Om qonuni elektr zanjirlarining asosiy qonunidir. Shu bilan birga, ko'plab tabiat hodisalarini tushuntirishga imkon beradi. Misol uchun, nima uchun elektr toki simlarga o'tirgan qushlarni "urmasligini" tushunish mumkin. Fizika uchun Ohm qonuni juda muhim. Uning bilimisiz barqaror elektr zanjirlarini yaratish mumkin emas yoki umuman elektronika bo'lmaydi.
Tobelik I=I(U) va uning qiymati
Materiallarning qarshiligini kashf qilish tarixi bevosita oqim kuchlanishining xarakteristikasiga bog'liq. Bu nima? O'zgarmas elektr toki bo'lgan sxemani olaylik va uning istalgan elementini ko'rib chiqamiz: chiroq, gaz quvuri, metall o'tkazgich, elektrolit kolbasi va hokazo.
Ko'rib chiqilayotgan elementga berilgan U kuchlanishini (ko'pincha V deb ataladi) o'zgartirib, biz u orqali o'tadigan oqim (I) kuchining o'zgarishini kuzatamiz. Natijada, biz "elementning kuchlanish xarakteristikasi" deb ataladigan va uning to'g'ridan-to'g'ri ko'rsatkichi bo'lgan I \u003d I (U) shakliga bog'liqlikni olamiz.elektr xususiyatlari.
V/A xarakteristikasi turli elementlar uchun boshqacha ko'rinishi mumkin. Uning eng oddiy shakli Georg Om (1789 - 1854) tomonidan qilingan metall o'tkazgichni hisobga olgan holda olinadi.
Volt-amper xarakteristikasi chiziqli munosabatdir. Shuning uchun uning grafigi to'g'ri chiziqdir.
Qonun oddiy shaklda
Omning oʻtkazgichlarning joriy kuchlanish xarakteristikalari boʻyicha olib borgan tadqiqotlari shuni koʻrsatdiki, metall oʻtkazgich ichidagi tok kuchi uning uchlaridagi potentsiallar farqiga (I ~ U) proportsional va maʼlum bir koeffitsientga teskari proportsional, yaʼni I. ~ 1/R. Bu koeffitsient "o'tkazgich qarshiligi" deb nomlandi va elektr qarshiligini o'lchash birligi Ohm yoki V/A edi.
Yana bir narsani e'tiborga olish kerak. Om qonuni ko'pincha zanjirlardagi qarshilikni hisoblash uchun ishlatiladi.
Qonun matni
Om qonuni shuni ko'rsatadiki, kontaktlarning zanglashiga olib boradigan bir qismidagi oqim kuchi (I) bu qismdagi kuchlanishga proportsional va uning qarshiligiga teskari proportsionaldir.
Shuni ta'kidlash kerakki, bu shaklda qonun faqat zanjirning bir jinsli qismi uchun haqiqiy bo'lib qoladi. Bir hil - bu elektr zanjirining oqim manbai bo'lmagan qismi. Om qonunini bir jinsli bo'lmagan zanjirda qanday ishlatish quyida muhokama qilinadi.
Keyinchalik qonun yechimlar uchun amalda ekanligi eksperimental ravishda aniqlandielektr zanjiridagi elektrolitlar.
Qarshilikning jismoniy ma'nosi
Qarshilik - bu materiallar, moddalar yoki vositalarning elektr tokining o'tishini oldini olish xususiyati. Miqdoriy jihatdan 1 ohm qarshilik, uning uchlarida 1 V kuchlanishli o'tkazgichda 1 A elektr toki o'tishi mumkinligini anglatadi.
Elektr qarshiligi
Eksperimental ravishda o'tkazgichning elektr tokining qarshiligi uning o'lchamlariga bog'liqligi aniqlandi: uzunlik, kenglik, balandlik. Va shuningdek, uning shakli (sfera, silindr) va u tayyorlangan material bo'yicha. Shunday qilib, masalan, bir hil silindrsimon o'tkazgichning qarshiligi formulasi quyidagicha bo'ladi: R \u003d pl / S.
Agar bu formulaga s=1 m2 va l=1 m ni qo’ysak, u holda R son jihatdan p ga teng bo’ladi. Bu yerdan SIda o'tkazgichning qarshilik koeffitsienti uchun o'lchov birligi hisoblanadi - bu Ohmm.
Qarshilik formulasida p - o'tkazgich ishlab chiqarilgan materialning kimyoviy xossalari bilan belgilanadigan qarshilik koeffitsienti.
Ohm qonunining differentsial shaklini ko'rib chiqish uchun yana bir nechta tushunchalarni ko'rib chiqishimiz kerak.
Oqim zichligi
Ma'lumki, elektr toki har qanday zaryadlangan zarrachalarning qat'iy tartibli harakatidir. Masalan, metallarda tok tashuvchilar elektronlar, o‘tkazuvchi gazlarda esa ionlardir.
Barcha joriy tashuvchilar bo'lsa, ahamiyatsiz holatni olingbir hil - metall o'tkazgich. Ushbu o'tkazgichdagi cheksiz kichik hajmni aqliy ravishda ajratib ko'rsatamiz va berilgan hajmdagi elektronlarning o'rtacha (drift, tartibli) tezligini u bilan belgilaymiz. Bundan tashqari, n hajmi birlikdagi oqim tashuvchilarning kontsentratsiyasini belgilaylik.
Endi u vektorga perpendikulyar cheksiz kichik dS maydonni chizamiz va tezlik bo'ylab balandligi udt bo'lgan cheksiz kichik silindrni quramiz, bu erda dt ko'rib chiqilayotgan hajmdagi barcha oqim tezligi tashuvchilari o'tish vaqtini bildiradi. dS hududi orqali.
Bu holda q=neudSdt ga teng zaryad elektronlar tomonidan maydon orqali uzatiladi, bu erda e elektron zaryadidir. Shunday qilib, elektr tokining zichligi j=neu vektor bo'lib, birlik maydon orqali vaqt birligiga o'tkaziladigan zaryad miqdorini bildiradi.
Ohm qonuni differensial ta'rifining afzalliklaridan biri shundaki, siz ko'pincha qarshilikni hisoblamasdan turib olishingiz mumkin.
Elektr zaryadi. Elektr maydon kuchi
Elektr zaryadi bilan birga maydon kuchi elektr nazariyasining asosiy parametridir. Shu bilan birga, ular haqida miqdoriy g'oyani maktab o'quvchilari uchun mavjud bo'lgan oddiy tajribalar orqali olish mumkin.
Oddiylik uchun biz elektrostatik maydonni ko'rib chiqamiz. Bu vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydigan elektr maydoni. Bunday maydonni statsionar elektr zaryadlari hosil qilishi mumkin.
Shuningdek, bizning maqsadlarimiz uchun sinov toʻlovi talab qilinadi. Uning quvvatida biz zaryadlangan tanadan foydalanamiz - shunchalik kichikki, u sabab bo'lolmaydiatrofdagi ob'ektlardagi har qanday buzilishlar (zaryadlarni qayta taqsimlash).
Keling, elektrostatik maydon ta'sirida bo'lgan fazoning bir nuqtasida ketma-ket joylashtirilgan ikkita sinov zaryadini o'z navbatida ko'rib chiqaylik. Ma'lum bo'lishicha, ayblovlar uning tomonidan vaqt o'zgarmas ta'sirga duchor bo'ladi. F1 va F2 zaryadlarga ta'sir qiluvchi kuchlar bo'lsin.
Eksperimental ma'lumotlarni umumlashtirish natijasida F1 va F2 kuchlari bitta yoki qarama-qarshi yo'nalishlarda va ularning F1/F2 nisbati fazodagi sinov zaryadlari navbatma-navbat joylashtirilgan nuqtadan mustaqildir. Shuning uchun, F1/F2 nisbati zaryadlarning o'ziga xos xususiyati bo'lib, maydonga bog'liq emas.
Bu faktning ochilishi jismlarning elektrlanishini tavsiflashga imkon berdi va keyinchalik elektr zaryadi deb nomlandi. Shunday qilib, ta'rifga ko'ra, bu chiqadi q1/q2=F1/F 2 , bu yerda q1 va q2 - maydonning bir nuqtasiga qoʻyilgan toʻlovlar miqdori va F 1 va F2 - maydonning yon tomonidagi zaryadlarga ta'sir qiluvchi kuchlar.
Bunday mulohazalar asosida turli zarrachalar zaryadlarining kattaligi eksperimental tarzda aniqlandi. Sinov to‘lovlaridan birini shartli ravishda nisbatda bittaga tenglashtirib, boshqa to‘lovning qiymatini F1/F2 nisbatini o’lchash orqali hisoblashingiz mumkin..
Har qanday elektr maydonini ma'lum zaryad orqali tavsiflash mumkin. Shunday qilib, tinch holatda birlik sinov zaryadiga ta'sir qiluvchi kuch elektr maydon kuchi deb ataladi va E bilan belgilanadi. Zaryadning ta'rifidan biz kuch vektori quyidagi ko'rinishga ega ekanligini bilib olamiz: E=F/q.
j va E vektorlarining ulanishi. Om qonunining boshqa shakli
Bir hil oʻtkazgichda zaryadlangan zarrachalarning tartibli harakati E vektori yoʻnalishida sodir boʻladi. Bu j va E vektorlari birgalikda yoʻn altirilganligini bildiradi. Oqim zichligini aniqlashda bo'lgani kabi, biz o'tkazgichda cheksiz kichik silindrsimon hajmni tanlaymiz. Keyin ushbu silindrning kesimidan jdS ga teng oqim o'tadi va silindrga qo'llaniladigan kuchlanish Edl ga teng bo'ladi. Tsilindrning qarshiligi formulasi ham ma'lum.
Keyin, tok kuchining formulasini ikki usulda yozsak, biz quyidagilarni olamiz: j=E/p, bu erda 1/p qiymati elektr o'tkazuvchanlik deb ataladi va elektr qarshiligiga teskari hisoblanadi. Odatda u s (sigma) yoki l (lambda) bilan belgilanadi. O'tkazuvchanlik birligi Sm / m, bu erda Sm - Siemens. Ohga teskari birlik.
Shunday qilib, bir jinsli boʻlmagan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan Ohm qonuni haqida yuqorida berilgan savolga javob berishimiz mumkin. Bunday holda, oqim tashuvchilarga E1 intensivligi bilan tavsiflangan elektrostatik maydonning kuchi va ularga boshqa oqim manbasidan ta'sir qiluvchi boshqa kuchlar ta'sir qiladi. belgilangan E 2. Keyin Ohm qonuni qo'llaniladizanjirning bir jinsli bo'lmagan qismi quyidagicha ko'rinadi: j=l(E1 + E2).
Oʻtkazuvchanlik va qarshilik haqida batafsil
O'tkazgichning elektr tokini o'tkazish qobiliyati uning qarshiligi bilan tavsiflanadi, uni qarshilik formulasi yoki o'tkazuvchanlikning o'zaro nisbati sifatida hisoblangan o'tkazuvchanlik orqali topish mumkin. Ushbu parametrlarning qiymati o'tkazgich materialining kimyoviy xossalari va tashqi sharoitlar bilan belgilanadi. Xususan, atrof-muhit harorati.
Ko'pchilik metallar uchun normal haroratdagi qarshilik unga mutanosib, ya'ni p ~ T. Biroq past haroratlarda og'ishlar kuzatiladi. Ko'p sonli metallar va qotishmalar uchun 0 ° K ga yaqin haroratda qarshilikni hisoblash nol qiymatlarni ko'rsatdi. Ushbu hodisa supero'tkazuvchanlik deb ataladi. Masalan, simob, qalay, qo'rg'oshin, alyuminiy va hokazolar shunday xususiyatga ega. Har bir metalning o'ziga xos kritik harorati Tk bo'lib, bunda o'ta o'tkazuvchanlik hodisasi kuzatiladi.
Shuningdek, silindr qarshiligining ta'rifi bir xil materialdan yasalgan simlarga umumlashtirilishi mumkinligini unutmang. Bunday holda, qarshilik formulasidan kesma maydoni simning kesimiga teng bo'ladi va l - uning uzunligi.
