Prawo Ohma - omówienie

Nasza ocena:

3
Pobrań: 105
Wyświetleń: 980
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Prawo Ohma - omówienie - strona 1 Prawo Ohma - omówienie - strona 2 Prawo Ohma - omówienie - strona 3

Fragment notatki:


Prawo Ohma. W 1827 r. Georg Simon Ohm sformułował prawo wiążące napięcie i prąd elektryczny w  przewodnikach. Stwierdził on, że prąd  I  w obwodzie zawsze jest proporcjonalny do napięcia  U , co można zapisać jako. U RI = . Współczynnik proporcjonalności   R  nazywa się rezystancją albo oporem elektrycznym. Jego  jednostką jest om oznaczany grecką wielką literą  Ω. Słownie można wyrazić to w taki sposób,  że   prąd   płynąc   w   przewodzie   o   zerowej   rezystancji   zaznaczonym   na   rys.   1   A   kolorem  niebieskim po napotkaniu na swej drodze odcinka o rezystancji różnej od zera, zachowuje się  tak,   że   na   końcach   tego   odcinka   pojawia   się   napięcie   proporcjonalne   do   tej   rezystancji.  Obrazowo można powiedzieć, że przed odcinkiem o określonej rezystancji zbiera się nadmiar  nośników elektryczności – muszą one poczekać w kolejce do przejścia na drugą stronę, a grot  strzałki przy  U  wskazuje gdzie tych nośników jest więcej. Można też rzecz całą pokazać za  pomocą odpowiednika wodno-rurowego (rys. 1 B). Pompa, której wirnik obraca się zgodnie  z ruchem   wskazówek   zegara   powoduje   przepływ   strumienia   wody   S   (jest   on   tutaj  odpowiednikiem   prądu).   Woda   po   napotkaniu   przewężenia   zachowuje   się   tak,   że   przed  przewężeniem   jej   ciśnienie   jest   wyższe   niż   za   przewężeniem   (różnica   ciśnień   ∆ p   jest tu  analogiem napięcia – strzałka wskazuje ciśnienie wyższe). Różnica ciśnień jest więc zależna  od szybkości przepływu wody oraz średnicy przewężenia rury (analogu rezystancji). U I R 6 +       ∆  p         U I A B                                           C Rys.   1.   Ilustracja   prawa   Ohma.   A   -   obwód   rzeczywisty   (niebieskie   przewody   stawiają  pomijalnie mały opór), B - wodno-kanalizacyjny analog obwodu, C – schemat elektryczny  obwodu. Na schemacie z rys. 1 A niebieskie przewody stawiają pomijalnie mały opór (taką konwencję  stosuje się na wszystkich innych schematach elektrycznych) pełniąc tylko funkcję idealnych  (bezrezystancyjnych) połączeń poszczególnych elementów, które są oznaczane specjalnymi  symbolami. Taki schemat nie jest całkiem zgodny z rzeczywistością, bowiem przewody też  stawiają   pewien   opór.   Jest   on   jednak   znikomo   mały   w   porównaniu   z   przeciętnymi  wartościami rezystorów stosowanych w elektronice, stąd takie uproszczenie nie przeszkadza 

(…)

… (dla generatora prądu sinusoidalnie zmiennego) przedstawia rys. 5.
U, I
czas
90o
Rys. 5. W układzie z kondensatorem prąd wyprzedza napięcie o 90º, co zgrabnie ujmuje
prawo Ohma dla prądu zmiennego.
To jeszcze nie koniec. Prawo Ohma obowiązuje też dla obwodów magnetycznych, a także dla
pola elektromagnetycznego. W teorii opisującej to pole zamiast prądów i napięć wprowadza
się natężenia pól elektrycznego (odpowiednik napięcia) i magnetycznego (odpowiednik
prądu). Teoria pola elektromagnetycznego jest najogólniejszym ujęciem praw rządzących
elektrycznością. Wszystko co było tu powiedziane jest tylko jej szczególnym przypadkiem.
Prawo Ohma w postaci ogólnej (tzn. dla pola elektromagnetycznego) wyraża się analogicznie
do poprzednich wzorów:
E = ZH ,
gdzie: E jest amplitudą natężenia pola elektrycznego, zaś H…
… między nimi mogą być reprezentowane przez liczby
zespolone. Taka reprezentacja umożliwia uchwycenie zależności fazowych między prądem
a napięciem. Dla przykładu weźmy układ z kondensatorem jak na rys. 4.
U
I
~
Rys. 4. Prawo Ohma dla prądu przemiennego.
Widoczny na rys. 4. generator można potraktować jak baterię, której bieguny są cyklicznie
zamieniane, w związku z czym prąd płynie raz w jednym (gdy kondensator się ładuje), a raz…
…), zaś współczynnik XC , nazywany reaktancją
pojemnościową, jest odpowiednikiem rezystancji w obwodzie prądu stałego.
Współczynnik ten ma postać:
XC = − j
1
,
ωC
gdzie: j = − 1 jest jednostką urojoną, C pojemnością kondensatora zaś ω = 2π f ;
f częstotliwość generatora. Zastosowanie rachunku na liczbach zespolonych pozwala
wyrazić fakt, że zmiany prądu i napięcia w takim obwodzie są względem siebie…
… amplitudą natężenia pola
magnetycznego (pole elektromagnetyczne to nic innego jak współistnienie tych dwóch pól).
Współczynnik Z nazwano impedancją falową ośrodka, w którym istnieje pole
elektromagnetyczne. Interesujące jest, że impedancja falowa próżni jest liczbą niewymierną.
W próżni fale elektromagnetyczne się przecież rozchodzą, a zatem znając ich amplitudy
można obliczyć jej impedancję falową. Wynosi…
... zobacz całą notatkę



Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz