وتتصل بالأسلاك بمختلف الأجهزة الكهربائية ومستهلكي الطاقة الكهربائية، وتشكل دائرة كهربائية.

من المعتاد تصوير دائرة كهربائية باستخدام مخططات يتم فيها الإشارة إلى عناصر الدائرة الكهربائية (المقاومات ومصادر التيار والمفاتيح والمصابيح والأجهزة وما إلى ذلك) بأيقونات خاصة.

الاتجاه الحاليفي الدائرة - هذا هو الاتجاه من القطب الموجب للمصدر الحالي إلى القطب السالب. تأسست هذه القاعدة في القرن التاسع عشر. وقد لوحظ منذ ذلك الحين. قد لا تتزامن حركة الشحنات الحقيقية مع الاتجاه الشرطي للتيار. وهكذا، في المعادن، تكون حاملات التيار عبارة عن إلكترونات سالبة الشحنة، وتنتقل من القطب السالب إلى القطب الموجب، أي في الاتجاه المعاكس. في الإلكتروليتات، يمكن أن تتزامن الحركة الفعلية للشحنات أو تكون معاكسة لاتجاه التيار، اعتمادًا على ما إذا كانت الأيونات حاملة للشحنة - إيجابية أم سلبية.

يمكن إدراج العناصر في الدائرة الكهربائية ثابتأو موازي.

قانون أوم للدائرة الكاملة.

خذ بعين الاعتبار دائرة كهربائية تتكون من مصدر تيار ومقاوم ر.

قانون أوم للدائرة الكاملة ينشئ علاقة بين التيار في الدائرة، القوة الدافعة الكهربية والمقاومة الكلية للدائرة، والتي تتكون من مقاومة خارجية روالمقاومة الداخلية للمصدر الحالي ص.

عمل القوى الخارجية أشارعالمصدر الحالي حسب تعريف EMF ( ɛ ) مساوي ل أشارع = ɛq، أين س- يتم نقل الشحنة بواسطة EMF. حسب تعريف التيار س = ذلك، أين ر- الوقت الذي تم خلاله تحويل الرسوم. ومن هنا لدينا:

أشارع = ɛ هو - هي.

الحرارة المتولدة عند تنفيذ العمل في الدائرة، وفقا ل قانون جول لينز، يساوي:

س = أنا 2 غ + أنا 2 غ.

وفقا لقانون الحفاظ على الطاقة أ = س. المعادلة ( أشارع = ɛ هو - هي) و ( س = أنا 2 غ + أنا 2 غ)، نحن نحصل:

ɛ = إير + إير.

عادة ما يتم كتابة قانون أوم للدائرة المغلقة على النحو التالي:

.

قوة التيار في دائرة كاملة تساوي نسبة القوة الدافعة الكهربية للدائرة إلى مقاومتها الكلية.

إذا كانت الدائرة تحتوي على عدة مصادر متصلة على التوالي مع EMF ɛ 1, ɛ 2, ɛ 3وما إلى ذلك، فإن إجمالي المجالات الكهرومغناطيسية للدائرة يساوي المجموع الجبري للمجالات الكهرومغناطيسية للمصادر الفردية. يتم تحديد إشارة المصدر emf فيما يتعلق باتجاه تجاوز الدائرة، والذي يتم اختياره بشكل تعسفي، على سبيل المثال، في الشكل أدناه - عكس اتجاه عقارب الساعة.

في هذه الحالة، تقوم القوى الخارجية داخل المصدر بعمل إيجابي. وعلى العكس من ذلك، فإن المعادلة التالية تنطبق على الدائرة:

ɛ = ɛ 1 + ɛ 2 + ɛ 3 = | ɛ 1 | - | ɛ 2 | -| ɛ 3 | .

وفقًا للقوة الحالية تكون إيجابية مع EMF موجب - يتزامن اتجاه التيار في الدائرة الخارجية مع اتجاه تجاوز الدائرة. مقاومة الدائرة ذات المصادر المتعددة تساوي مجموع المقاومات الخارجية والداخلية لجميع مصادر المجالات الكهرومغناطيسية، على سبيل المثال، في الشكل أعلاه:

ص ن = ص + ص 1 + ص 2 + ص 3 .

بالنسبة لمهندس الكهرباء والإلكترونيات، أحد القوانين الأساسية هو قانون أوم. كل يوم، يشكل العمل تحديات جديدة للمتخصص، وغالبًا ما يكون من الضروري اختيار بديل لمقاوم محترق أو مجموعة من العناصر. غالبًا ما يتعين على الكهربائي تغيير الكابلات؛ لاختيار الكابل المناسب، تحتاج إلى "تقدير" التيار في الحمل، لذلك عليك استخدام أبسط القوانين والعلاقات الفيزيائية في الحياة اليومية. أهمية قانون أوم في الهندسة الكهربائية هائلة بالمناسبة، فمعظم أعمال الدبلوم في تخصصات الهندسة الكهربائية يتم حسابها بنسبة 70-90% وفق صيغة واحدة.

مرجع تاريخي

العام الذي اكتشف فيه قانون أوم كان عام 1826 على يد العالم الألماني جورج أوم. لقد حدد ووصف تجريبيًا قانون العلاقة بين التيار والجهد ونوع الموصل. في وقت لاحق اتضح أن المكون الثالث ليس أكثر من مقاومة. وفيما بعد سُمي هذا القانون باسم المكتشف، لكن الأمر لم يقتصر على القانون؛ بل سُميت كمية فيزيائية باسمه، تكريمًا لعمله.

الكمية التي تقاس بها المقاومة تحمل اسم جورج أوم. على سبيل المثال، تتمتع المقاومات بخاصيتين رئيسيتين: القدرة بالواط والمقاومة - وحدة القياس بالأوم، كيلو أوم، ميجا أوم، إلخ.

قانون أوم لقسم الدائرة

لوصف دائرة كهربائية لا تحتوي على المجالات الكهرومغناطيسية، يمكنك استخدام قانون أوم لقسم من الدائرة. هذا هو أبسط شكل من أشكال التسجيل. تبدو هكذا:

حيث I هو التيار المقاس بالأمبير، U هو الجهد بالفولت، R هي المقاومة بالأوم.

تخبرنا هذه الصيغة أن التيار يتناسب طرديًا مع الجهد ويتناسب عكسيًا مع المقاومة - وهذه هي الصيغة الدقيقة لقانون أوم. المعنى المادي لهذه الصيغة هو وصف اعتماد التيار من خلال قسم من الدائرة عند مقاومة وجهد معروفين.

انتباه!هذه الصيغة صالحة للتيار المباشر؛ أما بالنسبة للتيار المتردد، فلها اختلافات طفيفة؛

بالإضافة إلى العلاقة بين الكميات الكهربائية، يخبرنا هذا النموذج أن الرسم البياني للتيار مقابل الجهد في المقاومة خطي ويتم استيفاء معادلة الدالة:

f(x) = ky أو ​​f(u) = IR أو f(u)=(1/R)*I

يستخدم قانون أوم لقسم من الدائرة لحساب مقاومة المقاوم في قسم من الدائرة أو لتحديد التيار من خلاله عند جهد ومقاومة معروفين. على سبيل المثال، لدينا مقاوم R بمقاومة 6 أوم، ويتم تطبيق جهد 12 فولت على أطرافه. نحتاج إلى معرفة مقدار التيار الذي سيتدفق عبره. دعونا نحسب:

أنا=12 فولت/6 أوم=2 أ

الموصل المثالي ليس لديه مقاومة، ولكن بسبب بنية جزيئات المادة التي يتكون منها، فإن أي جسم موصل لديه مقاومة. على سبيل المثال، كان هذا هو سبب التحول من أسلاك الألمنيوم إلى الأسلاك النحاسية في الشبكات الكهربائية المنزلية. مقاومة النحاس (أوم لكل 1 متر) أقل من مقاومة الألومنيوم. وفقا لذلك، يتم تسخين الأسلاك النحاسية بشكل أقل وتتحمل التيارات العالية، مما يعني أنه يمكنك استخدام سلك ذو مقطع عرضي أصغر.

مثال آخر هو أن اللوالب الخاصة بأجهزة التسخين والمقاومات تتمتع بمقاومة عالية، لأن مصنوعة من معادن مختلفة عالية المقاومة، مثل النيتشروم والكانثال وما إلى ذلك. عندما تتحرك ناقلات الشحنة عبر موصل، فإنها تصطدم بالجزيئات الموجودة في الشبكة البلورية، ونتيجة لذلك يتم إطلاق الطاقة على شكل حرارة وموصل يسخن. كلما زاد التيار، زادت الاصطدامات، وزادت الحرارة.

لتقليل التسخين، يجب إما تقصير الموصل أو زيادة سمكه (مساحة المقطع العرضي). يمكن كتابة هذه المعلومات كصيغة:

سلك R = ρ(L/S)

حيث ρ هي المقاومة بالأوم*مم 2 /م، L هو الطول بالمتر، S هي مساحة المقطع العرضي.

قانون أوم للدوائر المتوازية والمتسلسلة

اعتمادا على نوع الاتصال، يتم ملاحظة أنماط مختلفة من تدفق التيار وتوزيع الجهد. بالنسبة لقسم من الدائرة التي تربط العناصر على التوالي، يتم العثور على الجهد والتيار والمقاومة وفقًا للصيغة:

وهذا يعني أن نفس التيار يتدفق في دائرة مكونة من عدد عشوائي من العناصر المتصلة على التوالي. في هذه الحالة، الجهد المطبق على جميع العناصر (مجموع قطرات الجهد) يساوي جهد الخرج لمصدر الطاقة. كل عنصر على حدة له جهده الخاص المطبق ويعتمد على القوة الحالية والمقاومة للعنصر المعين:

U el =I*R العنصر

يتم حساب مقاومة قسم الدائرة للعناصر المتوازية بالصيغة:

1/ر=1/ر1+1/ر2

بالنسبة للاتصال المختلط، تحتاج إلى تقليل السلسلة إلى نموذج مكافئ. على سبيل المثال، إذا كان أحد المقاومين متصلاً بمقاومتين متصلتين على التوازي، فاحسب أولاً مقاومة المقاومتين المتصلتين على التوازي. ستحصل على المقاومة الكلية لمقاومتين وكل ما عليك فعله هو إضافتها إلى المقاومة الثالثة المتصلة بهما على التوالي.

قانون أوم للدائرة الكاملة

تتطلب الدائرة الكاملة مصدر طاقة. مصدر الطاقة المثالي هو جهاز يتمتع بالخاصية الوحيدة:

• الجهد، إذا كان مصدر EMF؛
• القوة الحالية، إذا كان مصدرا الحالي؛

مصدر الطاقة هذا قادر على توصيل أي طاقة مع معلمات الإخراج دون تغيير. في مصدر الطاقة الحقيقي، هناك أيضًا معلمات مثل الطاقة والمقاومة الداخلية. في جوهرها، المقاومة الداخلية هي مقاومة وهمية مثبتة على التوالي مع مصدر المجالات الكهرومغناطيسية.

تبدو صيغة قانون أوم للدائرة الكاملة متشابهة، ولكن تتم إضافة المقاومة الداخلية لـ IP. للحصول على سلسلة كاملة يتم كتابتها بالصيغة:

أنا=ε/(ص+ص)

حيث ε هي EMF بالفولت، R هي مقاومة الحمل، r هي المقاومة الداخلية لمصدر الطاقة.

من الناحية العملية، تبلغ المقاومة الداخلية أجزاء من الأوم، وبالنسبة للمصادر الكلفانية فإنها تزيد بشكل كبير. لقد لاحظت ذلك عندما يكون لبطاريتين (جديدة وميتة) نفس الجهد، لكن إحداهما تنتج التيار المطلوب وتعمل بشكل صحيح، والثانية لا تعمل، لأن... يتدلى عند أدنى حمولة.

قانون أوم في شكل تفاضلي وتكاملي

بالنسبة لقسم متجانس من الدائرة، تكون الصيغ المذكورة أعلاه صالحة؛ بالنسبة للموصل غير المنتظم، من الضروري تقسيمه إلى أقصر الأجزاء بحيث يتم تقليل التغييرات في أبعاده داخل هذا الجزء. وهذا ما يسمى قانون أوم في شكل تفاضلي.

بمعنى آخر: تتناسب كثافة التيار بشكل مباشر مع الجهد والتوصيل لقسم صغير للغاية من الموصل.

في شكل متكامل:

قانون أوم للتيار المتردد

عند حساب دوائر التيار المتردد، بدلاً من مفهوم المقاومة، يتم تقديم مفهوم "الممانعة". يُشار إلى المعاوقة بالحرف Z، وهي تتضمن مقاومة الحمل النشطة R a والمفاعلة X (أو R r). ويرجع ذلك إلى شكل التيار الجيبي (والتيارات بأي أشكال أخرى) ومعلمات العناصر الحثية، وكذلك قوانين التبديل:

1. لا يمكن للتيار في دائرة ذات محاثة أن يتغير على الفور.
2. لا يمكن أن يتغير الجهد في الدائرة التي تحتوي على مكثف على الفور.

وبالتالي، يبدأ التيار في التخلف أو قيادة الجهد، وتنقسم الطاقة الإجمالية إلى نشطة ومتفاعلة.

X L و X C هما المكونان التفاعليان للحمل.

في هذا الصدد، يتم تقديم القيمة cosФ:

هنا – Q – القدرة التفاعلية الناتجة عن التيار المتناوب والمكونات السعوية الاستقرائية، P – القدرة النشطة (الموزعة على المكونات النشطة)، S – القدرة الظاهرة، cosФ – عامل القدرة.

ربما لاحظت أن الصيغة وتمثيلها يتداخلان مع نظرية فيثاغورس. هذا صحيح بالفعل، وتعتمد الزاوية Ф على حجم المكون التفاعلي للحمل - فكلما زاد حجمه، زاد حجمه. من الناحية العملية، يؤدي هذا إلى حقيقة أن التيار المتدفق فعليًا في الشبكة أكبر من ذلك المسجل بواسطة عداد المنزل، بينما تدفع الشركات مقابل الطاقة الكاملة.

في هذه الحالة، يتم تقديم المقاومة في شكل معقد:

هنا j هي الوحدة التخيلية، وهي نموذجية للشكل المعقد من المعادلات. يتم الإشارة إليه بشكل أقل بـ i، ولكن في الهندسة الكهربائية تتم الإشارة أيضًا إلى القيمة الفعالة للتيار المتردد، لذلك، حتى لا يتم الخلط بينه، فمن الأفضل استخدام j.

الوحدة التخيلية تساوي √-1. ومن المنطقي أنه لا يوجد رقم عند تربيعه يمكن أن يؤدي إلى نتيجة سلبية "-1".

كيف تتذكر قانون أوم

لتتذكر قانون أوم، يمكنك حفظ الصيغة بكلمات بسيطة مثل:

كلما ارتفع الجهد، كلما ارتفع التيار، كلما زادت المقاومة، انخفض التيار.

أو استخدم الصور والقواعد التذكيرية. الأول هو عرض قانون أوم في شكل هرم - بإيجاز ووضوح.

القاعدة التذكيرية هي شكل مبسط لمفهوم الفهم والدراسة البسيط والسهل. يمكن أن يكون إما في شكل لفظي أو في شكل رسومي. للعثور على الصيغة المطلوبة بشكل صحيح، قم بتغطية الكمية المطلوبة بإصبعك واحصل على الإجابة في شكل منتج أو حاصل القسمة. وإليك كيف يعمل:

والثاني هو تمثيل كاريكاتير. كما هو موضح هنا: كلما زادت محاولات أوم، كلما زادت صعوبة تمرير الأمبير، وكلما زادت الفولت، أصبح تمرير الأمبير أسهل.

يعد قانون أوم أحد القوانين الأساسية في الهندسة الكهربائية، ومن دون معرفته تكون معظم العمليات الحسابية مستحيلة. وفي العمل اليومي، غالبًا ما يكون من الضروري تحويل أو تحديد التيار بالمقاومة. وليس من الضروري على الإطلاق فهم اشتقاقها وأصل جميع الكميات - ولكن يلزم إتقان الصيغ النهائية. وفي الختام أود أن أشير إلى أن هناك نكتة قديمة تقول بين الكهربائيين: "إذا كنت لا تعرف أوم، فابق في المنزل."وإذا كانت كل نكتة تحتوي على ذرة من الحقيقة، فإن ذرة الحقيقة هذه هي 100٪. ادرس الأسس النظرية إذا كنت تريد أن تصبح محترفًا في الممارسة العملية، وستساعدك مقالات أخرى من موقعنا في ذلك.

يحب( 0 ) أنا لا أحب( 0 )

في عام 1826، نشر عالم الفيزياء الألماني الأكبر جورج سيمون أوم كتابه “تعريف القانون الذي بموجبه توصل المعادن الكهرباء بالتلامس”، حيث يعطي صياغة القانون الشهير. استقبل العلماء في ذلك الوقت منشورات الفيزيائي العظيم بالعداء. وفقط بعد أن توصل عالم آخر، كلود بولييه، إلى نفس الاستنتاجات تجريبيا، تم الاعتراف بقانون أوم في جميع أنحاء العالم.

– نمط فيزيائي يحدد العلاقة بين التيار والجهد والمقاومة للموصل.لها شكلين رئيسيين.

صياغة قانون أوم لقسم من الدائرة – التيار يتناسب طرديا مع الجهد ويتناسب عكسيا مع المقاومة .

يساعد هذا التعبير البسيط عمليًا على حل مجموعة واسعة من المشكلات. لحفظ أفضل، دعونا نحل المشكلة.

المشكلة 1.1

المهمة بسيطة: إيجاد مقاومة سلك نحاسي ثم حساب التيار باستخدام صيغة قانون أوم لقسم من الدائرة. هيا بنا نبدأ.

صياغة قانون أوم للدائرة الكاملة - تتناسب القوة الحالية بشكل مباشر مع مجموع المجالات الكهرومغناطيسية للدائرة، وتتناسب عكسيًا مع مجموع مقاومات المصدر والدائرة، حيث E هي القوة الدافعة الكهربية، R هي مقاومة الدائرة، r هي المقاومة الداخلية للمصدر.

قد تثار أسئلة هنا. على سبيل المثال، ما هو EMF؟ القوة الدافعة الكهربائية هي كمية فيزيائية تميز عمل القوى الخارجية في مصدر المجالات الكهرومغناطيسية. على سبيل المثال، في بطارية AA عادية، EMF هو تفاعل كيميائي يتسبب في انتقال الشحنات من قطب إلى آخر. الكلمة نفسها كهربائية القيادةيقول أن هذه القوة تحرك الكهرباء، أي الشحنة.

لكل منها مقاومة داخلية r، يعتمد ذلك على معلمات المصدر نفسه. توجد أيضًا مقاومة R في الدائرة، وتعتمد على معلمات الدائرة نفسها.

يمكن تقديم صيغة قانون أوم لسلسلة كاملة في شكل آخر. وهي: EMF لمصدر الدائرة يساوي مجموع قطرات الجهد على المصدر وعلى الدائرة الخارجية.

لتوحيد المادة، سوف نقوم بحل مسألتين باستخدام الصيغةقانون أوم للدائرة الكاملة.

المشكلة 2.1

أوجد شدة التيار في الدائرة إذا علم أن مقاومة الدائرة 11 أوم، والمصدر المتصل بها له قوة دافعة 12 فولت ومقاومة داخلية 1 أوم.

الآن دعونا نحل مشكلة أكثر صعوبة.

المشكلة 2.2

يتم توصيل مصدر EMF بمقاومة تبلغ مقاومتها 10 أوم باستخدام سلك نحاسي طوله 1 متر ومساحة مقطعه 1 مم2. أوجد شدة التيار، مع العلم أن القوة الدافعة الكهربية المصدر 12 فولت والمقاومة الداخلية 1.9825 أوم.

هيا بنا نبدأ.

يبدو قانون أوم بسيطًا جدًا لدرجة أن الصعوبات التي كان لا بد من التغلب عليها في إنشائه يتم التغاضي عنها ونسيانها. ليس من السهل اختبار قانون أوم، ولا ينبغي اعتباره حقيقة واضحة؛ في الواقع، بالنسبة للعديد من المواد هذا ليس صحيحا.

ما هي هذه الصعوبات بالضبط؟ أليس من الممكن التحقق من ما ينتج عن التغير في عدد عناصر العمود الفلطائي من خلال تحديد التيار عند أعداد مختلفة من العناصر؟

والحقيقة هي أنه عندما نأخذ عددًا مختلفًا من العناصر، فإننا نغير الدائرة بأكملها، لأن العناصر الإضافية لها أيضًا مقاومة إضافية. لذلك، من الضروري إيجاد طريقة لتغيير الجهد دون تغيير البطارية نفسها. بالإضافة إلى ذلك، تقوم القيم الحالية المختلفة بتسخين السلك إلى درجات حرارة مختلفة، ويمكن أن يؤثر هذا التأثير أيضًا على القوة الحالية. وتغلب أوم (1787-1854) على هذه الصعوبات بالاستفادة من ظاهرة الكهرباء الحرارية التي اكتشفها سيبيك (1770-1831) عام 1822.

يتم ملاحظة هذه الظاهرة عند تسخين وصلة مصنوعة من مادتين مختلفتين: يتم إثارة جهد كهربائي صغير، مما قد يؤدي إلى توليد تيار. اكتشف سيبيك هذا التأثير من خلال تجربة صفائح الأنتيمون والبزموت، واستخدم ملفًا به عدد كبير من اللفات، تم إدخال بداخله مغناطيس صغير، ككاشف للتيار. لاحظ سيبيك انحراف المغناطيس فقط عندما ضغط الألواح معًا بيديه، وسرعان ما أدرك أن التأثير كان بسبب حرارة يده. ثم بدأ بتسخين الألواح بمصباح وحصل على انحراف أكبر بكثير. ولم يفهم سيبيك التأثير الذي اكتشفه بشكل كامل، وأطلق عليه اسم "الاستقطاب المغناطيسي".

استخدم أوم التأثير الكهروحراري كمصدر للقوة الدافعة الكهربائية. مع وجود اختلاف ثابت في درجة الحرارة، يجب أن يكون الجهد الحراري مستقرًا جدًا، وبما أن التيار منخفض، فلا ينبغي أن يحدث أي تسخين ملحوظ. وبناءً على هذه الاعتبارات، صنع أوم أداةً ينبغي اعتبارها، على ما يبدو، أول أداة حقيقية للبحث في مجال الكهرباء. قبل ذلك، تم استخدام الأدوات الخام فقط.

الجزء الأسطواني العلوي لجهاز أوم عبارة عن كاشف تيار – توازن الالتواء ab و a" ب" - عناصر حرارية مصنوعة من سلكين نحاسيين ملحومين بقضيب البزموت المستعرض ؛ م و م" - أكواب تحتوي على زئبق يمكن توصيل العناصر الحرارية بها. تم توصيل موصل بالأكواب، ويتم تجريد أطرافها في كل مرة قبل غمرها في الزئبق.

كان أوم على علم بأهمية نقاء المواد. أبقى الوصلة a في الماء المغلي، وأسقط الوصلة a في خليط من الثلج والماء ولاحظ انحراف الجلفانومتر.

يمكن مقارنة دقة أوم الألمانية النموذجية واهتمامه بالتفاصيل بالحماس الصبياني الذي أظهره فاراداي في عمله. في الفيزياء، هناك حاجة إلى كلا النهجين: عادةً ما يعطي الأخير زخماً لدراسة سؤال ما، ويتطلب الأول دراسته بعناية وبناء نظرية صارمة تعتمد على نتائج كمية دقيقة.

استخدم أوم ثماني قطع من الأسلاك النحاسية بأطوال مختلفة كموصلات. في البداية لم يتمكن من الحصول على نتائج قابلة للتكرار، ولكن بعد أسبوع قام على ما يبدو بتعديل الأداة وحصل على سلسلة من القراءات لكل من الموصلات. وكانت هذه القراءات هي زوايا التواء خيط التعليق التي عاد عندها السهم إلى الصفر. أظهر أوم أنه مع الاختيار الصحيح للثوابت A وB، يرتبط الطول x وزاوية الالتواء X للخيط بالعلاقة X = (A / B+ ض)

يمكنك توضيح هذه العلاقة عن طريق رسم x مقابل 1/X.

كرر أوم تجربته مع الأسلاك النحاسية وحصل على نفس النتيجة مع قيمة مختلفة لـ A ونفس قيمة B. أخذ درجات حرارة 0 و 7.5 درجة وفقًا لريومور (9.4 درجة مئوية) لوصلات العناصر الحرارية ووجد أن الانحرافات سجل انخفاضًا بنحو 10 مرات.

وهكذا، إذا افترضنا أن الجهد الناتج عن الجهاز يتناسب مع فرق درجة الحرارة - كما نعلم الآن أن هذا صحيح تقريبًا - يتبين أن التيار يتناسب مع هذا الجهد. كما أظهر أوم أن التيار يتناسب عكسيا مع كمية معينة اعتمادا على طول السلك. أطلق عليها أوم اسم المقاومة، ويجب افتراض أن الكمية B تمثل مقاومة بقية الدائرة.

وهكذا أظهر أوم أن التيار يتناسب مع الجهد ويتناسب عكسيا مع ممانعة الدائرة. وكانت هذه نتيجة بسيطة بشكل ملحوظ لتجربة معقدة. على الأقل هذا ما ينبغي أن يبدو لنا الآن.

أما معاصرو أوم، وخاصة أبناء وطنه، فقد فكروا بطريقة مختلفة: ربما كانت بساطة قانون أوم هي التي أثارت شكوكهم. واجه أوم صعوبات في حياته المهنية وكان في حاجة إليها؛ كان أوم مكتئبًا بشكل خاص بسبب عدم الاعتراف بأعماله. يُحسب لبريطانيا العظمى، وخاصة الجمعية الملكية، أنه لا بد من القول إن عمل أوم نال تقديرًا مستحقًا هناك. أوم هو من بين هؤلاء الرجال العظماء الذين غالبًا ما توجد أسماؤهم مكتوبة بأحرف صغيرة: أُطلق اسم "أوم" على وحدة المقاومة.

ج. لينسون "تجارب عظيمة في الفيزياء"

لقد بدأنا بنشر المواد في قسم جديد "" وفي مقال اليوم سنتحدث عن المفاهيم الأساسية التي بدونها لا يمكن مناقشة أي جهاز أو دائرة إلكترونية واحدة. كما كنت قد خمنت، أعني التيار والجهد والمقاومة😉 بالإضافة إلى ذلك، لن نتجاهل القانون الذي يحدد العلاقة بين هذه الكميات، لكن لن أسبق أنفسنا، فلنتحرك بالتدريج.

لذلك دعونا نبدأ بالمفهوم الجهد االكهربى.

الجهد االكهربى.

أ-بريوري الجهد االكهربىهي الطاقة (أو الشغل) التي يتم إنفاقها لتحريك وحدة شحنة موجبة من نقطة ذات إمكانات منخفضة إلى نقطة ذات إمكانات عالية (أي أن النقطة الأولى لديها إمكانات سلبية أكثر مقارنة بالثانية). نتذكر من مقرر الفيزياء أن جهد المجال الكهروستاتيكي هو كمية عددية تساوي نسبة طاقة الوضع لشحنة في المجال إلى هذه الشحنة. دعونا نلقي نظرة على مثال صغير:

يوجد مجال كهربائي ثابت في الفضاء، شدته تساوي ه. النظر في نقطتين تقع على مسافة دمن بعضهما البعض. وبالتالي فإن الجهد بين نقطتين ليس أكثر من فرق الجهد عند هذه النقاط:

وفي الوقت نفسه، لا تنسى العلاقة بين شدة المجال الكهروستاتيكي وفرق الجهد بين نقطتين:

ونتيجة لذلك نحصل على صيغة تربط التوتر والتوتر:

في الإلكترونيات، عند النظر في دوائر مختلفة، لا يزال الجهد يعتبر هو فرق الجهد بين النقاط. وعليه يتضح أن الجهد في الدائرة هو مفهوم مرتبط بنقطتين في الدائرة. وهذا يعني، على سبيل المثال، أن عبارة "الجهد في المقاوم" ليست صحيحة تمامًا. وإذا تحدثوا عن الجهد في مرحلة ما، فإنهم يقصدون فرق الجهد بين هذه النقطة و "أرض". وهكذا وصلنا بسلاسة إلى مفهوم آخر مهم في دراسة الإلكترونيات، ألا وهو المفهوم "أرض":) حتى هنا هو عليه "أرض"في الدوائر الكهربائية، غالبًا ما يتم قبول نقطة الصفر المحتملة (أي أن إمكانات هذه النقطة تساوي 0).

دعنا نقول بضع كلمات أخرى عن الوحدات التي تساعد في وصف الكمية الجهد االكهربى. وحدة القياس هي فولت (الخامس). بالنظر إلى تعريف مفهوم الجهد، يمكننا أن نفهم بسهولة أنه لتحريك شحنة ذات حجم 1 قلادةبين النقاط التي لها فرق محتمل 1 فولت، فمن الضروري القيام بعمل يساوي 1 جول. بهذا يبدو كل شيء واضحًا ويمكننا المضي قدمًا 😉

وبعد ذلك لدينا مفهوم آخر، وهو حاضِر.

التيار، القوة الحالية في الدائرة.

ما هذا كهرباء?

دعونا نفكر فيما سيحدث إذا تعرضت الجسيمات المشحونة، على سبيل المثال، الإلكترونات، لتأثير مجال كهربائي... فكر في موصل يصل إليه تيار معين الجهد االكهربى:

من اتجاه شدة المجال الكهربائي ( ه) يمكننا أن نستنتج أن العنوان = "Rendered by QuickLaTeX.com)." height="16" width="60" style="vertical-align: -4px;"> (вектор напряженности всегда направлен в сторону уменьшения потенциала). На каждый электрон начинает действовать сила:!}

حيث e هي شحنة الإلكترون.

وبما أن الإلكترون جسيم سالب الشحنة، فإن متجه القوة سيتم توجيهه في الاتجاه المعاكس لاتجاه متجه شدة المجال. وبالتالي، تحت تأثير القوة، تكتسب الجسيمات، إلى جانب الحركة الفوضوية، أيضًا حركة اتجاهية (ناقل السرعة V في الشكل). ونتيجة لذلك، تنشأ كهرباء 🙂

التيار هو الحركة المنتظمة للجسيمات المشحونة تحت تأثير المجال الكهربائي.

النقطة المهمة هي أنه من المفترض أن يتدفق التيار من نقطة ذات جهد أكثر إيجابية إلى نقطة ذات جهد أكثر سلبية، على الرغم من أن الإلكترون يتحرك في الاتجاه المعاكس.

لا يمكن للإلكترونات فقط أن تعمل كحاملات للشحنة. على سبيل المثال، في الإلكتروليتات والغازات المتأينة، يرتبط تدفق التيار في المقام الأول بحركة الأيونات، وهي جسيمات موجبة الشحنة. وبناء على ذلك، فإن اتجاه ناقل القوة المؤثر عليها (وفي نفس الوقت ناقل السرعة) سوف يتزامن مع اتجاه المتجه ه. وفي هذه الحالة لن ينشأ أي تناقض، لأن التيار سوف يتدفق بالضبط في الاتجاه الذي تتحرك فيه الجزيئات :)

من أجل تقدير التيار في الدائرة، توصلوا إلى كمية مثل قوة التيار. لذا، القوة الحالية (أنا) هي الكمية التي تميز سرعة حركة الشحنة الكهربائية عند نقطة ما. وحدة التيار هي أمبير. القوة الحالية في الموصل تساوي 1 أمبير، إذا ل 1 ثانيةتمر الشحنة عبر المقطع العرضي للموصل 1 قلادة.

لقد قمنا بالفعل بتغطية المفاهيم التيار والجهدوالآن دعونا نتعرف على كيفية ارتباط هذه الكميات. ولهذا علينا أن ندرس ما هو عليه مقاومة الموصل.

مقاومة الموصل/الدائرة.

على المدى " مقاومة"يتحدث بالفعل عن نفسه 😉

لذا، مقاومة- الكمية الفيزيائية التي تميز خصائص الموصل التي تعيق ( يقاوم) مرور التيار الكهربائي.

النظر في موصل النحاس من الطول لبمساحة مقطع عرضي تساوي س:

تعتمد مقاومة الموصل على عدة عوامل:

المقاومة المحددة هي قيمة جدولية.

الصيغة التي يمكنك من خلالها حساب مقاومة الموصل هي كما يلي:

بالنسبة لحالتنا سيكون الأمر متساويا 0.0175 (أوم * مم/م2)– مقاومة النحاس . دع طول الموصل يكون 0.5 م، ومساحة المقطع العرضي تساوي 0.2 قدم مربع. مم. ثم:

كما فهمت بالفعل من المثال، وحدة القياس مقاومةيكون أوم 😉

مع مقاومة الموصلكل شيء واضح، حان الوقت لدراسة العلاقة مقاومة الجهد والتيار والدائرة.

وهنا يأتي القانون الأساسي لجميع الإلكترونيات لمساعدتنا - قانون أوم:

يتناسب التيار في الدائرة بشكل مباشر مع الجهد ويتناسب عكسيا مع مقاومة قسم الدائرة المعنية.

دعونا نفكر في أبسط دائرة كهربائية:

كما يلي من قانون أوم، يرتبط الجهد والتيار في الدائرة على النحو التالي:

ليكن الجهد 10 فولت ومقاومة الدائرة 200 أوم. ثم يتم حساب التيار في الدائرة على النحو التالي:

كما ترون، كل شيء ليس صعبا :)

ولعل هذا هو المكان الذي سننهي فيه مقال اليوم، شكرًا لكم على اهتمامكم ونراكم قريبًا! 🙂