Domov › Nastavení › Ohmův zákon v obecné podobě. Ohmův zákon – jednodušší už to být nemůže

Ohmův zákon v obecné podobě. Ohmův zákon – jednodušší už to být nemůže

V přírodě existují dva hlavní typy materiálů, vodivé a nevodivé (dielektrika). Tyto materiály se liší přítomností podmínek pro pohyb elektrického proudu (elektronů) v nich.

Elektrické vodiče jsou vyrobeny z vodivých materiálů (měď, hliník, grafit a mnoho dalších), ve kterých nejsou elektrony vázány a mohou se volně pohybovat.

V dielektrikách jsou elektrony pevně vázány na atomy, takže v nich nemůže proudit proud. Používají se k výrobě izolace vodičů a částí elektrických spotřebičů.

Aby se elektrony mohly ve vodiči začít pohybovat (částí obvodu protéká proud), potřebují vytvořit podmínky. K tomu musí být nadbytek elektronů na začátku části řetězce a nedostatek na konci. K vytvoření takových podmínek se používají zdroje napětí - akumulátory, baterie, elektrárny.

V roce 1827 Georg Simon Ohm objevil zákon elektrického proudu. Zákon a jednotka měření odporu byly pojmenovány po něm. Smysl zákona je následující.

Čím tlustší je potrubí a čím větší je tlak vody ve vodovodu (se zvětšujícím se průměrem potrubí klesá odpor vůči vodě) - tím více vody proteče. Pokud si představíme, že voda jsou elektrony (elektrický proud), tak čím silnější drát a čím vyšší napětí (se zvětšujícím se průřezem drátu klesá proudový odpor) - tím větší proud poteče obvodovou částí.

Proud protékající elektrickým obvodem je přímo úměrný použitému napětí a nepřímo úměrný hodnotě odporu obvodu.

Kde já– proudová síla, měřená v ampérech a označená písmenem A; U V; R– odpor, měřený v ohmech a určený Ohm.

Pokud je známo napájecí napětí U a odpor elektrického spotřebiče R, pak pomocí výše uvedeného vzorce, pomocí online kalkulačky, je snadné určit sílu proudu protékajícího obvodem já.

Pomocí Ohmova zákona se počítají elektrické parametry elektrického vedení, topných těles a všech rádiových prvků moderních elektronických zařízení, ať už jde o počítač, televizi nebo mobilní telefon.

Aplikace Ohmova zákona v praxi

V praxi je často nutné určit ne aktuální sílu já a hodnotu odporu R. Transformací vzorce Ohmova zákona můžete vypočítat hodnotu odporu R se znalostí protékajícího proudu já a hodnotu napětí U.

Hodnotu odporu může být nutné vypočítat například při vytváření zátěžového bloku pro testování napájecího zdroje počítače. Na skříni napájecího zdroje počítače je obvykle štítek, který uvádí maximální zatěžovací proud pro každé napětí. Do polí kalkulátoru stačí zadat dané hodnoty napětí a maximální zatěžovací proud a výsledkem výpočtu získáme hodnotu zatěžovacího odporu pro dané napětí. Například pro napětí +5 V při maximálním proudu 20 A bude zátěžový odpor 0,25 Ohm.

Vzorec Joule-Lenzova zákona

Spočítali jsme hodnotu rezistoru pro vytvoření zatěžovacího bloku pro napájení počítače, ale ještě musíme určit, jaký výkon by měl rezistor mít? Zde pomůže další fyzikální zákon, který objevili současně dva fyzici nezávisle na sobě. V roce 1841 James Joule a v roce 1842 Emil Lenz. Tento zákon byl pojmenován po nich - Joule-Lenzův zákon.

Výkon spotřebovaný zátěží je přímo úměrný použitému napětí a protékajícímu proudu. Jinými slovy, když se změní napětí a proud, proporcionálně se změní i spotřeba energie.

Kde P– výkon, měřený ve wattech a označený W; U– napětí, měřené ve voltech a označené písmenem V; já– síla proudu, měřená v ampérech a označená písmenem A.

Když znáte napájecí napětí a proud spotřebovaný elektrickým spotřebičem, můžete pomocí vzorce určit, kolik energie spotřebovává. Stačí zadat údaje do níže uvedených políček v online kalkulačce.

Joule-Lenzův zákon také umožňuje zjistit proud odebíraný elektrickým spotřebičem na základě znalosti jeho výkonu a napájecího napětí. Množství spotřebovaného proudu je nutné například pro volbu průřezu vodiče při pokládání elektrického vedení nebo pro výpočet jmenovitého výkonu.

Spočítejme si například aktuální spotřebu pračky. Podle pasu je příkon 2200 W, napětí v domácí elektrické síti 220 V. Dosadíme údaje v okénku kalkulačky, zjistíme, že pračka odebírá proud 10 A.

Další příklad: rozhodnete se nainstalovat do auta přídavný světlomet nebo zesilovač zvuku. Při znalosti příkonu instalovaného elektrického spotřebiče lze snadno vypočítat aktuální spotřebu a vybrat správný průřez vodičů pro připojení k elektrickému vedení vozidla. Řekněme, že přídavný světlomet spotřebuje výkon 100 W (výkon žárovky instalované ve světlometu), palubní napětí automobilové sítě je 12 V. Hodnoty výkonu a napětí dosadíme v v oknech kalkulačky zjistíme, že spotřebovaný proud bude 8,33 A.

Po pochopení pouhých dvou jednoduchých vzorců můžete snadno vypočítat proudy protékající vodiči, spotřebu energie jakýchkoli elektrických spotřebičů - prakticky začnete chápat základy elektrotechniky.

Převedené vzorce Ohmova zákona a Joule-Lenz

Na internetu jsem narazil na obrázek v podobě kulaté tabulky, ve které jsou úspěšně umístěny vzorce Ohmova zákona a Joule-Lenzova zákona a možnosti matematické transformace vzorců. Deska představuje čtyři navzájem nesouvisející sektory a je velmi vhodná pro praktické použití

Pomocí tabulky je snadné vybrat vzorec pro výpočet požadovaného parametru elektrického obvodu pomocí dalších dvou známých. Například potřebujete určit aktuální spotřebu produktu na základě známého výkonu a napětí napájecí sítě. Při pohledu na tabulku v aktuálním sektoru vidíme, že pro výpočet je vhodný vzorec I=P/U.

A pokud potřebujete určit napájecí napětí U na základě spotřeby energie P a proudu I, pak můžete použít vzorec pro levý dolní sektor, vzorec U=P/I postačí.

Množství nahrazovaná ve vzorcích musí být vyjádřena v ampérech, voltech, wattech nebo ohmech.

Dobrý den, milí čtenáři webu Zápisky elektrikáře..

Dnes otevírám novou sekci na webu s názvem.

V této části se vám pokusím vysvětlit elektrotechnickou problematiku jasným a jednoduchým způsobem. Hned řeknu, že se nebudeme moc ponořit do teoretických znalostí, ale seznámíme se se základy v dostatečném pořadí.

První věc, se kterou vás chci seznámit, je Ohmův zákon pro úsek řetězu. Toto je nejzákladnější zákon, který by měl znát každý.

Znalost tohoto zákona nám umožní snadno a přesně určit hodnoty proudu, napětí (potenciální rozdíl) a odporu v části obvodu.

Kdo je Om? Trochu historie

Ohmův zákon objevil slavný německý fyzik Georg Simon Ohm v roce 1826. Takhle vypadal.

Neřeknu vám celou biografii Georga Ohma. Více se o tom můžete dozvědět v jiných zdrojích.

Řeknu jen to nejdůležitější.

Je po něm pojmenován nejzákladnější zákon elektrotechniky, který aktivně využíváme při složitých výpočtech v konstrukci, ve výrobě i v běžném životě.

Ohmův zákon pro homogenní část řetězce je následující:

I – hodnota proudu protékajícího částí obvodu (měřeno v ampérech)

U – hodnota napětí na části obvodu (měřeno ve voltech)

R – hodnota odporu části obvodu (měřeno v Ohmech)

Pokud je vzorec vysvětlen slovy, ukáže se, že síla proudu je úměrná napětí a nepřímo úměrná odporu části obvodu.

Udělejme experiment

Abyste pochopili vzorec ne slovy, ale skutky, musíte sestavit následující schéma:

Účelem tohoto článku je jasně ukázat, jak používat Ohmův zákon pro část obvodu. Proto jsem sestavil tento obvod na svém pracovním stole. Podívejte se níže, jak vypadá.

Pomocí ovládacího (výběrového) tlačítka lze na výstupu zvolit buď konstantní napětí, nebo střídavé napětí. V našem případě se používá konstantní napětí. Úroveň napětí měním pomocí laboratorního autotransformátoru (LATR).

V našem experimentu použiji napětí na části obvodu rovné 220 (V). Výstupní napětí kontrolujeme pomocí voltmetru.

Nyní jsme zcela připraveni provést náš vlastní experiment a otestovat Ohmův zákon ve skutečnosti.

Níže uvedu 3 příklady. V každém příkladu určíme požadovanou hodnotu pomocí 2 metod: pomocí vzorce a praktickým způsobem.

Příklad #1

V prvním příkladu potřebujeme najít proud (I) v obvodu, přičemž známe velikost zdroje konstantního napětí a hodnotu odporu LED žárovky.

Napětí zdroje stejnosměrného napětí je U = 220 (V). Odpor LED žárovky je R = 40740 (Ohm).

Pomocí vzorce najdeme proud v obvodu:

I = U/R = 220 / 40740 = 0,0054 (A)

Zapojíme do série s LED žárovkou, zapnutou v režimu ampérmetru, a změříme proud v obvodu.

Displej multimetru zobrazuje proud obvodu. Jeho hodnota je 5,4 (mA) nebo 0,0054 (A), což odpovídá proudu zjištěnému vzorcem.

Příklad č. 2

Ve druhém příkladu potřebujeme najít napětí (U) části obvodu, přičemž známe velikost proudu v obvodu a hodnotu odporu LED žárovky.

I = 0,0054 (A)

R = 40740 (Ohm)

Pomocí vzorce zjistíme napětí části obvodu:

U = I*R = 0,0054 *40740 = 219,9 (V) = 220 (V)

Nyní se podívejme na praktický výsledek.

K LED žárovce připojíme paralelně multimetr zapnutý v režimu voltmetru a změříme napětí.

Na displeji multimetru se zobrazuje naměřené napětí. Jeho hodnota je 220 (V), což odpovídá napětí zjištěnému pomocí vzorce Ohmova zákona pro úsek obvodu.

Příklad č. 3

Ve třetím příkladu potřebujeme najít odpor (R) části obvodu, přičemž známe velikost proudu v obvodu a hodnotu napětí části obvodu.

I = 0,0054 (A)

U = 220 (V)

Opět použijeme vzorec a najdeme odpor části obvodu:

R = U/I = 220/0,0054 = 40740,7 (Ohm)

Nyní se podívejme na praktický výsledek.

Odpor LED žárovky měříme pomocí multimetru.

Výsledná hodnota byla R = 40740 (Ohm), což odpovídá odporu zjištěnému vzorcem.

Jak snadné je zapamatovat si Ohmův zákon pro úsek obvodu!!!

Abyste nebyli zmateni a snadno si zapamatovali vzorec, můžete použít malou nápovědu, kterou můžete udělat sami.

Nakreslete trojúhelník a zadejte do něj parametry elektrického obvodu podle obrázku níže. Měl bys to dostat takhle.

Jak to použít?

Použití trojúhelníku nápovědy je velmi snadné a jednoduché. Uzavřete prstem parametr obvodu, který je třeba najít.

Pokud jsou zbývající parametry na trojúhelníku umístěny na stejné úrovni, je třeba je vynásobit.

Pokud jsou zbývající parametry na trojúhelníku umístěny na různých úrovních, je nutné vydělit horní parametr spodním.

Pomocí nápovědního trojúhelníku se ve vzorci nespletete. Ale je lepší se to naučit jako násobilku.

závěry

Na konci článku udělám závěr.

Elektrický proud je směrovaný tok elektronů z bodu B s mínusovým potenciálem do bodu A s plusovým potenciálem. A čím vyšší je rozdíl potenciálů mezi těmito body, tím více elektronů se přesune z bodu B do bodu A, tzn. Proud v obvodu se zvýší za předpokladu, že odpor obvodu zůstane nezměněn.

Ale odpor žárovky brání toku elektrického proudu. A čím větší je odpor v obvodu (sériové zapojení několika žárovek), tím menší bude proud v obvodu při konstantním síťovém napětí.

P.S. Tady na internetu jsem našel vtipnou, ale vysvětlující karikaturu na téma Ohmův zákon pro úsek obvodu.

V roce 1826 učinil německý vědec Georg Ohm objev a popsal
empirický zákon o vztahu mezi takovými indikátory, jako je síla proudu, napětí a charakteristiky vodiče v obvodu. Následně se podle jména vědce začal nazývat Ohmův zákon.

Později se ukázalo, že tyto vlastnosti nejsou ničím jiným než odporem vodiče, který vzniká při jeho kontaktu s elektřinou. Toto je vnější odpor (R). Existuje také vnitřní odpor (r) charakteristický pro zdroj proudu.

Ohmův zákon pro část obvodu

Podle zobecněného Ohmova zákona pro určitou část obvodu je síla proudu v části obvodu přímo úměrná napětí na koncích části a nepřímo úměrná odporu.

Kde U je napětí na koncích úseku, I je síla proudu, R je odpor vodiče.

S přihlédnutím k výše uvedenému vzorci je možné najít neznámé hodnoty U a R provedením jednoduchých matematických operací.

Výše uvedené vzorce jsou platné pouze v případě, že síť zažívá pouze odpor.

Ohmův zákon pro uzavřený obvod

Proudová síla celého obvodu se rovná EMF dělené součtem odporů homogenních a nehomogenních částí obvodu.

Uzavřená síť má vnitřní i vnější odpory. Vztahové vzorce proto budou odlišné.

Kde E je elektromotorická síla (EMF), R je vnější odpor zdroje, r je vnitřní odpor zdroje.

Ohmův zákon pro nestejnoměrný úsek obvodu

Uzavřená elektrická síť obsahuje úseky lineární a nelineární povahy. Úseky, které nemají zdroj proudu a nejsou závislé na vnějších vlivech, jsou lineární a úseky obsahující zdroj jsou nelineární.

Ohmův zákon pro úsek sítě homogenní povahy byl uveden výše. Zákon o nelineárním úseku bude mít následující podobu:

I = U/ R = f1 – f2 + E/ R

Kde f1 – f2 je potenciální rozdíl v koncových bodech uvažovaného úseku sítě

R – celkový odpor nelineární části obvodu

Emf nelineární části obvodu může být větší než nula nebo menší. Pokud se směr pohybu proudu přicházejícího ze zdroje shoduje s pohybem proudu v elektrické síti, bude převládat pohyb kladných nábojů a EMF bude kladné. Pokud se směry shodují, pohyb záporných nábojů vytvořených EMF se v síti zvýší.

Ohmův zákon pro střídavý proud

Pokud je v síti kapacita nebo setrvačnost, je nutné ve výpočtech vzít v úvahu, že produkují svůj odpor, od kterého se proud stává proměnným.

Ohmův zákon pro střídavý proud vypadá takto:

kde Z je odpor po celé délce elektrické sítě. Říká se tomu také impedance. Impedance se skládá z aktivního a reaktivního odporu.

Ohmův zákon není základním vědeckým zákonem, ale pouze empirickým vztahem a za určitých podmínek nemusí být dodržován:

Když má síť vysokou frekvenci, elektromagnetické pole se mění vysokou rychlostí a při výpočtech je třeba vzít v úvahu setrvačnost nosičů náboje;
V podmínkách nízké teploty s látkami, které mají supravodivost;
Když je vodič silně zahřátý procházejícím napětím, poměr proudu k napětí se mění a nemusí odpovídat obecnému zákonu;
Když je vodič nebo dielektrikum pod vysokým napětím;
V LED lampách;
V polovodičích a polovodičových součástkách.

Prvky a vodiče, které splňují Ohmův zákon, se zase nazývají ohmické.

Ohmův zákon může poskytnout vysvětlení pro některé přírodní jevy. Když například vidíme ptáky sedící na vysokonapěťových drátech, máme otázku – proč na ně nemá vliv elektrický proud? To je vysvětleno docela jednoduše. Ptáci sedící na drátech jsou druhem vodičů. Většina napětí dopadá na mezery mezi ptáky a část, která dopadá na samotné „vodiče“, pro ně nepředstavuje nebezpečí.

Ale toto pravidlo funguje pouze s jedním kontaktem. Pokud se pták dotkne drátu nebo telegrafního sloupu zobákem nebo křídlem, nevyhnutelně zemře na obrovské množství napětí, které tyto oblasti nesou. Takové případy se stávají všude. Z bezpečnostních důvodů byla proto v některých osadách instalována speciální zařízení na ochranu ptáků před nebezpečným napětím. Ptáci jsou na takových hřadech zcela v bezpečí.

Ohmův zákon je také široce používán v praxi. Elektřina je pro člověka smrtící pouhým dotykem s holým drátem. Ale v některých případech může být odpor lidského těla jiný.

Suchá a neporušená kůže má například větší odolnost vůči účinkům elektřiny než rána nebo kůže pokrytá potem. Kvůli přepracování, nervovému vypětí a intoxikaci i při malém napětí může člověk dostat silný elektrický šok.

V průměru je odpor lidského těla 700 Ohmů, což znamená, že napětí 35 V je pro člověka bezpečné při práci s vysokým napětím.

Ohmův zákon, na rozdíl např. od Coulombova zákona, není základním fyzikálním zákonem. Má to praktický význam.
V přírodě se vyskytují látky, které vedou elektrický proud - vodiče a nevodivé - dielektrika.
Vodiče obsahují volné náboje - elektrony. Aby se elektrony začaly společně pohybovat jedním směrem, je potřeba elektrické pole, které je „donutí“ pohybovat se z jednoho konce vodiče na druhý.
Nejjednodušší způsob, jak vytvořit pole, je obyčejná baterie. Pokud na konci vodiče chybí elektrony, pak má znaménko „+“, pokud , pak „-“. Elektrony, které mají vždy záporný náboj, budou přirozeně spěchat směrem ke kladnému. Takto vzniká elektrický proud ve vodiči, tedy směrový pohyb elektrických nábojů. Pro jeho zvýšení je nutné posílit elektrické pole ve vodiči. Nebo, jak se říká, přiveďte více napětí na konce vodiče.
Elektrický proud se obvykle označuje písmenem I a napětí písmenem U.

Je důležité pochopit, že vzorec R=U/I umožňuje pouze vypočítat odpor části obvodu, ale neodráží závislost odporu na napětí a proudu.

Ale vodiče, kterými se pohybují volné elektrony, mohou mít různý elektrický odpor R. Odpor ukazuje míru odporu materiálu vodiče vůči průchodu elektrického proudu skrz něj. Záleží pouze na geometrických rozměrech, materiálu vodiče a jeho teplotě.
Každá z těchto veličin má své vlastní jednotky měření: Síla proudu I se měří v ampérech (A); Napětí U se měří ve voltech (V); Odpor se měří v ohmech (Ohm).

Ohmův zákon pro část obvodu

V roce 1827 německý vědec Georg Ohm vytvořil matematické spojení mezi těmito třemi veličinami a formuloval je verbálně. Tak se objevil zákon, pojmenovaný Ohmův zákon po svém tvůrci. Jeho plná hodnota je následující: "Proud protékající elektrickým obvodem je přímo úměrný použitému napětí a nepřímo úměrný hodnotě odporu obvodu."

Abyste předešli zmatkům při odvozování odvozených vzorců, umístěte hodnoty do trojúhelníku, jako na obrázku 2. Zakryjte požadovanou hodnotu prstem. Relativní poloha zbývajících ukáže, jakou akci je třeba provést.

Vzorec pro Ohmův zákon je: I=U/R
Jednoduše řečeno, čím vyšší napětí, tím silnější proud, ale čím vyšší odpor, tím slabší proud.

Sestavíme elektrický obvod (obrázek 1, A), skládající se z baterie 1 napětí 2 V, pákový reostat 2 , dva měřicí přístroje - voltmetr 3 a ampérmetr 4 a spojovací dráty 5 . Pomocí reostatu nastavte odpor v obvodu na 2 ohmy. Potom voltmetr připojený ke svorkám baterie ukáže napětí 2 V a ampérmetr zapojený do série bude ukazovat proud 1 A. Zvyšme napětí na 4 V připojením další baterie (obrázek 1, b). Při stejném odporu v obvodu - 2 Ohmy - již bude ampérmetr ukazovat proud 2 A. Baterie s napětím 6 V změní údaj ampérmetru na 3 A (obrázek 1, PROTI). Shrňme naše pozorování v tabulce 1.

Obrázek 1. Změna proudu v elektrickém obvodu změnou napětí s konstantním odporem

stůl 1

Závislost proudu v obvodu na napětí s konstantním odporem

Z toho můžeme usoudit, že proud v obvodu s konstantním odporem je tím větší, čím větší je napětí tohoto obvodu, a proud se zvýší tolikrát, kolikrát se zvýší napětí.

Nyní do stejného obvodu vložíme baterii s napětím 2 V a pomocí reostatu nastavíme odpor v obvodu na 1 Ohm (obrázek 2, A). Poté ampérmetr ukáže 2 A. Zvyšme odpor na 2 Ohmy pomocí reostatu (obrázek 2, b). Údaj ampérmetru (při stejném napětí obvodu) bude již 1 A.

Obrázek 2. Změna proudu v elektrickém obvodu změnou odporu při konstantním napětí

S odporem v obvodu 3 ohmy (obrázek 2, PROTI) údaj ampérmetru bude 2/3 A.

Výsledky experimentu shrnujeme v tabulce 2.

tabulka 2

Závislost proudu v obvodu na odporu při konstantním napětí

Z toho vyplývá, že při konstantním napětí bude proud v obvodu tím větší, čím menší bude odpor tohoto obvodu, a proud v obvodu se zvýší tolikrát, kolikrát se odpor obvodu sníží.

Jak ukazují experimenty, proud v části obvodu je přímo úměrný napětí v této části a nepřímo úměrný odporu stejné části. Tento vztah je známý jako Ohmův zákon.

Označíme-li: já– proud v ampérech; U– napětí ve voltech; r– odpor v ohmech, pak lze Ohmův zákon vyjádřit vzorcem:

to znamená, že proud v dané části obvodu se rovná napětí v této části dělenému odporem stejné části.

Video 1. Ohmův zákon pro úsek obvodu

Příklad 1 Určete proud, který poteče vláknem žárovky, pokud má vlákno konstantní odpor 240 Ohmů a žárovka je připojena k síti s napětím 120 V.

Pomocí vzorce Ohmova zákona můžete také určit napětí a odpor obvodu.

U = já × r ,

to znamená, že napětí obvodu se rovná součinu proudu a odporu tohoto obvodu a

to znamená, že odpor obvodu je roven napětí dělenému proudem obvodu.

Příklad 2 Jaké napětí je potřeba, aby v obvodu s odporem 6 ohmů tekl proud 20 A?

U = já × r= 20 × 6 = 120 V.

Příklad 3 Spirálou elektrického sporáku protéká proud 5 A Kamna jsou zapojena do sítě o napětí 220 V. Určete odpor spirály elektrického sporáku.

Pokud ve vzorci U = já × r Proud je 1 A a odpor je 1 Ohm, pak bude napětí 1 V:

1 V = 1 A × 1 Ohm.

Z toho usuzujeme: v obvodu s odporem 1 Ohm působí při proudu 1 A napětí 1 V.

Ztráta napětí

Obrázek 3 ukazuje elektrický obvod skládající se z baterie, odporu r a dlouhé spojovací vodiče, které mají svůj vlastní specifický odpor.

Jak je patrné z obrázku 3, voltmetr připojený ke svorkám baterie ukazuje 2 V. Již uprostřed řádku ukazuje voltmetr pouze 1,9 V a poblíž odporu r napětí je pouze 1,8 V. Tento pokles napětí podél obvodu mezi jednotlivými body tohoto obvodu se nazývá ztráta napětí (pokles).

Ke ztrátě napětí v elektrickém obvodu dochází, protože část použitého napětí je vynaložena na překonání odporu obvodu. V tomto případě bude ztráta napětí v části obvodu větší, čím větší bude proud a tím větší bude odpor této části obvodu. Z Ohmova zákona pro část obvodu vyplývá, že ztráta napětí ve voltech v části obvodu se rovná proudu v ampérech protékajícím touto částí vynásobenému odporem v ohmech stejné části:

U = já × r .

Příklad 4. Z generátoru, na jehož svorkách je napětí 115 V, je elektřina přenášena do elektromotoru vodiči, jejichž odpor je 0,1 Ohm. Určete napětí na svorkách motoru, pokud spotřebovává proud 50 A.

Je zřejmé, že napětí na svorkách motoru bude nižší než na svorkách generátoru, protože dojde ke ztrátě napětí ve vedení. Pomocí vzorce určíme, že ztráta napětí je rovna:

U = já × r= 50 × 0,1 = 5 V.

Pokud je úbytek napětí ve vedení 5 V, pak bude napětí elektromotoru 115 - 5 = 110 V.

Příklad 5. Generátor vyrábí napětí 240 V. Elektřina je vedena vedením dvou měděných drátů o délce 350 m o průřezu 10 mm² do elektromotoru, který odebírá proud 15 A. Je nutné zjistit napětí na svorkách motoru.

Napětí na svorkách motoru bude menší než napětí generátoru o velikost ztráty napětí ve vedení. Ztráta síťového napětí U = já × r.

Od odporu r dráty jsou neznámé, určíme je pomocí vzorce:

"); délka l se rovná 700 m, protože proud musí jít z generátoru do motoru a odtud zpět do generátoru.

Střídání r do vzorce dostaneme:

U = já × r= 15 × 1,22 = 18,3 V

Proto bude napětí na svorkách motoru 240 - 18,3 = 221,7 V

Příklad 6. Určete průřez hliníkových vodičů, které je nutné použít pro přívod elektrické energie do motoru pracujícího při napětí 120 V a proudu 20 A. Energie bude motoru přiváděna z generátoru 127 V po vedení 150 m dlouho.

Zjistíme přípustnou ztrátu napětí:

127 – 120 = 7 V.

Odpor vodičů vedení by měl být roven:

Ze vzorce

Pojďme určit průřez drátu:

kde ρ je měrný odpor hliníku (Tabulka 1, v článku „Elektrický odpor a vodivost“).

Pomocí referenční knihy vyberte dostupný průřez 25 mm².
Pokud je stejná čára vyrobena z měděného drátu, bude její průřez roven:

kde ρ je měrný odpor mědi (Tabulka 1, v článku „Elektrický odpor a vodivost“).

Vybíráme průřez 16 mm².

Poznamenejme také, že někdy je nutné záměrně dosáhnout napěťového úbytku, aby se snížila velikost přiváděného napětí.

Příklad 7. Pro stabilní hoření elektrického oblouku je potřeba proud 10 A při napětí 40 V Určete velikost přídavného odporu, který musí být zapojen do série s obloukovou instalací, aby byl napájen ze sítě napětím 40 V. 120 V.

Ztráta napětí v přídavném odporu bude:

120 – 40 = 80 V.

Znáte-li ztrátu napětí v dodatečném odporu a proud, který jím protéká, můžete použít Ohmův zákon pro část obvodu k určení hodnoty tohoto odporu:

Při uvažování o elektrickém obvodu jsme ještě nebrali v úvahu, že proudová cesta prochází nejen po vnější části obvodu, ale i po vnitřní části obvodu, uvnitř samotného prvku, baterie nebo jiného zdroje napětí.

Elektrický proud procházející vnitřkem obvodu překonává jeho vnitřní odpor a proto dochází k poklesu napětí i uvnitř zdroje napětí.

V důsledku toho elektromotorická síla (emf) zdroje elektrické energie pokryje vnitřní a vnější ztráty napětí v obvodu.

Pokud určíme E– elektromotorická síla ve voltech, já- proud v ampérech, r– odpor vnějšího obvodu v ohmech, r 0 – odpor vnitřního obvodu v ohmech, U 0 – vnitřní pokles napětí a U je vnější úbytek napětí obvodu, získáme to

E = U 0 + U = já × r 0 + já × r = já × ( r 0 + r),

Toto je vzorec pro Ohmův zákon pro celý (úplný) řetězec. Slovy to zní takto: proud v elektrickém obvodu se rovná elektromotorické síle dělené odporem celého obvodu(součet vnitřních a vnějších odporů).

Video 2. Ohmův zákon pro úplný obvod

Příklad 8. Elektromotorická síla E prvku je 1,5 V, jeho vnitřní odpor r 0 = 0,3 Ohm. Prvek uzavřený na odpor r= 2,7 Ohm. Určete proud v obvodu.

Příklad 9. Určete e. d.s. živel E, uzavřený odporu r= 2 Ohmy, pokud je v obvodu proud já= 0,6 A. Vnitřní odpor prvku r 0 = 0,5 Ohm.

Voltmetr připojený na svorky prvku ukáže napětí na nich rovné síťovému napětí nebo úbytku napětí ve vnějším obvodu.

U = já × r= 0,6 × 2 = 1,2 V.

Proto část e. d.s. Prvek jde na pokrytí vnitřních ztrát a zbytek - 1,2 V - je odeslán do sítě.

Vnitřní pokles napětí

U 0 = já × r 0 = 0,6 × 0,5 = 0,3 V.

Protože E = U 0 + U, Že

E= 0,3 + 1,2 = 1,5 V

Stejnou odpověď lze získat, pokud použijeme vzorec Ohmova zákona pro úplný obvod:

E = já × ( r 0 + r) = 0,6 × (0,5 +2) = 1,5 V.

Voltmetr připojený ke svorkám libovolného elektrického zdroje. d.s. během jeho provozu ukazuje napětí na nich nebo síťové napětí. Když je elektrický obvod otevřený, neprotéká jím žádný proud. Proud neprojde ani uvnitř e-zdroje. d.s., a proto nedojde k žádnému vnitřnímu poklesu napětí. Proto voltmetr ukáže e, když je obvod otevřený. d.s. zdroj elektrické energie.

Tedy voltmetr zapojený na svorky zdroje nap. d.s. ukazuje:
a) s uzavřeným elektrickým obvodem – síťové napětí;
b) s otevřeným elektrickým obvodem – e. d.s. zdroj elektrické energie.

Příklad 10. Elektromotorická síla prvku je 1,8 V. Je uzavřen na odpor r= 2,7 Ohm. Proud v obvodu je 0,5 A. Určete vnitřní odpor r 0 prvek a vnitřní úbytek napětí U 0 .

Protože r= 2,7 Ohm, tedy

r 0 = 3,6 – 2,7 = 0,9 Ohm;

U 0 = já × r 0 = 0,5 × 0,9 = 0,45 V.

Z řešených příkladů je zřejmé, že odečet voltmetru připojeného na svorky napájecího zdroje. d.s., nezůstává konstantní za různých provozních podmínek elektrického obvodu. S rostoucím proudem v obvodu se zvyšuje i vnitřní úbytek napětí. Proto s konstantním e. d.s. externí síť bude představovat stále menší napětí.

Tabulka 3 ukazuje, jak se mění napětí elektrického obvodu ( U) v závislosti na změnách vnějšího odporu ( r) při konstantní e. d.s. ( E) a vnitřní odpor ( r 0) zdroj energie.

Tabulka 3

Závislost napětí obvodu na odporu r při konstantní e. d.s. a vnitřní odpor r 0