5. Закон Ома для ділянки кола, і для всього кола.

Зако́н О́ма — це твердження про пропорційність сили струму в провіднику прикладеній напрузі.

Закон Ома справедливий для металів і напівпровідників при не надто великих прикладених напругах. Якщо для елемента електричного кола справедливий закон Ома, то говорять, що цей елемент має лінійну вольт-амперну характеристику.

У електротехніці прийнято записувати закон Ома у інтегральному вигляді

де U — прикладена напруга, I — сила струму, R — електричний опір провідника.

Зошит

Закон Ома для ділянки кола

На ділянці кола сила струму прямо пропорційна спаду напруги на цій ділянці, і обернено пропорційна опору цієї ділянки

І = , U=IR , R = .

Закон Ома для всього кола

Сила струму в колы прямопропорційна і обернено пропорційна всьому.

I = , де

R₀ = джерело, R = зовнішный опір.

E = I(R₀ +R)

6. Теплова дія електричного струму. Закон Джоуля-Ленца.

Коли через провідник проходить електричний струм, той нагрівається. Чим більша температура провідника, тим більший його опір.

Закон Джоуля — Ленца  — кількість теплоти, що виділяється струмом в провіднику, пропорційна силі струму, часу його проходження і падінню напруги.

,

де I — сила струму, R — опір, t — час.

Закон Джоуля-Ленца справедливий у межах застосованості закону Ома.

7. Режим роботи електричного кола.

Розглянемо основні режими роботи електричного кола.

Режим холостого (неробочого) ходу. В цьому випадку і тому

І = 0; U = E; U = 0; P₁ = P₂ = 0 i P = 0; = 1.

Остання рівність пояснюється тим, що при холостому ході відсутні втрати потужності на внутрішньому опорі.

Режим короткого замикання. Коротке замикання має місце при R = 0 . Для цього режиму

; U = 0; U = E; ; P₂ = 0 i P = P₁; .

При короткому замиканні струм у колі досягає максимального значення.

Режим узгодженого навантаження. Оскільки у двох розглянутих випадках корисна потужність Р₂ = 0, то доцільно знайти умову, за якої ця потужність матиме максимальне значення. Зрозуміло, що ця потужність буде залежити від опору R за умови, що е.р.с. Е і внутрішній опір r будемо вважати незмінними.

З цією метою з рівняння /4.5/ визначимо похідну і прирівнюємо її до нуля:

або .

Звідки виходить, що .

Отже, потужність, що виділяється у зовнішньому навантаженні буде максимальною, коли опір навантаження дорівнює внутрішньому опору джерела.

Такий режим роботи називають узгодженим режимом або режимом узгодженого навантаження.

Очевидно, в цьому випадку будемо мати:

; ; ; ;

; і .

Режим узгодженого навантаження використовують у тих випадках, коли необхідно забезпечити максимально можливе значення вихідної потужності, не звертаючи увагу на величину к.к.д.

Т акі режими роботи бувають доцільними в електронних пристроях, для яких характерні невеликі рівні потужності. Електричні системи великої потужності, наприклад, системи енергопостачання, працюють в режимі, близькому до режиму холостого ходу, що забезпечує їх високий к.к.д.

Графіки зміни Е, , , Р₁, , і в залежності від струму І, тобто від режиму роботи, зображені на рис.4.2.