Boltahe, Kasalukuyang, Paglaban, at Batas ng Ohm: 5 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:15

Saklaw sa Tutorial na ito

Paano nauugnay ang singil sa kuryente sa boltahe, kasalukuyang, at paglaban.

Ano ang boltahe, kasalukuyang, at paglaban.

Ano ang Batas ng Ohm at kung paano ito magagamit upang maunawaan ang kuryente.

Isang simpleng eksperimento upang maipakita ang mga konseptong ito.

Hakbang 1: Electric Charge

Ang singil sa kuryente ay ang pisikal na pag-aari ng bagay na sanhi na makaranas ng isang puwersa kapag inilagay sa isang electromagnetic field. Mayroong dalawang uri ng mga singil sa kuryente: positibo at negatibo (karaniwang dala ng mga proton at electron ayon sa pagkakabanggit). Tulad ng pagsingil sa mga singil at hindi katulad ng akit. Ang kawalan ng net charge ay tinukoy bilang walang kinikilingan. Ang isang bagay ay negatibong sisingilin kung mayroon itong labis na mga electron, at kung hindi man positibong sisingilin o walang bayad. Ang nagmula sa yunit ng singil ng kuryente ay ang coulomb (C). Sa electrical engineering, pangkaraniwan din na gamitin ang ampere-hour (Ah); habang sa kimika, karaniwang gamitin ang pang-elementong singil (e) bilang isang yunit. Ang simbolong Q ay madalas na nagsasaad ng pagsingil. Ang maagang kaalaman tungkol sa kung paano nakikipag-ugnay ang mga sangkap na sisingilin ay tinatawag na ngayon na klasikal na electrodynamics, at tumpak pa rin para sa mga problema na hindi nangangailangan ng pagsasaalang-alang ng mga malalaking epekto.

Ang singil ng kuryente ay isang pangunahing pinangangalagaan na pag-aari ng ilang mga subatomic na maliit na butil, na tumutukoy sa kanilang pakikipag-ugnayan sa electromagnetic. Ang materyal na sisingilin ng kuryente ay naiimpluwensyahan o gumagawa ng mga electromagnetic na patlang. Ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng isang gumagalaw na singil at isang electromagnetic na patlang ay ang pinagmulan ng lakas na electromagnetic, na kung saan ay isa sa apat na pangunahing pwersa (Tingnan din: magnetic field).

Ipinakita ng mga eksperimento sa dalawampu't siglo na ang pagsingil sa kuryente ay nabilang sa dami; iyon ay, nagmumula ito sa mga integer na multiply ng mga indibidwal na maliliit na yunit na tinatawag na singil sa elementarya, e, humigit-kumulang na katumbas ng 1.602 × 10−19 coulombs (maliban sa mga maliit na butil na tinatawag na quark, na may mga singil na integer multiplier ng 1 / 3e). Ang proton ay mayroong singil ng + e, at ang electron ay may singil na −e. Ang pag-aaral ng mga sisingilin na mga maliit na butil, at kung paano ang kanilang mga pakikipag-ugnay ay namamagitan sa pamamagitan ng mga photon, ay tinatawag na electrodynamics na dami.

Hakbang 2: Boltahe ：

Ang boltahe, pagkakaiba-iba ng potensyal na elektrisidad, presyon ng kuryente o pag-igting ng kuryente (pormal na tinukoy na ∆V o ∆U, ngunit mas madalas na pinadali bilang V o U, halimbawa sa konteksto ng mga batas ng circuit ng Ohm o Kirchhoff) ay ang pagkakaiba-iba sa potensyal na enerhiya na elektrikal sa pagitan ng dalawa puntos bawat yunit ng singil sa kuryente. Ang boltahe sa pagitan ng dalawang puntos ay katumbas ng gawaing ginawa bawat yunit ng singil laban sa isang static na patlang ng kuryente upang ilipat ang pagsubok na singil sa pagitan ng dalawang puntos. Sinusukat ito sa mga yunit ng volts (isang joule bawat coulomb).

Ang boltahe ay maaaring sanhi ng mga static na patlang ng kuryente, ng kasalukuyang kuryente sa pamamagitan ng isang magnetikong patlang, ng iba't ibang oras na mga magnetikong patlang, o ilang kombinasyon ng tatlong ito. [1] [2] Maaaring magamit ang isang voltmeter upang masukat ang boltahe (o potensyal na pagkakaiba) sa pagitan ng dalawang puntos sa isang system; madalas na isang karaniwang potensyal na sanggunian tulad ng lupa ng system ay ginagamit bilang isa sa mga puntos. Ang isang boltahe ay maaaring kumatawan sa alinman sa isang mapagkukunan ng enerhiya (electromotive force) o nawala, ginamit, o nakaimbak na enerhiya (potensyal na drop)

Kapag naglalarawan ng boltahe, kasalukuyang, at paglaban, ang isang karaniwang pagkakatulad ay isang tangke ng tubig. Sa pagkakatulad na ito, ang singil ay kinakatawan ng dami ng tubig, ang boltahe ay kinakatawan ng presyon ng tubig, at ang kasalukuyang ay kinakatawan ng daloy ng tubig. Kaya para sa pagkakatulad na ito, tandaan:

Tubig = Singil

Presyon = Boltahe

Daloy = Kasalukuyan

Isaalang-alang ang isang tangke ng tubig sa isang tiyak na taas sa itaas ng lupa. Sa ilalim ng tangke na ito, mayroong isang medyas.

Kaya, ang kasalukuyang mas mababa sa tangke na may mas mataas na pagtutol.

Hakbang 3: Elektrisidad ：

Ang elektrisidad ay ang pagkakaroon at daloy ng singil sa kuryente. Ang pinakakilalang anyo nito ay ang daloy ng mga electron sa pamamagitan ng mga conductor tulad ng mga wire na tanso.

Ang kuryente ay isang uri ng enerhiya na nagmumula sa positibo at negatibong mga form, na natural na nangyayari (tulad ng sa kidlat), o ginawa (tulad ng sa generator). Ito ay isang uri ng enerhiya na ginagamit natin sa mga power machine at electrical device. Kapag hindi gumagalaw ang mga singil, ang kuryente ay tinatawag na static na kuryente. Kapag gumagalaw ang mga singil ito ay isang kasalukuyang kuryente, kung minsan ay tinatawag na 'pabuong elektrisidad'. Ang kidlat ay ang pinaka kilalang at mapanganib na uri ng elektrisidad sa likas na katangian, ngunit kung minsan ang static na elektrisidad ay nagiging sanhi ng mga bagay na magkadikit.

Maaaring mapanganib ang kuryente, lalo na sa paligid ng tubig dahil ang tubig ay isang uri ng conductor. Mula noong ikalabinsiyam na siglo, ang elektrisidad ay ginamit sa bawat bahagi ng ating buhay. Hanggang doon, ito ay isang pag-usisa lamang na nakikita sa isang bagyo.

Ang elektrisidad ay maaaring malikha kung ang isang magnet ay dumadaan malapit sa isang metal wire. Ito ang pamamaraang ginamit ng isang generator. Ang pinakamalaking generator ay nasa mga istasyon ng kuryente. Ang elektrisidad ay maaari ring mabuo sa pamamagitan ng pagsasama ng mga kemikal sa isang garapon na may dalawang magkakaibang uri ng mga metal rod. Ito ang pamamaraang ginamit sa isang baterya. Ang static na elektrisidad ay nilikha sa pamamagitan ng alitan sa pagitan ng dalawang mga materyales. Halimbawa, isang cap ng lana at isang plastik na pinuno. Kuskusin ang mga ito nang sama-sama ay maaaring gumawa ng isang spark. Ang elektrisidad ay maaari ring likhain gamit ang enerhiya mula sa araw tulad ng sa mga photovoltaic cell.

Dumating ang kuryente sa mga bahay sa pamamagitan ng mga wire mula sa lugar kung saan ito nabuo. Ginagamit ito ng mga de-kuryenteng lampara, mga de-kuryenteng pampainit, atbp. Maraming mga gamit sa bahay tulad ng mga washing machine at mga kusinilya na gumagamit ng kuryente. Sa mga pabrika, may mga makina ng kapangyarihan ng kuryente. Ang mga taong nakitungo sa kuryente at mga de-koryenteng aparato sa aming mga tahanan at pabrika ay tinatawag na "elektrisyan".

Sabihin natin ngayon na mayroon kaming dalawang tank, bawat tangke na may isang medyas na nagmumula sa ilalim. Ang bawat tanke ay may eksaktong eksaktong dami ng tubig, ngunit ang hose sa isang tangke ay mas makitid kaysa sa hose sa isa pa.

Sinusukat namin ang parehong halaga ng presyon sa dulo ng alinman sa medyas, ngunit kapag nagsimulang dumaloy ang tubig, ang rate ng daloy ng tubig sa tangke na may mas makitid na medyas ay mas mababa kaysa sa rate ng daloy ng tubig sa tanke na may mas malawak na medyas. Sa mga terminong elektrikal, ang kasalukuyang sa pamamagitan ng mas makitid na medyas ay mas mababa kaysa sa kasalukuyang sa pamamagitan ng mas malawak na medyas. Kung nais nating ang daloy ay pareho sa parehong mga hose, kailangan nating taasan ang dami ng tubig (singil) sa tanke na may mas makitid na medyas.

Hakbang 4: Elektrisidad na Paglaban at Pag-uugali

Sa haydroliko na pagkakatulad, ang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng isang wire (o risistor) ay tulad ng tubig na dumadaloy sa pamamagitan ng isang tubo, at ang pagbagsak ng boltahe sa kable ay tulad ng pagbagsak ng presyon na nagtutulak ng tubig sa pamamagitan ng tubo. Ang pag-uugali ay proporsyonal sa kung magkano ang daloy ng nangyayari para sa isang naibigay na presyon, at ang paglaban ay proporsyonal sa kung magkano ang presyur na kinakailangan upang makamit ang isang naibigay na daloy. (Ang pag-uugali at paglaban ay mga katumbasan.)

Ang pagbagsak ng boltahe (ibig sabihin, pagkakaiba sa pagitan ng mga voltages sa isang gilid ng risistor at ang iba pa), hindi ang boltahe mismo, ay nagbibigay ng lakas na pagmamaneho na itinutulak ang kasalukuyang sa pamamagitan ng isang risistor. Sa mga haydrolika, pareho ito: Ang pagkakaiba-iba ng presyon sa pagitan ng dalawang panig ng isang tubo, hindi ang presyon mismo, ang tumutukoy sa daloy sa pamamagitan nito. Halimbawa, maaaring mayroong isang malaking presyon ng tubig sa itaas ng tubo, na sumusubok na itulak ang tubig pababa sa pamamagitan ng tubo. Ngunit maaaring mayroong isang pantay na malaking presyon ng tubig sa ibaba ng tubo, na sumusubok na itulak ang tubig pabalik sa pamamagitan ng tubo. Kung ang mga presyur na ito ay pantay, walang tubig na dumadaloy. (Sa imahe sa kanan, ang presyon ng tubig sa ibaba ng tubo ay zero.)

Ang paglaban at pag-uugali ng isang kawad, risistor, o iba pang elemento ay higit na natutukoy ng dalawang katangian:

• geometry (hugis), at
• materyal

Mahalaga ang Geometry sapagkat mas mahirap itulak ang tubig sa pamamagitan ng isang mahaba, makitid na tubo kaysa sa isang malawak, maikling tubo. Sa parehong paraan, ang isang mahaba, manipis na kawad na tanso ay may mas mataas na paglaban (mas mababang pag-uugali) kaysa sa isang maikli, makapal na kawad na tanso.

Mahalaga rin ang mga materyales. Ang isang tubo na puno ng buhok ay pumipigil sa daloy ng tubig nang higit pa sa isang malinis na tubo na may parehong hugis at laki. Katulad nito, ang mga electron ay maaaring malayang dumaloy at madali sa pamamagitan ng isang wire na tanso, ngunit hindi madaling dumaloy sa pamamagitan ng isang wire na bakal na may parehong hugis at sukat, at mahalagang hindi sila maaaring dumaloy sa lahat sa pamamagitan ng isang insulator tulad ng goma, hindi alintana ang hugis nito. Ang pagkakaiba sa pagitan ng tanso, bakal, at goma ay nauugnay sa kanilang mikroskopiko na istraktura at pagsasaayos ng electron, at kinakalkula ng isang pag-aari na tinatawag na resistivity.

Bilang karagdagan sa geometry at materyal, maraming iba pang mga kadahilanan na nakakaimpluwensya sa paglaban at pag-uugali.

Nangangatwiran na hindi kami magkakasya ng dami sa pamamagitan ng isang makitid na tubo kaysa sa isang mas malawak sa parehong presyon. Paglaban ito Ang "makitid na tubo ay" lumalaban "sa daloy ng tubig sa pamamagitan nito kahit na ang tubig ay nasa parehong presyon ng tanke na may mas malawak na tubo.

Sa mga terminong elektrikal, kinakatawan ito ng dalawang mga circuit na may pantay na voltages at magkakaibang resistensya. Ang circuit na may mas mataas na pagtutol ay magbibigay-daan sa mas kaunting singil na dumaloy, nangangahulugang ang circuit na may mas mataas na pagtutol ay may mas kaunting kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan nito.

Hakbang 5: Batas ng Ohm ：

Ang batas ng Ohm ay nagsasaad na ang kasalukuyang sa pamamagitan ng isang konduktor sa pagitan ng dalawang puntos ay direktang proporsyonal sa boltahe sa dalawang puntos. Ipinakikilala ang pare-pareho ng proporsyonalidad, ang paglaban, ang isang dumating sa karaniwang equation ng matematika na naglalarawan sa ugnayan na ito:

kung saan ako ang kasalukuyang sa pamamagitan ng conductor sa mga yunit ng amperes, ang V ay ang boltahe na sinusukat sa kabuuan ng conductor sa mga yunit ng volts, at ang R ay ang paglaban ng conductor sa mga yunit ng ohms. Mas partikular, ang batas ng Ohm ay nagsasaad na ang R sa ugnayan na ito ay pare-pareho, malaya sa kasalukuyang.

Ang batas ay pinangalanan pagkatapos ng German physicist na si Georg Ohm, na, sa isang pakikitungo na inilathala noong 1827, ay inilarawan ang mga sukat ng inilapat na boltahe at kasalukuyang sa pamamagitan ng simpleng mga de-koryenteng circuit na naglalaman ng iba't ibang haba ng kawad. Ipinaliwanag ni Ohm ang kanyang mga pang-eksperimentong resulta ng isang medyo mas kumplikadong equation kaysa sa modernong form sa itaas (tingnan ang Kasaysayan).

Sa pisika, ang term na batas ng Ohm ay ginagamit din upang tumukoy sa iba't ibang mga paglalahat ng batas na orihinal na binuo ni Ohm.