En la naturaleza, existen dos tipos principales de materiales, conductores y no conductores (dieléctricos). Estos materiales se diferencian por la presencia de condiciones para el movimiento de la corriente eléctrica (electrones) en ellos.

Están fabricados con materiales conductores (cobre, aluminio, grafito y muchos otros). conductores eléctricos, los electrones que contienen no están ligados y pueden moverse libremente.

En los dieléctricos, los electrones están estrechamente unidos a los átomos, por lo que la corriente no puede fluir a través de ellos. Se utilizan para aislar cables y piezas de aparatos eléctricos.

Para que los electrones comiencen a moverse en un conductor (la corriente fluye a través de una sección del circuito), necesitan crear condiciones. Para ello, debe haber un exceso de electrones al inicio del tramo de la cadena y un déficit al final. Para crear tales condiciones, se utilizan fuentes de voltaje: acumuladores, baterías, centrales eléctricas.

En 1827 Georg Simón Ohm descubrió la ley de la corriente eléctrica. La Ley y la unidad de medida de la resistencia recibieron su nombre. El significado de la ley es el siguiente.

Cuanto más gruesa sea la tubería y mayor sea la presión del agua en el suministro de agua (a medida que aumenta el diámetro de la tubería, la resistencia al agua disminuye), más agua fluirá. Si imaginamos que el agua son electrones ( electricidad), entonces cuanto más grueso sea el cable y mayor sea el voltaje (a medida que aumenta la sección transversal del cable, la resistencia actual disminuye), mayor será la corriente que fluirá a través de la sección del circuito.

La corriente que fluye a través circuito eléctrico, es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional al valor de la resistencia del circuito.

Dónde I– intensidad de corriente, medida en amperios e indicada por la letra A; Ud. EN; R– resistencia, medida en ohmios y designada Ohm.

Si se conoce la tensión de alimentación Ud. y resistencia del aparato eléctrico R, luego usando la fórmula anterior, usando calculadora online, es fácil determinar la intensidad de la corriente que fluye a través del circuito. I.

Utilizando la ley de Ohm, se calculan los parámetros eléctricos del cableado eléctrico, los elementos calefactores y todos los elementos de radio de los equipos electrónicos modernos, ya sea una computadora, un televisor o un teléfono celular.

Aplicación de la ley de Ohm en la práctica.

En la práctica, a menudo no es necesario determinar la fuerza actual I, y el valor de resistencia R. Transformando la fórmula de la ley de Ohm, puedes calcular el valor de la resistencia. R, conociendo la corriente que fluye I y valor de voltaje Ud..

Es posible que sea necesario calcular el valor de resistencia, por ejemplo, al realizar un bloque de carga para probar la fuente de alimentación de una computadora. Por lo general, hay una etiqueta en la caja de la fuente de alimentación de la computadora que enumera la corriente de carga máxima para cada voltaje. Basta con ingresar los valores de voltaje dados y la corriente de carga máxima en los campos de la calculadora y como resultado del cálculo obtenemos el valor de la resistencia de carga para un voltaje dado. Por ejemplo, para un voltaje de +5 V con una corriente máxima de 20 A, la resistencia de carga será de 0,25 ohmios.

Fórmula de la ley de Joule-Lenz

Hemos calculado el valor de la resistencia para hacer un bloque de carga para la fuente de alimentación de la computadora, pero aún necesitamos determinar qué potencia debe tener la resistencia. Aquí ayudará otra ley de la física, que, independientemente una de otra, fue descubierta simultáneamente por dos científicos de la física. En 1841 James Joule y en 1842 Emil Lenz. Esta ley lleva su nombre. Ley de Joule-Lenz.

La potencia consumida por la carga es directamente proporcional al voltaje aplicado y la corriente que fluye. En otras palabras, cuando el voltaje y la corriente cambian, el consumo de energía cambiará proporcionalmente.

Conociendo el voltaje de suministro y la corriente consumida por un aparato eléctrico, puede usar una fórmula para determinar cuánta energía consume. Simplemente ingrese los datos en los cuadros a continuación en la calculadora en línea.

La ley de Joule-Lenz también permite conocer la corriente consumida por un aparato eléctrico conociendo su potencia y tensión de alimentación. La cantidad de corriente consumida es necesaria, por ejemplo, para seleccionar la sección transversal del cable al tender cableado eléctrico o para calcular la clasificación.

Por ejemplo, calculemos el consumo actual de una lavadora. Según el pasaporte, el consumo de energía es de 2200 W, el voltaje en la red eléctrica doméstica es de 220 V. Sustituimos los datos en las ventanas de la calculadora, encontramos que la lavadora consume una corriente de 10 A.

Otro ejemplo: decides instalar un faro adicional o un amplificador de sonido en tu coche. Conociendo el consumo de energía del aparato eléctrico instalado, es fácil calcular el consumo de corriente y seleccionar la sección transversal de cable correcta para la conexión al cableado eléctrico del vehículo. Digamos que un faro adicional consume una potencia de 100 W (la potencia de la bombilla instalada en el faro), el voltaje a bordo de la red del automóvil es de 12 V. Sustituimos los valores de potencia y voltaje en En la ventana de la calculadora, encontramos que la corriente consumida será de 8,33 A.

Habiendo entendido solo dos fórmulas simples, podrá calcular fácilmente las corrientes que fluyen a través de los cables y el consumo de energía de cualquier aparato eléctrico; prácticamente comenzará a comprender los conceptos básicos de la ingeniería eléctrica.

Fórmulas convertidas de la ley de Ohm y Joule-Lenz.

Encontré en Internet una imagen en forma de tableta redonda, en la que están colocadas con éxito las fórmulas de la ley de Ohm y la ley de Joule-Lenz y las opciones para la transformación matemática de las fórmulas. La placa representa cuatro sectores no relacionados entre sí y es muy conveniente para el uso práctico.

Usando la tabla, es fácil seleccionar una fórmula para calcular el parámetro requerido del circuito eléctrico usando otros dos conocidos. Por ejemplo, es necesario determinar el consumo actual de un producto en función de la potencia y el voltaje conocidos de la red de suministro. Si observamos la tabla del sector actual, vemos que la fórmula I=P/U es adecuada para el cálculo.

Y si necesita determinar el voltaje de suministro U en función del consumo de energía P y la corriente I, entonces puede usar la fórmula del sector inferior izquierdo, la fórmula U=P/I será suficiente.

Las cantidades sustituidas en las fórmulas deben expresarse en amperios, voltios, vatios u ohmios.

« Física - décimo grado"

Electricidad- movimiento dirigido de partículas cargadas. Gracias a la corriente eléctrica, se iluminan los apartamentos, se ponen en movimiento máquinas herramienta, se calientan los quemadores de las estufas eléctricas, se enciende la radio, etc.

Consideremos el caso más simple de movimiento dirigido de partículas cargadas: la corriente continua.

¿Qué carga eléctrica se llama elemental?
¿Cuál es la carga eléctrica elemental?
¿Cuál es la diferencia entre cargas en un conductor y un dieléctrico?

Cuando partículas cargadas se mueven en un conductor, la carga eléctrica se transfiere de un punto a otro. Sin embargo, si las partículas cargadas experimentan un movimiento térmico aleatorio, como los electrones libres en un metal, entonces no se produce transferencia de carga (figura 15.1, a). La sección transversal del conductor en promedio cruza mismo número electrones en dos direcciones opuestas. La carga eléctrica se transfiere a través de sección transversal conductor solo si, junto con el movimiento aleatorio, los electrones participan en un movimiento dirigido (figura 15.1, b). En este caso, dicen que el conductor va electricidad.

La corriente eléctrica es el movimiento ordenado (dirigido) de partículas cargadas.

La corriente eléctrica tiene una dirección determinada.

Se considera que la dirección de la corriente es la dirección del movimiento de las partículas cargadas positivamente.

Si mueves un cuerpo generalmente neutral, entonces, a pesar del movimiento ordenado. numero enorme electrones y núcleos atómicos, no se producirá corriente eléctrica. La carga total transferida a través de cualquier sección transversal será igual a cero, ya que cargas de diferentes signos se mueven con el mismo velocidad media.

La dirección de la corriente coincide con la dirección del vector de voltaje. campo eléctrico. Si la corriente se forma por el movimiento de partículas cargadas negativamente, entonces se considera la dirección de la corriente. direccion opuesta movimientos de partículas.

La elección de la dirección de la corriente no es muy exitosa, ya que en la mayoría de los casos la corriente representa el movimiento ordenado de electrones, partículas cargadas negativamente. La elección de la dirección actual se hizo en un momento en el que electrones libres todavía no sabían nada sobre los metales.

Acción de la corriente.

No vemos directamente el movimiento de partículas en un conductor. La presencia de corriente eléctrica debe juzgarse por las acciones o fenómenos que la acompañan.

En primer lugar, el conductor por el que circula la corriente se calienta.

En segundo lugar, la corriente eléctrica puede cambiar. composición química conductor: por ejemplo, aislando sus componentes químicos (cobre de una solución sulfato de cobre etc.).

En tercer lugar, la corriente ejerce una fuerza sobre las corrientes vecinas y los cuerpos magnetizados. Esta acción de la corriente se llama magnético.

Por tanto, gira una aguja magnética cerca de un conductor que transporta corriente. El efecto magnético de la corriente, a diferencia del químico y térmico, es el principal, ya que se manifiesta en todos los conductores sin excepción. Acción química La corriente se observa solo en soluciones y electrolitos fundidos, y el calentamiento está ausente en los superconductores.

En una bombilla incandescente, debido al paso de la corriente eléctrica, emite luz visible, y el motor eléctrico realiza un trabajo mecánico.

Fuerza actual.

Si en un circuito circula corriente eléctrica, esto significa que a través de la sección transversal del conductor se transfiere constantemente una carga eléctrica.

La carga transferida por unidad de tiempo sirve como principal característica cuantitativa de la corriente, llamada fuerza actual.

Si se transfiere una carga Δq a través de la sección transversal de un conductor durante un tiempo Δt, entonces el valor promedio de la corriente es igual a

Fuerza media la corriente es igual a la relación entre la carga Δq que pasa a través de la sección transversal del conductor durante el intervalo de tiempo Δt y este período de tiempo.

Si la intensidad de la corriente no cambia con el tiempo, entonces la corriente se llama permanente.

Fuerza corriente alterna V este momento El tiempo también está determinado por la fórmula (15.1), pero el intervalo de tiempo Δt en este caso debería ser muy pequeño.

La intensidad actual, como la carga, es una cantidad escalar. ella podría ser como positivo, entonces negativo. El signo de la corriente depende de cuál de las direcciones alrededor del circuito se toma como positiva. Fuerza actual I > 0 si la dirección de la corriente coincide con la dirección positiva elegida condicionalmente a lo largo del conductor. De otra forma yo< 0.

Relación entre la fuerza actual y la velocidad del movimiento direccional de partículas.

Sea un conductor cilíndrico (figura 15.2) que tenga una sección transversal con área S.

Para el sentido positivo de la corriente en un conductor tomamos el sentido de izquierda a derecha. La carga de cada partícula se considerará igual a q 0. El volumen del conductor, limitado por las secciones transversales 1 y 2 con una distancia Δl ​​entre ellas, contiene nSΔl partículas, donde n es la concentración de partículas (portadores de corriente). Su carga total en el volumen seleccionado es q = q 0 nSΔl. Si las partículas se mueven de izquierda a derecha con una velocidad promedio υ, entonces durante el tiempo todas las partículas contenidas en el volumen considerado pasarán por la sección transversal 2. Por lo tanto, la intensidad de la corriente es igual a:

La unidad SI de corriente es el amperio (A).

Esta unidad se establece sobre la base de la interacción magnética de corrientes.

Medir la fuerza actual amperímetros. El principio de diseño de estos dispositivos se basa en acción magnética actual.

La velocidad del movimiento ordenado de los electrones en un conductor.

Encontremos la velocidad del movimiento ordenado de los electrones en un conductor metálico. Según la fórmula (15.2) donde e es el módulo de carga del electrón.

Sea, por ejemplo, la intensidad de la corriente I = 1 A y el área de la sección transversal del conductor S = 10 -6 m 2. Módulo de carga electrónica e = 1,6 · 10 -19 C. El número de electrones en 1 m 3 de cobre es igual al número de átomos en este volumen, ya que uno de electrones de valencia cada átomo de cobre es libre. Este número es n ≈ 8,5 10 28 m -3 (este número se puede determinar resolviendo el problema 6 del § 54). Por eso,

Como puede ver, la velocidad del movimiento ordenado de los electrones es muy baja. Es muchas veces menor que la velocidad del movimiento térmico de los electrones en el metal.

Condiciones necesarias para la existencia de corriente eléctrica.

Para el surgimiento y existencia de una corriente eléctrica constante en una sustancia, es necesario tener gratis partículas cargadas.

Sin embargo, esto todavía no es suficiente para que se produzca una corriente.

Para crear y mantener el movimiento ordenado de partículas cargadas, se requiere una fuerza que actúe sobre ellas en una determinada dirección.

Si esta fuerza deja de actuar, entonces el movimiento ordenado de partículas cargadas cesará debido a las colisiones con iones. red cristalina metales o moléculas de electrolitos neutros y los electrones se moverán aleatoriamente.

Como sabemos, las partículas cargadas actúan sobre un campo eléctrico con la fuerza:

Normalmente, es el campo eléctrico dentro del conductor el que provoca y mantiene el movimiento ordenado de las partículas cargadas.
Sólo en el caso estático, cuando las cargas están en reposo, el campo eléctrico dentro del conductor es cero.

Si hay un campo eléctrico dentro del conductor, entonces existe una diferencia de potencial entre los extremos del conductor de acuerdo con la fórmula (14.21). Como mostró el experimento, cuando la diferencia de potencial no cambia con el tiempo, una corriente eléctrica directa. A lo largo del conductor, el potencial disminuye desde el valor máximo en un extremo del conductor hasta el mínimo en el otro, ya que la carga positiva, bajo la influencia de las fuerzas del campo, se mueve en la dirección del potencial decreciente.

Si un conductor aislado se coloca en un campo eléctrico \(\overrightarrow(E)\), entonces la fuerza \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) actuará sobre las cargas libres \(q\) en el conductor \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) Como resultado, se produce un movimiento a corto plazo en el conductor cargos gratis. Este proceso finalizará cuando el campo eléctrico propio de las cargas que surgen en la superficie del conductor compense completamente el campo externo. El campo electrostático resultante dentro del conductor será cero.

Sin embargo, en los conductores, bajo ciertas condiciones, puede ocurrir un movimiento ordenado continuo de portadores de carga eléctrica libres.

El movimiento dirigido de partículas cargadas se llama corriente eléctrica.

La dirección de la corriente eléctrica se considera la dirección del movimiento de las cargas libres positivas. Para que exista una corriente eléctrica en un conductor, se debe crear un campo eléctrico en él.

Una medida cuantitativa de la corriente eléctrica es fuerza actual\(yo\) - escalar cantidad física, igual a la proporción carga \(\Delta q\) transferida a través de la sección transversal del conductor (Fig. 1.8.1) durante el intervalo de tiempo \(\Delta t\), a este intervalo de tiempo:

$$I = \frac(\Delta q)(\Delta t) $$

Si la intensidad de la corriente y su dirección no cambian con el tiempo, entonces dicha corriente se llama permanente .

En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la corriente se mide en amperios (A). La unidad actual de 1 A se establece de acuerdo con interacción magnética dos conductores paralelos con corriente.

La corriente eléctrica directa sólo se puede crear en circuito cerrado , en el que los transportistas gratuitos circulan por trayectorias cerradas. Campo eléctrico en diferentes puntos dicha cadena es constante en el tiempo. Por tanto, el campo eléctrico en el circuito. corriente continua tiene el caracter de congelado campo electrostático. Pero cuando una carga eléctrica se mueve en un campo electrostático a lo largo de una trayectoria cerrada, el trabajo realizado por las fuerzas eléctricas es cero. Por tanto, para la existencia de corriente continua, es necesario disponer en el circuito eléctrico de un dispositivo que sea capaz de crear y mantener diferencias de potencial en tramos del circuito debido al trabajo de fuerzas. origen no electrostático. Estos dispositivos se llaman fuentes de CC . Las fuerzas de origen no electrostático que actúan sobre los portadores de carga gratuita de fuentes actuales se denominan fuerzas externas .

La naturaleza de las fuerzas externas puede variar. En las pilas galvánicas o baterías surgen como resultado. procesos electroquímicos, en los generadores de corriente continua, surgen fuerzas externas cuando los conductores se mueven en un campo magnético. La fuente de corriente en el circuito eléctrico desempeña el mismo papel que la bomba, necesaria para bombear fluido en un sistema hidráulico cerrado. Bajo la influencia de fuerzas externas, las cargas eléctricas se mueven dentro de la fuente actual. contra Fuerzas de campo electrostático, gracias a las cuales se puede mantener una corriente eléctrica constante en un circuito cerrado.

al moverse cargas eléctricas En un circuito de corriente continua, las fuerzas externas que actúan dentro de las fuentes de corriente realizan trabajo.

Una cantidad física igual a la relación del trabajo \(A_(st)\) de las fuerzas externas al mover una carga \(q\) desde el polo negativo de la fuente de corriente al polo positivo al valor de esta carga se llama fuerza electromotriz de la fuente (FEM):

$$EMF=\varepsilon=\frac(A_(st))(q). $$

Por tanto, la FEM está determinada por el trabajo realizado por fuerzas externas cuando se mueve una sola carga positiva. La fuerza electromotriz, al igual que la diferencia de potencial, se mide en Voltios (V).

Cuando una sola carga positiva se mueve a lo largo de un circuito cerrado de corriente continua, el trabajo realizado por las fuerzas externas es igual a la suma de las fem que actúan en este circuito y el trabajo realizado por el campo electrostático es cero.

Un circuito de CC se puede dividir en secciones separadas. Aquellas áreas donde no actúan fuerzas externas (es decir, áreas que no contienen fuentes de corriente) se denominan homogéneo . Las áreas que contienen fuentes actuales se llaman heterogéneo .

Cuando una sola carga positiva se mueve a lo largo de una determinada sección del circuito, el trabajo lo realizan fuerzas electrostáticas (Coulomb) y externas. El trabajo de las fuerzas electrostáticas es igual a la diferencia de potencial \(\Delta \phi_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)\) entre los puntos inicial (1) y final (2) de la sección no homogénea. . El trabajo de las fuerzas externas es igual, por definición, a la fuerza electromotriz \(\mathcal(E)\) que actúa en un área determinada. Es por eso trabajo de tiempo completo igual a

$$U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2) + \mathcal(E)$$

Tamaño Ud. 12 generalmente se llama Voltaje en la sección de cadena 1-2. En el caso de un área homogénea, el voltaje es igual a la diferencia de potencial:

$$U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)$$

El físico alemán G. Ohm estableció experimentalmente en 1826 que la intensidad de la corriente \(I\) que fluye a través de un conductor metálico homogéneo (es decir, un conductor en el que no actúan fuerzas externas) es proporcional al voltaje \(U\) en los extremos. del conductor:

$$I = \frac(1)(R) U; \: U = IR$$

donde \(R\) = constante.

Tamaño R generalmente llamado resistencia eléctrica . Un conductor con resistencia eléctrica se llama resistor . Esta relación expresa la ley de ohm para sección homogénea de la cadena: La corriente en un conductor es directamente proporcional al voltaje aplicado e inversamente proporcional a la resistencia del conductor.

La unidad SI de resistencia eléctrica de los conductores es Ohm (Ohm). Una resistencia de 1 ohmio tiene una sección del circuito en la que se produce una corriente de 1 A con un voltaje de 1 V.

Los conductores que obedecen la ley de Ohm se llaman lineal . Dependencia gráfica de la corriente \(I\) del voltaje \(U\) (dichos gráficos se denominan características de voltios-amperios , abreviado como CVC) se representa mediante una línea recta que pasa por el origen. Cabe señalar que existen muchos materiales y dispositivos que no obedecen la ley de Ohm, p. diodo semiconductor o lámpara de descarga de gas. Incluso los conductores metálicos con corriente tienen suficiente gran fuerza Existe una desviación de la ley lineal de Ohm, ya que resistencia eléctrica Los conductores metálicos aumentan con la temperatura.

Para una sección de un circuito que contiene una fem, la ley de Ohm se escribe de la siguiente forma:

$$IR = U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2) + \mathcal(E) = \Delta \phi_(12) + \mathcal(E)$$
$$\color(azul)(I = \frac(U)(R))$$

Esta relación se suele llamar ley de ohm generalizada o Ley de Ohm para una sección no uniforme del circuito..

En la Fig. 1.8.2 muestra un circuito de CC cerrado. Sección de cadena ( CD) es homogéneo.

Según la ley de Ohm

$$IR = \Delta\phi_(cd)$$

Trama ( ab) contiene una fuente actual con una fem igual a \(\mathcal(E)\).

Según la ley de Ohm para un área heterogénea,

$$Ir = \Delta \phi_(ab) + \mathcal(E)$$

Sumando ambas igualdades obtenemos:

$$I(R+r) = \Delta\phi_(cd) + \Delta \phi_(ab) + \mathcal(E)$$

Pero \(\Delta\phi_(cd) = \Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab)\).

$$\color(azul)(I=\frac(\mathcal(E))(R + r))$$

Esta fórmula expresa Ley de Ohm para un circuito completo. : la intensidad de la corriente en el circuito completo es igual a la fuerza electromotriz de la fuente dividida por la suma de las resistencias de las secciones homogéneas y no homogéneas del circuito (resistencia interna de la fuente).

Resistencia rárea heterogénea en la Fig. 1.8.2 se puede considerar como resistencia interna de la fuente actual . En este caso, el área ( ab) en la Fig. 1.8.2 es la parte interna de la fuente. si puntos a Y b corto con un conductor cuya resistencia es pequeña en comparación con la resistencia interna de la fuente (\(R\ \ll r\)), entonces el circuito fluirá actual cortocircuito

$$I_(kz)=\frac(\mathcal(E))(r)$$

Corriente de cortocircuito - fuerza maxima corriente que se puede obtener de esta fuente con fuerza electromotriz \(\mathcal(E)\) y resistencia interna \(r\). Para fuentes con baja resistencia interna, la corriente de cortocircuito puede ser muy alta y causar la destrucción del circuito o fuente eléctrica. Por ejemplo, en baterías de plomo ácido Utilizado en automóviles, la corriente de cortocircuito puede ser de varios cientos de amperios. Especialmente peligrosos son los cortocircuitos en las redes de iluminación alimentadas desde subestaciones (miles de amperios). Para evitar los efectos destructivos de corrientes tan grandes, se incluyen en el circuito fusibles o disyuntores especiales.

En algunos casos, para evitar valores peligrosos de corriente de cortocircuito, se conecta alguna resistencia externa en serie a la fuente. Entonces la resistencia r es igual a la suma de la resistencia interna de la fuente y la resistencia externa, y durante un cortocircuito la intensidad de la corriente no será excesivamente grande.

Si el circuito externo está abierto, entonces \(\Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab) = \mathcal(E)\), es decir, la diferencia de potencial en los polos de una batería abierta es igual a su fem.

Si la resistencia de carga externa R encendido y la corriente fluye a través de la batería I, la diferencia de potencial en sus polos se vuelve igual

$$\Delta \phi_(ba) = \mathcal(E) - Ir$$

En la Fig. 1.8.3 muestra una representación esquemática de una fuente de corriente continua con EMF igual\(\mathcal(E)\) y resistencia interna r en tres modos: “inactivo”, funcionamiento con carga y modo cortocircuito (cortocircuito). Se indican la intensidad \(\overrightarrow(E)\) del campo eléctrico dentro de la batería y las fuerzas que actúan sobre las cargas positivas:\(\overrightarrow(F)_(e)\) - fuerza eléctrica y \(\overrightarrow(F)_(st)\) - fuerza de terceros. En modo cortocircuito, el campo eléctrico dentro de la batería desaparece.

Para medir voltajes y corrientes en circuitos eléctricos de CC, se utilizan instrumentos especiales: voltímetros Y amperímetros.

Voltímetro diseñado para medir la diferencia de potencial aplicada a sus terminales. el conecta paralelo la sección del circuito donde se mide la diferencia de potencial. Cualquier voltímetro tiene alguna resistencia interna \(R_(V)\). Para que el voltímetro no introduzca una redistribución notable de corrientes cuando se conecta al circuito que se está midiendo, su resistencia interna debe ser grande en comparación con la resistencia de la sección del circuito al que está conectado. Para el circuito mostrado en la Fig. 1.8.4, esta condición se escribe como:

$$R_(B)\gg R_(1)$$

Esta condición significa que la corriente \(I_(V) = \Delta \phi_(cd) / R_(V)\) que fluye a través del voltímetro es mucho menor que la corriente \(I = \Delta \phi_(cd) / R_ (1 )\), que fluye a través de la sección probada del circuito.

Dado que no actúan fuerzas externas dentro del voltímetro, la diferencia de potencial en sus terminales coincide, por definición, con el voltaje. Por tanto, podemos decir que un voltímetro mide voltaje.

Amperímetro Diseñado para medir la corriente en un circuito. El amperímetro se conecta en serie a un circuito abierto para que toda la corriente medida pase a través de él. El amperímetro también tiene cierta resistencia interna \(R_(A)\). A diferencia de un voltímetro, la resistencia interna de un amperímetro debe ser bastante pequeña en comparación con la resistencia total de todo el circuito. Para el circuito de la Fig. 1.8.4 La resistencia del amperímetro debe satisfacer la condición

$$R_(A) \ll (r + R_(1) + R(2))$$

para que cuando se enciende el amperímetro, la corriente en el circuito no cambie.

Los instrumentos de medición (voltímetros y amperímetros) son de dos tipos: puntero (analógico) y digital. Los contadores eléctricos digitales son complejos dispositivos electrónicos. Normalmente, los instrumentos digitales proporcionan una mayor precisión de medición.

La corriente eléctrica es el movimiento dirigido de partículas cargadas en una determinada dirección a lo largo de un conductor.

Corriente del conductor

Para que en un conductor surja una corriente es necesario que en algún medio existan cargas eléctricas libres. Estas cargas se ven obligadas a moverse por una cierta fuerza F, igual al valor carga q multiplicada por la intensidad del campo E.

La dirección de movimiento de las cargas positivas se toma como dirección de la corriente.

Existe un campo eléctrico si la diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera de un conductor ubicado en este campo no es cero.

Sin embargo, en tal campo, el movimiento dirigido de cargas eléctricas conducirá al hecho de que los potenciales en los extremos del conductor serán los mismos. Se detendrá el movimiento de cargas. En consecuencia, el campo eléctrico también desaparecerá. Para mantener la existencia de un campo eléctrico se necesita un dispositivo llamado fuente de corriente. La fuente actual pueden ser baterías, acumuladores, generadores eléctricos, paneles solares.

Corriente continua y alterna

CORRIENTE CONTINUA

La corriente constante es una corriente cuya dirección y magnitud no cambian con el tiempo. La gráfica de la corriente continua con respecto al eje del tiempo es una línea recta.

El campo eléctrico con cuya ayuda se crea una corriente continua en un conductor se llama estacionario.

La fuente de CC más simple es elemento químico(batería o célula galvánica). La dirección de la corriente en tal fuente no puede cambiar espontáneamente.

Corriente alterna

La corriente variable es una corriente cuya magnitud y dirección, a diferencia de la corriente continua, cambian con el tiempo según un patrón determinado. Además, estos cambios se repiten después de ciertos períodos de tiempo.

Si trazamos una gráfica de corriente alterna, veremos que tiene forma de sinusoide.

El período de tiempo durante el cual ocurre un ciclo completo de cambio de corriente se llama período. Y al número de periodos completos en 1 segundo se le llama frecuencia CA. Valor máximo actual durante período completo llamado valor de corriente de amplitud. El valor actual en cualquier momento seleccionado se llama valor actual instantáneo.

Las fuentes de corriente alterna son generadores de corriente alterna.

Para fines industriales y de iluminación, la corriente alterna se produce mediante potentes generadores accionados por motores. Combustión interna, turbinas de vapor o de agua.

Fuerza actual

Fuerza actual nombra la cantidad igual a la carga, que fluye a través de la sección transversal del conductor por unidad de tiempo.

EN sistema internacional Unidades (SI) La corriente se mide en amperios.

Para una sección de un circuito, la intensidad de la corriente, según la ley de Ampere, es directamente proporcional al voltaje U aplicado a la sección del circuito, e inversamente proporcional a la resistencia del conductor de esta sección R.

Esta fórmula es válida para corriente continua.

La intensidad actual se mide utilizando un dispositivo especial: un amperímetro.

voltaje de corriente alterna cambios según la ley armónica

U = U m cos ωt

Una corriente eléctrica alterna en un conductor surge bajo la influencia de un campo eléctrico alterno. La frecuencia y fase de las oscilaciones de corriente alterna coinciden con la frecuencia y fase de las oscilaciones de voltaje.

El valor instantáneo de la corriente alterna se expresa mediante la fórmula.

i = I m cos ωt

Dónde i– valor actual instantáneo

Soy- valor de amplitud de la corriente

ω - frecuencia angular

ω = 2πf

F– frecuencia CA

El valor de amplitud de la corriente es igual a Yo m = U m /R

El valor efectivo de la corriente alterna es el valor en el que la potencia promedio en un conductor en un circuito de corriente alterna es igual a la potencia en el mismo conductor en un circuito de corriente continua.

I D = 1,44 Soy

Casi todos los equipos eléctricos. empresas industriales, Accesorios están alimentados por red eléctrica de CA.

En el § 8 vimos un experimento con una lámpara y dos espirales (resistencias). Observamos que cuando cambiamos la corriente nos referimos a un cambio en el flujo de electrones que pasan a través del conductor. Esta frase se refería Conductores de metal sólido. En metales líquidos (por ejemplo, mercurio), en sustancias fundidas o disueltas (por ejemplo, en sales, ácidos y álcalis), así como en gases, la corriente es creada por electrones e iones (ver § 8). Todos ellos son portadores de carga eléctrica.
Por lo tanto, por intensidad de corriente es más conveniente entender no el número de diversas partículas cargadas (electrones y/o iones) que pasan a través de un conductor durante un período de tiempo, sino la carga total transferida a través de un conductor por unidad de tiempo. En forma de fórmula se ve así:

Entonces, fuerza actual - una cantidad física que muestra la carga que pasa a través de un conductor por unidad de tiempo.

Se utiliza un dispositivo para medir la intensidad de la corriente. amperímetro. Está conectado en serie con la sección del circuito en la que se va a medir la corriente. Unidad de corriente - 1 amperio(1A). Se instala midiendo la fuerza de interacción (atracción o repulsión) de los conductores con la corriente. Para obtener una explicación, consulte la imagen con tiras de papel de aluminio publicada al principio de este tema.
Se considera 1 amperio la corriente que, al pasar por dos conductores rectilíneos paralelos, longitud infinita y de pequeño diámetro, ubicados a una distancia de 1 m entre sí en el vacío, provocan una fuerza de interacción igual a 0,0000002 N en una sección de un conductor de 1 m de largo.
Vamos a quedar leyes de distribución actual en circuitos con diferentes conexiones de conductores. En los diagramas “a”, “b”, “c” la lámpara y el reóstato están conectados secuencialmente. En los diagramas “d”, “d”, “f” las lámparas están conectadas paralelo. Cogemos un amperímetro y midamos la corriente en los lugares marcados con puntos rojos.
Primero, encendemos el amperímetro entre el reóstato y la lámpara (circuito "a"), medimos la intensidad de la corriente y lo designamos con el símbolo Igeneralmente. Luego colocamos el amperímetro a la izquierda del reóstato (diagrama “b”). Midamos la fuerza actual, denotándola con el símbolo. I1 . Luego colocamos el amperímetro a la izquierda de la lámpara, denotamos la intensidad actual. I2 (diagrama “c”).


en todas las secciones del circuito con conexión en serie de conductores, la intensidad de la corriente es la misma:

Midamos ahora la intensidad de la corriente en varias secciones del circuito con coneccion paralela dos lámparas. En el diagrama "d", el amperímetro mide la corriente total; en los diagramas "d" y "f": la intensidad de las corrientes que pasan a través de las lámparas superior e inferior.


Múltiples dimensiones muestra esa intensidad de corriente en la parte no ramificada del circuito con conexión en paralelo de conductores ( fuerza general corriente) es igual a la suma de las corrientes en todas las ramas de este circuito.