Байгалийн хувьд дамжуулагч ба дамжуулдаггүй (диэлектрик) гэсэн хоёр үндсэн төрлийн материал байдаг. Эдгээр материалууд нь тэдгээрийн доторх цахилгаан гүйдэл (электрон) шилжих нөхцөл байдгаараа ялгаатай байдаг.

Тэдгээр нь дамжуулагч материалаар хийгдсэн (зэс, хөнгөн цагаан, бал чулуу болон бусад олон). цахилгаан дамжуулагч, тэдгээрийн доторх электронууд хоорондоо холбогддоггүй бөгөөд чөлөөтэй хөдөлж чаддаг.

Диэлектрикийн хувьд электронууд атомуудтай нягт холбоотой байдаг тул тэдгээрийн дундуур гүйдэл гүйж чадахгүй. Эдгээр нь цахилгаан хэрэгслийн утас, эд ангиудын тусгаарлагчийг хийхэд хэрэглэгддэг.

Электронууд дамжуулагч дотор хөдөлж эхлэхийн тулд (хэлхээний хэсгээр гүйдэл урсдаг) нөхцөлийг бүрдүүлэх шаардлагатай. Үүнийг хийхийн тулд гинжин хэлхээний эхэнд илүүдэл электрон, төгсгөлд нь дутагдалтай байх ёстой. Ийм нөхцлийг бүрдүүлэхийн тулд хүчдэлийн эх үүсвэрийг ашигладаг - аккумлятор, батерей, цахилгаан станц.

1827 онд Георг Саймон Омцахилгаан гүйдлийн хуулийг нээсэн. Хууль ба эсэргүүцлийн хэмжих нэгжийг түүний нэрээр нэрлэсэн. Хуулийн утга нь дараах байдалтай байна.

Хоолой зузаан, усан хангамжийн усны даралт ихсэх тусам (хоолойн диаметр ихсэх тусам усны эсэргүүцэл буурдаг) - илүү их ус урсах болно. Хэрэв бид усыг электрон гэж төсөөлвөл ( цахилгаан гүйдэл), дараа нь утас зузаан, өндөр хүчдэл (утасны хөндлөн огтлол ихсэх тусам гүйдлийн эсэргүүцэл буурдаг) - хэлхээний хэсэгт гүйдэл их байх болно.

Урсдаг гүйдэл цахилгаан хэлхээ, хэрэглэсэн хүчдэлтэй шууд пропорциональ ба хэлхээний эсэргүүцлийн утгатай урвуу пропорциональ байна.

Хаана I– гүйдлийн хүч, ампераар хэмжигдэж, үсгээр тэмдэглэгдсэн байна А; У IN; Р– эсэргүүцэл, омоор хэмжигдэж, томилогдсон Ом.

Хэрэв тэжээлийн хүчдэл мэдэгдэж байгаа бол Уба цахилгаан хэрэгслийн эсэргүүцэл Р, дараа нь дээрх томьёог ашиглан, ашиглан онлайн тооцоолуур, хэлхээгээр урсах гүйдлийн хүчийг тодорхойлоход хялбар байдаг I.

Ohm-ийн хуулийг ашиглан компьютер, зурагт, гар утас гэх мэт орчин үеийн электрон тоног төхөөрөмжийн цахилгаан утас, халаалтын элементүүд болон бүх радио элементүүдийн цахилгаан параметрүүдийг тооцоолно.

Омын хуулийг практикт хэрэглэх

Практикт одоогийн хүчийг бус харин тодорхойлох шаардлагатай байдаг I, эсэргүүцлийн утга Р. Ом хуулийн томъёог өөрчилснөөр та эсэргүүцлийн утгыг тооцоолж болно Р, урсах гүйдлийг мэдэх Iба хүчдэлийн утга У.

Эсэргүүцлийн утгыг тооцоолох шаардлагатай байж болно, жишээлбэл, компьютерийн тэжээлийн хангамжийг шалгахын тулд ачааллын блок хийх үед. Компьютерийн тэжээлийн хайрцаг дээр ихэвчлэн хүчдэл бүрийн хамгийн их ачааллын гүйдлийг жагсаасан шошго байдаг. Тооцоологчийн талбарт өгөгдсөн хүчдэлийн утга ба хамгийн их ачааллын гүйдлийг оруулахад хангалттай бөгөөд тооцооллын үр дүнд бид өгөгдсөн хүчдэлийн ачааллын эсэргүүцлийн утгыг олж авна. Жишээлбэл, хамгийн их 20 А гүйдлийн үед +5 В хүчдэлийн хувьд ачааллын эсэргүүцэл нь 0.25 Ом байна.

Жоул-Лензийн хуулийн томъёо

Бид компьютерийн тэжээлийн блок хийх резисторын утгыг тооцоолсон боловч резистор ямар хүч чадалтай байх ёстойг тодорхойлох шаардлагатай хэвээр байна уу? Бие биенээсээ үл хамааран хоёр хүн нэгэн зэрэг нээсэн физикийн өөр нэг хууль энд туслах болно. физикийн эрдэмтэд. 1841 онд Жеймс Жоул, 1842 онд Эмил Ленц. Энэ хуулийг тэдний нэрээр нэрлэсэн - Жоул-Ленцийн хууль.

Ачааллын зарцуулсан хүч нь хэрэглэсэн хүчдэл ба урсах гүйдэлтэй шууд пропорциональ байна.

– гүйдлийн хүчийг ампераар хэмжиж, үсгээр тэмдэглэнэ

Цахилгаан хэрэгсэлд зарцуулсан тэжээлийн хүчдэл ба гүйдлийг мэдсэнээр та хэр их хүч зарцуулж байгааг тодорхойлох томъёог ашиглаж болно. Онлайн тооцоолуурын доорх нүднүүдэд өгөгдлийг оруулна уу.

Joule-Lenz хууль нь цахилгаан хэрэгсэлд зарцуулсан гүйдлийг түүний хүч, тэжээлийн хүчдэлийг мэдэх боломжийг олгодог. Хэрэглэсэн гүйдлийн хэмжээ нь жишээлбэл, цахилгааны утас тавихдаа утасны хөндлөн огтлолыг сонгох эсвэл үнэлгээг тооцоолоход шаардлагатай байдаг.

Өөр нэг жишээ: та машиндаа нэмэлт гэрэл эсвэл дуу өсгөгч суурилуулахаар шийдсэн. Суурилуулсан цахилгаан хэрэгслийн эрчим хүчний хэрэглээг мэдэхийн тулд одоогийн хэрэглээг тооцоолоход хялбар бөгөөд тээврийн хэрэгслийн цахилгааны утастай холбогдох утсан хөндлөн огтлолыг зөв сонгох боломжтой. Нэмэлт гэрэл нь 100 Вт (гэрэлд суурилуулсан гэрлийн чийдэнгийн хүч) зарцуулдаг гэж бодъё, машины сүлжээний самбар дээрх хүчдэл 12 В байна. Бид цахилгаан ба хүчдэлийн утгыг Тооцоологчийн цонхонд зарцуулсан гүйдэл 8.33 А байх болно.

Зөвхөн хоёр энгийн томъёог ойлгосноор та утсаар урсах гүйдэл, аливаа цахилгаан хэрэгслийн эрчим хүчний хэрэглээг хялбархан тооцоолж болно - та цахилгаан инженерийн үндсийг бараг ойлгож эхлэх болно.

Ом хууль ба Жоул-Ленцийн хөрвүүлсэн томьёо

Би Интернетээс Ом-ын хууль ба Жоул-Ленцийн хуулийн томьёо, томьёог математикийн хувиргалт хийх хувилбаруудыг амжилттай байрлуулсан дугуй таблет хэлбэртэй зургийг олж харлаа. Уг хавтан нь хоорондоо хамааралгүй дөрвөн салбарыг төлөөлдөг бөгөөд практикт хэрэглэхэд маш тохиромжтой

Хүснэгтийг ашиглан цахилгаан хэлхээний шаардлагатай параметрийг өөр хоёр мэдэгдэж буйг ашиглан тооцоолох томъёог сонгоход хялбар байдаг. Жишээлбэл, та хангамжийн сүлжээний мэдэгдэж буй хүч, хүчдэл дээр үндэслэн бүтээгдэхүүний одоогийн хэрэглээг тодорхойлох хэрэгтэй. Одоогийн салбар дахь хүснэгтээс харахад I=P/U томъёог тооцоолоход тохиромжтой болохыг бид харж байна.

Хэрэв та P тэжээлийн зарцуулалт ба гүйдэл I дээр үндэслэн тэжээлийн хүчдэлийн U-ийг тодорхойлох шаардлагатай бол зүүн доод секторын томъёог ашиглаж болно, U=P/I томъёог ашиглана.

Томъёонд орлуулсан хэмжигдэхүүнийг ампер, вольт, ватт эсвэл омоор илэрхийлэх ёстой.

« Физик - 10-р анги"

Цахилгаан гүйдэл- цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн чиглэсэн хөдөлгөөн. Цахилгаан гүйдлийн ачаар орон сууцыг гэрэлтүүлж, машин механизмыг хөдөлгөж, цахилгаан зууханд шатаагч халааж, радио ажилладаг гэх мэт.

Цэнэглэсэн бөөмсийн чиглэсэн хөдөлгөөний хамгийн энгийн тохиолдлыг авч үзье - шууд гүйдэл.

Ямар цахилгаан цэнэгийг энгийн гэж нэрлэдэг вэ?
Энгийн цахилгаан цэнэг гэж юу вэ?
Диэлектрик ба дамжуулагчийн цэнэгийн хооронд ямар ялгаа байдаг вэ?

Цэнэглэсэн бөөмс нь дамжуулагч дотор шилжих үед цахилгаан цэнэгийг нэг цэгээс нөгөөд шилжүүлдэг. Гэсэн хэдий ч, хэрэв цэнэглэгдсэн хэсгүүд нь метал дахь чөлөөт электронууд гэх мэт санамсаргүй дулааны хөдөлгөөнд өртдөг бол цэнэгийн шилжилт явагдахгүй (Зураг 15.1, а). Дамжуулагчийн хөндлөн огтлол дунджаар хөндлөн огтлолцдог ижил тоохоёр эсрэг чиглэлд электронууд. Цахилгаан цэнэгийг дамжуулдаг хөндлөн огтлолзөвхөн санамсаргүй хөдөлгөөнтэй хамт электронууд чиглэсэн хөдөлгөөнд оролцдог бол дамжуулагч (Зураг 15.1, b). Энэ тохиолдолд кондуктор явдаг гэж ярьдаг цахилгаан гүйдэл.

Цахилгаан гүйдэл нь цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн дараалсан (чиглүүлсэн) хөдөлгөөн юм.

Цахилгаан гүйдэл нь тодорхой чиглэлтэй байдаг.

Гүйдлийн чиглэлийг эерэг цэнэгтэй бөөмсийн хөдөлгөөний чиглэл гэж авна.

Хэрэв та ерөнхийдөө төвийг сахисан биеийг хөдөлгөж байгаа бол захиалгат хөдөлгөөнийг үл харгалзан асар их тооэлектрон ба атомын цөмүүд, цахилгаан гүйдэл үүсэхгүй. Аливаа хөндлөн огтлолоор дамжсан нийт цэнэг нь байх болно тэгтэй тэнцүү, өөр өөр тэмдгийн цэнэгүүд ижилхэн хөдөлдөг тул дундаж хурд.

Гүйдлийн чиглэл нь хүчдэлийн векторын чиглэлтэй давхцдаг цахилгаан орон. Хэрэв гүйдэл нь сөрөг цэнэгтэй бөөмсийн хөдөлгөөнөөр үүссэн бол гүйдлийн чиглэлийг харгалзан үзнэ эсрэг чиглэлбөөмийн хөдөлгөөн.

Ихэнх тохиолдолд гүйдэл нь сөрөг цэнэгтэй бөөмс болох электронуудын дараалсан хөдөлгөөнийг илэрхийлдэг тул одоогийн чиглэлийг сонгох нь тийм ч амжилттай биш юм. Одоогийн чиглэлийн сонголтыг тухайн үед хийсэн чөлөөт электронуудТэд металлын талаар юу ч мэдэхгүй хэвээр байв.

Гүйдлийн үйлдэл.

Бид дамжуулагч дахь бөөмсийн хөдөлгөөнийг шууд хардаггүй. Цахилгаан гүйдэл байгаа эсэхийг түүнийг дагалдаж буй үйлдэл, үзэгдлээс дүгнэх ёстой.

Нэгдүгээрт, гүйдэл дамждаг дамжуулагч халаана.

Хоёрдугаарт, цахилгаан гүйдэл өөрчлөгдөж болно химийн найрлагадамжуулагч: жишээлбэл, түүний химийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг тусгаарлах (уусмалаас зэс зэсийн сульфатгэх мэт).

Гуравдугаарт, гүйдэл нь хөрш зэргэлдээх гүйдэл болон соронзлогдсон биетүүдэд хүчтэй нөлөө үзүүлдэг. Гүйдлийн энэ үйлдлийг гэж нэрлэдэг соронзон.

Тиймээс гүйдэл дамжуулагчийн ойролцоо соронзон зүү эргэлддэг. Гүйдлийн соронзон нөлөө нь химийн болон дулааны нөлөөллөөс ялгаатай нь гол зүйл юм, учир нь энэ нь үл хамаарах зүйлгүйгээр бүх дамжуулагчдад илэрдэг. Химийн үйлдэлгүйдэл нь зөвхөн электролитийн уусмал ба хайлмалд ажиглагддаг бөгөөд хэт дамжуулагчд халаалт байхгүй.

Улайсдаг гэрлийн чийдэнгийн хувьд цахилгаан гүйдэл дамждаг тул энэ нь ялгардаг харагдах гэрэл, мөн цахилгаан мотор нь механик ажил гүйцэтгэдэг.

Одоогийн хүч чадал.

Хэрэв хэлхээнд цахилгаан гүйдэл урсдаг бол энэ нь дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор цахилгаан цэнэгийг байнга дамжуулдаг гэсэн үг юм.

Нэгж хугацаанд шилжүүлсэн цэнэг нь гүйдлийн үндсэн тоон шинж чанар болдог одоогийн хүч.

Хэрэв Δt хугацааны туршид дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор Δq цэнэгийг шилжүүлбэл гүйдлийн дундаж утга нь тэнцүү байна.

Дундаж хүчгүйдэл нь Δt хугацааны интервалд дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор дамжин өнгөрөх Δq цэнэгийн энэ хугацааны харьцаатай тэнцүү байна.

Хэрэв одоогийн хүч нь цаг хугацааны явцад өөрчлөгдөхгүй бол гүйдлийг дуудна байнгын.

Хүч чадал АСВ одоогоорхугацааг мөн томъёогоор (15.1) тодорхойлно, гэхдээ энэ тохиолдолд Δt хугацааны интервал маш бага байх ёстой.

Одоогийн хүч нь цэнэгийн нэгэн адил скаляр хэмжигдэхүүн юм. Тэр ийм байж магадгүй эерэг, тийм сөрөг. Гүйдлийн хүч чадлын тэмдэг нь хэлхээний эргэн тойронд аль чиглэлийг эерэг гэж авахаас хамаарна. Хэрэв гүйдлийн чиглэл нь дамжуулагчийн дагуу нөхцөлт сонгосон эерэг чиглэлтэй давхцаж байвал гүйдлийн хүч I > 0 байна. Үгүй бол би< 0.

Одоогийн хүч ба бөөмсийн чиглэлтэй хөдөлгөөний хурд хоорондын хамаарал.

Цилиндр дамжуулагч (Зураг 15.2) нь S талбайтай хөндлөн огтлолтой байг.

Дамжуулагч дахь гүйдлийн эерэг чиглэлийн хувьд бид зүүнээс баруун тийш чиглэлийг авна. Бөөм бүрийн цэнэгийг q 0-тэй тэнцүү гэж үзнэ. Тэдний хооронд Δl зайтай 1 ба 2-р хөндлөн огтлолоор хязгаарлагдсан дамжуулагчийн эзэлхүүн нь nSΔl тоосонцорыг агуулдаг ба энд n нь бөөмсийн (гүйдлийн тээвэрлэгч) концентраци юм. Сонгосон эзлэхүүн дэх тэдний нийт цэнэг q = q 0 nSΔl байна. Хэрэв бөөмс зүүнээс баруун тийш дундаж хурдаар υ хөдөлж байвал тухайн хугацаанд авч үзэж буй эзэлхүүнд агуулагдах бүх бөөмс 2-р хөндлөн огтлолоор дамжин өнгөрөх болно. Тиймээс одоогийн хүч нь дараахтай тэнцүү байна.

Гүйдлийн SI нэгж нь ампер (А) юм.

Энэ нэгж нь гүйдлийн соронзон харилцан үйлчлэлийн үндсэн дээр байгуулагдсан.

Одоогийн хүчийг хэмжих амперметр. Эдгээр төхөөрөмжүүдийн дизайны зарчим нь дээр суурилдаг соронзон үйлдэлодоогийн.

Дамжуулагч дахь электронуудын дараалсан хөдөлгөөний хурд.

Металл дамжуулагч дахь электронуудын дараалсан хөдөлгөөний хурдыг олцгооё. (15.2) томъёоны дагуу e нь электрон цэнэгийн модуль юм.

Жишээлбэл, одоогийн хүч нь I = 1 А, дамжуулагчийн хөндлөн огтлолын талбай S = 10 -6 м 2 байна. Электрон цэнэгийн модуль e = 1.6 10 -19 С. 1 м 3 зэс дэх электронуудын тоо нь энэ эзэлхүүн дэх атомын тоотой тэнцүү байна, учир нь нэг нь валентын электронуудзэсийн атом бүр үнэ төлбөргүй байдаг. Энэ тоо нь n ≈ 8.5 10 28 m -3 (энэ тоог § 54-ээс 6-р бодлогыг шийдэж болно). Тиймээс,

Таны харж байгаагаар электронуудын дараалсан хөдөлгөөний хурд маш бага байна. Энэ нь метал дахь электронуудын дулааны хөдөлгөөний хурдаас хэд дахин бага юм.

Цахилгаан гүйдэл бий болоход шаардлагатай нөхцөлүүд.

Бодис дотор тогтмол цахилгаан гүйдэл үүсч, оршин тогтнохын тулд заавал байх ёстой үнэгүйцэнэглэгдсэн хэсгүүд.

Гэсэн хэдий ч энэ нь гүйдэл үүсэхэд хангалтгүй хэвээр байна.

Цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн эмх цэгцтэй хөдөлгөөнийг бий болгож, хадгалахын тулд тодорхой чиглэлд тэдэнд үйлчлэх хүч шаардлагатай.

Хэрэв энэ хүч үйлчлэхээ больвол ионуудтай мөргөлдсөний улмаас цэнэглэгдсэн бөөмсийн дараалсан хөдөлгөөн зогсох болно. болор торметалл эсвэл саармаг электролит молекулууд болон электронууд санамсаргүй байдлаар хөдөлнө.

Бидний мэдэж байгаагаар цэнэглэгдсэн тоосонцор нь цахилгаан орны нөлөөгөөр:

Ихэвчлэн дамжуулагчийн доторх цахилгаан орон нь цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн дараалсан хөдөлгөөнийг үүсгэж, хадгалдаг.
Зөвхөн статик тохиолдолд цэнэгүүд тайван байх үед дамжуулагчийн доторх цахилгаан орон нь тэг болно.

Хэрэв дамжуулагчийн дотор цахилгаан орон байгаа бол (14.21) томъёоны дагуу дамжуулагчийн төгсгөлүүдийн хооронд боломжит зөрүү байна. Туршилтаас харахад боломжит зөрүү нь цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөггүй үед а шууд цахилгаан гүйдэл. Дамжуулагчийн дагуу хээрийн хүчний нөлөөн дор эерэг цэнэг нь потенциал буурах чиглэлд шилждэг тул дамжуулагчийн нэг төгсгөл дэх хамгийн их утгаас нөгөө талд хамгийн бага хүртэл буурдаг.

Хэрэв тусгаарлагдсан дамжуулагчийг цахилгаан талбарт байрлуулсан бол \(\overrightarrow(E)\) хүч \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) чөлөөт цэнэгүүд дээр ажиллах болно \(q\) дамжуулагч дотор \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) Үүний үр дүнд дамжуулагч дотор богино хугацааны хөдөлгөөн үүсдэг. үнэгүй төлбөр. Дамжуулагчийн гадаргуу дээр үүссэн цэнэгийн өөрийн цахилгаан орон нь гадаад талбарыг бүрэн нөхөхөд энэ процесс дуусна. Дамжуулагчийн дотор үүссэн электростатик орон нь тэг болно.

Гэсэн хэдий ч дамжуулагчдад тодорхой нөхцөлд чөлөөт цахилгаан цэнэгийн тээвэрлэгчдийн тасралтгүй захиалгат хөдөлгөөн үүсч болно.

Цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн чиглэсэн хөдөлгөөнийг цахилгаан гүйдэл гэж нэрлэдэг.

Цахилгаан гүйдлийн чиглэлийг эерэг чөлөөт цэнэгийн хөдөлгөөний чиглэл гэж авна. Дамжуулагчид цахилгаан гүйдэл байхын тулд түүнд цахилгаан орон үүсэх ёстой.

Цахилгаан гүйдлийн тоон хэмжүүр нь одоогийн хүч\(I\) - скаляр физик хэмжигдэхүүн, харьцаатай тэнцүү байнаЦэнэг \(\Delta q\) дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор (Зураг 1.8.1) \(\Delta t\) хугацааны интервалд, энэ хугацааны интервалд:

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

Хэрэв гүйдлийн хүч ба түүний чиглэл цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөггүй бол ийм гүйдлийг нэрлэдэг байнгын .

Олон улсын нэгжийн системд (SI) гүйдлийг ампераар (A) хэмждэг. 1 А-ийн одоогийн нэгжийг дагуу тохируулна соронзон харилцан үйлчлэлхоёр зэрэгцээ дамжуулагчгүйдэлтэй.

Шууд цахилгаан гүйдлийг зөвхөн дотор үүсгэж болно хаалттай хэлхээ , чөлөөт цэнэг тээвэрлэгчид хаалттай траекторийн дагуу эргэлддэг. Цахилгаан орон өөр өөр цэгүүдийм хэлхээ нь цаг хугацааны явцад тогтмол байдаг. Тиймээс хэлхээн дэх цахилгаан орон DCхөлдсөн шинж чанартай электростатик талбар. Гэхдээ цахилгаан цэнэг нь хаалттай зам дагуу цахилгаан статик талбарт шилжих үед цахилгаан хүчний хийсэн ажил тэг болно. Тиймээс шууд гүйдэл байхын тулд цахилгаан хэлхээнд хүчний ажлын улмаас хэлхээний хэсгүүдэд боломжит ялгааг үүсгэж, хадгалах чадвартай төхөөрөмж байх шаардлагатай. цахилгаан статик бус гарал үүсэл. Ийм төхөөрөмжийг нэрлэдэг DC эх үүсвэрүүд . Гүйдлийн эх үүсвэрээс чөлөөт цэнэг зөөгч дээр ажилладаг цахилгаан статик бус гаралтай хүчийг нэрлэдэг гадны хүчин .

Гадны хүчний шинж чанар өөр байж болно. Үүний үр дүнд гальван эсүүд эсвэл батерейнууд үүсдэг цахилгаан химийн процессууд, Тогтмол гүйдлийн генераторуудад дамжуулагч соронзон орон дотор хөдөлж байх үед гадны хүч үүсдэг. Цахилгаан хэлхээний одоогийн эх үүсвэр нь хаалттай гидравлик системд шингэнийг шахахад шаардлагатай шахуургатай ижил үүрэг гүйцэтгэдэг. Гадны хүчний нөлөөн дор цахилгаан цэнэг нь одоогийн эх үүсвэр дотор шилждэг эсрэгцахилгаан статик талбайн хүч, үүний улмаас хаалттай хэлхээнд тогтмол цахилгаан гүйдлийг хадгалах боломжтой.

Хөдлөх үед цахилгаан цэнэгТогтмол гүйдлийн хэлхээнд гүйдлийн эх үүсвэрийн дотор ажилладаг гадны хүч ажил гүйцэтгэдэг.

Цэнэг \(q\) гүйдлийн эх үүсвэрийн сөрөг туйлаас эерэг туйл руу шилжих үед гадны хүчний \(A_(st)\) ажлын харьцааг энэ цэнэгийн утгатай тэнцүү физик хэмжигдэхүүн гэнэ. эх үүсвэрийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч (EMF):

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

Тиймээс EMF нь нэг эерэг цэнэгийг хөдөлгөх үед гадны хүчний хийсэн ажлаар тодорхойлогддог. Боломжит ялгаа шиг цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг хэмждэг Вольт (V).

Хаалттай тогтмол гүйдлийн хэлхээний дагуу нэг эерэг цэнэг хөдөлж байх үед гадны хүчний хийсэн ажил нь энэ хэлхээнд ажиллаж буй emf-ийн нийлбэртэй тэнцүү бөгөөд цахилгаан статик талбайн хийсэн ажил тэг байна.

Тогтмол гүйдлийн хэлхээг тусдаа хэсгүүдэд хувааж болно. Гадны хүч нөлөө үзүүлэхгүй газруудыг (жишээ нь одоогийн эх үүсвэр агуулаагүй) гэж нэрлэдэг нэгэн төрлийн . Одоогийн эх үүсвэрийг агуулсан газруудыг нэрлэдэг гетероген .

Нэг эерэг цэнэг хэлхээний тодорхой хэсгийн дагуу хөдөлж байх үед ажил нь цахилгаан статик (кулон) болон гадаад хүчний аль алинаар хийгддэг. Электростатик хүчний ажил нь нэгэн төрлийн бус хэсгийн эхний (1) ба эцсийн (2) цэгүүдийн хоорондох потенциалын зөрүүтэй \(\Дельта \phi_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)\) тэнцүү байна. . Тодорхойлолтоор гадны хүчний ажил нь тухайн газар нутагт үйлчилж буй цахилгаан хөдөлгөгч хүчний \(\маткал(Е)\)-тэй тэнцүү байна. Тийм ч учраас бүтэн цагийн ажилтэнцүү байна

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

Хэмжээ У 12 гэж ихэвчлэн нэрлэдэг хүчдэл гинжин хэлхээний 1-2 хэсэгт. Нэг төрлийн талбайн хувьд хүчдэл нь боломжит зөрүүтэй тэнцүү байна.

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

Германы физикч Г.Ом 1826 онд туршилтаар нэгэн төрлийн металл дамжуулагчаар (өөрөөр хэлбэл гадны хүч үйлчилдэггүй дамжуулагч) гүйх гүйдлийн хүч \(I\) нь төгсгөлийнх нь \(U\) хүчдэлтэй пропорциональ байдгийг тогтоожээ. дамжуулагчийн:

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

Энд \(R\) = const.

Хэмжээ Рихэвчлэн дууддаг цахилгаан эсэргүүцэл . Цахилгаан эсэргүүцэлтэй дамжуулагчийг нэрлэдэг эсэргүүцэл . Энэ харьцааг илэрхийлнэ Ом-ын хууль гинжин хэлхээний нэгэн төрлийн хэсэг: Дамжуулагч дахь гүйдэл нь хэрэглэсэн хүчдэлтэй шууд пропорциональ ба дамжуулагчийн эсэргүүцэлтэй урвуу пропорциональ байна.

Дамжуулагчийн цахилгаан эсэргүүцлийн SI нэгж нь Ом (Ом). 1 ом эсэргүүцэл нь 1 В хүчдэлд 1 А гүйдэл үүсэх хэлхээний хэсэгтэй байна.

Ом-ийн хуулийг дагаж мөрддөг дамжуулагчийг дууддаг шугаман . Гүйдлийн \(I\) хүчдэлээс \(U\) график хамаарал (ийм графикийг гэнэ. вольт-ампер шинж чанар , CVC гэж товчилсон) координатын эхийг дайран өнгөрөх шулуун шугамаар дүрслэгдсэн байна. Ohm-ийн хуулийг дагаж мөрддөггүй олон материал, төхөөрөмжүүд байдаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй, жишээлбэл. хагас дамжуулагч диодэсвэл хий ялгаруулах гэрэл. Гүйдэл бүхий металл дамжуулагч хүртэл хангалттай байдаг агуу хүчУчир нь Ом-ын шугаман хуулиас хазайсан байна цахилгаан эсэргүүцэлметалл дамжуулагч нь температурын дагуу нэмэгддэг.

EMF агуулсан хэлхээний хэсгийн хувьд Ом-ын хуулийг дараах хэлбэрээр бичнэ.

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

Энэ харьцааг ихэвчлэн гэж нэрлэдэг Омын ерөнхий хуульэсвэл Хэлхээний жигд бус хэсгийн Ом хууль.

Зураг дээр. 1.8.2 нь хаалттай тогтмол гүйдлийн хэлхээг харуулж байна. гинжин хэсэг ( CD) нэгэн төрлийн байна.

Ом хуулийн дагуу

$$IR = \Дельта\phi_(cd)$$

Зохиол ( ab) нь \(\маткал(E)\)-тэй тэнцүү emf-тэй одоогийн эх үүсвэрийг агуулна.

Нэг төрлийн бус талбайн хувьд Ом хуулийн дагуу.

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

Хоёр тэгш байдлыг нэмснээр бид дараахь зүйлийг авна.

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

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

$$\өнгө(цэнхэр)(I=\frac(\маткал(E))(R + r))$$

Энэ томъёог илэрхийлнэ Бүрэн хэлхээний Ом хууль : бүрэн хэлхээний гүйдлийн хүч нь эх үүсвэрийн цахилгаан хөдөлгөгч хүчийг хэлхээний нэгэн төрлийн ба нэг төрлийн бус хэсгүүдийн эсэргүүцлийн нийлбэрт (эх үүсвэрийн дотоод эсэргүүцэл) хуваасантай тэнцүү байна.

Эсэргүүцэл rЗураг дээрх гетероген талбай. 1.8.2 гэж харж болно одоогийн эх үүсвэрийн дотоод эсэргүүцэл . Энэ тохиолдолд талбай ( ab) Зураг дээр. 1.8.2 нь эх сурвалжийн дотоод хэсэг юм. Хэрэв оноо аТэгээд бЭсэргүүцэл нь эх үүсвэрийн дотоод эсэргүүцэлтэй харьцуулахад бага (\(R\ \ll r\)) дамжуулагчтай богино, тэгвэл хэлхээ урсах болно. одоогийн богино холболт

$$I_(kz)=\frac(\маткал(E))(r)$$

Богино залгааны гүйдэл - хамгийн их хүч чадал-аас авч болох гүйдэл энэ эх сурвалжцахилгаан хөдөлгөгч хүч \(\маткал(E)\) ба дотоод эсэргүүцэлтэй \(r\). Дотоод эсэргүүцэл багатай эх үүсвэрийн хувьд богино залгааны гүйдэл нь маш том байж, цахилгаан хэлхээ эсвэл эх үүсвэрийг устгахад хүргэдэг. Жишээлбэл, at хар тугалга хүчлийн батерейавтомашинд ашигладаг богино залгааны гүйдэл нь хэдэн зуун ампер байж болно. Дэд станцаас тэжээгддэг гэрэлтүүлгийн сүлжээн дэх богино холболт (мянган ампер) нь ялангуяа аюултай. Ийм их гүйдлийн хор хөнөөлтэй нөлөөллөөс зайлсхийхийн тулд гал хамгаалагч эсвэл тусгай таслуурыг хэлхээнд оруулсан болно.

Зарим тохиолдолд богино залгааны гүйдлийн аюултай утгуудаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд зарим гадаад эсэргүүцлийг эх үүсвэрт цувралаар холбодог. Дараа нь эсэргүүцэл rэх үүсвэрийн дотоод эсэргүүцэл ба гадаад эсэргүүцлийн нийлбэртэй тэнцүү бөгөөд богино залгааны үед гүйдлийн хүч хэт их биш байх болно.

Хэрэв гадаад хэлхээ нээлттэй байвал \(\Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab) = \mathcal(E)\), өөрөөр хэлбэл задгай батерейны туйл дээрх боломжит зөрүү нь түүний хэмжээтэй тэнцүү байна. emf.

Хэрэв гадаад ачааллын эсэргүүцэл Расаалттай ба батерейгаар гүйдэл гүйж байна I, түүний туйл дахь потенциалын зөрүү тэнцүү болно

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

Зураг дээр. 1.8.3-т тогтмол гүйдлийн эх үүсвэрийн бүдүүвч дүрслэлийг үзүүлэв EMF тэнцүү\(\маткал(E)\) ба дотоод эсэргүүцэл rгурван горимд: "сул зогсолт", ачааллын ажиллагаа ба богино залгааны горим (богино холболт). Зайны доторх цахилгаан талбайн эрчмийг \(\overrightarrow(E)\) ба эерэг цэнэг дээр ажиллах хүчийг дараах байдлаар харуулав:\(\overrightarrow(F)_(e)\) - цахилгаан хүчба \(\overrightarrow(F)_(st)\) - гуравдагч этгээдийн хүч. Богино залгааны горимд зайны доторх цахилгаан орон алга болдог.

Тогтмол гүйдлийн цахилгаан хэлхээн дэх хүчдэл ба гүйдлийг хэмжихийн тулд тусгай багаж хэрэгслийг ашигладаг. вольтметрТэгээд амперметр.

Вольтметр түүний терминалуудад хэрэглэх боломжит зөрүүг хэмжихэд зориулагдсан. Тэр холбогддог зэрэгцээболомжит зөрүүг хэмжих хэлхээний хэсэг. Аливаа вольтметр нь дотоод эсэргүүцэлтэй байдаг \(R_(V)\). Вольтметр нь хэмжиж буй хэлхээнд холбогдсон үед гүйдлийн мэдэгдэхүйц дахин хуваарилалт хийхгүй байхын тулд түүний дотоод эсэргүүцэл нь холбогдсон хэлхээний хэсгийн эсэргүүцэлтэй харьцуулахад их байх ёстой. Зурагт үзүүлсэн хэлхээний хувьд. 1.8.4, энэ нөхцлийг дараах байдлаар бичнэ.

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

Энэ нөхцөл нь вольтметрээр урсах гүйдэл \(I_(V) = \Delta \phi_(cd) / R_(V)\) гүйдэлээс хамаагүй бага байна \(I = \Delta \phi_(cd) / R_ (1 )\), хэлхээний шалгасан хэсгээр урсдаг.

Вольтметр дотор гадны хүч үйлчилдэггүй тул түүний терминал дахь боломжит ялгаа нь хүчдэлтэй давхцдаг. Тиймээс вольтметр нь хүчдэлийг хэмждэг гэж бид хэлж болно.

Амперметр хэлхээний гүйдлийг хэмжихэд зориулагдсан. Амметрийг задгай хэлхээнд цувралаар холбосон тул хэмжсэн гүйдлийг бүхэлд нь дамжуулдаг. Амметр нь мөн зарим дотоод эсэргүүцэлтэй байдаг \(R_(A)\). Вольтметрээс ялгаатай нь амперметрийн дотоод эсэргүүцэл нь бүх хэлхээний нийт эсэргүүцэлтэй харьцуулахад нэлээд бага байх ёстой. Зураг дээрх хэлхээний хувьд. 1.8.4 Амперметрийн эсэргүүцэл нь нөхцөлийг хангасан байх ёстой

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

Ингэснээр амперметрийг асаахад хэлхээний гүйдэл өөрчлөгдөхгүй.

Хэмжих хэрэгсэл - вольтметр ба амметр - заагч (аналог) ба дижитал гэсэн хоёр төрөлтэй. Тоон цахилгаан тоолуур нь нарийн төвөгтэй байдаг электрон төхөөрөмж. Ер нь дижитал багаж нь хэмжилтийн өндөр нарийвчлалыг өгдөг.

Цахилгаан гүйдэл нь дамжуулагчийн дагуу тодорхой чиглэлд цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн чиглэсэн хөдөлгөөн юм.

Дамжуулагчийн гүйдэл

Дамжуулагчид гүйдэл үүсэхийн тулд зарим орчинд чөлөөт цахилгаан цэнэг байх шаардлагатай. Эдгээр цэнэгүүд нь тодорхой F хүчээр хөдөлдөг. утгатай тэнцүү байнацэнэгийг q талбайн хүчээр үржүүлсэн E.

Эерэг цэнэгийн хөдөлгөөний чиглэлийг гүйдлийн чиглэл болгон авна.

Энэ талбарт байрлах дамжуулагчийн аль ч хоёр цэгийн потенциалын зөрүү тэг биш байвал цахилгаан орон бий болно.

Гэсэн хэдий ч ийм талбарт цахилгаан цэнэгийн чиглэсэн хөдөлгөөн нь дамжуулагчийн төгсгөлийн потенциалууд ижил болоход хүргэдэг. Төлбөрийн хөдөлгөөн зогсох болно. Үүний үр дүнд цахилгаан орон мөн алга болно. Цахилгаан орон байгаа эсэхийг хадгалахын тулд одоогийн эх үүсвэр гэж нэрлэгддэг төхөөрөмж хэрэгтэй. Одоогийн эх үүсвэр нь батерей, аккумлятор, цахилгаан үүсгүүр, нарны хавтан байж болно.

Шууд ба хувьсах гүйдэл

Д.С

Тогтмол гүйдэл гэдэг нь цаг хугацааны явцад чиглэл, хэмжээ нь өөрчлөгддөггүй гүйдлийг хэлнэ. Цагийн тэнхлэгтэй харьцуулахад шууд гүйдлийн график нь шулуун шугам юм.

Дамжуулагчид шууд гүйдэл үүсгэдэг цахилгаан талбарыг суурин гэж нэрлэдэг.

Хамгийн энгийн DC эх үүсвэр химийн элемент(батерей эсвэл гальван эс). Ийм эх үүсвэр дэх гүйдлийн чиглэл аяндаа өөрчлөгдөх боломжгүй.

АС

Хувьсах гүйдэл гэдэг нь тогтмол гүйдлээс ялгаатай нь хэмжээ, чиглэл нь тодорхой хэв маягийн дагуу цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг гүйдэл юм. Түүнээс гадна эдгээр өөрчлөлтүүд тодорхой хугацааны дараа давтагддаг.

Хэрэв бид хувьсах гүйдлийн графикийг зурвал энэ нь синусоид хэлбэртэй болохыг харах болно.

Одоогийн өөрчлөлтийн бүрэн мөчлөг тохиолдох хугацааг нэрлэдэг хугацаа. Мөн 1 секундын доторх бүрэн үеийн тоог дууддаг Хувьсах гүйдлийн давтамж. Хамгийн их утгаүед гүйдэл бүтэн хугацаадуудсан далайцын одоогийн утга. Сонгосон агшин дахь одоогийн утгыг дуудна агшин зуурын одоогийн утга.

Хувьсах гүйдлийн эх үүсвэр нь хувьсах гүйдлийн генераторууд юм.

Гэрэлтүүлэг, үйлдвэрлэлийн зориулалтаар хувьсах гүйдлийг мотороор удирддаг хүчирхэг генераторууд үйлдвэрлэдэг. дотоод шаталт, уурын эсвэл усны турбин.

Одоогийн хүч чадал

Одоогийн хүч чадалтоо хэмжээг нэрлэнэ үү цэнэгтэй тэнцүү байна, нэгж хугацаанд дамжуулагчийн хөндлөн огтлолоор урсдаг.

IN олон улсын системнэгж (SI) гүйдлийг ампераар хэмждэг.

Хэлхээний хэсгийн хувьд Амперын хуулийн дагуу гүйдлийн хүч нь хэлхээний хэсэгт хамаарах U хүчдэлтэй шууд пропорциональ, энэ хэсгийн R дамжуулагчийн эсэргүүцэлтэй урвуу пропорциональ байна.

Энэ томъёо нь шууд гүйдлийн хувьд хүчинтэй.

Одоогийн хүчийг тусгай төхөөрөмж - амперметр ашиглан хэмждэг.

Хувьсах гүйдлийн хүчдэлгармоник хуулийн дагуу өөрчлөгдөнө

U = U m cos ωt

Дамжуулагч дахь хувьсах цахилгаан гүйдэл нь хувьсах цахилгаан орны нөлөөн дор үүсдэг. Хувьсах гүйдлийн хэлбэлзлийн давтамж ба фаз нь хүчдэлийн хэлбэлзлийн давтамж, үе шаттай давхцдаг.

Хувьсах гүйдлийн агшин зуурын утгыг томъёогоор илэрхийлнэ

i = I m cos ωt

Хаана би– агшин зуурын гүйдлийн утга

би м- гүйдлийн далайцын утга

ω - өнцгийн давтамж

ω = 2πf

е- хувьсах гүйдлийн давтамж

Гүйдлийн далайцын утга нь тэнцүү байна I m = U m / R

Хувьсах гүйдлийн үр дүнтэй утга нь хувьсах гүйдлийн хэлхээний дамжуулагч дахь дундаж хүч нь шууд гүйдлийн хэлхээний ижил дамжуулагчийн чадалтай тэнцүү байх утга юм.

I D = 1.44 I m

Бараг бүх цахилгаан тоног төхөөрөмж аж үйлдвэрийн аж ахуйн нэгжүүд, гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэлхувьсах гүйдлийн сүлжээгээр тэжээгддэг.

§ 8-д бид чийдэн, хоёр спираль (резистор) бүхий туршилтыг үзсэн. Гүйдлийг өөрчилснөөр дамжуулагчаар дамжин өнгөрөх электронуудын урсгалын өөрчлөлтийг хэлнэ гэдгийг бид тэмдэглэв. Энэ хэллэгийг дурдлаа хатуу металл дамжуулагч.Шингэн метал (жишээлбэл, мөнгөн ус), хайлсан эсвэл ууссан бодис (жишээлбэл, давс, хүчил, шүлт), хий зэрэгт гүйдэл нь электрон ба ионоор үүсгэгддэг (§ 8-ыг үзнэ үү). Тэд бүгдээрээ цахилгаан цэнэг тээвэрлэгчид.
Тиймээс одоогийн хүчээр дамжуулагчаар дамжин өнгөрөх янз бүрийн цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн (электрон ба/эсвэл ион) тоо биш, харин тодорхой хугацааны туршид ойлгох нь илүү тохиромжтой. нэгж хугацаанд дамжуулагчаар дамжсан нийт цэнэг.Томъёоны хэлбэрээр энэ нь дараах байдалтай байна.

Тэгэхээр, одоогийн хүч - нэгж хугацаанд дамжуулагчаар дамжин өнгөрөх цэнэгийг харуулсан физик хэмжигдэхүүн.

Төхөөрөмжийг одоогийн хүчийг хэмжихэд ашигладаг амперметр.Энэ нь гүйдлийг хэмжих шаардлагатай хэлхээний хэсэгтэй цувралаар холбогдсон байна. Гүйдлийн нэгж - 1 ампер(1 A). Энэ нь гүйдэл бүхий дамжуулагчийн харилцан үйлчлэлийн хүчийг (татах эсвэл түлхэх) хэмжих замаар суурилуулсан. Тайлбарыг энэ сэдвийн эхэнд байрлуулсан тугалган тууз бүхий зургийг үзнэ үү.
Хоёр зэрэгцээ шулуун дамжуулагчаар дамжин өнгөрөх гүйдлийг 1 ампер гэж авна. хязгааргүй уртвакуум орчинд бие биенээсээ 1 м-ийн зайд байрлах жижиг диаметр нь 1 м урттай дамжуулагчийн хэсэгт 0.0000002 Н-тэй тэнцэх харилцан үйлчлэлийн хүчийг үүсгэдэг.
уулзацгаая одоогийн хуваарилалтын хуулиуддамжуулагчийн янз бүрийн холболттой хэлхээнд. "a", "b", "c" диаграммд чийдэн ба реостатыг холбосон дараалсан."D", "e", "f" диаграммд чийдэнг холбосон зэрэгцээ.Амперметр аваад улаан цэгээр тэмдэглэгдсэн газруудын гүйдлийг хэмжинэ.
Нэгдүгээрт, бид реостат ба чийдэнгийн хооронд амметрийг асааж (хэлхээ "а"), одоогийн хүчийг хэмжиж, тэмдэглэгээгээр тэмдэглэнэ. Iерөнхийдөө. Дараа нь бид амметрийг реостатын зүүн талд байрлуулна (диаграм "б"). Тэмдгээр тэмдэглэж одоогийн хүчийг хэмжиж үзье I1 . Дараа нь бид амметрийг чийдэнгийн зүүн талд байрлуулж, одоогийн хүчийг илэрхийлнэ I2 (диаграм "в").


Дамжуулагчийн цуваа холболттой хэлхээний бүх хэсэгт гүйдлийн хүч ижил байна.

Одоо хэлхээний янз бүрийн хэсгүүдийн гүйдлийн хүчийг хэмжиж үзье зэрэгцээ холболтхоёр чийдэн. "d" диаграммд амметр нь нийт гүйдлийг хэмждэг; "d" ба "e" диаграммд - дээд ба доод чийдэнгээр дамжин өнгөрөх гүйдлийн хүч.


Олон хэмжээстгэдгийг харуул дамжуулагчийн зэрэгцээ холболттой хэлхээний салаалаагүй хэсгийн гүйдлийн хүч ( ерөнхий хүч чадалгүйдэл) нь энэ хэлхээний бүх салбар дахь гүйдлийн нийлбэртэй тэнцүү байна.