3. Tipuri de legi ale lui Ohm.
Legea lui Ohm stabilește dependența dintre puterea curentului I din conductor și diferența de potențial (tensiune) U dintre două puncte fixe (secțiuni) ale acestui conductor:
După trei semestre, a acceptat o invitație de a lua locul unui profesor de matematică la o școală privată din orașul elvețian Gottstadt.
În 1811 sa întors la Erlangen, a absolvit universitatea și a obținut un doctorat. Imediat după absolvire, i sa oferit postul de conferențiar al departamentului de matematică al aceleiași universități.
În mai 1827, "Studiul teoretic al circuitelor electrice", un volum de 245 de pagini, care conținea acum raționamentul teoretic al Ohm pe circuitele electrice. În această lucrare, omul de știință a propus să caracterizeze proprietățile electrice ale conductorului prin rezistența sa și a introdus acest termen în utilizarea științifică. Om a găsit o formulă mai simplă pentru legea porțiunea de circuit electric ce nu conține EMF curent“în circuitul galvanic este direct proporțională cu cantitatea de stres și este invers proporțională cu cantitatea de lungimi date Astfel lungimea efectivă totală este definită ca suma tuturor lungimilor date individuale pentru zone omogene având. conductivitate diferită și secțiune transversală diferită. "
În 1830, apare noul studiu Om, "O încercare de a crea o teorie aproximativă a conductivității unipolare".
Numai în 1841 lucrarea lui Oma a fost tradusă în engleză, în 1847 - în italiană, în 1860 - în franceză.
În fața tuturor oamenilor de știință străini, legea lui Ohm a fost recunoscută de fizicienii ruși Lenz și Jacobi. Ei l-au ajutat și recunoașterea sa internațională. Cu participarea fizicienilor ruși, la 5 mai 1842, Societatea Regală din Londra a acordat lui Ohma o medalie de aur și a fost aleasă ca membru al acesteia.
În cazul general, relația dintre I și U este neliniară, dar în practică este întotdeauna posibilă o considerare liniară într-un anumit interval de tensiune și aplicarea legii lui Ohm; pentru metale și aliajele lor, acest interval este practic nelimitat.
Legea lui Ohm în forma (1) este valabilă pentru secțiunile circuitului care nu conțin surse de CEM. În prezența unor astfel de surse (baterii, termocupluri, generatoare etc.), legea lui Ohm are forma:
- EMF din toate sursele incluse în secțiunea considerată a circuitului. Pentru un circuit închis, legea lui Ohm ia forma:
- impedanța circuitului, egală cu suma rezistenței externe r și a rezistenței interne
sursa EMF. O generalizare a legii lui Ohm în cazul unui lanț ramificat este regula celui de-al doilea Kirchhoff.
Legea lui Ohm poate fi scrisă într-o formă diferențială, conectând la fiecare punct al conductorului densitatea curentului j cu puterea totală a câmpului electric. Potential. Intensitatea câmpului electric E generată în conductoare taxe microscopice (electroni, ioni) conductorilor în sine, nu se poate menține o mișcare constantă de sarcini libere (curente), t. k. funcționarea acestui câmp pe un traseu închis este zero. Actual este menținut forțe non-electrostatice de origine diferită (inducție, chimic, termic, etc.) care operează în sursele EMF și care pot fi reprezentate sub forma de o intensitate echivalentă câmp nonpotential EST numite partide. Tensiunea totală a câmpului care acționează în interiorul conductorului la sarcini este, în general, egală cu E + EST. În consecință, legea diferențială Ohm are forma:
- - rezistența materialului conductor și -
- conductivitatea electrică specifică.
Legea lui Ohm în formă complexă este valabilă și pentru curenții cvasistiniare sinusoidale:
unde z este rezistența totală complexă:
. r este rezistența și x este reactanța circuitului. Dacă există o inductanță L și o capacitate C în circuitul unui curent cvasi-staționar de frecvență
Există mai multe tipuri de legi ale lui Ohm.
Legea lui Ohm pentru o parte omogenă a unui circuit (care nu conține o sursă de curent): curentul din conductor este direct proporțional cu tensiunea aplicată, iar spatele este proporțional cu rezistența conductorului:
Legea lui Ohm pentru un circuit închis: curentul într-un circuit închis este egal cu raportul dintre emf-ul sursei de curent și rezistența totală a întregului circuit:
unde R este rezistența circuitului extern, r este rezistența internă a sursei de curent.
- EMF a sursei curente care intră în secțiune.
Capacitatea unei substanțe de a conduce un curent este caracterizată de rezistența sa specifică
. Mărimea lor este determinată de natura chimică a substanței și de condițiile, în special de temperatura la care este localizată. Pentru cele mai multe metale, rezistivitatea crește cu o temperatură aproximativ liniară:
Rezistența specifică la 0 ° C, t este temperatura pe scara Celsius și a este un coeficient numeric egal cu aproximativ 1/273. Trecând la temperatura absolută, obținem
La temperaturi scăzute, se observă abateri de la această regularitate. În majoritatea cazurilor, dependența
din T urmează curba 1 din figură.
Rezistența la valori reziduale
depinde puternic de puritatea materialului și de prezența tensiunilor mecanice reziduale din probă. Prin urmare, după recoacere
scade considerabil. Într-un metal absolut pur, cu o latură de cristal ideal, la zero absolută
Pentru un grup mare de metale și aliaje, la o temperatură de ordinul mai multor grade Kelvin, rezistența scade la zero (curba 2 din figură). Pentru prima dată acest fenomen, numit superconductivitate, a fost descoperit în 1911 de către Camerling-Onnes pentru mercur. Ulterior, superconductivitatea sa constatat în plumb, staniu, zinc, aluminiu și alte metale, precum și într-un număr de aliaje. Pentru fiecare supraconductor există o temperatură critică Tc la care trece în starea superconductoare. Când un câmp magnetic este aplicat superconductorului, starea supraconductoare este încălcată. Amplitudinea câmpului critic HK, care distruge superconductivitatea, este zero la T = Tc și crește cu scăderea temperaturii.
O explicație teoretică completă a superconductivității a fost dată în 1958 de către fizicianul sovietic NN Bogolyubov și colegii săi.
Dependența rezistenței electrice la temperatură este baza termometrelor de rezistență. Un astfel de termometru este o sârmă metalică (de obicei platină) înfășurată în jurul unui cadru din porțelan sau mica. Gradată cu puncte de temperatură constante, termometrul de rezistență permite măsurarea temperaturilor scăzute și ridicate cu o precizie de ordinul a cîtorva grade sute.
Lista literaturii utilizate:
Prokhorov AM Encyclopedic Physical Dictionary, M. 1983
Dorfman Ya. G. Istoria mondială a fizicii. M. 1979
Om G. Determinarea legii prin care metalele efectuează contactul cu energia electrică. - În carte. Clasicele științelor fizice. M. 1989
Rogers E. Fizica pentru curioși. 3. M. 1971
Orir J. Physics. 2. M. 1981
Dzhankoli D. Fizica. 2. M. 1989