yaitu tegangan antara kutub sumber

arus bergantung pada EMF dan kerja gaya luar untuk memindahkan satuan muatan dari satu kutub sumber ke kutub lainnya.

2. Merumuskan dan menulis hukum Ohm untuk rangkaian tertutup

Kekuatan arus dalam rangkaian tertutup rangkaian listrik sebanding dengan ggl sumber dan berbanding terbalik dengan resistansi rangkaian.

3. Apa perbedaan antara sumber arus seri dan sambungan serasi?

Mereka mengatakan bahwa sumber ke-2 dinyalakan berlawanan dengan sumber pertama jika mereka, bekerja sendiri, menciptakan arus yang mengalir ke arah yang sama. Sumber ke-3 dinyalakan bersamaan dengan sumber pertama jika arus yang dihasilkannya diarahkan dengan cara yang sama.

4. Merumuskan hukum Ohm untuk rangkaian tertutup dengan beberapa sumber arus yang dihubungkan secara seri. Berikan rumus hukum ini.

Kuat arus pada suatu rangkaian listrik tertutup dengan sumber arus dihubungkan secara seri berbanding lurus dengan jumlah keduanya

EMF juga berbanding terbalik dengan resistansi rangkaian.

5. Bagaimana cara menentukan arah arus pada suatu rangkaian tertutup dengan beberapa sumber arus dihubungkan secara seri?

Jika

maka arus mengalir searah jarum jam. Jika tidak, lakukan berlawanan arah jarum jam.

Jika poin 1 dan 2 bertepatan, maka ekspresi hukum Ohm untuk bagian tersebut mengambil bentuk yang lebih sederhana:

dimana adalah hambatan total dari rangkaian tertutup termasuk resistensi internal sumber, dan - jumlah aljabar ggl. dalam rantai ini.

Arus yang terjadi ketika hambatan luar sama dengan nol disebut arus hubung singkat.

Kuliah 10.

Koneksi konduktor.

Dengan menggunakan hukum Ohm untuk suatu penampang suatu rangkaian, dapat ditunjukkan bahwa hambatan-hambatan dari sambungan seri dan paralel masing-masing konduktor adalah sama:

Bukti:

Perhatikan bahwa ketika menghubungkan konduktor secara paralel, resistansi total selalu lebih kecil dari resistansi terkecil pada koneksi paralel. Lihat sendiri.

hukum Joule-Lenz.

Ketika arus melewati konduktor, resistansi menghasilkan panas, yang kemudian dibuang ke lingkungan. Mari kita cari jumlah panas ini. Untuk ini kita akan menggunakan hukum kekekalan energi dan hukum Ohm.

Mari kita pertimbangkan homogen bagian rangkaian yang beda potensialnya konstan. Medan listrik bekerja:

Jika tidak ada transformasi menjadi energi mekanik, kimia, atau jenis energi lain selain energi termal di suatu area, maka jumlah kalor yang dilepaskan sama dengan kerja medan listrik:

.

Daya termal sama dengan:

Jumlah panas akhir ditemukan melalui integrasi seiring waktu:

Rumus ini menyatakan hukum Joule – Lenz. Mekanisme pelepasan panas dikaitkan dengan konversi energi kinetik tambahan yang diperoleh pembawa arus dalam medan listrik menjadi energi eksitasi getaran kisi ketika pembawa bertabrakan dengan atom di lokasi kisi.

Mari kita cari persamaan hukum Joule–Lenz dalam bentuk lokal. Untuk tujuan ini, kami memilih volume dasar dalam konduktor dalam bentuk silinder dengan generatrix sepanjang vektor. Biarkan penampang silinder menjadi , dan panjangnya . Maka, menurut hukum Joule–Lenz, jumlah panas yang dilepaskan dalam volume ini seiring waktu adalah:

dimana adalah volume silinder. Membagi rasio terakhir dengan kita memperoleh rumus yang menentukan daya termal yang dilepaskan per satuan volume konduktor:

Daya termal spesifik diukur dalam .

Hubungan yang dihasilkan menyatakan hukum Joule – Lenz dalam bentuk lokal: daya termal spesifik arus sebanding dengan kuadrat rapat arus dan resistansi spesifik konduktor pada titik tertentu.

Dalam bentuk ini, hukum Joule – Lenz berlaku untuk konduktor tak homogen dalam bentuk apa pun, dan tidak bergantung pada sifat gaya luar. Jika hanya gaya listrik yang bekerja pada pembawa, maka berdasarkan hukum Ohm:

Jika suatu bagian rangkaian mengandung sumber ggl, maka pembawa arus tidak hanya akan dipengaruhi oleh gaya listrik, tetapi juga oleh gaya luar. Dalam hal ini, kalor yang dilepaskan pada luas tersebut sama dengan jumlah aljabar usaha yang dilakukan oleh gaya listrik dan gaya luar.

Mari kita kalikan hukum Ohm dalam bentuk integral dengan kuat arus:

Di sini, di sebelah kiri adalah (daya termal), dan di sebelah kanan adalah jumlah aljabar kekuatan gaya listrik dan gaya luar, yang disebut kekuatan saat ini.

Dalam rangkaian tertutup:

itu. Kekuatan pembangkitan panas sama dengan kekuatan gaya eksternal.

hukum diferensial Ohm

DI DALAM

Mari kita pilih konduktor dari array (yang melaluinya arus listrik mengalir SAYA) sebuah silinder kecil yang terletak di sepanjang saluran arus listrik pada konduktor Gambar 5.2. Misalkan panjang silindernya adalah dl dan potongan melintang dS. Kemudian

TENTANG

Di Sini

DAN

Dengan menggunakan definisi rapat arus (5.1) dan konduktivitas konduktor (5.4), kita akhirnya memperoleh persamaan yang disebut hukum diferensial Ohm.

Usaha dan tenaga yang dihasilkan oleh arus listrik

Ketika muatan berpindah antar titik dengan beda potensial tertentu sesuai dengan penurunan tegangan kamu usaha dan tenaga yang dihasilkan:

E

Hukum ini diperoleh secara eksperimental dan disebut hukum Joule–Lenz. Jika, seperti kasus sebelumnya, kita melanjutkan ke pertimbangan volume kecil, maka tidak sulit untuk mendapatkan hukum Joule–Lenz dalam bentuk diferensial (5.6-5.8):

hukum Kirchhoff

Aturan pertama Kirchhoff

Mari kita perhatikan rangkaian listrik dengan cabang Gambar 5.3. Kami akan menyebut titik percabangan sebagai node. Dalam proses keadaan tunak, ketika arus listrik yang mengalir melalui rangkaian konstan, potensial semua titik dalam rangkaian juga tidak berubah. Hal ini bisa terjadi jika muatan listrik tidak menumpuk atau hilang di simpul rantai.

Jadi, dalam keadaan tunak, jumlah listrik yang mengalir ke node sama dengan jumlah listrik yang keluar dari node. Ini mengikuti dari ini Aturan pertama Kirchhoff:

Jumlah aljabar gaya-gaya arus listrik yang berkumpul pada suatu titik simpul sama dengan nol (5,9) (arus yang masuk ke titik tersebut diambil dengan tanda +, dan arus yang keluar dari titik tersebut dengan tanda -)

I1+i2+i3-i4-i5=0

ΣSaya Saya =0 5.9.

Koneksi konduktor

Dalam praktiknya, sering kali perlu menggunakan sambungan konduktor yang berbeda

P koneksi serial Gambar.5.4.

P

Dengan hubungan seperti itu, arus listrik pada seluruh bagian rangkaian dan pada semua elemennya adalah sama SAYA= SAYA 1 = SAYA 2 = SAYA 3 =… SAYA N. Tegangan pada ujung-ujung rangkaian antara titik A dan B adalah jumlah tegangan pada masing-masing elemennya kamu AB = kamu 1 + kamu 2 + kamu 3 +… kamu N. Dengan demikian.

Koneksi paralel Gambar.5.5

Hukum Ohm untuk rangkaian tertutup yang mengandung ggl.

R Mari kita perhatikan rangkaian listrik tidak bercabang yang mengandung E.M.F.( E) dengan resistensi internal R dan mengandung resistensi eksternal R Gambar.5.6

Usaha total untuk memindahkan muatan sepanjang rangkaian adalah jumlah usaha pada rangkaian luar dan usaha di dalam sumber. SEBUAH = SEBUAH luar +SEBUAH sumber .

Selain itu, kerja pada rangkaian eksternal yang berkaitan dengan jumlah muatan, menurut definisi, adalah beda potensial pada rangkaian eksternal (penurunan tegangan pada rangkaian eksternal) A luar / Q= kamu. Dan usaha di seluruh rangkaian yang berhubungan dengan muatan, menurut definisi, adalah E.M.F. A/ Q= E. Dari sini E= kamu+ SEBUAH sumber / Q. Di sisi lain A sumber = SAYA2 rt. Dari sini A sumber / Q= Ir. Jadi kita akhirnya mendapatkan: E= kamu+ Ir

Atau E= SAYA(R+ R) 5.12

Di bawah E menyiratkan jumlah semua E.M.F. termasuk dalam rangkaian tidak bercabang, dan yang dimaksud dengan r dan R adalah jumlah seluruh hambatan dalam dan luar dalam rangkaian tidak bercabang.

Kuat arusnya sama untuk seluruh rangkaian tertutup tidak bercabang yang mengandung E.M.F. berbanding lurus dengan E.M.F. dan berbanding terbalik dengan impedansi rangkaian.

Aturan kedua Kirchhoff

Perhatikan rantai bercabang Gambar 5.7. Mari kita sebut bagian antara dua node yang bertetangga sebagai cabang. Karena percabangan hanya terjadi pada titik-titik yang berdekatan, maka di dalam cabang tersebut kekuatan arus dipertahankan dalam besaran dan arahnya. Rangkaian apa pun dapat dianggap sebagai himpunan rangkaian, dan untuk setiap rangkaian berlaku hal berikut:

Dalam setiap rangkaian tertutup, yang diisolasi secara mental dari rangkaian listrik, jumlah aljabar dari hasil kali resistansi bagian-bagian rangkaian yang bersesuaian, termasuk resistansi internal sumber, dan kuat arus dalam rangkaian sama dengan jumlah aljabar dari semua E.M.F. dalam sebuah rantai

Hukum Ohm untuk rangkaian tertutup

Jika medan listrik tercipta dalam suatu konduktor dan tidak diambil tindakan untuk mempertahankannya, maka pergerakan muatan akan sangat cepat menyebabkan medan di dalam konduktor tersebut akan hilang dan arus akan berhenti, oleh karena itu, untuk mempertahankannya. DC Untuk waktu yang lama, dua syarat harus dipenuhi: rangkaian listrik harus ditutup; pada rangkaian listrik beserta daerah-daerah yang positif

Karena muatan bergerak ke arah penurunan potensial, maka harus ada bagian di mana muatan tersebut bergerak ke arah peningkatan potensial, yaitu melawan gaya medan elektrostatis (lihat bagian rangkaian yang digambarkan oleh garis putus-putus pada Gambar. .5).

Hanya gaya yang berasal dari non-elektrostatis, yang disebut gaya luar, yang dapat menggerakkan muatan positif melawan gaya medan elektrostatis. Besaran yang sama dengan kerja gaya luar untuk menggerakkan satu satuan muatan positif disebut gaya gerak listrik (EMF) e, bertindak dalam suatu sirkuit atau pada bagiannya. EMF e diukur dalam volt (V). Sumber EMF mempunyai resistansi internal tertentu, bergantung pada desainnya. Resistansi ini dihubungkan secara seri dengan sumber dalam suatu rangkaian listrik umum. Sel galvanik dan generator arus searah digunakan sebagai sumber EMF (Gbr. 6).

Jika suatu rangkaian listrik tertutup tidak bercabang (Gbr. 7) berisi beberapa elemen yang dihubungkan seri dengan hambatan dan sumber ggl e ke, yang mempunyai hambatan dalam, maka dapat diganti dengan rangkaian ekivalen seperti ditunjukkan pada Gambar. 6. Kuat arus pada rangkaian ekivalen ditentukan oleh hukum Ohm untuk rangkaian tertutup:

;

EMF, seperti kekuatan arus, adalah besaran aljabar. Jika EMF mendorong pergerakan muatan positif ke arah yang dipilih, maka e> 0, jika ggl menghalangi pergerakan muatan positif ke arah tertentu, maka e < 0. Чтобы определить знак ЭДС, необходимо показать в электрической цепи направление движения положительных зарядов. Положительные заряды в электрической цепи движутся от положительного полюса источника к отрицательному полюсу. Если по ходу этого направления перейти внутри источника от отрицательного полюса к положительному, то e> 0, jika kita berpindah ke dalam sumber dari kutub positif ke negatif, maka e < 0.

Beras. 6 Gambar. 7

Dari hukum Ohm untuk rangkaian tertutup maka tegangan turun kamu di terminal sumber lebih kecil dari EMF. Benar-benar, e, atau e. Karena, menurut hukum Ohm, untuk bagian rangkaian yang homogen, tegangan pada terminal sumber adalah , maka

3) menggunakan hukum Ohm untuk rangkaian tertutup, tentukan hubungan antara kekuatan arus dan EMF.

Katakan padaku hukum Ohm

Hukum Ohm adalah hukum fisika yang menjelaskan hubungan antara tegangan, arus, dan hambatan penghantar dalam suatu rangkaian listrik. Dinamakan setelah penemunya, Georg Ohm.
Kebetulan di bagian halaman ini terdapat dua rumusan verbal hukum Ohm:
1. Hakikat hukumnya sederhana: jika, selama aliran arus, tegangan dan sifat penghantar tidak berubah, maka
Kuat arus suatu penghantar berbanding lurus dengan tegangan antar ujung penghantar dan berbanding terbalik dengan hambatan penghantar.
2. Hukum Ohm dirumuskan sebagai berikut: Kuat arus pada suatu bagian rangkaian yang homogen berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan pada bagian tersebut, dan berbanding terbalik dengan sifat bagian tersebut, yang disebut hambatan listrik bagian tersebut.
Perlu juga diingat bahwa hukum Ohm bersifat mendasar dan dapat diterapkan pada siapa saja sistem fisik, di mana terdapat aliran partikel atau medan yang mengatasi hambatan. Ini dapat digunakan untuk menghitung hidrolik, pneumatik, magnet, listrik, cahaya, aliran panas, dll., seperti Aturan Kirchhoff, namun penerapan hukum ini sangat jarang digunakan dalam kerangka perhitungan yang sangat terspesialisasi.

Pengguna dihapus

Fisikawan Jerman G. Ohm secara eksperimental menetapkan pada tahun 1826 bahwa kekuatan arus I yang mengalir melalui konduktor logam homogen (yaitu, konduktor di mana tidak ada gaya eksternal yang bekerja) sebanding dengan tegangan U di ujung konduktor:

dimana R = konstanta.
Nilai R biasa disebut hambatan listrik. Penghantar yang mempunyai hambatan listrik disebut resistor. Hubungan ini menyatakan hukum Ohm untuk bagian rangkaian yang homogen: kuat arus dalam penghantar berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan dan berbanding terbalik dengan hambatan penghantar.
Satuan SI untuk hambatan listrik suatu konduktor adalah ohm (Ω). Resistansi 1 ohm mempunyai bagian rangkaian yang pada tegangan 1 V timbul arus sebesar 1 A.
Konduktor yang mematuhi hukum Ohm disebut linier. Ketergantungan grafis arus I pada tegangan U (grafik tersebut disebut karakteristik arus-tegangan, disingkat VAC) digambarkan dengan garis lurus yang melalui titik asal. Perlu diperhatikan bahwa banyak bahan dan perangkat yang tidak mematuhi hukum Ohm, misalnya dioda semikonduktor atau lampu pelepasan gas. Bahkan untuk konduktor logam, pada arus yang cukup tinggi, terjadi penyimpangan dari hukum linier Ohm, karena hambatan listrik konduktor logam meningkat seiring dengan meningkatnya suhu.
Untuk bagian rangkaian yang mengandung ggl, hukum Ohm dituliskan dalam bentuk berikut:
IR = U12 = φ1 – φ2 + E = Δφ12 + E.
Hubungan ini biasa disebut hukum Ohm yang digeneralisasi.
Dalam gambar ini. menunjukkan rangkaian DC tertutup. Bagian rantai (cd) seragam.

Menurut hukum Ohm,
IR = Δφcd.
Bagian (ab) berisi sumber arus dengan ggl sama dengan E.
Menurut hukum Ohm untuk daerah heterogen,
Ir = Δφab + E.
Menambahkan kedua persamaan, kita mendapatkan:
Saya(R + r) = Δφcd + Δφab + E.
Tapi Δφcd = Δφba = – Δφab.
Itu sebabnya

Rumus ini menyatakan hukum Ohm untuk rangkaian lengkap: kuat arus dalam rangkaian lengkap sama dengan gaya gerak listrik sumber dibagi dengan jumlah hambatan bagian rangkaian yang homogen dan tidak homogen.

Pangeran kecil

Dalam bentuk integral: i=L*U | L-konduktivitas listrik, 1/R
Dalam bentuk diferensial: j=A*E | A - konduktivitas listrik medium, j - rapat arus
Untuk loop tertutup: i= E/(r+R) | sudah membawa...
Untuk arus bolak-balik: uo=io*sqrt (r^2 + (w*L -1/w*C)^2) |uo io - amplitudo arus dan tegangan, r - resistansi aktif rangkaian, yang ada dalam tanda kurung dan kuadrat - komponen reaktif, sqrt = akar kuadrat....

Olya Semyonova

Hukum Ohm adalah hukum fisika empiris yang menentukan hubungan antara gaya gerak listrik suatu sumber (atau tegangan listrik) dengan kekuatan arus yang mengalir dalam penghantar dan hambatan penghantar. Dipasang oleh Georg Ohm pada tahun 1826 dan dinamai menurut namanya.

Siapapun yang telah memilih perbaikan dan pemeliharaan instalasi listrik sebagai spesialisasinya pasti mengetahui pernyataan para guru: “Kamu perlu mengetahui hukum Ohm untuk rangkaian tertutup. Bahkan saat terbangun di tengah malam, penting untuk bisa merumuskannya. Karena ini adalah dasar dari semua teknik elektro.” Memang, pola yang ditemukan oleh fisikawan terkemuka Jerman Georg Simon Ohm mempengaruhi perkembangan ilmu kelistrikan selanjutnya.

Pada tahun 1826, ketika melakukan percobaan untuk mempelajari lintasan melalui konduktor, Ohm mengungkapkan hubungan langsung antara tegangan sumber listrik yang disuplai ke rangkaian (walaupun dalam hal ini lebih tepat berbicara tentang gaya gerak listrik EMF) dan hambatan konduktor itu sendiri. Ketergantungan ini secara teoritis dibuktikan, menghasilkan hukum Ohm untuk rangkaian tertutup. Ciri penting: relevansi hukum dasar yang teridentifikasi hanya berlaku jika tidak ada kekuatan pengganggu dari luar. Dengan kata lain, jika, misalnya, sebuah konduktor berada dalam medan magnet bolak-balik, maka penerapan formulasi secara langsung tidak mungkin dilakukan.

Hukum Ohm untuk rangkaian tertutup terungkap selama penelitian skema paling sederhana: sumber listrik (memiliki EMF), konduktor berpindah dari dua terminalnya ke resistor, di mana terjadi pergerakan terarah dari partikel elementer pembawa muatan. Oleh karena itu, arus adalah perbandingan gaya gerak listrik dengan hambatan total rangkaian:

dimana E adalah gaya gerak listrik yang diukur dalam volt; I - nilai saat ini, dalam ampere; R adalah hambatan listrik dari resistor, dalam Ohm. Perhatikan bahwa hukum Ohm untuk rangkaian tertutup memperhitungkan semua komponen R. Saat menghitung rangkaian tertutup lengkap, R dipahami sebagai jumlah resistansi resistor, konduktor (r), dan sumber daya (r0). Yaitu:

Jika sumber r0 lebih besar dari jumlah R+r, maka kuat arus tidak bergantung pada karakteristik beban yang dihubungkan. Dengan kata lain sumber EMF dalam hal ini adalah Jika nilai r0 lebih kecil dari R+r, maka arus berbanding terbalik dengan hambatan luar total, dan sumber listrik menghasilkan tegangan.

Saat mengeksekusi perhitungan yang akurat bahkan kehilangan tegangan pada sambungan diperhitungkan. Gaya gerak listrik ditentukan dengan mengukur beda potensial pada terminal sumber ketika beban dimatikan (rangkaian terbuka).

Hukum Ohm berlaku pada suatu bagian rangkaian sama seringnya dengan pada loop tertutup. Bedanya, perhitungannya tidak memperhitungkan EMF, melainkan hanya beda potensial. Daerah yang demikian disebut homogen. Dalam hal ini, ada kasus khusus yang memungkinkan Anda menghitung karakteristik masing-masing elemennya. Mari kita tuliskan dalam bentuk rumus:

dimana U adalah tegangan atau beda potensial, dalam volt. Ini diukur dengan voltmeter dengan menghubungkan probe secara paralel ke terminal elemen apa pun (resistansi). Nilai U yang dihasilkan selalu lebih kecil dari EMF.

Sebenarnya rumus ini adalah yang paling terkenal. Mengetahui dua komponen apa pun, Anda dapat menemukan komponen ketiga dari rumus. Perhitungan kontur dan elemen dilakukan dengan menggunakan hukum yang dipertimbangkan untuk suatu bagian rangkaian.

Hukum Ohm untuk rangkaian magnet dalam banyak hal mirip dengan interpretasinya untuk rangkaian listrik. Alih-alih konduktor, sirkuit magnetik tertutup digunakan; sumbernya adalah belitan kumparan dengan arus yang melewati belitan. Oleh karena itu, yang muncul ditutup sepanjang sirkuit magnet. Fluks magnet (F) yang bersirkulasi sepanjang rangkaian secara langsung bergantung pada nilai MMF (gaya gerak magnet) dan ketahanan material terhadap lewatnya fluks magnet:

dimana F adalah fluks magnet, dalam Weber; F - MMF, dalam ampere (terkadang gilberts); Rm adalah resistansi yang menyebabkan redaman.

Rangkaian tertutup lengkap (Gbr. 1) dapat dianggap sebagai sambungan seri resistansi rangkaian eksternal (R) dan resistansi internal sumber arus (r). Yaitu:

Jika Anda mengganti sumber arus dengan resistansi internal yang sama dengan resistansi sebelumnya, maka arus dalam rangkaian akan berubah. Artinya, arus dalam rangkaian bergantung pada resistansi internal sumber dan EMF-nya. Secara kuantitatif, semua besaran ini: EMF ($\mathcal E$) sumber, hambatan dalam, kuat arus pada rangkaian (I), hambatan listrik rangkaian (R) dihubungkan oleh hukum Ohm.

Hubungan antara hukum lokal Ohm dan hukum integral pada rangkaian tertutup

Mari kita asumsikan itu arus listrik mengalir dalam kabel tipis. Dalam hal ini, arah arus bertepatan dengan arah sumbu kawat. Untuk kabel tipis, kita dapat berasumsi bahwa rapat arus adalah $\overrightarrow(j)=const$ di setiap titik pada penampang kabel. Dalam kasus kita, kita dapat menulis bahwa kekuatan arus adalah:

dimana $S$ adalah luas penampang konduktor. Mari kita berurusan dengan arus searah (I=const) di sepanjang seluruh konduktor. Mari kita asumsikan bahwa ada sumber EMF ($\mathcal E$) di sirkuit. Dalam hal ini rumusan hukum Ohm lokal akan terlihat seperti:

dimana $\overrightarrow(E)$ adalah kuat medan gaya Coulomb, $\overrightarrow(E_(stor))$ adalah kuat medan gaya luar, $\sigma $ adalah konduktivitas spesifik, $\overrightarrow(e)$ adalah vektor satuan, berarah arus. Untuk kawat tipis, persamaan (3) dapat ditulis sebagai:

Mari kita kalikan ekspresi (4) dengan elemen panjang konduktor (dl) dan temukan integral pada penampang konduktor dari titik 1 ke titik 2. Karena kita mengasumsikan kuat arus konstan, kita mendapatkan:

Medan elektrostatis bersifat potensial, oleh karena itu:

Integral kedua pada ekspresi (5) tidak sama dengan nol hanya dalam batas sumber EMF. Tidak bergantung pada posisi titik 1 dan 2. Letaknya hanya di luar sumber.

Emf sumber dianggap lebih besar dari nol jika jalur 1-2 melintasi sumber dari kutub negatif ke kutub positif.

dimana $R"$ adalah hambatan listrik, $\rho$ -- resistivitas. Jadi, dari ekspresi (5) kita memperoleh:

Kami telah memperoleh hukum Ohm dalam bentuk integral. Jika rangkaiannya tertutup, maka $(\varphi )_1=(\varphi )_2$, oleh karena itu:

dimana $R"$ adalah hambatan listrik seluruh rangkaian, hambatan listrik beban, dan hambatan dalam sumber arus. Oleh karena itu, kita menulis hukum Ohm untuk rangkaian tertutup sebagai:

dimana $r$ adalah hambatan listrik dari sumber arus.

Seringkali kita harus memecahkan masalah dimana tegangan pada ujung suatu bagian rangkaian tidak diketahui, tetapi hambatannya diberikan. komponen rangkaian dan ggl sumber yang menggerakkan rangkaian. Kemudian hukum Ohm dalam bentuk (11) digunakan untuk menghitung kuat arus yang mengalir pada rangkaian.

Contoh 1

Tugas: Sumber arus mempunyai hambatan listrik dalam sebesar r. Temukan potensi jatuh di dalam sumber ($U_r$) di dalam elemen jika arus dalam rangkaian adalah I. Bagaimana cara menghitung hambatan listrik eksternal rangkaian pada kondisi tertentu?

Sebagai dasar penyelesaian masalah, kami menggunakan hukum Ohm untuk rangkaian tertutup:

Dari rumus (1.1) mudah untuk mendapatkan rumus untuk menghitung hambatan luar:

Untuk menghitung jatuh tegangan di dalam sumber arus, kami menggunakan hukum Ohm untuk bagian rangkaian:

\[(I=\frac(U_r)(r)\ke U)_r=Ir\ \kiri(1,2\kanan).\]

Jawaban: $U_r=Ir,$ $R=\frac(\mathcal E)(I)-r.$

Contoh 2

Tugas: Sumber arus memiliki hambatan dalam sebesar r=1 Ohm dan ggl sebesar $\mathcal E$=10V. Tentukan efisiensi sumber ($\eta $) jika arus dalam rangkaian adalah I=5 A.

Efisiensi sumber arus sama dengan perbandingan:

\[\eta =\frac(P")(P)\kiri(2.1\kanan),\]

dimana $P"$ adalah daya (daya berguna) yang dilepaskan oleh bagian luar rangkaian, $P$ adalah daya total yang dihasilkan oleh sumber. Dalam hal ini:

\ \

Oleh karena itu, efisiensi sumber dapat dinyatakan sebagai:

\[\eta =\frac(I^2R\ )(\mathcal E I)=\frac(IR)(\mathcal E)\left(2.4\kanan).\]

Mengikuti hukum Ohm untuk rangkaian tertutup kita menulis:

Mari kita nyatakan dari (2.5) hambatan listrik rangkaian luar, kita peroleh:

Mengganti (2.6) ke dalam ekspresi efisiensi (2.4), kita memperoleh:

\[\eta =\frac(I\left(\frac(\mathcal E)(I)-r\right))(\mathcal E)=\frac(\mathcal E-Ir)(\mathcal E).\ ]

Mari kita substitusikan data numerik, lakukan perhitungan, dan dapatkan:

\[\eta =\frac(10-5\cdot 1)(10)\cdot 100\%=50\%\]

Pada artikel kali ini kita akan membahas tentang hukum Ohm, rumus rangkaian lengkap (tertutup), bagian rantai, bagian rantai tidak seragam, dalam bentuk diferensial dan integral, AC, serta untuk sirkuit magnetik. Anda akan mempelajari materi mana yang mematuhi dan tidak mematuhi hukum Ohm, dan di mana hal itu terjadi.
arus searah yang mengalir melalui suatu penghantar berbanding lurus dengan tegangan , diterapkan pada ujungnya dan berbanding terbalik dengan resistansi.

Hukum Ohm dirumuskan oleh fisikawan dan matematikawan Jerman Georg Ohm pada tahun 1825-26 berdasarkan pengalaman. Ini adalah hukum eksperimental, bukan hukum universal - ini berlaku untuk bahan dan kondisi tertentu.

Hukum Ohm adalah kasus khusus dari yang terakhir dan lebih umum - hukum kedua Kirchhoff

Di bawah ini adalah video yang menjelaskan hukum Ohm pada jari.

Rumus hukum Ohm untuk suatu bagian rangkaian

Intensitas arus searah yang mengalir melalui suatu penghantar sebanding dengan tegangan yang diberikan pada ujung-ujungnya. Di Internet rumus ini sering disebut hukum pertama Ohm:

kamu- tegangan

SAYA- kekuatan saat ini (intensitas)

R - Perlawanan

Hambatan listrik:

Faktor proporsionalitas R disebut hambatan atau hambatan listrik.

Rasio tegangan terhadap arus untuk konduktor tertentu adalah konstan:

Satuan hambatan listrik adalah 1 ohm (1 Ω):

Sebuah resistor mempunyai hambatan 1 jika tegangan yang diberikan 1 volt dan arus 1 ampere.

Ketergantungan hambatan listrik pada ukuran pemandu:

Resistansi suatu penampang penghantar dengan penampang konstan R berbanding lurus dengan panjang segmen li, berbanding terbalik dengan luas penampang S:

R- hambatan listrik

ρ — resistivitas

SAYA— panjang panduan

S- luas penampang

Hubungan ini dikonfirmasi secara eksperimental oleh fisikawan Inggris Humphrey Dee pada tahun 1822 sebelum pengembangan hukum Ohm.

Hukum Ohm untuk rangkaian tertutup (lengkap).

- ini adalah nilai kekuatan (intensitas) arus dalam rangkaian nyata, yang bergantung pada resistansi beban dan sumber arus (E), disebut juga hukum kedua Ohm.

Bola lampu listrik adalah konsumen sumber arus; ketika dihubungkan bersama, mereka menciptakan rangkaian listrik yang lengkap. Pada gambar di atas terlihat rangkaian kelistrikan lengkap yang terdiri dari baterai dan lampu pijar.

Listrik melewati lampu pijar dan melalui baterai itu sendiri. Akibatnya, arus yang melewati lampu selanjutnya akan melewati baterai, yaitu resistansi lampu ditambahkan ke resistansi baterai.

Resistansi beban (bola lampu) disebut resistensi eksternal , dan hambatan sumber arus (baterai) adalah resistensi internal . Resistansi baterai dilambangkan dengan huruf latin r.

Ketika listrik mengalir di sekitar suatu rangkaian, resistansi internal sel itu sendiri menahan aliran arus, dan oleh karena itu energi panas hilang di dalam sel itu sendiri.

• E = gaya gerak listrik dalam volt, V
• I = arus dalam ampere, A
• R = resistansi beban rangkaian dalam Ohm, Ω
• r = resistansi sel internal dalam Ohm, Ω

Kita bisa mengubah persamaan ini;

Dalam persamaan ini muncul ( V), yang beda potensial yang terbatas, diukur dalam volt (V). Ini adalah beda potensial pada terminal sel ketika arus mengalir dalam rangkaian; selalu lebih kecil dari ggl. sel.

Hukum Ohm untuk bagian rangkaian yang tidak seragam

Jika hanya gaya potensial yang bekerja pada suatu bagian rantai ( Gambar 1a), maka hukum Ohm dituliskan dalam bentuk yang diketahui. Jika aksi gaya luar juga muncul pada lingkaran ( Gambar 2b), maka hukum Ohm akan berbentuk , Di mana . Ini adalah hukum Ohm untuk setiap bagian rangkaian.

Hukum Ohm dapat diperluas ke seluruh lingkaran. Dengan menghubungkan titik 2 dan 1 ( Gambar 3c), kita ubah beda potensial menjadi nol, dan dengan mempertimbangkan hambatan sumber arus, hukum Ohm akan berbentuk . Ini adalah ekspresi hukum Ohm untuk rangkaian lengkap.

Ekspresi terakhir dapat direpresentasikan dalam berbagai bentuk. Seperti diketahui, tegangan pada bagian luar bergantung pada beban yaitu
atau , atau .

Dalam ekspresi ini Ir adalah penurunan tegangan di dalam sumber arus, dan dapat juga dilihat tegangannya kamu kurang dari ε berdasarkan jumlahnya Ir. Selain itu, semakin besar resistensi eksternal dibandingkan dengan internal, semakin besar pula kamu mendekati ε.

Mari kita pertimbangkan dua kasus khusus mengenai resistansi eksternal rangkaian.

1) R = 0 - fenomena ini disebut korsleting. Kemudian, dari hukum Ohm kita mendapatkan - , yaitu, arus dalam rangkaian meningkat hingga maksimum, dan tegangan eksternal turun kamu→ 0. Dalam hal ini, sumbernya disorot kekuatan tinggi, yang dapat menyebabkan kegagalan fungsi.

2) R= ∞ , artinya rangkaian listriknya putus , A . Jadi, dalam hal ini, EMF secara numerik sama dengan tegangan pada terminal sumber arus terbuka.

Hukum Ohm dalam bentuk diferensial

Hukum Ohm dapat direpresentasikan sedemikian rupa sehingga tidak berhubungan dengan ukuran konduktor. Mari kita pilih bagian konduktor Δ aku, di ujung-ujungnya potensial φ 1 dan φ 2 diterapkan. Bila luas penampang rata-rata konduktor Δ S, dan kepadatan arus J, lalu kekuatan saat ini

Jika Δ aku → 0, kemudian mengambil batas hubungan, . Jadi, kita akhirnya mendapatkan , atau dalam bentuk vektor - ini adalah ekspresinya Hukum Ohm dalam bentuk diferensial. Hukum ini menyatakan kuat arus pada titik sembarang suatu konduktor bergantung pada sifat dan keadaan listriknya.

Hukum Ohm untuk arus bolak-balik

Persamaan ini ditulis hukum Ohm untuk rangkaian arus bolak-balik relatif terhadap nilai amplitudonya. Jelas bahwa ini juga berlaku untuk nilai gaya dan arus efektif: .

Untuk rangkaian AC, suatu kasus mungkin terjadi ketika , yang artinya kamuL = kamuC. Karena tegangan-tegangan ini berada dalam antifase, mereka saling mengimbangi. Kondisi seperti ini disebut resonansi tegangan. Resonansi dapat dicapai pada ω = konstanta, berubah DENGAN Dan L, atau konstan DENGAN Dan L pilih ω, yang disebut resonan. Seperti yang Anda lihat - .

Ciri-ciri resonansi tegangan adalah sebagai berikut:

Akhirnya, dari (2) - (4) kita punya ekspresi hukum Ohm dalam bentuk integral

yang ia dirikan secara eksperimental.

Interpretasi hukum Ohm

Intensitas arus, yang merupakan pengaruh tegangan yang diberikan, berperilaku sebanding dengan tegangannya. Misalnya: jika tegangan yang diberikan menjadi dua kali lipat, maka arus (intensitas arus) juga menjadi dua kali lipat.

Ingatlah bahwa hukum Ohm hanya dipenuhi oleh beberapa bahan - terutama bahan logam dan keramik.

Kapan hukum Ohm terjadi dan bahan apa yang sesuai dan tidak sesuai dengan hukum Ohm

Hukum Ohm adalah hukum eksperimental yang dipenuhi untuk bahan tertentu (seperti logam) pada kondisi arus tetap, khususnya suhu konduktor.

Bahan yang termasuk dalam hukum Ohm disebut pemandu ohmik atau konduktor linier. Contoh konduktor yang mengikuti hukum Ohm meliputi logam (misalnya tembaga, emas, besi), beberapa keramik, dan elektrolit.

Bahan Hukum Non-Ohm, yang hambatannya merupakan fungsi dari intensitas arus yang mengalir melaluinya, disebut konduktor non-linier. Contoh pedoman Hukum non-Ohm meliputi semikonduktor dan gas.

Hukum Ohm tidak berlaku ketika parameter konduktor, terutama suhu, berubah.