Oma likums pilnīgai ķēdei

Elektrotehnikā ir termini: sekcija un pilna ķēde.

Vietni sauc:

• elektriskās ķēdes daļa strāvas vai sprieguma avotā;

• visa ar avotu vai tā daļu savienoto elektrisko elementu ārējā vai iekšējā ķēde.

Termins "pilnīga ķēde" tiek lietots, lai apzīmētu ķēdi, kurā ir samontētas visas ķēdes, tostarp:

• avoti;

• lietotājiem;

• savienojošie vadi.

Šādas definīcijas palīdz labāk orientēties ķēdēs, izprast to īpašības, analizēt darbu, meklēt bojājumus un darbības traucējumus. Tie ir iestrādāti Oma likumā, kas ļauj atrisināt tos pašus jautājumus, lai optimizētu elektriskos procesus cilvēka vajadzībām.

Georga Saimona Oma fundamentālie pētījumi attiecas uz praktiski visiem ķēdes sadaļa vai pilna shēma.

Kā Oma likums darbojas pilnīgai līdzstrāvas ķēdei

Piemēram, ņemsim galvanisko elementu, ko tautā sauc par akumulatoru, ar potenciālu starpību U starp anodu un katodu. Pie spailēm pievienojam spuldzi ar kvēldiegu, kurai ir vienkārša pretestība R.

Caur kvēldiegu plūdīs strāva I = U / R, ko rada elektronu kustība metālā. Ķēde, ko veido akumulatora vadi, savienojošie vadi un spuldze, attiecas uz ķēdes ārējo daļu.

Strāva plūdīs arī iekšējā daļā starp akumulatora elektrodiem. Tās nesēji būs pozitīvi un negatīvi lādēti joni. Elektroni tiks piesaistīti katodam, un pozitīvie joni tiks atgrūsti no tā uz anodu.

Tādā veidā uz katoda un anoda uzkrājas pozitīvie un negatīvie lādiņi, un starp tiem tiek radīta potenciāla atšķirība.

Ir traucēta pilnīga jonu kustība elektrolītā akumulatora iekšējā pretestībaapzīmēts ar «r». Tas ierobežo strāvas izvadi uz ārējo ķēdi un samazina tā jaudu līdz noteiktai vērtībai.

Pilnā ķēdes ķēdē strāva plūst caur iekšējo un ārējo ķēdi, pārvarot divu sērijveida sekciju kopējo pretestību R + r. Tās vērtību ietekmē uz elektrodiem pieliktais spēks, ko saīsinājumā sauc par elektromotoru jeb EMF un apzīmē ar indeksu «E».

Tās vērtību var izmērīt ar voltmetru pie akumulatora spailēm bez slodzes (bez ārējās ķēdes). Ja tajā pašā vietā ir pievienota slodze, voltmetrs parāda spriegumu U. Citiem vārdiem sakot: bez slodzes uz akumulatora spailēm U un E sakrīt pēc lieluma, un, strāvai plūstot caur ārējo ķēdi, U < E.

Spēks E veido elektrisko lādiņu kustību pilnā ķēdē un nosaka tā vērtību I = E / (R + r).

Šī matemātiskā izteiksme definē Oma likumu pilnīgai līdzstrāvas ķēdei. Tās darbība ir sīkāk ilustrēta attēla labajā pusē.Tas parāda, ka visa ķēde sastāv no divām atsevišķām strāvas ķēdēm.

Tāpat redzams, ka akumulatora iekšienē pat tad, kad ārējā ķēdes slodze ir izslēgta, uzlādētās daļiņas pārvietojas (pašizlādes strāva) un tāpēc pie katoda rodas nevajadzīgs metāla patēriņš. Akumulatora enerģija iekšējās pretestības dēļ tiek iztērēta karsējot un izkliedējoties vidē, un laika gaitā tā vienkārši pazūd.

Prakse rāda, ka iekšējās pretestības r samazināšana ar konstruktīvām metodēm nav ekonomiski pamatota galaprodukta krasi pieaugošo izmaksu un tā diezgan lielās pašizlādes dēļ.

secinājumus

Lai saglabātu akumulatora efektivitāti, tas jāizmanto tikai paredzētajam mērķim, pieslēdzot ārējo ķēdi tikai uz darbības laiku.

Jo lielāka ir pievienotās slodzes pretestība, jo ilgāks ir akumulatora darbības laiks. Tāpēc ksenona spuldzes ar kvēldiegu ar mazāku strāvas patēriņu nekā ar slāpekli pildītās ar tādu pašu gaismas plūsmu nodrošina ilgāku enerģijas avotu kalpošanas laiku.

Uzglabājot galvaniskos elementus, ar drošu izolāciju ir jāizslēdz strāvas pāreja starp ārējās ķēdes kontaktiem.

Gadījumā, ja akumulatora ārējās ķēdes pretestība R ievērojami pārsniedz iekšējo vērtību r, to uzskata par sprieguma avotu, un, ja ir izpildīta apgrieztā attiecība, tas ir strāvas avots.

Kā Oma likumu izmanto pilnīgai maiņstrāvas ķēdei

Maiņstrāvas elektriskās sistēmas ir visizplatītākās elektriskajā nozarē.Šajā nozarē tie sasniedz milzīgu garumu, transportējot elektroenerģiju pa elektropārvades līnijām.

Palielinoties pārvades līnijas garumam, palielinās tās elektriskā pretestība, kas rada vadu uzsilšanu un palielina enerģijas zudumus pārraidei.

Zināšanas par Ohma likumu palīdzēja enerģētiķiem samazināt nevajadzīgas elektroenerģijas transportēšanas izmaksas. Lai to izdarītu, viņi izmantoja jaudas zuduma komponenta aprēķinu vados.

Aprēķins ir balstīts uz saražotās aktīvās jaudas vērtību P = E ∙ I, kas kvalitatīvi jāpārnes attāliem patērētājiem un jāpārvar kopējā pretestība:

• iekšējais r pie ģeneratora;

• vadu ārējais R.

EML lielums ģeneratora spailēs tiek noteikts kā E = I ∙ (r + R).

Jaudas zudums Pp, lai pārvarētu visas ķēdes pretestību, tiks izteikts ar formulu, kas parādīta attēlā.

No tā var redzēt, ka elektroenerģijas patēriņš palielinās proporcionāli vadu garumam / pretestībai un tos ir iespējams samazināt jaudas transportēšanas laikā, palielinot ģeneratora EMF vai līnijas spriegumu. Šo metodi izmanto, iekļaujot ķēdē pakāpju transformatorus elektropārvades līnijas ģeneratora galā un pazeminošos transformatorus elektrisko apakšstaciju uztveršanas punktā.

Tomēr šī metode ir ierobežota:

• tehnisko ierīču sarežģītība, lai novērstu koronāro izdalījumu rašanos;

• nepieciešamība attālināt un izolēt elektropārvades līnijas no zemes virsmas;

• gaisa līnijas starojuma enerģijas palielināšanās kosmosā (antenas efekta parādīšanās).

Oma likuma darbības raksturojums sinusoidālās maiņstrāvas ķēdēs

Mūsdienu rūpnieciskās augstsprieguma un sadzīves trīsfāžu / vienfāzes elektroenerģijas lietotāji rada ne tikai aktīvās, bet arī reaktīvās slodzes ar izteiktām induktīvām vai kapacitatīvām īpašībām. Tie noved pie fāzes nobīdes starp pielietoto spriegumu vektoriem un ķēdē plūstošajām strāvām.

Šajā gadījumā harmoniku laika svārstību matemātiskajam apzīmējumam izmantojiet sarežģīta formaun vektorgrafiku izmanto telpiskajam attēlojumam. Caur elektropārvades līniju pārraidīto strāvu reģistrē pēc formulas: I = U / Z.

Ohma likuma galveno komponentu matemātiskais apzīmējums ar kompleksajiem skaitļiem ļauj programmēt elektronisko ierīču algoritmus, ko izmanto, lai kontrolētu un vadītu sarežģītus tehnoloģiskos procesus, kas pastāvīgi notiek energosistēmā.

Kopā ar kompleksajiem skaitļiem tiek izmantota visu attiecību rakstīšanas diferenciālā forma. Tas ir ērti, lai analizētu materiālu vadošās īpašības.

Daži tehniski faktori var pārkāpt Ohma likumu pilnīgai ķēdei. Tajos ietilpst:

• augstas vibrāciju frekvences, kad sāk ietekmēt lādiņu nesēju impulsu. Viņiem nav laika pārvietoties līdzi elektromagnētiskā lauka izmaiņu tempam;

• noteiktas vielu klases supravadītspējas stāvokļi zemā temperatūrā;

• palielināta strāvas vadu sildīšana ar elektrisko strāvu. kad strāvas-sprieguma raksturlielums zaudē savu lineāro raksturu;

• izolācijas slāņa iznīcināšana ar augstsprieguma izlādi;

• gāzes vai vakuuma elektronu lampu vide;

• pusvadītāju ierīces un elementi.