완전한 회로에 대한 옴의 법칙

전기 공학에는 섹션과 전체 회로라는 용어가 있습니다.

사이트 이름은 다음과 같습니다.

• 전류 또는 전압 소스 내부의 전기 회로 부분;

• 소스 또는 그 일부에 연결된 전기 요소의 전체 외부 또는 내부 회로.

«완전한 회로»라는 용어는 다음을 포함하여 모든 회로가 조립된 회로를 나타내는 데 사용됩니다.

• 출처;

• 사용자

• 연결 전선.

이러한 정의는 회로를 더 잘 탐색하고, 특성을 이해하고, 작업을 분석하고, 손상 및 오작동을 검색하는 데 도움이 됩니다. 그것들은 옴의 법칙에 포함되어 있어 인간의 요구에 맞게 전기 프로세스를 최적화하기 위해 동일한 질문을 해결할 수 있습니다.

Georg Simon Ohm의 기본 연구는 거의 모든 분야에 적용됩니다. 회로의 섹션 또는 전체 회로도.

완전한 DC 회로에서 옴의 법칙이 작동하는 방식

예를 들어 양극과 음극 사이에 전위차 U가 있는 일반적으로 배터리라고 하는 갈바니 전지를 살펴보겠습니다. 필라멘트가있는 전구를 간단한 저항 저항 R을 갖는 단자에 연결합니다.

금속에서 전자의 이동에 의해 생성된 전류 I = U / R이 필라멘트를 통해 흐를 것입니다. 배터리 전선, 연결 전선 및 전구로 구성된 회로는 회로의 외부 부분을 나타냅니다.

배터리 전극 사이의 내부 섹션에도 전류가 흐릅니다. 캐리어는 양전하 및 음전하 이온입니다. 전자는 음극으로 끌어당기고 양이온은 양극으로 밀어냅니다.

이와 같이 음극과 양극에 양전하와 음전하가 축적되어 이들 사이에 전위차가 발생합니다.

전해질에서 이온의 완전한 이동이 방해됨 배터리의 내부 저항«r»로 표시됩니다. 외부 회로에 대한 전류 출력을 제한하고 전력을 특정 값으로 줄입니다.

회로의 완전한 회로에서 전류는 내부 및 외부 회로를 통해 흐르고 직렬로 연결된 두 섹션의 총 저항 R + r을 극복합니다. 그 값은 전극에 가해지는 힘의 영향을 받으며, 이를 줄여서 기전력 또는 EMF라고 하며 지수 «E»로 표시됩니다.

그 값은 부하 없이(외부 회로 없음) 배터리 단자에서 전압계로 측정할 수 있습니다. 같은 위치에 부하가 연결된 상태에서 전압계는 전압 U를 표시합니다. 즉, 배터리 단자에 부하가 없으면 U와 E의 크기가 일치하고 전류가 외부 회로를 통해 흐를 때 U < E입니다.

힘 E는 완전한 회로에서 전하의 움직임을 형성하고 그 값 I = E / (R + r)를 결정합니다.

이 수학적 표현은 완전한 DC 회로에 대한 옴의 법칙을 정의합니다. 그 동작은 그림의 오른쪽에 자세히 설명되어 있습니다.전체 회로가 두 개의 개별 전류 회로로 구성되어 있음을 보여줍니다.

또한 배터리 내부에서는 외부 회로 부하가 꺼지더라도 하전 입자가 이동(자기 방전 전류)하므로 음극에서 불필요한 금속 소모가 발생하는 것을 볼 수 있습니다. 내부 저항으로 인해 배터리 에너지는 가열되어 환경으로 소산되며 시간이 지남에 따라 사라집니다.

실습에 따르면 건설적인 방법으로 내부 저항 r을 줄이는 것은 최종 제품의 비용이 급격히 증가하고 자체 방전이 높기 때문에 경제적으로 정당화되지 않습니다.

결론

배터리의 효율을 유지하기 위해서는 사용기간 동안만 외부회로를 연결하여 본래의 용도로만 사용하여야 합니다.

연결된 부하의 저항이 높을수록 배터리 수명이 길어집니다. 따라서 동일한 광속을 가진 질소 충전 램프보다 전류 소비가 적은 백열 필라멘트를 사용하는 크세논 램프는 에너지원의 수명을 연장합니다.

갈바닉 소자를 보관할 때 외부 회로 접점 사이의 전류 통과는 안정적인 절연을 통해 배제되어야 합니다.

배터리의 외부 회로 저항 R이 내부 값 r을 크게 초과하는 경우 전압 소스로 간주되고 반대 관계가 충족되면 전류 소스로 간주됩니다.

완전한 AC 회로에 옴의 법칙이 사용되는 방법

AC 전기 시스템은 전기 산업에서 가장 일반적입니다.이 산업에서 그들은 전력선을 통해 전기를 전송함으로써 엄청난 길이에 도달합니다.

전송선의 길이가 길어지면 전기 저항이 증가하여 전선이 가열되고 전송을 위한 에너지 손실이 증가합니다.

옴의 법칙에 대한 지식은 전력 엔지니어가 불필요한 전기 운송 비용을 줄이는 데 도움이 되었습니다. 이를 위해 전선의 전력 손실 구성 요소 계산을 사용했습니다.

계산은 생산된 유효 전력 P = E ∙ I의 값을 기반으로 하며, 이는 원격 소비자에게 질적으로 전달되어야 하고 전체 저항을 극복해야 합니다.

• 발전기의 내부 r;

• 전선의 외부 R.

발전기 단자에서 EMF의 크기는 E = I ∙ (r + R)로 결정됩니다.

완전한 회로의 저항을 극복하기 위한 전력 손실 Pp는 그림에 표시된 공식으로 표현됩니다.

전력 소비는 전선의 길이/저항에 비례하여 증가하고 발전기의 EMF 또는 라인 전압을 증가시켜 전력 수송 중에 전력 소비를 줄일 수 있음을 알 수 있습니다. 전력선의 발전기측 회로에 승압변압기를, 변전소 수전측에 강압변압기를 포함하여 사용하는 방식이다.

그러나 이 방법은 다음과 같이 제한됩니다.

• 관상 동맥 방전의 발생을 막는 기술적 장치의 복잡성;

• 전력선을 지표면으로부터 거리를 두고 격리할 필요성;

• 공간에서 공기 라인 방사 에너지 증가(안테나 효과의 출현).

정현 교류 회로에서 옴의 법칙 동작의 특성

산업용 고전압 및 가정용 3상/단상 전력을 사용하는 현대 사용자는 능동 부하뿐만 아니라 현저한 유도성 또는 용량성 특성을 가진 무효 부하도 생성합니다. 그들은 적용된 전압의 벡터와 회로에 흐르는 전류 사이의 위상 편이를 초래합니다.

이 경우 고조파의 시간 변동에 대한 수학적 표기법은 다음을 사용합니다. 복잡한 형태벡터 그래픽은 공간 표현에 사용됩니다. 전력선을 통해 전송되는 전류는 I = U / Z 공식으로 기록됩니다.

복소수를 사용한 옴의 법칙의 주요 구성 요소에 대한 수학적 표기법을 통해 전력 시스템에서 지속적으로 발생하는 복잡한 기술 프로세스를 제어하고 관리하는 데 사용되는 전자 장치의 알고리즘을 프로그래밍할 수 있습니다.

복소수와 함께 모든 비율을 쓰는 미분 형식이 사용됩니다. 재료의 전도성 특성 분석에 편리합니다.

일부 기술적 요소는 완전한 회로에 대한 옴의 법칙을 위반할 수 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

• 전하 캐리어의 모멘텀이 영향을 미치기 시작할 때 높은 진동 주파수. 그들은 전자기장의 변화 속도에 따라 움직일 시간이 없습니다.

• 저온에서 특정 종류의 물질의 초전도 상태;

• 전류에 의한 전류 와이어의 가열 증가. 전류-전압 특성이 선형 특성을 잃을 때;

• 고전압 방전에 의한 절연층 파괴;

• 기체 또는 진공 전자관 매체;

• 반도체 장치 및 요소.