החוק החשוב ביותר של הנדסת חשמל - חוק אוהם

חוק אוהם
הפיזיקאי הגרמני גיאורג אוהם (1787 -1854) קבע בניסוי שעוצמת הזרם I הזורם דרך מוליך מתכת אחיד (כלומר מוליך שלא פועלים בו כוחות חיצוניים) פרופורציונלית למתח U בקצוות המוליך:
I = U / R, (1)
שבו R - התנגדות חשמלית של המוליך.
משוואה (1) מבטאת את חוק אוהם עבור קטע מעגל (שאינו מכיל מקור זרם): הזרם במוליך עומד ביחס ישר למתח המופעל ויחס הפוך להתנגדות המוליך.
הקטע של המעגל שבו ה-emf אינו פועל. (כוחות חיצוניים) נקרא קטע הומוגני של המעגל, לכן ניסוח זה של חוק אוהם תקף עבור חלק הומוגני של המעגל.
ראה כאן לפרטים נוספים: חוק אוהם לקטע של מעגל
כעת נשקול קטע לא הומוגני של המעגל, שבו EMF האפקטיבי של סעיף 1 - 2 מסומן ב-Ε12 ומיושם בקצות הקטע הבדל פוטנציאלי — דרך φ1 — φ2.
אם הזרם זורם דרך מוליכים קבועים היוצרים סעיף 1-2, אז העבודה A12 של כל הכוחות (חיצוניים ואלקטרוסטטיים) שנעשות על נושאי הזרם היא חוק שימור ושינוי האנרגיה שווה לחום המשתחרר באזור. עבודת הכוחות המבוצעים כאשר המטען Q0 נע בקטע 1 - 2:

A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 - φ2) (2)
E.m.s. גם E12 אמפר אני כמות סקלרית. יש לקחת אותו עם סימן חיובי או שלילי, בהתאם לסימן העבודה שנעשתה על ידי כוחות חיצוניים. האכלתי. מקדם את התנועה של מטענים חיוביים בכיוון שנבחר (בכיוון 1-2), אז E12> 0. אם יחידות. מונע ממטענים חיוביים לנוע בכיוון זה, ואז E12 <0.
במהלך הזמן t, חום משתחרר במוליך:

Q = Az2Rt = IR (It) = IRQ0 (3)
מנוסחאות (2) ו-(3) נקבל:

IR = (φ1 — φ2) + E12 (4)
איפה

I = (φ1 — φ2 + E12) / R (5)
ביטוי (4) או (5) הוא חוק אוהם לחתך לא-הומוגני של מעגל בצורה אינטגרלית, שהוא חוק אוהם המוכלל.
אם אין מקור זרם בקטע מסוים של המעגל (E12 = 0), אז מ-(5) נגיע לחוק אוהם לקטע הומוגני של המעגל
I = (φ1 — φ2) / R = U / R
אם מעגל חשמלי סגור, אז הנקודות שנבחרו 1 ו-2 חופפות, φ1 = φ2; ואז מ-(5) נקבל את חוק אוהם עבור מעגל סגור:

I = E / R,
כאשר E הוא ה-emf הפועל במעגל, R הוא ההתנגדות הכוללת של המעגל כולו. באופן כללי, R = r + R1, כאשר r היא ההתנגדות הפנימית של מקור הזרם, R1 היא ההתנגדות של המעגל החיצוני.לכן, חוק אוהם למעגל סגור ייראה כך:

I = E / (r + R1).
אם המעגל פתוח, אין בו זרם (I = 0), אז מחוק אוהם (4) נקבל את זה (φ1 - φ2) = E12, כלומר. emf הפועל במעגל פתוח שווה להפרש הפוטנציאל על פני הקצוות שלו. לכן, כדי למצוא את ה-emf של מקור זרם, יש צורך למדוד את הפרש הפוטנציאל על פני מסופי המעגל הפתוח שלו.
דוגמאות לחישובים של חוק אוהם:
חישוב הזרם לפי חוק אוהם
חישוב התנגדות חוק אוהם
נפילת מתח

ראה גם:

מהי התנגדות?

על הבדל פוטנציאל, כוח ומתח חשמלי

זרם חשמלי בנוזלים ובגזים

התנגדות חשמלית של חוטים

מגנטיות ואלקטרומגנטיות

על השדה המגנטי, סולנואידים ואלקטרומגנטים

השראות אלקטרומגנטית

אינדוקציה עצמית ואינדוקציה הדדית

שדה חשמלי, אינדוקציה אלקטרוסטטית, קיבול וקבלים

מהו זרם חילופין וכיצד הוא שונה מזרם ישר