal verbranden.

Laten we nu de batterij met dezelfde draad verbinden. Er zal minder stroom doorheen gaan. Dit komt doordat de interne weerstand hoger is dan die van een batterij. Bij een lage belastingsweerstand wordt de wetformule voor een compleet circuit

Als gevolg hiervan zal de stroom door een kortgesloten batterij een eindige waarde hebben en zal het vermogen leiden tot verwarming van de batterij. Als we de batterij zouden kortsluiten met een dikkere draad die de stroom zou kunnen weerstaan kortsluiting, dan zou het de bron merkbaar van binnenuit verwarmen.

E.M.S. bron kan met enige nauwkeurigheid worden gemeten met een voltmeter met hoge ingangsimpedantie. De interne weerstand van de bron kan niet direct worden gemeten, maar alleen worden berekend.

Georg Simon Ohm begon zijn onderzoek geïnspireerd door het beroemde werk van Jean Baptiste Fourier, ‘The Analytical Theory of Heat’. In dit werk vertegenwoordigde Fourier de warmtestroom tussen twee punten als een temperatuurverschil, en associeerde hij de verandering in de warmtestroom met de passage door een onregelmatig gevormd obstakel gemaakt van warmte-isolerend materiaal. Op dezelfde manier veroorzaakte Om de opkomst elektrische stroom potentieel verschil.

Op basis hiervan begon Om ermee te experimenteren verschillende materialen geleider. Om hun geleidbaarheid te bepalen, sloot hij ze in serie en paste hun lengte zo aan dat de stroomsterkte in alle gevallen hetzelfde was.

Bij dergelijke metingen was het belangrijk om geleiders met dezelfde diameter te selecteren. Ohm, het meten van de geleidbaarheid van zilver en goud, leverde resultaten op die volgens moderne gegevens niet nauwkeurig zijn. De zilveren geleider van Ohm geleidde dus minder elektrische stroom dan goud. Om zelf legde dit uit door te zeggen dat zijn zilveren geleider bedekt was met olie en daardoor leverde het experiment blijkbaar geen nauwkeurige resultaten op.

Dit was echter niet het enige probleem waar natuurkundigen die zich in die tijd bezighielden met soortgelijke experimenten met elektriciteit, problemen mee hadden. Grote moeilijkheden bij het verkrijgen van zuivere materialen zonder onzuiverheden voor experimenten en moeilijkheden bij het kalibreren van de diameter van de geleider vertekenden de testresultaten. Een nog groter probleem was dat de stroomsterkte tijdens de tests voortdurend veranderde, omdat de stroombron variabel was chemische elementen. Onder dergelijke omstandigheden leidde Ohm een ​​logaritmische afhankelijkheid van de stroom af van de weerstand van de draad.

Even later stelde de Duitse natuurkundige Poggendorff, gespecialiseerd in elektrochemie, voor dat Ohm de chemische elementen zou vervangen door een thermokoppel gemaakt van bismut en koper. Om begon zijn experimenten opnieuw. Deze keer gebruikte hij een thermo-elektrisch apparaat, aangedreven door het Seebeck-effect, als batterij. Daarop verbond hij in serie 8 koperen geleiders met dezelfde diameter, maar met verschillende lengtes. Om de stroom te meten, hing Ohm met een metalen draad een magnetische naald over de geleiders. De stroom die evenwijdig aan deze pijl liep, verschoof deze naar de zijkant. Toen dit gebeurde, draaide de natuurkundige de draad totdat de pijl terugkeerde startpositie. Op basis van de hoek waaronder de draad was gedraaid, kon men de waarde van de stroom beoordelen.

Als resultaat van een nieuw experiment kwam Ohm tot de formule:

X = a / b + l

Hier X– intensiteit magnetisch veld draden, l– draadlengte, A – constante bronspanning, B – weerstand constant de overige elementen van de keten.

Als je je wendt tot moderne termen om deze formule te beschrijven, begrijpen we dat X– huidige sterkte, A – EMF-bron, b + l– totale circuitweerstand.

De wet van Ohm voor een circuitsectie

De wet van Ohm voor een afzonderlijk gedeelte van een circuit luidt: de stroomsterkte in een gedeelte van een circuit neemt toe naarmate de spanning toeneemt en neemt af naarmate de weerstand van dit gedeelte toeneemt.

ik=U/R

Op basis van deze formule kunnen we besluiten dat de weerstand van de geleider afhangt van het potentiaalverschil. Vanuit wiskundig oogpunt is dit juist, maar vanuit natuurkundig oogpunt is het onjuist. Deze formule is alleen van toepassing voor het berekenen van de weerstand bij apart gebied kettingen.

De formule voor het berekenen van de geleiderweerstand zal dus de vorm aannemen:

R = p ⋅ l / s

De wet van Ohm voor een compleet circuit

Het verschil tussen de wet van Ohm voor een compleet circuit en de wet van Ohm voor een deel van een circuit is dat we nu rekening moeten houden met twee soorten weerstand. Dit is “R” de weerstand van alle systeemcomponenten en “r” de interne weerstand van de bron elektromotorische kracht. De formule heeft dus de vorm:

ik = U / R + r

De wet van Ohm voor wisselstroom

Wisselstroom verschilt van gelijkstroom doordat deze over bepaalde tijdsperioden verandert. Concreet verandert het de betekenis en richting ervan. Om de wet van Ohm hier toe te passen, moet je er rekening mee houden dat de weerstand in een circuit met gelijkstroom kan verschillen van de weerstand in een circuit met wisselstroom. En het verschilt als componenten met reactantie in het circuit worden gebruikt. Reactantie kan inductief zijn (spoelen, transformatoren, smoorspoelen) of capacitief (condensator).

Laten we proberen erachter te komen wat echt verschil tussen reactieve en actieve weerstand in een circuit met wisselstroom. Je zou al moeten begrijpen dat de waarde van spanning en stroom in een dergelijk circuit in de loop van de tijd verandert en, grofweg gesproken, een golfvorm heeft.

Als we in een diagram weergeven hoe deze twee waarden in de loop van de tijd veranderen, krijgen we een sinusgolf. Zowel de spanning als de stroom stijgen van nul naar maximale waarde Ga vervolgens aflopend door de nulwaarde en bereik de maximale negatieve waarde. Hierna stijgen ze weer via nul naar de maximale waarde enzovoort. Als er wordt gezegd dat stroom of spanning negatief is, betekent dit dat deze in de tegenovergestelde richting beweegt.

Het hele proces vindt plaats met een bepaalde frequentie. Het punt waar de spanning of stroomwaarde vandaan komt minimale waarde stijgen naar de maximale waarde en door nul gaan, wordt fase genoemd.

Eigenlijk is dit slechts een voorwoord. Laten we terugkeren naar reactief en actief verzet. Het verschil is dat in een circuit met actieve weerstand de stroomfase samenvalt met de spanningsfase. Dat wil zeggen dat zowel de stroomwaarde als de spanningswaarde tegelijkertijd een maximum in één richting bereiken. In dit geval verandert onze formule voor het berekenen van spanning, weerstand of stroom niet.

Als het circuit reactantie bevat, verschuiven de fasen van de stroom en de spanning met ¼ van een periode van elkaar. Dit betekent dat wanneer de stroom zijn maximale waarde bereikt, de spanning nul zal zijn en omgekeerd. Wanneer te gebruiken inductieve reactantie, “haalt” de spanningsfase de huidige fase in. Wanneer capaciteit wordt toegepast, "haalt" de huidige fase de spanningsfase in.

Formule voor het berekenen van de spanningsval over inductieve reactantie:

U = ik ⋅ ωL

Waar L is de inductie van de reactantie, en ω – hoekfrequentie (tijdsafgeleide van de oscillatiefase).

Formule voor het berekenen van de spanningsval over de capaciteit:

U = ik / ω ⋅ C

MET– reactantiecapaciteit.

Deze twee formules zijn speciale gevallen van de wet van Ohm voor variabele circuits.

De volledige zal er als volgt uitzien:

I=U/Z

Hier Z– totale weerstand variabel circuit bekend als impedantie.

Toepassingsgebied

De wet van Ohm is geen basiswet in de natuurkunde, het is slechts een gemakkelijke afhankelijkheid van sommige waarden van andere, die in vrijwel elke praktische situatie geschikt is. Daarom zal het gemakkelijker zijn om situaties op te sommen waarin de wet mogelijk niet werkt:

• Als er traagheid is van ladingsdragers, bijvoorbeeld in sommige hoogfrequente elektrische velden;
• In supergeleiders;
• Als de draad zo heet wordt dat de stroom-spanningskarakteristiek niet langer lineair is. Bijvoorbeeld in gloeilampen;
• In vacuüm- en gasradiobuizen;
• In diodes en transistors.