רשתות גורוםודה
בנוגע לזרם חשמלי, צפיפות הזרם החשמלי נדונה, ולכן גם השדה החשמלי הוסבר בנושא על השדה החשמלי. השדה החשמלי והזרם החשמלי נמצאים במוליך אם יש הפרש פוטנציאלים במוליך, ואילו אם אין הפרש פוטנציאלים, אז גם אין שדה חשמלי וזרם חשמלי.
כמעט בכל מוליכי המתכת, השדה החשמלי הוא ביחס ישר לצפיפות הזרם החשמלי, כאשר היחס בין השדה החשמלי לצפיפות הזרם החשמלי הוא קבוע. ערך ההשוואה בין השדה החשמלי לצפיפות הזרם נקרא התנגדות. מבחינה מתמטית, הקשר בין השדה החשמלי, צפיפות הזרם וההתנגדות מוצג במשוואה:
הנגד הוא רכיב אחד במעגל חשמלי שתפקידו לשלוט במספר הזרמים החשמליים. באופן כללי, ישנם שני סוגים של נגדים, כלומר נגדי סליל תיל ונגדי פחמן. נגדי גליל תיל משמשים בדרך כלל במעבדה, ומיוצרים על ידי עטיפת חוט דק על פני צינור המבודד. נגדי פחמן משמשים בדרך כלל במעגלים אלקטרוניים, גליליים, ובעלי חוטים בשני קצותיהם. ערך ההתנגדות של נגד הפחמן מבוטא בקוד צבע ומוצג על פני השטח של הנגד.
ניתן לדעת את ערך ההתנגדות של נגד על ידי פירוש קוד הצבע של הנגד. כדי להבין זאת, ראשית עיינו בטבלה הבאה, ולאחר מכן למדו את הבעיה לדוגמה כדי לקבוע את ערך ההתנגדות של הנגד.
אם הנגדים מחוברים כפי שמוצג באיור, הם מסודרים בטור. הנגד או ההתנגדות החשמלית המדוברת יכולים להיות בצורת רכיבי נגד, נורות או התנגדות חשמלית אחרת.
המטען החשמלי עובר דרך התנגדות 1 (R1) = ה מטען חשמלי עובר דרך התנגדות 2 (R2) = המטען החשמלי עובר דרך התנגדות 3 (R3). זרם חשמלי (I) הוא מטען חשמלי הזורם במהלך פרק זמן מסוים (I = Q / t), ומכאן הזרם החשמלי דרך התנגדות 1 (I1) = זרם חשמלי דרך התנגדות 2 (I2) = זרם חשמלי דרך התנגדות 3 (I3מבחינה מתמטית, הזרם החשמלי הכולל (I) = I1 = אני2 = אני3.
בנושא חוק אוהם, נגזרה נוסחה המציינת את הקשר בין המתח (V), הזרם החשמלי (I) וההתנגדות החשמלית (R). מתמטית זו מבוטאת באמצעות משוואות:
משוואה זו מראה שההתנגדות החשמלית (R) היא ביחס ישר למתח החשמלי (V) וביחס הפוך לזרם החשמלי (I). אם מתח החשמל גדול יותר, ההתנגדות החשמלית גדלה, להיפך, אם ככל שהזרם החשמלי חזק יותר, ההתנגדות החשמלית תהיה גדולה יותר. משוואה זו מסבירה את חוק אוהם רק כאשר ההתנגדות החשמלית (R) קבועה. אם ההתנגדות החשמלית אינה קבועה, אז משוואה זו אינה מסבירה את חוק אוהם, אלא מסבירה את ההתנגדות של מוליך.
אם הנגדים מחוברים כפי שמוצג באיור, הנגדים מחוברים במקביל.
הזרם החשמלי (זרם חשמלי = מטען חשמלי הזורם במהלך פרק זמן) הנכנס לנקודת הצומת זהה לזרם החשמלי היוצא מנקודת הצומת. ישנם מספר צמתים כך שסך הזרם החשמלי = כמות הזרם החשמלי הזורם בכל צומת. מבחינה מתמטית, I = I1 + I2 + I3 . בעוד שהפרש הפוטנציאלים החשמלי או המתח החשמלי בכל צומת זהים.
I = V/R ולכן המשוואה לעיל משתנה ל- I = V/R1 + V/R2 + V/R3 . המתח החשמלי שווה, ולכן משוואה זו משתנה ל- I = V (1/R1 + 1/R2 + 1/R3 ) . אם ההתנגדות המקבילה היא 1/R אז I = V (1/R). לכן, 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/ R3.
זרם חשמלי זורם במעגל סגור, מפוטנציאל גבוה לפוטנציאל נמוך. כאשר זרם חשמלי עובר דרך רכיב בעל התנגדות חשמלית, ישנה הפחתה באנרגיה הפוטנציאלית החשמלית מכיוון שאנרגיה חשמלית משמשת על התנגדות זו. על מנת שהזרם החשמלי ימשיך לזרום מפוטנציאל גבוה לפוטנציאל נמוך,
חייב להיות מכשיר להוספת אנרגיה פוטנציאלית חשמלית, הכלי הוא כוח אלקטרו-מניע (emf) או ליתר דיוק מקור מתח חשמלי. EMF או מקור מתח הוא רכיב הממיר סוג של אנרגיה לאנרגיה חשמלית, כגון סוללות, תאים סולאריים או גנרטורים חשמליים.
הכלל הראשון של קירכהוף, המכונה גם כלל נקודת הצומת, קובע כי הזרם החשמלי הנכנס לנקודת צומת זהה לזרם החשמלי היוצא מנקודת הצומת הזו. נקודת הצומת במעגל חשמלי היא הנקודה שבה שניים או יותר משני המוליכים נפגשים, כמו נקודה a באיור בצד.
I הוא הזרם החשמלי הנכנס לנקודת הצומת, בעוד ש- I1 ו-I2 הם הזרמים החשמליים היוצאים מנקודת הצומת, I = I1 + I2 . דוגמה נוספת, התבוננו באיור למטה.
הכלל השני של קירכהוף קובע כי השינוי בפוטנציאל החשמלי על היקף מעגל סגור הוא אפס. הכלל השני של קירכהוף מבוסס על חוק שימור האנרגיה, הקובע כי אנרגיה היא נצחית.
כדי להבין זאת טוב יותר, דמיינו את המטען החשמלי נע במעגל סגור, כמו באיור. כאשר מטען חשמלי עובר דרך התנגדות חשמלית (ר'), ה- אנרגיה פוטנציאלית חשמלית מצטמצם מכיוון שהוא משמש על התנגדויות אלה. אם המטען החשמלי עובר דרך התנגדות חשמלית אחרת, האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית פוחתת שוב מכיוון שהוא משמש שוב על ההתנגדות. יתר על כן, כאשר המטען החשמלי עובר דרך מקור המתח מפוטנציאל נמוך לפוטנציאל גבוה, האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית עולה. כאשר הוא חוזר לנקודתו המקורית, האנרגיה הפוטנציאלית החשמלית זהה לזו שלפני כן, כאשר השינוי באנרגיה הפוטנציאלית החשמלית הוא אפס. כאשר מיישמים קירכהוףהכלל השני של למעגל חשמלי, אנו משתמשים בשינוי במתח החשמלי, לא בשינוי באנרגיה הפוטנציאלית החשמלית.
ההספק הנלמד בעבודה ואנרגיה נקבעים כעבודה שנעשית במהלך פרק זמן מסוים. עבודה היא תהליך של שינוי אנרגיה, כך שניתן להבין הספק כשינוי באנרגיה המתרחש במהלך פרק זמן מסוים.
הספק חשמלי הוא שינוי באנרגיה חשמלית במהלך פרק זמן מסוים. בסקירה של פוטנציאל חשמלי, מוסבר ששינויים באנרגיה פוטנציאלית חשמלית מתרחשים כאשר מטען חשמלי עובר דרך הפרש פוטנציאלים חשמלי.
