Lei de Ohm para uma cadeia completa e para uma seção de uma cadeia: opções de fórmula, descrição e explicação

Para circuito fechado

Um circuito fechado significa uma conexão elétrica fechada através da qual circula a corrente. Quando houver uma série de fios conectando-se entre si e completando o circuito de forma que eu corra de uma extremidade do círculo à outra, será um circuito fechado.

EMF (E) - denotado e medido em volts e refere-se à tensão gerada por uma bateria ou força magnética de acordo com a lei de Faraday, que afirma que um campo magnético variável no tempo induzirá uma corrente elétrica.

Então: E = IR + IR

E \u003d I (R + r)

I \u003d E / (R + r)

Onde: r é a resistência da fonte de corrente.

Esta expressão é conhecida como lei de Ohm dos circuitos em malha fechada.

Cadeia heterogênea

Seção separada e circuito elétrico completo

A lei de Ohm, aplicada a uma seção ou a todo o circuito, pode ser considerada em duas opções de cálculo:

• Seção curta separada. Faz parte de um circuito sem fonte EMF.
• Uma cadeia completa que consiste em uma ou mais seções. Isso também inclui uma fonte EMF com sua própria resistência interna.

Cálculo da seção atual do circuito elétrico

Nesse caso, é aplicada a fórmula básica I \u003d U / R, na qual I é a força da corrente, U é a tensão, R é a resistência. De acordo com ele, pode-se formular a interpretação geralmente aceita da lei de Ohm:

Esta formulação é a base para muitas outras fórmulas apresentadas sobre a chamada “camomila” no design gráfico. No setor P - a potência é determinada, nos setores I, U e R - são realizadas ações relacionadas à força da corrente, tensão e resistência.

Cada expressão - básica e adicional, permite calcular os parâmetros exatos dos elementos destinados ao uso no circuito.

Especialistas que trabalham com circuitos elétricos realizam uma determinação rápida de qualquer um dos parâmetros usando o método do triângulo mostrado na figura.

Os cálculos devem levar em consideração a resistência dos condutores que conectam os elementos da seção. Como são feitos de materiais diferentes, esse parâmetro será diferente em cada caso.Se for necessário formar um circuito completo, a fórmula principal é complementada com os parâmetros de uma fonte de tensão, por exemplo, uma bateria.

Opção de cálculo para uma cadeia completa

Um circuito completo consiste em seções individuais, combinadas em um único conjunto junto com uma fonte de tensão (EMF). Assim, a resistência existente das seções é complementada pela resistência interna da fonte conectada. Portanto, a principal interpretação discutida anteriormente será a seguinte: I = U / (R + r). Aqui, o indicador resistivo (r) da fonte EMF já foi adicionado.

Do ponto de vista da física pura, este indicador é considerado um valor muito pequeno. No entanto, na prática, ao calcular circuitos e circuitos complexos, os especialistas são obrigados a levar isso em consideração, pois a resistência adicional afeta a precisão do trabalho. Além disso, a estrutura de cada fonte é muito heterogênea, como resultado, a resistência em alguns casos pode ser expressa por taxas bastante altas.

Os cálculos acima são realizados em relação aos circuitos CC. Ações e cálculos com corrente alternada são feitos de acordo com um esquema diferente.

O efeito da lei sobre uma variável

Com a corrente alternada, a resistência do circuito será a chamada impedância, composta por resistência ativa e carga resistiva reativa. Isso se deve à presença de elementos com propriedades indutivas e um valor de corrente senoidal. A tensão também é uma variável, agindo de acordo com suas próprias leis de comutação.

Portanto, o projeto do circuito CA da lei de Ohm é calculado levando em consideração efeitos específicos: adiantamento ou atraso da magnitude da corrente da tensão, bem como a presença de potência ativa e reativa.Por sua vez, a reatância inclui componentes indutivos ou capacitivos.

Todos esses fenômenos corresponderão à fórmula Z \u003d U / I ou Z \u003d R + J * (XL - XC), na qual Z é a impedância; R - carga ativa; XL, XC - cargas indutivas e capacitivas; J é o fator de correção.

Fonte EMF em um circuito completo

Para a ocorrência de corrente elétrica em um circuito fechado, este circuito deve conter pelo menos um elemento especial no qual ocorrerá o trabalho de transferência de cargas entre seus pólos. As forças que carregam cargas dentro desse elemento o fazem contra o campo elétrico, o que significa que sua natureza deve ser diferente da elétrica. Portanto, tais forças são chamadas de terceiros.

Arroz. 1. Forças externas em física.

Um elemento de um circuito elétrico no qual forças externas trabalham para transferir cargas contra a ação de um campo elétrico é chamado de fonte de corrente. Sua principal característica é a magnitude das forças externas. Para caracterizá-lo, é introduzida uma medida especial - Força Eletromotriz (CEM), denotada pela letra $\mathscr{E}$.

O valor do EMF da fonte de corrente é igual à razão de forças externas para a transferência de carga para o valor desta carga:

$$\mathscr{E}={A_{st}\over q}$$

Como o significado de EMF está muito próximo do significado de tensão elétrica (lembre-se, tensão é a razão entre o trabalho realizado pelo campo elétrico que carrega a carga e o valor dessa carga), então EMF, como tensão, é medido em Volts:

$$1B={J\overCl}$$

A segunda característica elétrica mais importante de uma fonte de corrente real é sua resistência interna.Quando as cargas são transferidas entre os terminais, elas interagem com a substância da fonte EMF e, portanto, a fonte de corrente elétrica também apresenta alguma resistência. A resistência interna, como a resistência comum, é medida em ohms, mas é indicada pela pequena letra latina $r$.

Arroz. 2. Exemplos de fontes atuais.

R - resistência elétrica

A resistência é o recíproco da tensão e pode ser comparada ao efeito de mover um corpo contra o movimento em água corrente. A unidade de R é Om, que é denotada pela letra grega maiúscula Omega.

O recíproco da resistência (1/R) é conhecido como condutividade, que mede a capacidade de um objeto de conduzir uma carga, expressa em unidades Siemens.

A quantidade geometricamente independente usada é chamada de resistividade e geralmente é denotada pelo símbolo grego r.

Informação adicional. A lei de Ohm ajuda a estabelecer três indicadores importantes do funcionamento da rede elétrica, o que simplifica o cálculo da potência. Não é aplicável a redes unilaterais com elementos como diodo, transistor e similares. E também não é aplicável a elementos não lineares, dos quais os tiristores são exemplos, pois o valor da resistência desses elementos muda com diferentes tensões e correntes dadas.

Em frequências mais altas, o comportamento distribuído torna-se dominante. A mesma coisa acontece com linhas de energia muito longas. Mesmo em uma frequência tão baixa quanto 60 Hz, uma linha de transmissão muito longa, como 30 km, tem natureza distribuída. A principal razão é que os sinais elétricos eficazes que se propagam nos circuitos são ondas eletromagnéticas, não volts e amperes, que são infectados por uma onda eletromagnética.Os condutores simplesmente agem como guias para as ondas. Assim, por exemplo, um cabo coaxial mostrará Z = 75 ohms, mesmo que sua resistência CC seja insignificante.

A lei de Ohm é a lei fundamental da engenharia elétrica. Possui um grande número de aplicações práticas em todos os circuitos elétricos e componentes eletrônicos.

Os exemplos mais comuns da aplicação da lei de Ohm:

1. A energia fornecida ao aquecedor elétrico. Dada a resistência da bobina do aquecedor e a tensão aplicada, a potência fornecida a esse aquecedor pode ser calculada.
2. Escolha de fusíveis. São componentes de proteção que são conectados em série com dispositivos eletrônicos. Os fusíveis/CBs são classificados em amperes. A classificação atual do fusível é calculada usando a lei de Ohm.
3. Projeto de dispositivos eletrônicos. Dispositivos eletrônicos, como laptops e telefones celulares, exigem uma fonte de alimentação CC com uma classificação de corrente específica. As baterias típicas de telefones celulares requerem de 0,7 a 1 A. Um resistor é usado para controlar a taxa de corrente que flui através desses componentes. A lei de Ohm é usada para calcular a corrente nominal em um circuito típico.

Ao mesmo tempo, as conclusões de Ohm tornaram-se um catalisador para novas pesquisas no campo da eletricidade e hoje não perderam seu significado, pois a engenharia elétrica moderna se baseia nelas. Em 1841, Om foi premiado com a maior honra da Royal Society, a Medalha Copley, e o termo "Om" foi reconhecido como uma unidade de resistência já em 1872.

Seção não uniforme do circuito DC

Uma estrutura heterogênea possui tal seção do circuito, onde, além de condutores e elementos, existe uma fonte de corrente. Seu EMF deve ser levado em consideração ao calcular a força total da corrente nesta área.

Existe uma fórmula que define os principais parâmetros e processos de um site heterogêneo: q = q0 x n x V. Seus indicadores são caracterizados da seguinte forma:

• No processo de movimentação de cargas (q), elas adquirem uma certa densidade. Seu desempenho depende da força da corrente e da área da seção transversal do condutor (S).
• Sob condições de uma certa concentração (n), é possível indicar com precisão o número de cargas unitárias (q0) que foram movimentadas em um único período de tempo.
• Para os cálculos, o condutor é considerado condicionalmente uma seção cilíndrica com algum volume (V).

Ao conectar o condutor à bateria, esta será descarregada após um tempo. Ou seja, o movimento dos elétrons diminui gradualmente e, no final, para completamente. Isso é facilitado pela rede molecular do condutor, que neutraliza a colisão de elétrons entre si e outros fatores. Para superar tal resistência, certas forças de terceiros devem ser aplicadas adicionalmente.

Durante os cálculos, essas forças são adicionadas às de Coulomb. Além disso, para transferir uma carga unitária q do 1º ponto para o 2º, será necessário realizar o trabalho A1-2 ou simplesmente A12. Para isso, é criada uma diferença de potencial (ϕ1 - ϕ2). Sob a ação de uma fonte de corrente contínua, surge um EMF, movendo cargas ao longo do circuito. A magnitude da tensão total consistirá em todas as forças mencionadas acima.

A polaridade da conexão com a alimentação CC deve ser levada em consideração nos cálculos. Quando os terminais são trocados, o EMF também muda, acelerando ou retardando o movimento das cargas.

Conexão serial e paralela de elementos

Para elementos de um circuito elétrico (seção de um circuito), um momento característico é uma conexão em série ou em paralelo.

Assim, cada tipo de conexão é acompanhado por uma natureza diferente do fluxo de corrente e alimentação de tensão. Por isso, a lei de Ohm também é aplicada de diferentes maneiras, dependendo da opção de inclusão de elementos.

Uma cadeia de elementos resistivos conectados em série

No que diz respeito a uma ligação em série (secção de um circuito com dois componentes), utiliza-se a expressão:

• eu = eu₁ = eu₂ ;
• U = U₁ + U₂ ;
• R=R₁ + R₂

Esta formulação demonstra claramente que, independentemente do número de componentes resistivos conectados em série, a corrente que flui em uma seção do circuito não muda de valor.

Conectando elementos resistivos em uma seção de circuito em série uns com os outros. Esta opção tem sua própria lei de cálculo. No diagrama: I, I1, I2 - fluxo de corrente; R1, R2 - elementos resistivos; U, U1, U2 - tensão aplicada

A quantidade de tensão aplicada aos componentes resistivos ativos do circuito é a soma e soma o valor da fonte EMF.

Neste caso, a tensão em cada componente individual é: Ux = I * Rx.

A resistência total deve ser considerada como a soma dos valores de todos os componentes resistivos do circuito.

Uma cadeia de elementos resistivos conectados em paralelo

No caso em que há uma conexão paralela de componentes resistivos, a formulação é considerada justa em relação à lei do físico alemão Ohm:

• eu = eu₁ + eu₂ … ;
• U = U₁ = U₂ … ;
• 1/R = 1/R₁ + 1 / R₂ + …

As opções para compilar seções de circuito do tipo “misto” não são excluídas quando são usadas conexões paralelas e seriais.

A conexão de elementos resistivos em uma seção de circuito em paralelo um com o outro. Para esta opção, sua própria lei de cálculo é aplicada. No diagrama: I, I1, I2 - fluxo de corrente; R1, R2 - elementos resistivos; U - tensão aplicada; A, B - pontos de entrada/saída

Para tais opções, o cálculo geralmente é realizado pelo cálculo inicial da classificação resistiva da conexão paralela. Em seguida, o valor do resistor conectado em série é adicionado ao resultado.

Formas integrais e diferenciais do direito

Todos os pontos acima com cálculos são aplicáveis ​​a condições em que condutores de estrutura “homogênea”, por assim dizer, são usados ​​como parte de circuitos elétricos.

Enquanto isso, na prática, muitas vezes temos que lidar com a construção de um esquema, onde a estrutura dos condutores muda em diferentes áreas. Por exemplo, são usados ​​fios de seção transversal maior ou, inversamente, menores feitos com base em diferentes materiais.

Para levar em conta tais diferenças, há uma variação da chamada "lei de Ohm diferencial-integral". Para um condutor infinitamente pequeno, o nível de densidade de corrente é calculado dependendo da intensidade e do valor da condutividade.

Sob o cálculo diferencial, a fórmula é tomada: J = ό * E

Para o cálculo integral, respectivamente, a formulação: I * R = φ1 - φ2 + έ

No entanto, esses exemplos estão mais próximos da escola de matemática superior e não são realmente usados ​​na prática real de um simples eletricista.

Entendendo a corrente e a resistência

Vamos começar com o conceito de corrente elétrica. Em suma, a corrente elétrica em relação aos metais é o movimento direcionado de elétrons - partículas carregadas negativamente. Eles geralmente são representados como pequenos círculos.Em um estado calmo, eles se movem aleatoriamente, mudando constantemente de direção. Sob certas condições - o aparecimento de uma diferença de potencial - essas partículas iniciam um certo movimento em alguma direção. Este movimento é a corrente elétrica.

Para deixar mais claro, podemos comparar elétrons com água derramada em algum plano. Enquanto o avião estiver parado, a água não se move. Mas, assim que apareceu um declive (surgiu uma diferença de potencial), a água começou a se mover. É o mesmo com os elétrons.

É assim que uma corrente elétrica pode ser imaginada

Agora precisamos entender o que é resistência e por que eles têm feedback com força de corrente: quanto maior a resistência, menor a corrente. Como você sabe, os elétrons se movem através de um condutor. Geralmente, são fios de metal, pois os metais têm uma boa capacidade de conduzir eletricidade. Sabemos que o metal tem uma rede cristalina densa: muitas partículas que estão próximas e interconectadas. Elétrons, fazendo seu caminho entre os átomos de metal, colidem com eles, o que torna difícil para eles se moverem. Isso ajuda a ilustrar a resistência que um condutor exerce. Agora fica claro por que quanto maior a resistência, menor a força da corrente - quanto mais partículas, mais difícil é para os elétrons superarem o caminho, eles o fazem mais lentamente. Isso parece ter sido resolvido.

Se você deseja testar essa dependência empiricamente, encontre um resistor variável, conecte em série um resistor - um amperímetro - uma fonte de corrente (bateria). Também é desejável inserir um interruptor no circuito - um interruptor comum.

Circuito para testar a dependência da corrente na resistência

Girar o botão do resistor altera a resistência.Ao mesmo tempo, as leituras do amperímetro, que mede a intensidade da corrente, também mudam. Além disso, quanto maior a resistência, menos a seta se desvia - menos corrente. Quanto menor a resistência, mais a seta se desvia - a corrente é maior.

A dependência da corrente na resistência é quase linear, ou seja, é refletida no gráfico como uma linha quase reta. Por que quase - isso deve ser discutido separadamente, mas isso é outra história.

Lei de Ohm para corrente alternada

Ao calcular os circuitos CA, em vez do conceito de resistência, é introduzido o conceito de "impedância". A impedância é indicada pela letra Z, inclui a resistência ativa da carga R_uma e reatância X (ou R_r). Isso se deve à forma da corrente senoidal (e correntes de quaisquer outras formas) e aos parâmetros dos elementos indutivos, bem como às leis de comutação:

1. A corrente em um circuito indutivo não pode mudar instantaneamente.
2. A tensão em um circuito com capacitância não pode mudar instantaneamente.

Assim, a corrente começa a atrasar ou adiantar a tensão, e a potência aparente é dividida em ativa e reativa.

U=I/Z

X_eu e X_C são os componentes reativos da carga.

A este respeito, o valor cosФ é introduzido:

Aqui - Q - potência reativa devido a componentes de corrente alternada e indutivos-capacitivos, P - potência ativa (dissipada em componentes ativos), S - potência aparente, cosФ - fator de potência.

Você deve ter notado que a fórmula e sua representação se cruzam com o teorema de Pitágoras. Isso é verdade e o ângulo Ф depende de quão grande é o componente reativo da carga - quanto maior, maior é. Na prática, isso leva ao fato de que a corrente que realmente flui na rede é maior do que a considerada por um medidor doméstico, enquanto as empresas pagam pela potência total.

Neste caso, a resistência é apresentada de forma complexa:

Aqui j é uma unidade imaginária, que é típica para a forma complexa de equações. Menos comumente referido como i, mas na engenharia elétrica, o valor efetivo da corrente alternada também é indicado, portanto, para não confundir, é melhor usar j.

A unidade imaginária é √-1. É lógico que não exista esse número ao quadrado, o que pode resultar em um resultado negativo de "-1".

Quando ocorre a lei de Ohm

Criar condições ideais não é fácil. Mesmo em condutores puros, a resistência elétrica varia com a temperatura. Sua diminuição minimiza a atividade das moléculas da rede cristalina, o que simplifica o movimento de cargas livres. Em um certo nível de "congelamento" ocorre o efeito da supercondutividade. O efeito oposto (deterioração da condutividade) é observado quando aquecido.

Ao mesmo tempo, eletrólitos, metais e certos tipos de cerâmica mantêm a resistência elétrica independentemente da densidade da corrente. A estabilidade dos parâmetros mantendo um determinado regime de temperatura permite aplicar as fórmulas da lei de Ohm sem correções adicionais.

Os materiais e gases semicondutores são caracterizados por uma resistência elétrica variável. Este parâmetro é significativamente afetado pela intensidade da corrente no volume de controle. Para calcular as características de desempenho, métodos de cálculo especializados devem ser aplicados.

Se a corrente alternada for considerada, o método de cálculo é corrigido. Neste caso, a presença de componentes reativos deverá ser levada em consideração. Com a natureza resistiva da resistência, é possível aplicar as tecnologias de cálculo consideradas com base nas fórmulas da lei de Ohm.

Leis de Kirchhoff.

Distribuição
correntes nos ramos do circuito elétrico
obedece a primeira lei de Kirchhoff,
e a distribuição de tensões sobre seções
cadeia obedece a segunda lei de Kirchhoff.

Leis de Kirchhoff
juntamente com a lei de Ohm são os principais
na teoria dos circuitos elétricos.

O primeiro
Lei de Kirchhoff:

Algébrico
a soma das correntes no nó é zero:

_eu
= 0 (19)

Onde
eu
é o número de ramos convergentes em um determinado nó.

Ou seja, soma
estende-se às correntes nos ramos,
que convergem no considerado
nó.

Fig.17. Ilustração
à primeira lei de Kirchhoff.

Número
equações compiladas de acordo com o primeiro
A lei de Kirchhoff é determinada pela fórmula:

Nup
= Número
– 1,

Onde
Não
é o número de nós na cadeia considerada.

Sinais de correntes em
as equações são levadas em consideração
direção positiva. Placas em
as correntes são as mesmas se as correntes são as mesmas
orientado em relação a isso
nó.

Por exemplo,
para o nó mostrado na Fig. 17:
atribuímos sinais às correntes que fluem para o nó
"+", e para as correntes que fluem do nó - sinais
«-».

Então a equação
de acordo com a primeira lei de Kirchhoff, será escrito
Então:

EU₁
- EU₂
+ eu₃
- EU₄
= 0.

equações,
compilado de acordo com a primeira lei de Kirchhoff,
são chamados de nós.

este
a lei expressa o fato de que no nó
carga elétrica não se acumula
e não é consumido. A quantidade de eletricidade
cargas que chegam ao site é igual à soma
cargas que saem do nó em uma e a mesma
mesmo intervalo de tempo.

Segundo
Lei de Kirchhoff:

Algébrico
soma de fem em qualquer circuito fechado
cadeia é igual à soma algébrica das quedas
tensão nos elementos deste circuito:

Ui
= 
Ei

IiRi=Ei(20)

Onde
eu
- número do elemento (resistência ou
fonte de tensão) no considerado
contorno.

**Número
equações compiladas de acordo com o segundo
A lei de Kirchhoff é determinada pela fórmula:

Nup
= Nb
- Não
+ 1 – Ned.s.

Onde
Nb
- o número de ramos do circuito elétrico;

Não
— número de nós;

Ned.s.
é o número de fontes ideais de fem.

Fig.18. Ilustração
à segunda lei de Kirchhoff.

Por,
escrever a segunda lei corretamente
Kirchhoff para um determinado contorno, segue
respeitar as seguintes regras:

1. arbitrariamente
   selecione a direção do desvio de contorno,
   por exemplo, no sentido horário (Fig. 18).

2. fem
   e quedas de tensão que correspondem
   na direção com a direção selecionada
   bypass são escritos em uma expressão com
   sinal "+"; se e.f.s. e queda de tensão
   não correspondem à direção
   contorno, então eles são precedidos por um sinal
   «-».

Por exemplo,
para o contorno da Fig. 18, a segunda lei de Kirchhoff
será escrito da seguinte forma:

você₁
- VOCÊ₂
+ U₃
= E₁
– E₃
– E₄
(21)

A equação (20) pode ser
reescrever como:

 (Ui
– Ei)
= 0 (22)

Onde
(VOCÊ
– E)
- tensão no galho.

Consequentemente,
A segunda lei de Kirchhoff pode ser formulada
Da seguinte maneira:

Algébrico
a soma das tensões nos ramos em qualquer
circuito fechado é zero.

Potencial
o diagrama discutido anteriormente serve
interpretação gráfica do segundo
Lei de Kirchhoff.

Tarefa número 1.

NO
o circuito na Fig. 1 recebe correntes I₁
e eu₃,
resistência e fem Determinar correntes
EU₄,
EU₅,
EU₆
; tensão entre os pontos a
e B
se eu₁
= 10mA,
EU₃
= -20 mA,
R₄
= 5kOhm,
E₅
= 20B,
R₅
= 3kOhm,
E₆
= 40B,
R₆
= 2kOhm.

Figura 1

Solução:

1. Para um dado
   contorno, compomos duas equações de acordo com
   A primeira lei de Kirchhoff e uma - de acordo com
   segundo. Direção do contorno
   indicado por uma seta.

NO
como resultado da solução obtemos: I₆
= 0; EU₄
= 10mA;
EU₅
= -10mA

1. perguntar
   direção de tensão entre os pontos
   uma
   e B
   do ponto "a"
   para apontar "b"
   - VOCÊ_ab.
   Esta tensão pode ser encontrada a partir da equação
   Segunda lei de Kirchhoff:

EU₄R₄
+ U_ab
+ eu₆R₆
= 0

você_ab
= - 50V.

Tarefa número 2.

Por
diagramas na Fig. 2 elaboram equações de acordo com
as leis de Kirchhoff e determinar as incógnitas
pontos.

Dado:
EU₁
= 20mA;
EU₂
= 10mA

R₁
= 5kOhm,
R₃
= 4kOhm,
R₄
= 6kOhm,
R₅
= 2kOhm,
R₆
= 4kΩ.

Figura 2

Solução:

Número de nós
equações - 3, o número de equações de contorno
– 1.

Lembrar!
Ao compilar a equação de acordo com a segunda
Lei de Kirchhoff, escolhemos o contorno, em
que não inclui fontes atuais.
A direção do contorno é indicada na figura.

NO
deste circuito, as correntes dos ramos I₁
e eu₂.
Desconhecido
correntes
EU₃,
EU₄,
EU₅,
EU₆.

Decidindo
sistema, temos: I₃
= 13,75 mA;
EU₄
= -3,75mA;
EU₅
= 6,25mA;
EU₆
= 16,25mA.

Conceitos Básicos

A corrente elétrica flui quando um circuito fechado permite que os elétrons se movam de um potencial alto para um mais baixo no circuito. Em outras palavras, a corrente requer uma fonte de elétrons que tenha energia para colocá-los em movimento, bem como um ponto de retorno de cargas negativas, que se caracteriza por sua deficiência. Como fenômeno físico, a corrente em um circuito é caracterizada por três quantidades fundamentais:

• Voltagem;
• força atual;
• a resistência de um condutor através do qual os elétrons se movem.

Força e tensão

A intensidade da corrente (I, medida em Amperes) é o volume de elétrons (carga) movendo-se por um lugar no circuito por unidade de tempo. Em outras palavras, a medida I é a determinação do número de elétrons em movimento

É importante entender que o termo se refere apenas ao movimento: cargas estáticas, por exemplo, nos terminais de uma bateria desconectada, não possuem um valor mensurável de I. A corrente que flui em uma direção é chamada direta (DC), e a mudança periódica de direção é chamada de alternada (AC). A tensão pode ser ilustrada por um fenômeno como pressão ou como a diferença na energia potencial de objetos sob a influência da gravidade

Para criar esse desequilíbrio, você deve primeiro gastar energia, que será realizada em movimento sob circunstâncias apropriadas. Por exemplo, na queda de uma carga de uma altura, é realizado trabalho para levantá-la, em baterias galvânicas, a diferença de potencial nos terminais é formada devido à conversão de energia química, em geradores - como resultado da exposição a um campo eletromagnético

O estresse pode ser ilustrado por um fenômeno como pressão ou como a diferença na energia potencial de objetos sob a influência da gravidade. Para criar esse desequilíbrio, você deve primeiro gastar energia, que será realizada em movimento sob circunstâncias apropriadas. Por exemplo, na queda de uma carga de uma altura, o trabalho de içamento é realizado, em baterias galvânicas a diferença de potencial nos terminais é formada devido à conversão de energia química, em geradores - como resultado da exposição a um campo eletromagnetico.

Resistência do condutor

Não importa quão bom seja um condutor comum, ele nunca permitirá a passagem de elétrons sem alguma resistência ao seu movimento. É possível considerar a resistência como um análogo do atrito mecânico, embora essa comparação não seja perfeita.Quando a corrente flui através de um condutor, alguma diferença de potencial é convertida em calor, então sempre haverá uma queda de tensão no resistor. Aquecedores elétricos, secadores de cabelo e outros dispositivos similares são projetados exclusivamente para dissipar energia elétrica na forma de calor.

A resistência simplificada (indicada como R) é uma medida de quanto o fluxo de elétrons é retardado em um circuito. É medido em ohms. A condutividade de um resistor ou outro elemento é determinada por duas propriedades:

• geometria;
• material.

A forma é da maior importância, como fica evidente na analogia hidráulica: empurrar a água através de um tubo longo e estreito é muito mais difícil do que empurrar a água através de um tubo curto e largo. Os materiais desempenham um papel decisivo. Por exemplo, os elétrons podem se mover livremente em um fio de cobre, mas não podem fluir através de isolantes como a borracha, independentemente de sua forma. Além da geometria e do material, existem outros fatores que afetam a condutividade.

interpretação da lei de Ohm

Para garantir o movimento das cargas, você precisa fechar o circuito. Na ausência de energia adicional, a corrente não pode existir por muito tempo. Os potenciais rapidamente se tornarão iguais. Para manter o modo de operação do circuito, é necessária uma fonte adicional (gerador, bateria).

O circuito completo conterá a resistência elétrica total de todos os componentes. Para cálculos precisos, as perdas em condutores, elementos resistivos e uma fonte de energia são levadas em consideração.

Quanta tensão precisa ser aplicada para uma certa intensidade de corrente é calculada pela fórmula:

U=I*R.

Da mesma forma, com a ajuda das relações consideradas, outros parâmetros do circuito são determinados.

Conexão paralela e serial

Na elétrica, os elementos são conectados em série - um após o outro ou em paralelo - quando várias entradas são conectadas a um ponto e as saídas dos mesmos elementos são conectadas a outro.

Lei de Ohm para conexão em série e em paralelo

conexão serial

Como a lei de Ohm funciona para esses casos? Quando conectado em série, a corrente que flui através da cadeia de elementos será a mesma. A tensão de uma seção de um circuito com elementos conectados em série é calculada como a soma das tensões em cada seção. Como isso pode ser explicado? O fluxo de corrente através de um elemento é a transferência de parte da carga de uma parte para outra. Quero dizer, é algum trabalho. A magnitude deste trabalho é a tensão. Este é o significado físico do estresse. Se isso estiver claro, vamos em frente.

Conexão serial e parâmetros desta seção do circuito

Quando conectado em série, é necessário transferir a carga por sua vez através de cada elemento. E em cada elemento, este é um certo “volume” de trabalho. E para encontrar a quantidade de trabalho em toda a seção da cadeia, você precisa adicionar o trabalho em cada elemento. Então acontece que a tensão total é a soma das tensões em cada um dos elementos.

Da mesma forma - com a ajuda da adição - a resistência total da seção do circuito também é encontrada. Como você pode imaginar isso? A corrente que flui através da cadeia de elementos supera sequencialmente todas as resistências. Um por um. Ou seja, para encontrar a resistência que ele superou, é preciso somar as resistências. Mais ou menos assim. A derivação matemática é mais complicada e é mais fácil entender o mecanismo dessa lei.

Conexão paralela

Uma conexão paralela é quando os primórdios dos condutores/elementos convergem em um ponto, e em outro suas extremidades são conectadas. Tentaremos explicar as leis que são válidas para compostos desse tipo. Vamos começar com a corrente. Uma corrente de alguma magnitude é fornecida ao ponto de conexão dos elementos. Separa, fluindo através de todos os condutores. Disso concluímos que a corrente total na seção é igual à soma da corrente em cada um dos elementos: I = I1 + I2 + I3.

Agora para a voltagem. Se a tensão é trabalho para mover uma carga, então o trabalho necessário para mover uma carga será o mesmo em qualquer elemento. Ou seja, a tensão em cada elemento conectado em paralelo será a mesma. U=U1=U2=U3. Não é tão divertido e visual como no caso da explicação da lei de Ohm para uma seção de cadeia, mas dá para entender.

Leis para conexão paralela

Para resistência, as coisas são um pouco mais complicadas. Vamos introduzir o conceito de condutividade. Esta é uma característica que indica o quão fácil ou difícil é para uma carga passar por este condutor. É claro que quanto menor a resistência, mais fácil será a passagem da corrente. Portanto, a condutividade - G - é calculada como o recíproco da resistência. Na fórmula, fica assim: G = 1/R.

Por que estamos falando de condutividade? Porque a condutividade total de uma seção com uma conexão paralela de elementos é igual à soma da condutividade para cada uma das seções. G = G1 + G2 + G3 - fácil de entender. A facilidade com que a corrente superará esse nó de elementos paralelos depende da condutividade de cada um dos elementos. Então, acontece que eles precisam ser dobrados.

Agora podemos passar para a resistência. Como a condutividade é o recíproco da resistência, podemos obter a seguinte fórmula: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3.

O que nos dá uma conexão paralela e serial?

O conhecimento teórico é bom, mas como aplicá-lo na prática? Elementos de qualquer tipo podem ser conectados em paralelo e em série. Mas consideramos apenas as fórmulas mais simples que descrevem elementos lineares. Elementos lineares são resistências, que também são chamadas de "resistores". Então, veja como você pode usar o que aprendeu:

Se não houver resistor de grande valor disponível, mas houver vários menores, a resistência desejada pode ser obtida conectando vários resistores em série. Como você pode ver, este é um truque útil.
Para prolongar a vida útil das baterias, elas podem ser conectadas em paralelo. A tensão neste caso, de acordo com a lei de Ohm, permanecerá a mesma (você pode ter certeza medindo a tensão com um multímetro). E a “vida” de uma bateria dupla será muito maior do que a de dois elementos que se substituirão

Apenas observe: somente fontes de alimentação com o mesmo potencial podem ser conectadas em paralelo. Ou seja, uma bateria descarregada e uma nova não podem ser conectadas.

Se você ainda se conectar, a bateria que tiver uma carga maior tenderá a carregar uma bateria menos carregada. Como resultado, sua carga total cairá para um valor baixo.

Em geral, esses são os usos mais comuns para esses compostos.

Fonte ideal de EMF

A força eletromotriz (E) é uma grandeza física que determina o grau de influência das forças externas no movimento em um circuito fechado de portadores de carga. Em outras palavras, a intensidade com que a corrente tende a fluir através do condutor dependerá do EMF.

Ao explicar fenômenos tão incompreensíveis, os professores das escolas domésticas gostam de recorrer ao método das analogias hidráulicas.Se um condutor é um tubo e a corrente elétrica é a quantidade de água que flui através dele, então EMF é a pressão que uma bomba desenvolve para bombear o fluido.

O termo força eletromotriz está relacionado a um conceito como tensão. Ela, EMF, também é medida em volts (unidade - "V"). Cada fonte de energia, seja uma bateria, um gerador ou um painel solar, tem sua própria força eletromotriz. Muitas vezes este EMF está próximo da tensão de saída (U), mas sempre um pouco menor do que ela. Isso é causado pela resistência interna da fonte, na qual parte da tensão cai inevitavelmente.

Por esta razão, a fonte ideal de CEM é sim um conceito abstrato ou um modelo físico que não tem lugar no mundo real, porque a resistência interna da bateria Rin, embora muito baixa, ainda é diferente do zero absoluto.

Fonte ideal e real de fem

Na forma diferencial

A fórmula é muitas vezes apresentada de forma diferencial, pois o condutor geralmente não é homogêneo e será necessário quebrá-lo nas menores seções possíveis. A corrente que passa por ele está associada à magnitude e direção, por isso é considerada uma grandeza escalar. Sempre que a corrente resultante através de um fio for encontrada, a soma algébrica de todas as correntes individuais é obtida. Como esta regra se aplica apenas a grandezas escalares, a corrente também é considerada uma grandeza escalar. Sabe-se que a corrente dI = jdS passa pela seção. A tensão nele é Edl, então para um fio com seção transversal constante e comprimento igual, a relação será verdadeira:

Forma diferencial

Portanto, a expressão da corrente na forma vetorial será: j = E.

Importante! No caso de condutores metálicos, a condutividade diminui com o aumento da temperatura, enquanto para semicondutores ela aumenta. A lei de Omov não demonstra estrita proporcionalidade

A resistência de um grande grupo de metais e ligas desaparece a uma temperatura próxima do zero absoluto, e o processo é chamado de supercondutividade.