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Sulla legge di Ohm in una dichiarazione popolare
Non è possibile ascoltare la corrente elettrica e la tensione pericolosa (ad eccezione del ronzio delle linee ad alta tensione e delle installazioni elettriche). Le parti sotto tensione sotto tensione non differiscono nell'aspetto.
È impossibile riconoscerli sia dall'odore che dalla temperatura elevata nelle normali modalità operative, non differiscono. Ma accendiamo l'aspirapolvere in una presa silenziosa e silenziosa, facciamo clic sull'interruttore - e l'energia sembra essere estratta dal nulla, da sola, materializzandosi sotto forma di rumore e compressione all'interno di un elettrodomestico.
Ancora una volta, se inseriamo due chiodi nelle prese della presa e li assorbiamo, letteralmente con tutto il nostro corpo sentiremo la realtà e l'obiettività dell'esistenza di una corrente elettrica. Fare questo, ovviamente, è fortemente scoraggiato.
Ma gli esempi con aspirapolvere e chiodi ci dimostrano chiaramente che lo studio e la comprensione delle leggi di base dell'ingegneria elettrica contribuiscono alla sicurezza nella gestione dell'elettricità domestica, oltre a eliminare i pregiudizi superstiziosi associati alla corrente e alla tensione elettriche.
Quindi, considereremo una, la legge più preziosa dell'ingegneria elettrica, che è utile sapere. E prova a farlo nella forma più popolare possibile.
Scoperta della legge di Ohm
Nel 1827, il fisico tedesco Georg Simon Ohm formulò una legge che collegava l'entità della corrente elettrica, la forza elettromotrice della batteria e la resistenza di un semplice circuito elettrico costituito da una batteria e i poli di conduttori eterogenei collegati in serie. Inoltre, ha scoperto che varie sostanze hanno una resistenza diversa alla corrente elettrica.
Ohm ha scoperto sperimentalmente che in un circuito seriale composto da più sezioni con conduttori di diversa resistenza, la corrente in tutte le sezioni è la stessa, solo la differenza di potenziale sui conduttori è diversa, che Ohm ha chiamato "caduta di tensione".
La scoperta della legge di Ohm è stata una fase molto importante nello studio dei fenomeni elettrici e magnetici, che erano di grande importanza pratica. La legge di Ohm e le leggi di Kirchhoff scoperte in seguito per la prima volta hanno permesso di calcolare i circuiti elettrici e hanno costituito la base dell'ingegneria elettrica emergente.
Tipi di leggi di Ohm
1. La forma differenziale della legge di Ohm
La legge più importante dell'ingegneria elettrica è, ovviamente, Legge di Ohm. Anche le persone estranee all'ingegneria elettrica sanno della sua esistenza. Ma nel frattempo, la domanda "Conosci la legge di Ohm?" nelle università tecniche è una trappola per presunti e arroganti scolari. Il compagno, ovviamente, risponde che Ohm conosce perfettamente la legge, e poi si rivolgono a lui con una richiesta di portare questa legge in forma differenziale. E poi si scopre che uno scolaro o una matricola deve ancora studiare e studiare.
Tuttavia, la forma differenziale della legge di Ohm è praticamente inapplicabile. Riflette la relazione tra densità attuale e intensità di campo:
j = G * E,
dove G è la conduttività del circuito; E è la forza della corrente elettrica.
Tutti questi sono tentativi di esprimere corrente elettrica, tenendo conto solo delle proprietà fisiche del materiale del conduttore, senza tener conto dei suoi parametri geometrici (lunghezza, diametro e simili). La forma differenziale della legge di Ohm è una pura teoria; la sua conoscenza nella vita di tutti i giorni non è assolutamente necessaria.
2. La forma integrale della legge di Ohm per una sezione a catena
Un'altra cosa è la forma integrale di registrazione. Ha anche diverse varietà. Il più popolare di questi è Legge di Ohm per una sezione di una catena: I = U / R
In altre parole, la corrente in una sezione del circuito è sempre maggiore, maggiore è la tensione applicata a questa sezione e minore è la resistenza di questa sezione.
Questo "tipo" della legge di Ohm è semplicemente un must per tutti coloro che almeno a volte hanno a che fare con l'elettricità. Fortunatamente, la dipendenza è abbastanza semplice. Dopotutto, la tensione nella rete può essere considerata invariata.
Per una presa, è di 220 volt. Pertanto, si scopre che la corrente nel circuito dipende solo dalla resistenza del circuito collegato alla presa. Da qui la semplice morale: questa resistenza deve essere monitorata.
I cortocircuiti, che tutti ascoltano, si verificano proprio a causa della bassa resistenza del circuito esterno. Supponiamo che a causa di un collegamento improprio dei fili nella scatola di giunzione, i fili di fase e neutro siano stati collegati direttamente tra loro. Quindi la resistenza della sezione del circuito diminuirà drasticamente fino a quasi zero e anche la corrente aumenterà bruscamente a un valore molto grande.
Se il cablaggio è corretto, funzionerà interruttore automaticoe se non è presente, oppure è difettoso o selezionato in modo errato, il filo non farà fronte all'aumento della corrente, si surriscalda, si scioglie e, possibilmente, provoca un incendio.
Ma succede che i dispositivi che sono collegati e sono stati indossati per più di un'ora diventano già la causa corto circuito. Un caso tipico è un ventilatore, i cui avvolgimenti del motore sono stati surriscaldati a causa dell'inceppamento delle pale.
L'isolamento degli avvolgimenti del motore non è progettato per un riscaldamento serio, diventa rapidamente inutile. Di conseguenza, compaiono cortocircuiti tra le svolte, che riducono la resistenza e, secondo la legge di Ohm, portano anche ad un aumento della corrente.
L'aumento della corrente, a sua volta, rende l'isolamento degli avvolgimenti completamente inutilizzabile e non l'inter-giro, ma si verifica il vero e proprio cortocircuito a tutti gli effetti. La corrente va oltre agli avvolgimenti, immediatamente dalla fase al filo neutro. È vero, tutto quanto sopra può accadere solo con un ventilatore molto semplice ed economico, non dotato di protezione termica.
Trucchi di Ohm per la sezione della catena:
Legge di Ohm per AC
Va notato che il precedente record della legge di Ohm descrive una sezione di un circuito con una tensione costante. Nelle reti a tensione alternata esiste una reattanza aggiuntiva e l'impedenza assume la radice quadrata della somma dei quadrati della resistenza attiva e reattiva.
La legge di Ohm per una sezione di circuito AC assume la forma: I = U / Z,
dove Z è l'impedenza del circuito.
Ma una grande reattanza è caratteristica, prima di tutto, di potenti macchine elettriche e apparecchiature di conversione di potenza. La resistenza elettrica interna degli elettrodomestici e degli apparecchi è quasi completamente attiva. Pertanto, nella vita di tutti i giorni, per i calcoli, puoi usare la forma più semplice della legge di Ohm: I = U / R.
3. Notazione integrale per il circuito completo
Dal momento che esiste un modulo per la registrazione della legge per una sezione di una catena, allora esiste anche Legge di Ohm per la catena completa: I = E / (r + R).
Qui r è la resistenza interna della sorgente della rete EMF e R è la resistenza totale del circuito stesso.
Non dobbiamo andare lontano per un modello fisico per illustrare questa sottospecie della legge di Ohm. impianto elettrico del veicolo, la batteria in cui è la fonte di EMF.
Non puoi supporre che la resistenza della batteria sia zero assoluto, quindi, anche con un corto circuito diretto tra i suoi terminali (mancanza di resistenza R), la corrente non crescerà all'infinito, ma semplicemente a un valore elevato.
Tuttavia, questo valore elevato, ovviamente, è sufficiente per far sciogliere i fili e incendiare la pelle dell'auto. Pertanto, i circuiti elettrici delle automobili proteggono da cortocircuiti con fusibili.
Tale protezione potrebbe non essere sufficiente se si verifica un cortocircuito nella scatola dei fusibili rispetto alla batteria o se uno dei fusibili viene sostituito con un pezzo di filo di rame. Quindi c'è solo una salvezza: è necessario appena possibile interrompere completamente il circuito, gettando via la "massa", cioè il terminale negativo.
4.La forma integrale della legge di Ohm per una sezione di un circuito contenente una sorgente emf
Va detto che esiste un'altra variante della legge di Ohm - per una sezione di un circuito contenente una sorgente emf:
I = (U + E) / (r + R)
o
I = (U-E) / (r + R)
Qui U è la differenza potenziale all'inizio e alla fine della sezione della catena considerata. Il segno davanti all'intensità dell'EMF dipende dalla sua direzione rispetto alla tensione.
Spesso è necessario utilizzare la legge di Ohm per una sezione di un circuito quando si determinano i parametri di un circuito quando parte del circuito non è disponibile per uno studio dettagliato e non ci interessa.
Supponiamo che sia nascosto da parti integranti del caso. Nel circuito rimanente c'è una sorgente di EMF ed elementi con una resistenza nota. Quindi, misurando la tensione all'ingresso di una parte sconosciuta del circuito, è possibile calcolare la corrente e quindi la resistenza dell'elemento sconosciuto.
risultati
Quindi, possiamo vedere che la "semplice" legge di Ohm è lungi dall'essere semplice come sembrava a qualcuno. Conoscendo tutte le forme del registro integrale delle leggi di Ohm, è possibile comprendere e ricordare facilmente molti dei requisiti di sicurezza elettrica, nonché acquisire fiducia nella gestione dell'elettricità.
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