电流的基本定律。方案、说明

电流的基本定律。无线电电子电气工程百科全书

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欧姆定律。电压和电流被认为是电路最方便的特性。使用电力的主要特征之一是将能量从一个地方快速传输到另一个地方，并以所需的形式传输给消费者。电势差和电流强度的乘积给出了功率，即每单位时间电路中释放的能量。如上所述，要测量电路中的功率，需要 3 个设备。是否可以使用一个并根据其读数和电路的某些特性（例如电阻）来计算功率？许多人喜欢这个想法，他们认为这是富有成效的。

那么，一根电线或整个电路的电阻是多少？电线（例如水管或真空系统中的管道）是否具有可称为电阻的恒定特性？例如，在管道中，产生流量的压差除以流速的比率通常是管道的恒定特性。同样，电线中的热流也受一个简单的关系影响，其中包括温差、电线的横截面积及其长度。电路中这种关系的发现是一次成功搜索的结果。

1820年代，德国教师格奥尔格·欧姆（Georg Ohm）第一个开始寻找上述比率。首先，他渴望名誉和名气，这样他就可以在大学任教。这是他选择具有特殊优势的研究领域的唯一原因。

Om 是锁匠的儿子，所以他知道如何拉制实验所需的不同粗细的金属线。由于当时不可能买到合适的电线，Om 就自己亲手制作了。在实验过程中，他尝试了不同的长度、不同的厚度、不同的金属，甚至不同的温度。他依次改变了所有这些因素。在欧姆时代，电池仍然很弱，产生的电流大小不一。对此，研究人员使用热电偶作为发生器，将其热接点置于火焰中。此外，他还使用了一个原始的磁电流表，通过改变温度或热结的数量来测量电势差（欧姆称之为“电压”）。

电路学说刚刚得到发展。 1800年左右电池发明后，它开始发展得更快。设计和制造了各种设备（通常是手工制造），发现了新的定律，出现了概念和术语等。所有这些都导致了对电现象和因素的更深入的理解。

电学知识的更新，一方面导致了新的物理学领域的出现，另一方面也为电工技术的快速发展奠定了基础，即电池、发电机、照明和电力驱动的供电系统，发明了电炉、电动机等，其他。

欧姆的发现对于电理论的发展和应用电气工程的发展都具有重要意义。它们使得预测直流电电路的特性变得容易，后来又预测交流电的电路特性。 1826年，欧姆出版了一本书，其中概述了理论结论和实验结果。但他的希望并不合理，这本书遭到了嘲笑。之所以会出现这种情况，是因为在一个许多人都喜欢哲学的时代，粗略的实验方法似乎没有什么吸引力。

奥姆无奈，只能辞去老师的职务。由于同样的原因，他没有获得大学的任命。六年来，这位科学家生活在贫困之中，对未来没有信心，有一种痛苦的失望感。

但渐渐地，他的作品首先在德国以外的地区声名鹊起。唵在国外受到尊重，他的研究成果被利用。对此，祖国同胞被迫承认他。 1849年，他获得慕尼黑大学教授职位。

欧姆发现了一个简单的定律，可以建立一根电线（对于部分电路，对于整个电路）的电流和电压之间的关系。此外，他还制定了规则，允许您确定如果采用不同尺寸的电线会发生什么变化。

欧姆定律的表述如下：电路中某一部分的电流强度与该部分的电压成正比，与该部分的电阻成反比。

焦耳-楞次定律。电流在电路的任何部分都做一定的功。例如，我们以电路的某个部分为例，其两端之间存在电压 (U)。根据电压的定义，在两点之间移动单位电荷时所做的功等于 U。如果电路给定部分的电流强度为 i，则电荷将在时间 t 内通过，因此该部分电流的功为：

A = 单位。

该表达式对于任何情况下的直流电、电路的任何部分（可能包含导体、电动机等）都有效。电流功率，即每单位时间的功，等于：

P \uXNUMXd A / t \uXNUMXd Ui。

该公式用于 SI 系统中确定电压单位。

让我们假设电路部分是固定导体。在这种情况下，所有的功都会转化为热量，并在该导体中释放出来。如果导体是均匀的并且遵守欧姆定律（包括所有金属和电解质），则：

U = ir，

其中 r 是导体的电阻。在这种情况下：

A = rt2t。

该定律首先由 E. Lenz 凭经验得出，并且独立于他，由 Joule 得出。

应该指出的是，导体加热在工程中有着广泛的应用。其中最常见和最重要的是白炽照明灯。

电磁感应定律。 XNUMX世纪上半叶，英国物理学家M.法拉第发现了磁感应现象。这一事实已成为许多研究人员的财产，有力地推动了电气和无线电工程的发展。

法拉第在实验过程中发现，当穿过一个闭环表面的磁感应线数量发生变化时，该表面就会产生电流。这也许是最重要的物理定律——电磁感应定律的基础。电路中出现的电流称为感性电流。

由于只有在外力作用于自由电荷的情况下，电路中才会产生电流，然后随着变化的磁通量通过闭合电路的表面，这些相同的外力也会出现在其中。物理学中外力的作用称为电动势或感应电动势。

电磁感应也出现在开路导体中。当导体穿过磁力线时，其末端会出现电压。出现这种电压的原因是感应电动势。如果通过闭合电路的磁通量不发生变化，则不会出现感应电流。

利用“感应电动势”的概念，我们可以谈论电磁感应定律，即闭环中的感应电动势的绝对值等于通过以闭环为界的表面的磁通量的变化率。环形。

楞次法则。众所周知，导体中会产生感应电流。根据其出现的条件不同，它有不同的方向。值此之际，俄罗斯物理学家楞次制定了如下规则：闭合电路中产生的感应电流始终具有这样一个方向，即它所产生的磁场不允许磁通量发生变化。所有这些都会导致感应电流的出现。

与其他电流一样，感应电流也具有能量。这意味着在出现感应电流时就会出现电能。根据能量守恒定律和变换定律，上述能量只能因其他某种能量的能量的多少而产生。因此，楞次定律完全符合能量守恒定律和能量变换定律。

除了感应之外，线圈中还会出现所谓的自感应。其本质如下。

如果线圈中出现电流或其强度发生变化，则会出现变化的磁场。如果通过线圈的磁通量发生变化，则线圈中就会产生电动势，称为自感电动势。

根据楞次定律，电路闭合时的自感电动势会干扰电流强度，不允许电流增加。当 EMF 电路关闭时，自感会降低电流强度。当线圈中的电流强度达到一定值时，磁场停止变化，自感电动势变为零。

作者：Smirnova L.N.

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