完整電路的歐姆定律

在電氣工程中有術語：部分和全電路。

該站點稱為：

• 電流源或電壓源內電路的一部分；

• 連接到源或其一部分的電氣元件的整個外部或內部電路。

術語“完整電路”用於指代所有電路組裝在一起的電路，包括：

• 來源；

• 用戶；

• 連接線。

這樣的定義有助於更好地導航電路，了解它們的特性，分析工作，尋找損壞和故障。它們嵌入在歐姆定律中，使您能夠解決相同的問題以優化電氣過程以滿足人類需求。

Georg Simon Ohm 的基礎研究幾乎適用於所有領域 電路部分 或完整的原理圖。

歐姆定律如何適用於完整的直流電路

例如，讓我們以原電池為例，它通常被稱為電池，陽極和陰極之間的電位差為 U。我們將帶有燈絲的燈泡連接到其端子，其具有簡單的電阻 R。

金屬中電子運動產生的電流 I = U / R 將流過燈絲。由電池線、連接線和燈泡組成的電路是指電路的外部部分。

電流還將在電池電極之間的內部部分流動。它的載體將是帶正電和帶負電的離子。電子將被吸引到陰極，而正離子將從陰極排斥到陽極。

這樣，正電荷和負電荷在陰極和陽極上積累，並在它們之間產生電位差。

電解質中離子的完全運動受阻 電池內阻標有 «r»。它限制輸出到外部電路的電流，並將其功率降低到一定值。

在電路的完整電路中，電流流過內、外電路，克服串聯兩段的總電阻R+r。它的值受施加在電極上的力的影響，這稱為電動勢或簡稱 EMF，用索引 «E» 表示。

它的值可以在電池空載（無外電路）的情況下用電壓表測量。在同一個地方接上負載，電壓表顯示電壓U。換句話說：在電池端子上沒有負載時，U和E大小匹配，當電流流過外部電路時，U < E。

力 E 形成一個完整電路中電荷的運動，並決定其值 I = E / (R + r)。

該數學表達式定義了完整直流電路的歐姆定律。它的動作在圖片的右側有更詳細的說明。它表明整個完整的電路由兩個獨立的電流電路組成。

還可以看出，在電池內部，即使關閉外部電路負載，帶電粒子也會移動（自放電電流），因此在陰極會發生不必要的金屬消耗。由於內阻，電池能量被加熱並消散到環境中，隨著時間的推移它就會消失。

實踐表明，由於最終產品的成本急劇增加及其相當高的自放電，通過建設性方法降低內阻 r 在經濟上是不合理的。

結論

為保持電池的效率，應僅將其用於其預期用途，僅在運行期間連接外部電路。

連接負載的電阻越高，電池壽命越長。因此，在同等光通量下，採用白熾燈絲的氙氣燈消耗電流比充氮燈更低，從而保證了能源的使用壽命更長。

存儲原電池時，必須通過可靠的隔離來排除外部電路觸點之間的電流通過。

當電池的外電路電阻R大大超過內阻值r時，就認為是電壓源，滿足反接關係時，就是電流源。

歐姆定律如何用於完整的交流電路

交流電氣系統是電氣行業中最常見的系統。在這個行業中，它們通過電力線傳輸電力來達到巨大的長度。

隨著傳輸線長度的增加，其電阻會增加，從而導致電線發熱並增加傳輸能量的損失。

了解歐姆定律有助於電力工程師減少不必要的電力傳輸成本。為此，他們使用了電線中功率損耗分量的計算。

計算基於產生的有功功率 P = E ∙ I 的值，必須將其定性傳輸到遠程消費者並克服總電阻：

• 發電機內部 r；

• 電線的外層R。

發電機端子處的 EMF 大小由 E = I ∙ (r + R) 確定。

克服整個電路電阻的功率損耗 Pp 將由圖中所示的公式表示。

從中可以看出，電力消耗與電線的長度/電阻成比例增加，並且可以通過增加發電機的 EMF 或線電壓來減少電力傳輸期間的電力消耗。該方法通過在電力線發電機端的電路中包括升壓變壓器和在變電站的接收點包括降壓變壓器來使用。

但是，這種方法有局限性：

• 抵消冠狀動脈放電發生的技術設備的複雜性；

• 需要將電源線與地球表面隔離開來；

• 空間中空氣線輻射能量的增加（天線效應的出現）。

正弦交流電路中歐姆定律運行的特點

工業高壓和家用三相/單相電力的現代用戶不僅會產生有源負載，還會產生具有明顯電感或電容特性的無功負載。它們導致施加電壓的矢量與電路中流動的電流之間的相移。

在這種情況下，對於諧波的時間波動的數學符號，使用 複雜形式和矢量圖形用於空間表示。通過電源線傳輸的電流由公式記錄：I = U / Z。

歐姆定律主要組成部分的數學符號與復數允許對用於控制和管理電力系統中不斷發生的複雜技術過程的電子設備的算法進行編程。

除了複數，還使用了所有比率的差分形式。便於分析材料的導電性能。

一些技術因素可能違反完整電路的歐姆定律。他們包括：

• 當電荷載流子的動量開始影響時的高振動頻率。他們沒有時間跟上電磁場變化的步伐；

• 某類物質在低溫下的超導狀態；

• 電流增加電流線的熱量。當電流-電壓特性失去其線性特性時；

• 高壓放電破壞絕緣層；

• 氣體或真空電子管介質；

• 半導體器件和元件。