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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Leggi fondamentali della corrente elettrica. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Elettricità per principianti La legge di Ohm. Tensione e corrente sono considerate le caratteristiche più convenienti dei circuiti elettrici. Una delle caratteristiche principali dell'uso dell'elettricità è il rapido trasporto di energia da un luogo all'altro e il suo trasferimento al consumatore nella forma desiderata. Il prodotto della differenza di potenziale e dell'intensità della corrente dà la potenza, cioè la quantità di energia emessa nel circuito per unità di tempo. Come accennato in precedenza, per misurare la potenza in un circuito elettrico, occorrerebbero 3 dispositivi. È possibile fare con uno e calcolare la potenza dalle sue letture e da alcune caratteristiche del circuito, come la sua resistenza? A molte persone è piaciuta questa idea, l'hanno considerata fruttuosa. Quindi, qual è la resistenza di un filo o di un circuito nel suo insieme? Un filo, come i tubi dell'acqua oi tubi in un sistema a vuoto, ha una proprietà costante che potrebbe essere chiamata resistenza? Ad esempio, nei tubi, il rapporto tra la differenza di pressione che crea il flusso diviso per la portata è solitamente una caratteristica costante del tubo. Allo stesso modo, il flusso di calore in un filo è soggetto a una semplice relazione, che include la differenza di temperatura, l'area della sezione trasversale del filo e la sua lunghezza. La scoperta di una tale relazione per i circuiti elettrici è stata il risultato di una ricerca riuscita. Nel 1820, l'insegnante tedesco Georg Ohm fu il primo a iniziare a cercare il rapporto di cui sopra. Prima di tutto aspirava alla fama e alla fama, che gli avrebbero permesso di insegnare all'università. Quella fu l'unica ragione per cui scelse un campo di studi che offriva particolari vantaggi. Om era figlio di un fabbro, quindi sapeva come disegnare fili metallici di diversi spessori, di cui aveva bisogno per gli esperimenti. Poiché a quei tempi era impossibile acquistare un filo adatto, Om lo fece con le proprie mani. Durante gli esperimenti, ha provato lunghezze diverse, spessori diversi, metalli diversi e persino temperature diverse. Tutti questi fattori variavano a loro volta. Ai tempi di Ohm, le batterie erano ancora deboli e fornivano una corrente di grandezza variabile. A questo proposito, il ricercatore ha utilizzato come generatore una termocoppia, la cui giunzione calda è stata posta in una fiamma. Inoltre, ha utilizzato un rudimentale amperometro magnetico e ha misurato le differenze di potenziale (Ohm le ha chiamate "tensioni") modificando la temperatura o il numero di giunzioni termiche. La dottrina dei circuiti elettrici ha appena ricevuto il suo sviluppo. Dopo l'invenzione delle batterie intorno al 1800, iniziò a svilupparsi molto più velocemente. Vari dispositivi sono stati progettati e fabbricati (abbastanza spesso a mano), sono state scoperte nuove leggi, sono comparsi concetti e termini, ecc. Tutto ciò ha portato a una comprensione più profonda dei fenomeni e dei fattori elettrici. L'aggiornamento delle conoscenze sull'elettricità, da un lato, ha causato l'emergere di un nuovo campo della fisica, dall'altro è stata la base per il rapido sviluppo dell'ingegneria elettrica, ovvero batterie, generatori, sistemi di alimentazione per l'illuminazione e l'azionamento elettrico , forni elettrici, motori elettrici, ecc. furono inventati , altro. Le scoperte di Ohm furono di grande importanza sia per lo sviluppo della teoria dell'elettricità che per lo sviluppo dell'ingegneria elettrica applicata. Hanno reso facile prevedere le proprietà dei circuiti elettrici per la corrente continua e successivamente per la corrente alternata. Nel 1826 Ohm pubblicò un libro in cui delineava le conclusioni teoriche ei risultati sperimentali. Ma le sue speranze non erano giustificate, il libro è stato accolto con il ridicolo. Ciò è accaduto perché il metodo della sperimentazione approssimativa sembrava poco attraente in un'epoca in cui molte persone erano appassionate di filosofia. Omu non aveva altra scelta che lasciare la sua posizione di insegnante. Non ottenne un incarico all'università per lo stesso motivo. Per 6 anni lo scienziato ha vissuto in povertà, senza fiducia nel futuro, provando un sentimento di amara delusione. Ma gradualmente le sue opere hanno guadagnato fama prima fuori dalla Germania. Om è stato rispettato all'estero, la sua ricerca è stata utilizzata. A questo proposito, i compatrioti sono stati costretti a riconoscerlo in patria. Nel 1849 ricevette una cattedra all'Università di Monaco. Ohm ha scoperto una semplice legge che stabilisce una relazione tra corrente e tensione per un pezzo di filo (per una parte del circuito, per l'intero circuito). Inoltre, ha creato delle regole che ti consentono di determinare cosa cambierà se prendi un filo di dimensioni diverse. La legge di Ohm è formulata come segue: l'intensità di corrente in una sezione del circuito è direttamente proporzionale alla tensione in questa sezione e inversamente proporzionale alla resistenza della sezione. Legge Joule-Lenz. La corrente elettrica in qualsiasi parte del circuito esegue un certo lavoro. Ad esempio, prendiamo una sezione del circuito, tra le cui estremità è presente una tensione (U). Per definizione di tensione elettrica, il lavoro svolto quando si sposta un'unità di carica tra due punti è uguale a U. Se l'intensità di corrente in una data sezione del circuito è i, allora la carica passerà nel tempo t, e quindi il lavoro della corrente elettrica in questa sezione sarà: A = Uit. Questa espressione è valida in ogni caso per la corrente continua, per qualsiasi sezione del circuito, che può contenere conduttori, motori elettrici, ecc. La potenza attuale, cioè il lavoro per unità di tempo, è pari a: P \uXNUMXd A / t \uXNUMXd Ui. Questa formula viene utilizzata nel sistema SI per determinare l'unità di tensione. Supponiamo che la sezione del circuito sia un conduttore fisso. In questo caso tutto il lavoro si trasformerà in calore, che verrà rilasciato in questo conduttore. Se il conduttore è omogeneo e obbedisce alla legge di Ohm (questo include tutti i metalli e gli elettroliti), allora: U = io, dove r è la resistenza del conduttore. In questo caso: A = rt2t. Questa legge fu inizialmente derivata sperimentalmente da E. Lenz e, indipendentemente da lui, da Joule. Va notato che il riscaldamento dei conduttori trova numerose applicazioni in ingegneria. Le più comuni e importanti tra loro sono le lampade ad incandescenza. Legge dell'induzione elettromagnetica. Nella prima metà del XIX secolo, il fisico inglese M. Faraday scoprì il fenomeno dell'induzione magnetica. Questo fatto, divenuto proprietà di molti ricercatori, ha dato un forte impulso allo sviluppo dell'ingegneria elettrica e radio. Nel corso degli esperimenti, Faraday ha scoperto che quando cambia il numero di linee di induzione magnetica che penetrano in una superficie delimitata da un anello chiuso, si genera una corrente elettrica. Questa è la base della legge forse più importante della fisica: la legge dell'induzione elettromagnetica. La corrente che si verifica nel circuito è chiamata induttiva. A causa del fatto che la corrente elettrica si verifica nel circuito solo nel caso di forze esterne che agiscono su cariche libere, quindi con un flusso magnetico variabile che passa sulla superficie di un circuito chiuso, queste stesse forze esterne compaiono in esso. L'azione delle forze esterne in fisica è chiamata forza elettromotrice o EMF di induzione. L'induzione elettromagnetica appare anche nei conduttori aperti. Nel caso in cui il conduttore attraversi le linee del campo magnetico, alle sue estremità appare una tensione. La ragione per la comparsa di una tale tensione è l'EMF di induzione. Se il flusso magnetico che passa attraverso il circuito chiuso non cambia, la corrente induttiva non appare. Usando il concetto di "EMF di induzione", si può parlare della legge dell'induzione elettromagnetica, cioè, l'EMF di induzione in un circuito chiuso è uguale in valore assoluto alla velocità di variazione del flusso magnetico attraverso la superficie delimitata dal ciclo continuo. La regola di Lenz. Come già sappiamo, nel conduttore si verifica una corrente induttiva. A seconda delle condizioni del suo aspetto, ha una direzione diversa. In questa occasione, il fisico russo Lenz ha formulato la seguente regola: la corrente di induzione che si verifica in un circuito chiuso ha sempre una direzione tale che il campo magnetico che crea non consente la variazione del flusso magnetico. Tutto ciò provoca la comparsa di una corrente di induzione. La corrente di induzione, come qualsiasi altra, ha energia. Ciò significa che in caso di corrente di induzione appare energia elettrica. Secondo la legge di conservazione e trasformazione dell'energia, la suddetta energia può sorgere solo a causa della quantità di energia di qualche altro tipo di energia. Pertanto, la regola di Lenz corrisponde pienamente alla legge di conservazione e trasformazione dell'energia. Oltre all'induzione, nella bobina può comparire la cosiddetta autoinduzione. La sua essenza è la seguente. Se una corrente appare nella bobina o la sua forza cambia, appare un campo magnetico variabile. E se il flusso magnetico che passa attraverso la bobina cambia, in essa si genera una forza elettromotrice, che è chiamata EMF di autoinduzione. Secondo la regola di Lenz, l'EMF dell'autoinduzione quando il circuito è chiuso interferisce con la forza attuale e non le consente di aumentare. Quando il circuito EMF è spento, l'autoinduzione riduce la forza attuale. Nel caso in cui l'intensità della corrente nella bobina raggiunga un certo valore, il campo magnetico smette di cambiare e l'EMF di autoinduzione diventa zero. Autore: Smirnova L.N.
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