Formulieren Sie das Ohmsche Gesetz für einen geschlossenen Stromkreis. Ohmsches Gesetz in einfachen Worten. Ohmsches Gesetz in differentieller und integraler Form

das heißt, die Spannung zwischen den Polen der Quelle

Der Strom hängt von der EMF und der Arbeit externer Kräfte ab, um eine Einheitsladung von einem Pol der Quelle zum anderen zu bewegen.

2. Formulieren und schreiben Sie das Ohmsche Gesetz für einen geschlossenen Stromkreis auf

Die Stromstärke in einem geschlossenen Stromkreis ist proportional zur EMF der Quelle und umgekehrt proportional zum Widerstand des Stromkreises.

3. Was ist der Unterschied zwischen dem Zähler und der koordinierten Einbeziehung von in Reihe geschalteten Stromquellen?

Sie sagen, dass die 2. Quelle gegen die erste eingeschaltet wird, wenn sie alleine arbeitend Ströme erzeugen, die in die gleiche Richtung gehen. Die 3. Quelle wird in Abstimmung mit der ersten eingeschaltet, wenn die von ihr erzeugten Ströme gleich gerichtet sind.

4. Formulieren Sie das Ohmsche Gesetz für einen geschlossenen Stromkreis mit mehreren in Reihe geschalteten Stromquellen. Geben Sie die Formel für dieses Gesetz an.

Die Stromstärke in einem geschlossenen Stromkreis mit in Reihe geschalteten Stromquellen ist direkt proportional zu deren Summe

EMF und umgekehrt proportional zum Widerstand des Stromkreises.

5. Wie bestimmt man die Stromrichtung in einem geschlossenen Stromkreis mit mehreren in Reihe geschalteten Stromquellen?

Wenn ein

dann fließt der Strom im Uhrzeigersinn. Ansonsten gegen den Uhrzeigersinn.

Für einen Elektriker und Elektroniker ist eines der Grundgesetze das Ohmsche Gesetz. Jeden Tag stellt die Arbeit einen Spezialisten vor neue Herausforderungen, und oft muss Ersatz für einen durchgebrannten Widerstand oder eine Gruppe von Elementen gefunden werden. Ein Elektriker muss oft Kabel wechseln, um das richtige auszuwählen, man muss den Strom in der Last „schätzen“, also muss man die einfachsten physikalischen Gesetze und Zusammenhänge im Alltag anwenden. Die Bedeutung des Ohmschen Gesetzes in der Elektrotechnik ist übrigens kolossal, die meisten Abschlussarbeiten der elektrotechnischen Fachrichtungen werden zu 70-90% nach einer Formel berechnet.

Geschichtlicher Bezug

Das Ohmsche Gesetz wurde 1826 von dem deutschen Wissenschaftler Georg Ohm entdeckt. Er hat das Gesetz über das Verhältnis von Strom, Spannung und Leiterart empirisch ermittelt und beschrieben. Später stellte sich heraus, dass die dritte Komponente nichts als Widerstand ist. In der Folge wurde dieses Gesetz nach dem Entdecker benannt, aber die Sache war nicht auf das Gesetz beschränkt, sein Nachname wurde auch als physikalische Größe bezeichnet, als Hommage an seine Arbeit.

Der Wert, in dem der Widerstand gemessen wird, ist nach Georg Ohm benannt. Zum Beispiel haben Widerstände zwei Hauptmerkmale: Leistung in Watt und Widerstand – eine Maßeinheit in Ohm, Kiloohm, Megaohm usw.

Ohmsches Gesetz für einen Schaltungsabschnitt

Um einen Stromkreis zu beschreiben, der keine EMF enthält, können Sie das Ohmsche Gesetz für einen Abschnitt des Stromkreises verwenden. Dies ist die einfachste Form der Notation. Es sieht aus wie das:

Dabei ist I der Strom, gemessen in Ampere, U die Spannung in Volt, R der Widerstand in Ohm.

Diese Formel sagt uns, dass der Strom direkt proportional zur Spannung und umgekehrt proportional zum Widerstand ist – dies ist die genaue Formulierung des Ohmschen Gesetzes. Die physikalische Bedeutung dieser Formel besteht darin, die Abhängigkeit des Stroms durch einen Abschnitt des Stromkreises mit bekanntem Widerstand und bekannter Spannung zu beschreiben.

Aufmerksamkeit! Diese Formel gilt für Gleichstrom, für Wechselstrom gibt es leichte Abweichungen, wir kommen später darauf zurück.

Neben dem Verhältnis der elektrischen Größen sagt uns diese Form, dass der Graph des Stroms über der Spannung im Widerstand linear ist und die Funktionsgleichung erfüllt ist:

f(x) = ky oder f(u) = IR oder f(u)=(1/R)*I

Das Ohmsche Gesetz für einen Schaltungsabschnitt wird verwendet, um den Widerstand eines Widerstands in einem Schaltungsabschnitt zu berechnen oder den Strom durch ihn bei bekannter Spannung und Widerstand zu bestimmen. Zum Beispiel haben wir einen Widerstand R mit einem Widerstandswert von 6 Ohm, an dessen Anschlüssen eine Spannung von 12 V angelegt wird, und wir müssen herausfinden, wie viel Strom durch ihn fließen wird. Rechnen wir:

I=12V/6Ω=2A

Ein idealer Leiter hat keinen Widerstand, aber aufgrund der Struktur der Moleküle der Substanz, aus der er besteht, hat jeder leitfähige Körper einen Widerstand. Dies war beispielsweise der Grund für den Übergang von Aluminiumdrähten zu Kupferdrähten in elektrischen Hausnetzen. Der spezifische Widerstand von Kupfer (Ohm pro 1 Meter Länge) ist geringer als der von Aluminium. Dementsprechend erwärmen sich Kupferdrähte weniger, halten hohen Strömen stand, was bedeutet, dass Sie einen Draht mit kleinerem Querschnitt verwenden können.

Ein weiteres Beispiel - die Spiralen von Heizgeräten und Widerständen haben einen großen spezifischen Widerstand, weil. Sie bestehen aus verschiedenen hochohmigen Metallen wie Nichrom, Kanthal usw. Wenn sich Ladungsträger durch einen Leiter bewegen, kollidieren sie mit Teilchen im Kristallgitter, wodurch Energie in Form von Wärme und dem Leiter freigesetzt wird Aufheizen. Je mehr Strom - je mehr Kollisionen - desto mehr Erwärmung.

Um die Erwärmung zu reduzieren, muss der Leiter entweder gekürzt oder in seiner Dicke (Querschnittsfläche) vergrößert werden. Diese Informationen können als Formel geschrieben werden:

R-Draht = ρ(L/S)

Wobei ρ der spezifische Widerstand in Ohm * mm 2 /m ist, L die Länge in m ist, S die Querschnittsfläche ist.

Ohmsches Gesetz für Parallel- und Reihenschaltung

Je nach Anschlussart ist eine unterschiedliche Art des Stromflusses und der Spannungsverteilung zu beobachten. Für einen Schaltungsabschnitt einer Reihenschaltung von Elementen werden Spannung, Strom und Widerstand durch die Formel gefunden:

Das bedeutet, dass in einem Stromkreis aus beliebig vielen in Reihe geschalteten Elementen der gleiche Strom fließt. In diesem Fall ist die an alle Elemente angelegte Spannung (die Summe der Spannungsabfälle) gleich der Ausgangsspannung der Stromquelle. Jedes Element hat individuell seinen eigenen Spannungswert und hängt von der Stromstärke und dem Widerstand eines bestimmten Elements ab:

U-E-Mail \u003d I * R-Element

Der Widerstand des Schaltungsabschnitts für parallel geschaltete Elemente wird nach folgender Formel berechnet:

1/R=1/R1+1/R2

Für eine gemischte Verbindung müssen Sie die Kette in eine äquivalente Form bringen. Wenn zum Beispiel ein Widerstand mit zwei parallel geschalteten Widerständen verbunden ist, berechnen Sie zuerst den Widerstand der parallel geschalteten. Sie erhalten den Gesamtwiderstand der beiden Widerstände und müssen ihn nur zum dritten addieren, der mit ihnen in Reihe geschaltet ist.

Ohmsches Gesetz für einen vollständigen Stromkreis

Eine vollständige Schaltung benötigt eine Stromquelle. Eine ideale Stromquelle ist ein Gerät, das eine einzige Eigenschaft hat:

• Spannung, wenn es sich um eine EMF-Quelle handelt;
• Stromstärke, falls es sich um eine Stromquelle handelt;

Ein solches Netzteil ist in der Lage, jede Leistung bei konstanten Ausgangsparametern zu liefern. In einer echten Stromquelle gibt es auch Parameter wie Leistung und Innenwiderstand. Im Wesentlichen ist der Innenwiderstand ein imaginärer Widerstand in Reihe mit der EMF-Quelle.

Die Formel für das Ohmsche Gesetz für eine komplette Schaltung sieht ähnlich aus, allerdings kommt noch der Innenwiderstand des Netzteils hinzu. Für eine vollständige Kette wird es durch die Formel geschrieben:

I=ε/(R+r)

Wobei ε die EMF in Volt ist, R der Lastwiderstand ist, r der Innenwiderstand der Stromversorgung ist.

In der Praxis beträgt der Innenwiderstand einen Bruchteil eines Ohms und steigt bei galvanischen Quellen deutlich an. Sie haben dies beobachtet, wenn zwei Batterien (neu und leer) die gleiche Spannung haben, aber eine den erforderlichen Strom liefert und ordnungsgemäß funktioniert und die zweite nicht funktioniert, weil. sackt bei der geringsten Belastung ab.

Ohmsches Gesetz in differentieller und integraler Form

Für einen homogenen Abschnitt des Stromkreises gelten die obigen Formeln, für einen inhomogenen Leiter ist es notwendig, ihn in die kürzesten Segmente zu unterteilen, damit Änderungen seiner Abmessungen innerhalb dieses Segments minimiert werden. Dies wird als Ohmsches Gesetz in differentieller Form bezeichnet.

Mit anderen Worten: Die Stromdichte ist für einen unendlich kleinen Abschnitt des Leiters direkt proportional zur Intensität und Leitfähigkeit.

In integraler Form:

Ohmsches Gesetz für Wechselstrom

Bei der Berechnung von Wechselstromkreisen wird anstelle des Widerstandskonzepts das Konzept der "Impedanz" eingeführt. Die Impedanz wird mit dem Buchstaben Z bezeichnet, sie umfasst den aktiven Widerstand der Last R a und die Reaktanz X (oder R r). Dies liegt an der Form des sinusförmigen Stroms (und Strömen jeder anderen Form) und den Parametern der induktiven Elemente sowie den Schaltgesetzen:

1. Der Strom in einem induktiven Stromkreis kann sich nicht sofort ändern.
2. Die Spannung in einem Stromkreis mit einer Kapazität kann sich nicht sofort ändern.

Somit beginnt der Strom der Spannung nachzueilen oder vorzueilen, und die Scheinleistung wird in Wirk- und Blindleistung unterteilt.

X L und X C sind die reaktiven Komponenten der Last.

Dazu wird der Wert cosФ eingeführt:

Hier - Q - Blindleistung aufgrund von Wechselstrom und induktiv-kapazitiven Komponenten, P - Wirkleistung (in aktiven Komponenten dissipiert), S - Scheinleistung, cosФ - Leistungsfaktor.

Sie haben vielleicht bemerkt, dass sich die Formel und ihre Darstellung mit dem Satz des Pythagoras überschneiden. Dies ist richtig und der Winkel Ф hängt davon ab, wie groß die reaktive Komponente der Last ist – je größer sie ist, desto größer ist sie. In der Praxis führt dies dazu, dass der tatsächlich im Netz fließende Strom größer ist als der von einem Haushaltszähler berücksichtigte, während Unternehmen für die volle Leistung bezahlen.

In diesem Fall wird der Widerstand in komplexer Form dargestellt:

Dabei ist j eine imaginäre Einheit, die typisch für die komplexe Form von Gleichungen ist. Weniger häufig als i bezeichnet, aber in der Elektrotechnik wird auch der Effektivwert des Wechselstroms bezeichnet, daher ist es besser, um nicht verwechselt zu werden, j zu verwenden.

Die imaginäre Einheit ist √-1. Es ist logisch, dass es beim Quadrieren keine solche Zahl gibt, was zu einem negativen Ergebnis von "-1" führen kann.

Wie man sich an das Ohmsche Gesetz erinnert

Um sich an das Ohmsche Gesetz zu erinnern, können Sie sich den Wortlaut in einfachen Worten merken wie:

Je höher die Spannung, desto höher der Strom, je höher der Widerstand, desto geringer der Strom.

Oder verwenden Sie Merkbilder und Regeln. Das erste ist die Darstellung des Ohmschen Gesetzes in Form einer Pyramide – kurz und übersichtlich.

Eine Gedächtnisregel ist eine vereinfachte Form eines Konzepts zum einfachen und leichten Verstehen und Lernen. Es kann entweder verbal oder grafisch sein. Um die gesuchte Formel richtig zu finden, schließen Sie den gewünschten Wert mit dem Finger und erhalten die Antwort in Form eines Produkts oder eines Quotienten. So funktioniert das:

Das zweite ist eine Karikatur. Es wird hier gezeigt: Je mehr Om es versucht, desto schwieriger geht das Ampere, und je mehr Volt, desto leichter geht das Ampere.

Das Ohmsche Gesetz ist eines der grundlegenden in der Elektrotechnik, ohne dessen Wissen sind die meisten Berechnungen nicht möglich. Und im Arbeitsalltag muss man oft über Widerstände den Strom übersetzen oder bestimmen. Es ist absolut nicht erforderlich, seine Herleitung und den Ursprung aller Größen zu verstehen - aber die endgültigen Formeln müssen beherrscht werden. Abschließend möchte ich anmerken, dass es unter Elektrikern ein altes komisches Sprichwort gibt: "Wenn du Om nicht kennst, bleib zu Hause." Und wenn in jedem Witz ein Körnchen Wahrheit steckt, dann ist dieses Körnchen Wahrheit hier 100%ig. Studieren Sie die theoretischen Grundlagen, wenn Sie ein Profi in der Praxis werden möchten, und andere Artikel auf unserer Website helfen Ihnen dabei.

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Wer die Reparatur und Wartung elektrischer Anlagen zu seinem Fachgebiet gewählt hat, kennt die Aussage der Lehrer: „Ohmsches Gesetz für einen geschlossenen Stromkreis muss man kennen. Selbst wenn man mitten in der Nacht aufwacht, ist es wichtig, es formulieren zu können. Denn es ist die Basis aller Elektrotechnik.“ Tatsächlich beeinflusste das von dem herausragenden deutschen Physiker Georg Simon Ohm entdeckte Muster die nachfolgende Entwicklung der Wissenschaft der Elektrizität.

Im Jahr 1826, als er Experimente zur Untersuchung des Durchgangs durch einen Leiter durchführte, enthüllte Ohm eine direkte Beziehung zwischen der Spannung der an den Stromkreis angelegten Stromquelle (obwohl es in diesem Fall richtiger ist, von der elektromotorischen Kraft der EMF zu sprechen) und der Widerstand des Leiters selbst. Die Abhängigkeit wurde theoretisch begründet, wodurch das Ohmsche Gesetz für einen geschlossenen Stromkreis auftauchte. Ein wichtiges Merkmal: Die Relevanz des offenbarten Grundgesetzes gilt nur in Abwesenheit einer äußeren Störkraft. Befindet sich also beispielsweise der Leiter in einem magnetischen Wechselfeld, so ist eine direkte Applikation der Formulierung nicht möglich.

Das Ohmsche Gesetz für einen geschlossenen Stromkreis wurde bei der Untersuchung des einfachsten Stromkreises aufgedeckt: Eine Stromquelle (mit einer EMF), Leiter gehen von ihren beiden Anschlüssen zu einem Widerstand, in dem eine gerichtete Bewegung ladungstragender Elementarteilchen stattfindet. Daher ist der Strom das Verhältnis der elektromotorischen Kraft zum Gesamtwiderstand des Stromkreises:

wobei E die in Volt gemessene elektromotorische Kraft ist; I - Stromwert in Ampere; R ist der elektrische Widerstand des Widerstands in Ohm. Beachten Sie, dass das Ohmsche Gesetz für einen geschlossenen Stromkreis alle Komponenten von R berücksichtigt. Bei der Berechnung eines vollständig geschlossenen Stromkreises wird R als Summe der Widerstände des Widerstands, des Leiters (r) und der Stromquelle (r0) verstanden. Also:

Wenn die Quelle r0 größer ist als die Summe von R + r, hängt die Stromstärke nicht von den Eigenschaften der angeschlossenen Last ab. Mit anderen Worten, die EMF-Quelle ist in diesem Fall Wenn der Wert von r0 kleiner als R + r ist, dann ist der Strom umgekehrt proportional zum gesamten externen Widerstand und die Stromversorgung erzeugt Spannung.

Bei der genauen Berechnung wird sogar der Spannungsverlust an den Verbindungsstellen berücksichtigt. Die elektromotorische Kraft wird durch Messung der Potentialdifferenz an den Ausgängen der Quelle bei abgeschalteter Last (Leerlauf) ermittelt.

Die Ohmschen Gesetze werden für einen Abschnitt eines Stromkreises genauso oft angewendet wie für einen geschlossenen Regelkreis. Der Unterschied besteht darin, dass die Berechnungen nicht die EMF, sondern nur die Potentialdifferenz berücksichtigen. Ein solches Gebiet wird als homogen bezeichnet. In diesem Fall gibt es einen Sonderfall, mit dem Sie die Eigenschaften für jedes seiner Elemente berechnen können. Schreiben wir es in Form einer Formel:

wobei U die Spannung oder Potentialdifferenz in Volt ist. Es wird mit einem Voltmeter gemessen, indem die Sonden parallel zu den Anschlüssen eines beliebigen Elements (Widerstand) geschaltet werden. Der resultierende Wert von U ist immer kleiner als die EMF.

Eigentlich ist diese Formel die bekannteste. Wenn man zwei beliebige Komponenten kennt, kann man die dritte aus der Formel finden. Die Berechnung von Konturen und Elementen erfolgt anhand des betrachteten Gesetzes für den Schaltungsabschnitt.

Das Ohmsche Gesetz für einen Magnetkreis ähnelt in vielerlei Hinsicht seiner Interpretation für einen elektrischen Kreis. Anstelle eines Leiters wird ein geschlossener Magnetkreis verwendet, die Quelle ist die Spulenwicklung mit Strom, der durch die Windungen fließt. Dementsprechend wird der entstehende Magnetkreis entlang geschlossen. Der im Kreis zirkulierende magnetische Fluss (F) hängt direkt vom Wert der MMF (magnetomotorische Kraft) und dem Widerstand des Materials gegen den Durchgang des magnetischen Flusses ab:

wobei F der magnetische Fluss in Webers ist; F - MDS, in Ampere (manchmal Gilberts); Rm ist der Dämpfungswiderstand.

Betrachten Sie das einfachste Leitersystem, das eine Stromquelle enthält (Abb. III.29). Angenommen, in einem Gerät, das elektrische Energie verbraucht, muss eine bestimmte Stromstärke aufrechterhalten werden, und die Elektronen müssen sich in die durch die Pfeile angegebene Richtung bewegen. Wenn Elektronen mit einer Gesamtladung gleich - übertragen werden, leisten die elektrischen Kräfte, die auf Elektronen in der Richtung einwirken, offensichtlich positive Arbeit, die gemäß Formel (1.42) nur von den Potentialen der Anfangs- und Endpunkte der abhängt Übertragungsbahn und ist gleich

Um die Potentiale konstant zu halten, muss die Stromquelle kontinuierlich Elektronen von Punkt 1 nach Punkt 2 zurücktransferieren. Dabei gilt es, die Anziehung von Elektronen zum positiv geladenen Punkt 1 und die Abstoßung vom negativ geladenen Punkt zu überwinden 2, d. h. die in der Quelle gerichtete elektrostatische Kraft von Punkt 2 nach Punkt 1 zu überwinden. Somit muss die Stromquelle eine dritte Kraft auf die Elektronen ausüben, die gegen die elektrostatische Kraft gerichtet ist

aufgrund von Kollisionen zwischen Elektronen und Atomen der Stromquelle. Während dieser Kollisionen geht ein Teil der kinetischen Energie der geordneten Bewegung von Elektronen verloren, und daher muss die Stromquelle den obigen Energieverlust innerhalb der Quelle selbst kompensieren, um die Geschwindigkeit dieser Bewegung konstant zu halten.

Die Gesamtarbeit, die von externen Kräften innerhalb der Stromquelle geleistet wird, wenn Ladung von Punkt 1 zu Punkt 2 übertragen wird, ist gleich der Summe aus: 1) Arbeit gegen elektrostatische Kräfte, die innerhalb der Stromquelle wirken, und 2) Energieverlust von Elektronen, wenn sie hindurchtreten die aktuelle Quelle:

Dieses Verhältnis drückt den Energieerhaltungssatz aus. Es ist offensichtlich, dass die Arbeit einer äußeren Kraft gleich der Arbeit ist, die von elektrostatischen Kräften außerhalb der Stromquelle geleistet wird. Damit stellt die Stromquelle auch die Quelle der Energie bzw. Arbeit dar, die durch bewegte Ladungen im äußeren Teil des Stromkreises freigesetzt wird Um die Potentiale konstant zu halten, muss die Stromquelle kontinuierlich Arbeit leisten, die den Energieverlust kompensiert im Außenkreis.

Um den Energieverlust von Elektronen abzuschätzen, wenn sie sich innerhalb der Stromquelle selbst bewegen, ist es notwendig, ihren elektrischen Widerstand zu kennen, dann gemäß Formel (2.13),

Gesamtarbeit äußerer Kräfte nach dem Energieerhaltungssatz (siehe Formel (2.19))

Das Verhältnis der Arbeit, die von äußeren Kräften innerhalb der Stromquelle geleistet wird, wenn eine Ladung durch sie bewegt wird, zum Wert dieser Ladung wird als elektromotorische Kraft (EMK) dieser Stromquelle bezeichnet und bezeichnet:

Basierend auf dem Ohmschen Gesetz für einen Kettenabschnitt

Diese Formel drückt das Ohmsche Gesetz für einen geschlossenen Stromkreis aus, durch den ein Gleichstrom fließt. Wenn man den Spannungsabfall in den äußeren Abschnitten des Stromkreises und den Spannungsabfall in der Stromquelle nennt, kann das Ohmsche Gesetz anders ausgedrückt werden:

Die in einem geschlossenen Stromkreis wirkende elektromotorische Kraft ist gleich der Summe der Spannungsabfälle in diesem Stromkreis.

Jede zweite von der Stromquelle geleistete Arbeit, also ihre Leistung,

Diese Arbeit ist gleich der Energie, die jede Sekunde an allen Widerständen des Stromkreises freigesetzt wird.

Wenn die Stromquelle nicht geschlossen ist, findet die geordnete Ladungsbewegung durch sie nicht statt und es gibt keinen Energieverlust innerhalb der Stromquelle. Eine äußere Kraft kann nur die Akkumulation von Ladungen an den Polen der Stromquelle verursachen. Diese Akkumulation hört auf, wenn innerhalb der Quelle zwischen ihren Polen ein elektrisches Feld auftritt, in dem die elektrostatische Kraft gleich der äußeren Kraft wird, d.h. Die Potentialdifferenz zwischen den Polen einer offenen Stromquelle kann nach Formel (1.39) berechnet werden:

außerdem kann die Integration entlang einer beliebigen Linie durchgeführt werden, die die Pole der Stromquelle verbindet. Auswechseln (Prüfladung wie üblich positiv setzen) und durch ersetzen

Allerdings wird bei der Ladungsübertragung von Punkt 2 zu Punkt dann gemäß obiger Definition Arbeit von äußeren Kräften gegen elektrostatische Kräfte verrichtet, z. d.s.

Somit ist die elektromotorische Kraft der Stromquelle gleich der Potentialdifferenz an ihren Polen im geöffneten Zustand. Wenn die Stromquelle gegen einen äußeren Stromkreis geschlossen ist, dann ist nach Formel (2.22) die Potentialdifferenz zwischen ihren Polen kleiner als e. d.s. durch die Größe des Spannungsabfalls in der Quelle selbst:

Angenommen, es gibt zwei Stromquellen im Stromkreis (Abb. II 1.30), die eingeschaltet werden können, so dass äußere Kräfte entweder in einer oder in entgegengesetzter Richtung (b) auf sie einwirken. Im ersten Fall (a) wirken äußere Kräfte in beiden Quellen in Richtung der Ladungsbewegung und verrichten positive Arbeit.Die Gesamtarbeit dieser Kräfte und dann wirkenden im Kreis e. d.s.

Die im Stromkreis freigesetzte Energie ist gleich der Summe der von beiden Quellen geleisteten Arbeit.

Im zweiten Fall (b) wirken an der Quelle I äußere Kräfte in Richtung der Ladungsbewegung und leisten positive Arbeit; bei Quelle II richten sich äußere Kräfte gegen die Ladungsbewegung und leisten negative Arbeit. Die Gesamtarbeit äußerer Kräfte im Kreislauf und die Gesamt-e. d.s. in Kontur

Betrachten Sie den einfachsten geschlossenen Stromkreis, der aus einer Quelle (galvanische Zelle, Batterie oder Generator) besteht.

und Widerstandswiderstand (Abb. 161). Eine Stromquelle hat auch einen Widerstand.Der Quellenwiderstand wird oft als Innenwiderstand bezeichnet, im Gegensatz zum externenSchaltungswiderstand. Beim Generator ist dies der Widerstand der Wicklungen, bei der galvanischen Zelle der Widerstand der Elektrolytlösung und der Elektroden

Das Ohmsche Gesetz für einen geschlossenen Stromkreis bezieht sich auf die Stromstärke im Stromkreis, die EMF und die Impedanz des Stromkreises. Dieser Zusammenhang lässt sich theoretisch mit dem Energieerhaltungssatz und dem Joule-Lenz-Gesetz (9.17) herstellen.

Lässt man eine Ladung zeitlich durch den Querschnitt des Leiters laufen, dann lässt sich die Arbeit äußerer Kräfte zur Bewegung der Ladung wie folgt schreiben: Nach der Definition der Stromstärke Also

Wenn diese Arbeit an den inneren und äußeren Abschnitten des Stromkreises ausgeführt wird, wird durch dessen Widerstand eine gewisse Wärme freigesetzt. Nach dem Joule-Lenz-Gesetz ist es gleich:

Nach dem Energieerhaltungssatz nach (9.20) und (9.21) erhalten wir:

Das Produkt aus Strom und Widerstand eines Abschnitts eines Stromkreises wird oft als Spannungsabfall über diesem Abschnitt bezeichnet. Somit ist die EMF gleich der Summe der Spannungsabfälle in den internen und externen Abschnitten eines geschlossenen Stromkreises.

Normalerweise wird das Ohmsche Gesetz für einen geschlossenen Stromkreis in der Form geschrieben:

Die Stromstärke in einem geschlossenen Stromkreis ist gleich dem Verhältnis der EMF des Stromkreises zu seinem Gesamtwiderstand.

Die Stromstärke hängt von drei Größen ab: Widerständen und äußeren und inneren Abschnitten des Stromkreises. Der Innenwiderstand der Stromquelle wirkt sich nicht merklich auf die Stromstärke aus, wenn er klein gegenüber dem Widerstand des äußeren Teils der Schaltung ist.In diesem Fall ist die Spannung an den Source-Anschlüssen ungefähr gleich

Aber im Kurzschlussfall wird die Stromstärke im Stromkreis genau durch den Innenwiderstand der Quelle bestimmt und kann bei einer elektromotorischen Kraft von mehreren Volt sehr groß, wenn auch klein sein (z. B. bei einer Ohm-Batterie). ). Die Drähte können schmelzen und die Quelle selbst kann ausfallen.

Enthält der Stromkreis mehrere in Reihe geschaltete Elemente, so ist die Gesamt-EMK des Stromkreises gleich der algebraischen Summe der EMK der einzelnen Elemente. Um das Vorzeichen der EMF einer beliebigen Quelle zu bestimmen, müssen Sie sich zunächst auf die Wahl der positiven Richtung zum Umgehen des Stromkreises einigen. In Abbildung 162 betrachtet positiv (willkürlich) die Umgehungsrichtung als gegen den Uhrzeigersinn.

Wenn sie beim Umgehen des Stromkreises vom Minuspol der Quelle zum Pluspol gelangen, leisten die äußeren Kräfte innerhalb der Quelle positive Arbeit. Wenn sie beim Umgehen des Stromkreises vom Pluspol der Quelle zum Minuspol gelangen, ist die EMF negativ. Äußere Kräfte innerhalb der Quelle leisten negative Arbeit. Für die in Abbildung 162 gezeigte Schaltung gilt also:

Wenn dann nach (9.23) die Stromstärke, d. h. die Stromrichtung, mit der Umgehungsrichtung des Stromkreises übereinstimmt. Im Gegensatz dazu ist die Richtung des Stroms der Umgehungsrichtung des Stromkreises entgegengesetzt. Der Gesamtwiderstand der Schaltung ist gleich der Summe aller Widerstände:

Bei einer Parallelschaltung von galvanischen Zellen mit gleicher EMK (oder anderen Quellen) ist die EMK der Batterie gleich der EMK eines der Elemente (Abb. 163). Der Innenwiderstand der Batterie wird nach der üblichen Regel der Parallelschaltung von Leitern berechnet. Für den in Abbildung 163 gezeigten Stromkreis wird gemäß dem Ohmschen Gesetz für einen geschlossenen Stromkreis die Stromstärke durch die folgende Formel bestimmt:

1. Warum ist das elektrische Feld geladener Teilchen (Coulomb-Feld) nicht in der Lage, einen konstanten elektrischen Strom im Stromkreis aufrechtzuerhalten? 2. Was nennt man Kräfte Dritter? 3. Was nennt man elektromotorische Kraft?

4. Formulieren Sie das Ohmsche Gesetz für einen geschlossenen Stromkreis. 5. Wovon hängt das Vorzeichen der EMK im Ohmschen Gesetz für einen geschlossenen Stromkreis ab?