Elektromos áram. Ohm-törvény. Elektromos ellenállás. Vezeték ellenállása, Fajlagos ellenállás

Def.: Az elektromos áram az elektromos töltések, pontosabban a töltéshordozók, adott vezető keresztmetszeten történő áthaladása.

Def.: Az elektromos áram intenzitását az áramerősség (jele: I) jellemzi.

Megjegyzés: Az áramerősséget a fizika alapmennyiségnek választotta. Definícióját az áram mágneses hatásával adjuk meg (ld. később).

Az áramerősség kapcsolata az elektromos töltéssel a következő:

Def.: Az elektromos töltés (Q) az áramerősség (I) és az idő (t) szorzatával leszármaztatott fizika mennyiség:
(e2.1)

Tétel: Ohm törvényszerűsége. Számos paraméter (pl. hőmérséklet,..) állandósága esetén egy vezetőn átfolyó áramerősség (I) arányos a vezető két végpontjára kapcsolt feszültséggel (U). Más szóval a feszültség és az áramerősség hányadosa állandó.

vagy (e2.2)

Megjegyzés: Az Ohm által felismert törvényszerűség lehetőséget ad arra, hogy az adott vezető elektromos árammal szemben mutatott ellenállását kvantitatív módon jellemezhessük, azaz fizikai mennyiség rangjára emeljük:

Def.: Az elektromos ellenállás (resistentia, jele: R) a feszültség (U) és az áramerősség (I) hányadosával értelmezett fizika mennyiség. Egysége: V/A, röviden Ohm, W.

(e2.3)

A fémes vezetékek elektromos ellenállását geometriai adatok (A, l) és anyagi paraméter (r) alapján is felírhatjuk:

(e2.4)

Fajlagos ellenállás (jele: r) Egysége: Wm.

fel a lap tetejére

Kirchhoff törvények. Ellenállások soros és párhuzamos kapcsolása

Def.: Ha az áramkörben elágazások is vannak, neve: összetett áramkör.

Tétel: Kirchhoff I. (un. csomóponti) törvénye:
(e2.5)

Tétel: Kirchhoff II. (un. hurok) törvénye:
röviden (e2.6)

Az első törvény (kontinuitás jellegű) megfelel a töltés megmaradás (anyagmegmaradás) elvének, míg a második pedig az energia megmaradás elvének. Soros (Rs) és párhuzamos (Rp) kapcsolás esetén az eredő ellenállás:
(e2.7)

Megjegyzés: Egy további, speciális kapcsolási forma ellenállásokból a Wheaston híd. Ennek négy ágában, páronként az ellenállások aránya megegyezik. Ennek következménye, hogy a fő ágban, ilyenkor nem folyik áram. Ezt a kapcsolást a modern digitális méréstechnikában is alkalmazzák feszültség kompenzációs módszerrel történő meghatározására.

fel a lap tetejére

Ohm-törvénye teljes áramkörre. Elektromos áram hőhatása, munkája. Elektromos teljesítmény.

Az áramkörben feszültségforrások (áramforrások) és fogyasztók helyezkednek el. Ezek együttesére vonatkozik az Ohm-törvény teljes áramkörre:

Tétel: Az Ohm-törvény teljes áramkörre kimondja, hogy az elektromotoros erő (Uo) egyenlő a belső ellenálláson (Rb) és a külső ellenálláson (Rk) eső feszültségek összegével:

(e2.8)

Tétel: Az elektromos munka értékét a feszültség definícióját megadó összefüggés alapján számolhatjuk ki (Joule törvénye):

illetve (e2.9)

Tétel: Az elektromos teljesítmény pedig a következő:

illetve (e2.10)

Elektromos áram iránya: a pozitív polaritású helytől a negatív felé mutat.

Elektromos áram, vezetési különböző közegekben

Fémekben: negatív elektronok mozgásából származó vezetés,

Félvezetőkben: elektronok, lyukak mozgásából származó vezetés

Légritkított csőben, gázokban gőzökben: (katód = elektron „forrás”) elektronok, ionizált atomok, ionizált molekulák mozgásából származó vezetés

Elektrolitban: negatív és pozitív ionok mozgásából származó vezetés

fel a lap tetejére