Ohmsches Gesetz.

I = U/ R

Dabei ist U die Spannung an den Enden des Abschnitts, I die Stromstärke und R der Widerstand des Leiters.

R=U/I

Diese Formeln gelten nur, wenn das Netzwerk nur auf Widerstand stößt.

Voraussetzung für die Bewegung elektrischer Ladungen in einem Leiter ist das Vorhandensein eines elektrischen Feldes darin, das durch spezielle sogenannte Geräte erzeugt und aufrechterhalten wird aktuelle Quellen.

Die Hauptgröße, die eine Stromquelle charakterisiert, ist ihre elektromotorische Kraft.

Elektromotorische Kraft Quelle (abgekürzt EMF) ist eine skalare physikalische Größe, die die Arbeit externer Kräfte charakterisiert, die eine Potentialdifferenz an den Quellenanschlüssen (Polen) erzeugen können.

Es entspricht der Arbeit äußerer Kräfte, ein geladenes Teilchen mit positiver Einheitsladung von einem Pol der Quelle zum anderen zu bewegen, d. h.

Im SI wird EMF in Volt (V) gemessen, d. h. in den gleichen Einheiten wie die Spannung.

Externe Quellenkräfte sind Kräfte, die Ladungen in der Quelle trennen und dadurch eine Potentialdifferenz an ihren Polen erzeugen. Diese Kräfte können unterschiedlicher Natur sein, jedoch nicht elektrischer Natur (daher der Name) – mechanische Kräfte, die chemische Umgebung in der Batterie; Lichtstrom in Fotozellen.

Die Richtung der EMF ist die Richtung der erzwungenen Bewegung positiver Ladungen im Generator von Minus nach Plus unter dem Einfluss anderer als elektrischer Natur.

Der Innenwiderstand eines Generators ist der Widerstand der darin befindlichen Strukturelemente.

Wenn der Stromkreis in zwei Abschnitte unterteilt ist – extern, mit Widerstand R, und innerlich, mit Widerstand R, Das EMF-Quelle Der Strom entspricht der Summe der Spannungen an den externen und internen Abschnitten des Stromkreises:

Nach dem Ohmschen Gesetz wird die Spannung in jedem Abschnitt des Stromkreises durch die Größe des fließenden Stroms und seinen Widerstand bestimmt:

Seitdem, also

, (3)

diese. Die Spannung an den Polen der Quelle in einem geschlossenen Stromkreis hängt vom Verhältnis der Widerstände der inneren und äußeren Abschnitte des Stromkreises ab. Wenn ungefähr gleich U.

Elektrischer Widerstand.

Die Eigenschaft eines Leitermaterials, den Durchgang von elektrischem Strom zu verhindern, wird als elektrischer Widerstand bezeichnet.

Aus dem Ohmschen Gesetz: R = U / I

Die Einheit des elektrischen Widerstands ist 1 Ohm.

Ein Leiter hat einen Widerstand von 1 Ohm und führt bei einer Spannung von 1 V einen Strom von 1 A.

Der Kehrwert des Widerstands wird als elektrische Leitfähigkeit bezeichnet:

Die Einheit der Leitfähigkeit ist Siemens:

Der Kehrwert der spezifischen Leitfähigkeit wird als spezifischer Widerstand p bezeichnet, d. h.

Ein Temperaturanstieg geht mit einer Zunahme der chaotischen thermischen Bewegung von Materieteilchen einher, was zu einer Zunahme der Kollisionen von Elektronen mit ihnen führt und die geordnete Bewegung von Elektronen erschwert.

Widerstand ist ein Widerstand.

Methode der Knotenpotentiale.

Beispiel 2.7.4.

Bestimmen Sie die Werte und Richtungen der Ströme in den Zweigen mit der Methode der Knotenpotentiale für den Stromkreis in Abb. 2.7.4 wenn:

E1=108 V; E2=90 V; Ri1=2 Ohm; Ri2=1 Ohm; R1=28 Ohm; R2=39 Ohm; R3=60 Ohm.

Lösung.

Wir ermitteln die Ströme in den Zweigen.

Zwei-Knoten-Methode.

Eine der gebräuchlichsten Methoden zur Berechnung elektrischer Schaltkreise ist Zwei-Knoten-Methode.Diese Methode wird verwendet, wenn die Kette nur zwei Knoten enthält

Schleifenstrommethode.

Der Aktionsalgorithmus ist wie folgt:

Gemäß dem zweiten Kirchhoffschen Gesetz bezüglich der Schleifenströme stellen wir Gleichungen für alle unabhängigen Schleifen auf. Gehen Sie beim Schreiben einer Gleichheit davon aus, dass die Richtung der Umgehung des Stromkreises, für den die Gleichung erstellt wird, mit der Richtung des Stromkreisstroms des gegebenen Stromkreises übereinstimmt. Es ist auch zu berücksichtigen, dass in benachbarten Zweigen zweier Stromkreise zwei Stromkreise fließen, die zu zwei Stromkreisen gehören. Der Spannungsabfall an den Verbrauchern in solchen Abzweigen muss von jedem Strom separat erfasst werden.

Wir legen willkürlich die Richtung der realen Ströme aller Zweige fest und bezeichnen sie. Echte Ströme müssen so gekennzeichnet sein, dass sie nicht mit Konturströmen verwechselt werden können. Um reale Ströme zu nummerieren, können Sie einzelne arabische Ziffern (I1, I2, I3 usw.) verwenden.

Bei der algebraischen Summation ohne Vorzeichenwechsel wird ein Schleifenstrom genommen, dessen Richtung mit der akzeptierten Richtung des realen Zweigstroms übereinstimmt. Andernfalls wird der Schleifenstrom mit minus eins multipliziert.

Ein Beispiel für die Berechnung einer komplexen Schaltung mit der Schleifenstrommethode.

Reis. 1. Elektrischer Schaltplan als Beispiel für die Berechnung nach der Schleifenstrommethode

Lösung. Um einen komplexen Schaltkreis mit dieser Methode zu berechnen, reicht es aus, zwei Gleichungen entsprechend der Anzahl der unabhängigen Schaltkreise aufzustellen. Wir richten die Schleifenströme im Uhrzeigersinn und bezeichnen sie mit I11 und I22 (siehe Abbildung 1).

Gemäß dem zweiten Kirchhoffschen Gesetz zu Schleifenströmen stellen wir die Gleichungen auf:

Wir lösen das System und erhalten die Schleifenströme I11 = I22 = 3 A.

Positiv ist anzumerken, dass bei der Schleifenstrommethode im Vergleich zur Lösung nach den Kirchhoffschen Gesetzen die Lösung eines Gleichungssystems niedrigerer Ordnung erforderlich ist. Mit dieser Methode ist es jedoch nicht möglich, die tatsächlichen Ströme der Zweige sofort zu bestimmen.

Ohmsches Gesetz.

Gemäß dem Ohmschen Gesetz für einen bestimmten Abschnitt eines Stromkreises ist die Stromstärke in einem Abschnitt des Stromkreises direkt proportional zur Spannung an den Enden des Abschnitts und umgekehrt proportional zum Widerstand.

Ohmsches Gesetz für einen Abschnitt eines Stromkreises: aktuelle StärkeICH in einem Abschnitt eines Stromkreises ist direkt proportional zur SpannungU an den Enden des Abschnitts und ist umgekehrt proportional zu seinem Widerstand R.

Formel des Gesetzes: ICH =. U = Von hier aus schreiben wir die Formeln IR Und .

R= Abb.1.

Kettenabschnitt aktuelle StärkeICH Abb.2. Komplette Kette Ohmsches Gesetz für einen vollständigen Stromkreis: Kompletter Stromkreis (gleich der EMK (elektromotorische Kraft) der Stromquelle E R dividiert durch den Gesamtwiderstand des Stromkreises R+r). Der Gesamtwiderstand des Stromkreises ist gleich der Summe der externen Stromkreiswiderstände und intern
. R

aktuelle Quelle. Formel des Gesetzes

Ich = In Abb. 1 und 2 zeigen Diagramme von Stromkreisen. IR 3. Reihen- und Parallelschaltung von Leitern Leiter in Stromkreisen können angeschlossen werden

Der Reihe nach parallel .

Eine Mischverbindung vereint beide Verbindungen.

Ein Widerstand wird als Widerstand bezeichnet, wenn anstelle aller anderen Leiter, die sich zwischen zwei Punkten im Stromkreis befinden, Strom und Spannung unverändert bleiben äquivalenter Widerstand

diese Dirigenten. Serielle Verbindung Eine Verbindung wird als seriell bezeichnet

Jeder Leiter ist nur mit einem vorherigen und einem nachfolgenden Leiter verbunden. Wie folgt aus dem ersten Kirchhoffs Regeln , wenn Leiter in Reihe geschaltet sind, ist die Stärke des durch alle Leiter fließenden elektrischen Stroms gleich (basierend auf dem Ladungserhaltungssatz).ICH 1 = ICH 2 = ICH 3 = 1. Für serielle Verbindung

Dirigenten

(Abb. 1) U 1 Die Stromstärke ist in allen Leitern gleich: U 2 ICH U 1 = Von hier aus schreiben wir die Formeln 1 , U 2 = Von hier aus schreiben wir die Formeln 2 , U 3 = Von hier aus schreiben wir die Formeln 3 .

Reis. 1.Reihenschaltung zweier Leiter.

U = U 1 + U 2 + U 3

2. Nach dem Ohmschen Gesetz Spannung U 1, U Und U 1 = Von hier aus schreiben wir die Formeln 1 , U 2 = Von hier aus schreiben wir die Formeln 2 , auf den Leitern sind gleich

U = U 1 + U 2 = Von hier aus schreiben wir die Formeln 1 + Von hier aus schreiben wir die Formeln 2 = Die Spannung bei der Reihenschaltung von Leitern ist gleich der Summe der Spannungen in einzelnen Abschnitten (Leitern) des Stromkreises. 1 + Ohmsches Gesetz, Spannung 2 )= 2 auf den Leitern sind gleich Gemäß der zweiten Regel von Kirchhoff beträgt die Spannung im gesamten Abschnitt:R = R 1 + R 2

Ich(RU RU 1 , U 2 , U 3 I·R.U = U 1 + U 2 + U 3 = ICH · (R 1 + R 2 + R 3 ) = Von hier aus schreiben wir die Formeln

Wir bekommen:R Gesamtspannung – an den Leitern ist gleich der Summe der Spannungen entspricht: R Wo = R 1 + R 2 + R 3

Bei einer Reihenschaltung ist der Ersatzwiderstand des Stromkreises gleich der Summe der Widerstände der einzelnen Abschnitte des Stromkreises : R Wo = R 1 + R 2 + R 3 +…

Dieses Ergebnis ist wahr für eine beliebige Zahl in Reihe geschaltete Leiter.

Aus dem Omas-Gesetz folgt: Wenn die Stromstärken in einer Reihenschaltung gleich sind:

ICH = , ICH = . = Von hier = oder

, d. h. die Spannungen in einzelnen Abschnitten des Stromkreises sind direkt proportional zu den Widerständen der Abschnitte. Für serielle Verbindung N 1 Bei identischen Leitern ist die Gesamtspannung gleich dem Produkt der Spannung von einem U Für serielle Verbindung:

U nach ihrer Zahl = Für serielle Verbindung · U 1 . NACHGEBURT : R nach ihrer Zahl = Für serielle Verbindung · R 1

Ebenso für Widerstände

Wenn der Stromkreis eines der in Reihe geschalteten Verbraucher geöffnet wird, verschwindet der Strom im gesamten Stromkreis, sodass eine Reihenschaltung in der Praxis nicht immer sinnvoll ist.

In der Natur gibt es zwei Haupttypen von Materialien: leitende und nichtleitende (Dielektrika). Diese Materialien unterscheiden sich dadurch, dass in ihnen Bedingungen für die Bewegung von elektrischem Strom (Elektronen) vorliegen.

Elektrische Leiter bestehen aus leitfähigen Materialien (Kupfer, Aluminium, Graphit und viele andere), in denen Elektronen nicht gebunden sind und sich frei bewegen können.

In Dielektrika sind Elektronen fest an Atome gebunden, sodass kein Strom durch sie fließen kann. Sie werden zur Isolierung von Drähten und Teilen von Elektrogeräten verwendet.

Damit sich Elektronen in einem Leiter bewegen können (Strom fließt durch einen Abschnitt des Stromkreises), müssen sie Bedingungen schaffen. Dazu muss am Anfang des Kettenabschnitts ein Elektronenüberschuss und am Ende ein Elektronenmangel vorliegen. Um solche Bedingungen zu schaffen, werden Spannungsquellen eingesetzt – Akkumulatoren, Batterien, Kraftwerke. Im Jahr 1827 Georg Simon Ohm

entdeckte das Gesetz des elektrischen Stroms. Nach ihm wurden das Gesetz und die Maßeinheit für den Widerstand benannt. Die Bedeutung des Gesetzes ist wie folgt. Je dicker das Rohr und je größer der Wasserdruck in der Wasserversorgung ist (mit zunehmendem Rohrdurchmesser nimmt der Wasserwiderstand ab) – desto mehr Wasser fließt. Wenn wir uns vorstellen, dass Wasser aus Elektronen besteht ( elektrischer Strom

), dann fließt umso mehr Strom durch den Stromkreisabschnitt, je dicker der Draht und je höher die Spannung (mit zunehmendem Drahtquerschnitt nimmt der Stromwiderstand ab).

Der durch einen Stromkreis fließende Strom ist direkt proportional zur angelegten Spannung und umgekehrt proportional zum Wert des Stromkreiswiderstands. ICH Wo – Stromstärke, gemessen in Ampere und angegeben durch den Buchstaben; U A; R IN – Widerstand, gemessen in Ohm und bezeichnet.

Ohm U Wenn die Versorgungsspannung bekannt ist R, dann ist es mit der obigen Formel und einem Online-Rechner einfach, die Stärke des durch den Stromkreis fließenden Stroms zu bestimmen ICH.

Mithilfe des Ohmschen Gesetzes werden die elektrischen Parameter von elektrischen Leitungen, Heizelementen und allen Funkelementen moderner elektronischer Geräte, sei es ein Computer, ein Fernseher oder ein Mobiltelefon, berechnet.

Anwendung des Ohmschen Gesetzes in der Praxis

In der Praxis ist es oft erforderlich, nicht die Stromstärke zu ermitteln ICH und der Widerstandswert R. Durch Umwandeln der Formel des Ohmschen Gesetzes können Sie den Widerstandswert berechnen R, Kenntnis des fließenden Stroms ICH und Spannungswert U.

Der Widerstandswert muss möglicherweise berechnet werden, wenn beispielsweise ein Lastblock zum Testen eines Computer-Netzteils hergestellt wird. Auf dem Gehäuse des Computer-Netzteils befindet sich normalerweise ein Etikett, auf dem der maximale Laststrom für jede Spannung aufgeführt ist. Es reicht aus, die angegebenen Spannungswerte und den maximalen Laststrom in die Felder des Rechners einzugeben und als Ergebnis der Berechnung erhalten wir den Wert des Lastwiderstands für eine bestimmte Spannung. Beispielsweise beträgt der Lastwiderstand bei einer Spannung von +5 V und einem maximalen Strom von 20 A 0,25 Ohm.

Formel des Joule-Lenz-Gesetzes

Wir haben den Wert des Widerstands für die Herstellung eines Lastblocks für die Stromversorgung des Computers berechnet, müssen aber noch bestimmen, welche Leistung der Widerstand haben sollte? Hier hilft ein weiteres physikalisches Gesetz, das von zwei Physikern unabhängig voneinander gleichzeitig entdeckt wurde. 1841 James Joule und 1842 Emil Lenz. Dieses Gesetz wurde nach ihnen benannt - Joule-Lenz-Gesetz.

Die von der Last aufgenommene Leistung ist direkt proportional zur angelegten Spannung und dem fließenden Strom.

Mit anderen Worten: Wenn sich Spannung und Strom ändern, ändert sich der Stromverbrauch proportional. Wo P – Leistung, gemessen in Watt und bezeichnet; U W A; ICH– Spannung, gemessen in Volt und mit dem Buchstaben bezeichnet – Stromstärke, gemessen in Ampere und angegeben durch den Buchstaben.

– Stromstärke, gemessen in Ampere und angegeben durch den Buchstaben

Wenn Sie die Versorgungsspannung und den Stromverbrauch eines Elektrogeräts kennen, können Sie mithilfe einer Formel ermitteln, wie viel Strom es verbraucht. Geben Sie einfach die Daten in die Felder unten im Online-Rechner ein.

Berechnen wir zum Beispiel den Stromverbrauch einer Waschmaschine. Laut Reisepass beträgt die Leistungsaufnahme 2200 W, die Spannung im Haushaltsstromnetz beträgt 220 V. Wir ersetzen die Daten in den Rechnerfenstern, das bekommen wir Waschmaschine verbraucht einen Strom von 10 A.

Ein weiteres Beispiel: Sie entscheiden sich für den Einbau eines zusätzlichen Scheinwerfers oder Soundverstärkers in Ihr Auto. Wenn man den Stromverbrauch des installierten Elektrogeräts kennt, ist es einfach, den Stromverbrauch zu berechnen und den richtigen Kabelquerschnitt für den Anschluss an die elektrischen Leitungen des Fahrzeugs auszuwählen. Nehmen wir an, ein zusätzlicher Scheinwerfer verbraucht eine Leistung von 100 W (die Leistung der im Scheinwerfer eingebauten Glühbirne), die Bordspannung des Fahrzeugnetzes beträgt 12 V. Wir ersetzen die Leistungs- und Spannungswerte in In den Fenstern des Rechners stellen wir fest, dass die verbrauchte Strommenge 8,33 A beträgt.

Wenn Sie nur zwei einfache Formeln verstanden haben, können Sie ganz einfach die durch die Drähte fließenden Ströme und den Stromverbrauch von Elektrogeräten berechnen – Sie beginnen praktisch, die Grundlagen der Elektrotechnik zu verstehen.

Umgerechnete Formeln des Ohmschen Gesetzes und Joule-Lenz

Ich bin im Internet auf ein Bild in Form einer runden Tafel gestoßen, in dem die Formeln des Ohmschen Gesetzes und des Joule-Lenz-Gesetzes sowie Möglichkeiten zur mathematischen Umformung der Formeln erfolgreich platziert sind. Die Platte stellt vier voneinander unabhängige Sektoren dar und ist für den praktischen Gebrauch sehr praktisch

Anhand der Tabelle lässt sich leicht eine Formel zur Berechnung des erforderlichen Parameters des Stromkreises anhand zweier weiterer bekannter Formeln auswählen. Beispielsweise müssen Sie den Stromverbrauch eines Produkts anhand der bekannten Leistung und Spannung des Versorgungsnetzes ermitteln. Wenn wir uns die Tabelle im aktuellen Sektor ansehen, sehen wir, dass die Formel I=P/U zur Berechnung geeignet ist.

Und wenn Sie die Versorgungsspannung U anhand der Leistungsaufnahme P und des Stroms I ermitteln müssen, können Sie die Formel des unteren linken Sektors verwenden, die Formel U=P/I reicht aus.

Die in die Formeln eingesetzten Größen müssen in Ampere, Volt, Watt oder Ohm ausgedrückt werden.

Leiterwiderstandsmessung: R =U/I→ 1 Ohm = 1 V/1 A.

Der elektrische Widerstand (R) ist die Eigenschaft eines Stromkreises (Leiters), dem durch ihn fließenden elektrischen Strom zu widerstehen, gemessen bei konstante Spannung an seinen Enden durch das Verhältnis dieser Spannung zum Strom.

Die Natur des elektrischen Widerstands basiert auf elektronischen Konzepten der Struktur der Materie: dem „Verlust“ der geordneten Bewegung freier geladener Teilchen in einem Leiter während ihrer Wechselwirkung mit Ionen des Kristallgitters.

Abhängigkeit des elektrischen Widerstands eines Leiters von seiner Länge (Rheostaten), seinem Querschnitt und seinem Material. Spezifischer Widerstand des Leitermaterials: .

Frage: Warum hängt der Widerstand eines Leiters von seiner Länge, Querschnittsfläche und seinem Material ab?

Für Draht = , wobei die spezifische elektrische Leitfähigkeit ist.

- (Ohmsches Gesetz in Differentialform) - stellt einen Zusammenhang zwischen Größen für jeden Punkt des Leiters her.

Demonstration der Abhängigkeit des Leiterwiderstands von seiner Temperatur (geringe Wärme). Temperaturkoeffizient des Widerstands.

Grenzen der Anwendbarkeit des Ohmschen Gesetzes.

IV. Aufgaben:

1. Bestimmen Sie die elektrische Ladung, die durch den Querschnitt eines Leiters mit einem Widerstand von 3 Ohm fließt, wenn die Spannung an den Enden des Leiters 20 s lang gleichmäßig von 2 V auf 4 V ansteigt.

2. Bestimmen Sie die Querschnittsfläche und Länge eines Aluminiumleiters, wenn sein Widerstand 0,1 Ohm und seine Masse 54 g beträgt.

Fragen:

1. Erklären Sie, dass der Widerstand eines Drahtes von seinem Material, seiner Länge und seiner Querschnittsfläche abhängt.

2. Wie schneidet man ein Stück Draht mit einem Widerstand von 5 Ohm ab?

3. Die Länge des Kupferdrahtes wurde durch Ziehen verdoppelt. Wie hat sich ihr Widerstand verändert?

4. Warum hängt der Widerstand der menschlichen Haut von ihrem Zustand, der Kontaktfläche, der angelegten Spannung und der Dauer des Stromflusses ab?

5. Ändert sich der Widerstand des Wolframfadens? elektrische Lampe Nennspannung 120 V, wenn Sie es an eine Stromquelle mit einer Spannung von 4 V anschließen?

6. Dammhöhe – elektrische Spannung, Wasserfluss aus dem Loch am Fuß des Damms – Strömungsstärke. Ist diese Analogie gut?

V. § 54 Bsp. 10 Nr. 3

1. Schlagen Sie einen Entwurf vor und berechnen Sie die Parameter eines Rheostaten (Drahtmaterial, Länge, Querschnittsfläche), dessen Widerstand bei einem maximalen elektrischen Strom von bis zu 2 A stufenlos von 0 bis 100 Ohm variiert werden kann.

2. Wie ändert sich der Widerstand eines Drahtes, wenn er gedehnt wird? Versuchen Sie, diesen Zusammenhang innerhalb der Grenzen elastischer Verformungen herzustellen. Schlagen Sie einen Entwurf vor und berechnen Sie die Parameter eines Geräts (Dehnmessstreifen) zur Messung mechanischer Spannungen.

Weitere Informationen: Der Tensoresistenzeffekt ist eine Änderung des Widerstands eines Materials während der Verformung.(Kürzlich hergestellte Materialien aus Aluminium und Silizium ändern ihre Widerstandsfähigkeit bei Stößen um fast das 900-fache).

3. Schlagen Sie einen Entwurf vor und beschreiben Sie ihn Elektrischer Schaltplan ein Gerät zur Bestimmung der Abhängigkeit des spezifischen Widerstands des Leiters von der Temperatur (evtl. mit einem Rheostat).

4. Messen Sie den spezifischen Widerstand von Wasser bei Raumtemperatur und Siedetemperatur.

„Direkte Erfahrungen sind immer selbstverständlich und man kann in kürzester Zeit davon profitieren.“

LABORARBEIT Nr. 3 „MESSUNG DES WIDERSTANDS VON LEITERMATERIAL“

ZIEL: Den Schülern beibringen, den spezifischen Widerstand von Leitermaterial mit einer bestimmten Genauigkeit zu messen.

Art der Lektion: Laborarbeit.

AUSRÜSTUNG: Stromquelle, Laboramperemeter und -voltmeter, Schlüssel, Rheostat, Schülerlineal, Leiter auf Block, Verbindungsdrähte, Messschieber (Mikrometer).

STUNDENPLAN: 1. Einführungsteil 1-2 Min

2. Einführungsbriefing 5 Min

3. Abschluss der Arbeiten 30 Minuten

4. Hausaufgabe 2-3 Min

II. Laboraufbaudiagramm auf einer Tafel. So messen Sie den Leiterwiderstand; Querschnittsfläche des Drahtes; Leiterlänge?

Relativer und absoluter Fehler bei der Widerstandsmessung:

III. Den Job erledigen.

Im Jahr 1826 machte der deutsche Wissenschaftler Georg Ohm eine Entdeckung und beschrieb sie
ein empirisches Gesetz über die Beziehung zwischen Indikatoren wie Stromstärke, Spannung und Eigenschaften des Leiters im Stromkreis. Später wurde es nach dem Namen des Wissenschaftlers als Ohmsches Gesetz bezeichnet.

Später stellte sich heraus, dass diese Merkmale nichts anderes sind als der Widerstand des Leiters, der bei seinem Kontakt mit Elektrizität entsteht. Dies ist der äußere Widerstand (R). Es gibt auch einen Innenwiderstand (r), der für die Stromquelle charakteristisch ist.

Ohmsches Gesetz für einen Schaltungsabschnitt

Gemäß dem verallgemeinerten Ohmschen Gesetz für einen bestimmten Abschnitt eines Stromkreises ist die Stromstärke in einem Abschnitt des Stromkreises direkt proportional zur Spannung an den Enden des Abschnitts und umgekehrt proportional zum Widerstand.

Dabei ist U die Spannung an den Enden des Abschnitts, I die Stromstärke und R der Widerstand des Leiters.

Unter Berücksichtigung der obigen Formel ist es möglich, die unbekannten Werte von U und R durch einfache mathematische Operationen zu ermitteln.

Die oben genannten Formeln gelten nur, wenn das Netzwerk nur Widerstand erfährt.

Ohmsches Gesetz für einen geschlossenen Stromkreis

Die Stromstärke des gesamten Stromkreises ist gleich der EMK dividiert durch die Summe der Widerstände der homogenen und inhomogenen Abschnitte des Stromkreises.

Ein geschlossenes Netzwerk hat sowohl interne als auch externe Widerstände. Daher werden die Beziehungsformeln unterschiedlich sein.

Dabei ist E die elektromotorische Kraft (EMF), R der äußere Widerstand der Quelle und r der innere Widerstand der Quelle.

Ohmsches Gesetz für einen ungleichmäßigen Abschnitt eines Stromkreises

Ein geschlossenes Stromnetz enthält Abschnitte linearer und nichtlinearer Natur. Abschnitte, die keine Stromquelle haben und nicht von äußeren Einflüssen abhängen, sind linear, und Abschnitte, die eine Quelle enthalten, sind nichtlinear.

Das Ohmsche Gesetz für einen Abschnitt eines Netzwerks homogener Natur wurde oben angegeben. Das Gesetz über den nichtlinearen Abschnitt hat die folgende Form:

I = U/ R = f1 – f2 + E/ R

Dabei ist f1 – f2 die Potenzialdifferenz an den Endpunkten des betrachteten Netzabschnitts

R – Gesamtwiderstand des nichtlinearen Abschnitts der Schaltung

Die EMK eines nichtlinearen Abschnitts eines Stromkreises kann größer als Null oder kleiner sein. Wenn die Bewegungsrichtung des von einer Quelle kommenden Stroms mit der Strombewegung in übereinstimmt elektrisches Netzwerk, zusammenfallen, wird die Bewegung von Ladungen positiver Natur überwiegen und die EMK wird positiv sein. Wenn die Richtungen übereinstimmen, wird die Bewegung der durch den EMF erzeugten negativen Ladungen im Netzwerk zunehmen.

Ohmsches Gesetz für Wechselstrom

Wenn im Netzwerk Kapazität oder Trägheit vorhanden sind, muss bei den Berechnungen berücksichtigt werden, dass sie ihren eigenen Widerstand erzeugen, wodurch der Strom variabel wird.

Ohmsches Gesetz für Wechselstrom sieht so aus:

wobei Z der Widerstand über die gesamte Länge des Stromnetzes ist. Sie wird auch Impedanz genannt. Die Impedanz besteht aus aktivem und reaktivem Widerstand.

Das Ohmsche Gesetz ist kein grundlegendes wissenschaftliches Gesetz, sondern nur eine empirische Beziehung und kann unter bestimmten Bedingungen möglicherweise nicht eingehalten werden:

• Wenn das Netzwerk hat Hochfrequenz, das elektromagnetische Feld ändert sich mit hoher Geschwindigkeit, und bei Berechnungen muss die Trägheit der Ladungsträger berücksichtigt werden;
• Bei niedrigen Temperaturen mit supraleitenden Substanzen;
• Wenn ein Leiter durch die fließende Spannung stark erhitzt wird, wird das Verhältnis von Strom zu Spannung variabel und entspricht möglicherweise nicht dem allgemeinen Gesetz;
• Wenn ein Leiter oder Dielektrikum unter Hochspannung steht;
• In LED-Lampen;
• In Halbleitern und Halbleiterbauelementen.

Elemente und Leiter, die dem Ohmschen Gesetz entsprechen, werden wiederum als ohmsch bezeichnet.

Das Ohmsche Gesetz kann eine Erklärung für einige Naturphänomene liefern. Wenn wir beispielsweise Vögel auf Hochspannungsleitungen sitzen sehen, stellen wir uns die Frage: Warum sind sie von elektrischem Strom nicht betroffen? Das ist ganz einfach erklärt. Auf Drähten sitzende Vögel sind eine Art Leiter. Der größte Teil der Spannung fällt auf die Lücken zwischen den Vögeln, und der Teil, der auf die „Leiter“ selbst fällt, stellt für sie keine Gefahr dar.

Diese Regel funktioniert jedoch nur bei einem einzelnen Kontakt. Wenn ein Vogel mit seinem Schnabel oder Flügel einen Draht oder einen Telegrafenmast berührt, stirbt er unweigerlich an der enormen Spannung, die in diesen Bereichen herrscht. Solche Fälle kommen überall vor. Aus Sicherheitsgründen wurden daher in einigen Siedlungen spezielle Vorrichtungen installiert, um Vögel vor gefährlicher Spannung zu schützen. Vögel sind auf solchen Sitzstangen völlig sicher.

Auch in der Praxis findet das Ohmsche Gesetz häufig Anwendung. Strom ist für Menschen bereits bei Berührung eines blanken Kabels tödlich. In manchen Fällen kann der Widerstand des menschlichen Körpers jedoch unterschiedlich sein.

Trockene und intakte Haut ist beispielsweise widerstandsfähiger gegen die Einwirkung von Elektrizität als eine Wunde oder eine mit Schweiß bedeckte Haut. Durch Überlastung, nervöse Anspannung und Vergiftung kann eine Person bereits bei geringer Spannung einen starken Stromschlag erleiden.

Im Durchschnitt beträgt der Widerstand des menschlichen Körpers 700 Ohm, was bedeutet, dass eine Spannung von 35 V für den Menschen ungefährlich ist. Beim Arbeiten mit hohen Spannungen verwenden Spezialisten.