Ohmov zakon na običnom jeziku

Povijesna pozadina

Godina otkrića je Ohmov zakon - 1826. njemački znanstvenik Georg Om. Empirijski je odredio i opisao zakon o odnosu jačine struje, napona i vrste vodiča. Kasnije se pokazalo da treća komponenta nije ništa drugo do otpor. Naknadno je ovaj zakon imenovan u čast otkrivača, ali zakon se na njega nije ograničio, a njegovo fizičko ime nazvano je njegovom fizičkom veličinom, kao počast svom radu.

Vrijednost u kojoj se mjeri otpor nazvana je po Georgu Ohmu. Na primjer, otpornici imaju dvije glavne karakteristike: snaga u vatima i otpor - mjerna jedinica u Ohima, kilo-ohima, megaohmima itd.

Ohmov zakon o lančanom dijelu

Ohmov zakon za dio kruga može se koristiti za opisivanje električnog kruga koji ne sadrži EMF. Ovo je najjednostavniji oblik snimanja. To izgleda ovako:

I = U / R

Tamo gdje je I struja, izmjerena u Amperama, U je napon u voltima, R je otpor u Ohma.

Ova formula nam govori da je struja izravno proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu - to je točna formulacija Ohmovog zakona. Fizičko značenje ove formule je opisati ovisnost struje kroz presjek kruga s poznatim otporom i naponom.

Upozorenje!Ova formula vrijedi za istosmjernu struju, za izmjeničnu struju ima male razlike, na to ćemo se vratiti kasnije.

Uz omjer električnih veličina, ovaj oblik govori da je graf struje naspram napona u linearnom stanju i da je zadovoljena jednadžba funkcije:

f (x) = ky ili f (u) = IR ili f (u) = (1 / R) * I

Ohmov zakon za dio kruga koristi se za izračunavanje otpora otpornika u jednom dijelu kruga ili za određivanje struje kroz njega kod poznatog napona i otpora. Na primjer, imamo otpornik R s otporom od 6 ohma, na njegove terminale se primjenjuje napon od 12 V. Trebate saznati koja struja će teći kroz njega. Idemo izračunati:

I = 12 V / 6 Ohma = 2 A

Idealan provodnik nema otpora, međutim, zbog strukture molekula tvari od koje se sastoji, svako provodljivo tijelo ima otpor. Na primjer, to je dovelo do prelaska s aluminijskih na bakrene žice u kućnim električnim mrežama.Otpornost bakra (Ohm po dužini od 1 metra) manja je od aluminija. Prema tome, bakrene žice manje zagrijavaju, podnose velike struje, što znači da možete koristiti žicu manjeg presjeka.

Drugi primjer - spirale grijaćih uređaja i otpornika imaju veliki otpor, jer izrađeni su od raznih metala visoke otpornosti, poput nikroma, kantala itd. Kada se nosači naboja kreću kroz vodič, sudaraju se s česticama u kristalnoj rešetki, kao rezultat toga oslobađa se energija u obliku topline i vodič se zagrijava. Što je struja veća - više sudara - više zagrijavanja.

Da bi se smanjilo zagrijavanje, provodnik se mora ili skratiti ili povećati njegova debljina (površina poprečnog presjeka). Podaci se mogu napisati kao formula:

R_žica= ρ (L / S)

Gdje je ρ otpornost Ohma * mm²/ m, L - duljina u m, S - površina presjeka.

Ohmov zakon za paralelni i serijski krug

Ovisno o vrsti veze, opaža se različit obrazac struje i raspodjele napona. Za odjeljak u nizu krugova elemenata, napon, struja i otpor nalaze se po formuli:

I = I1 = I2

U = U1 + U2

R = Rl + R2

To znači da ista struja struje u krugu iz proizvoljnog broja povezanih elemenata u nizu. U ovom slučaju napon primijenjen na sve elemente (zbroj padova napona) jednak je izlaznom naponu izvora napajanja. Svaki se element zasebno primjenjuje s vlastitom vrijednošću napona i ovisi o jakosti struje i specifičnom otporu:

U_e= I * R_element

Otpor kruga za paralelno povezane elemente izračunava se formulom:

I = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

Za miješani spoj lanac se mora dovesti u ekvivalentni oblik. Na primjer, ako je jedan otpornik povezan s dva paralelno povezana otpornika, prvo izračunajte otpor paralelno povezanih. Dobićete ukupni otpor dva otpornika i jednostavno ga morate dodati trećem, koji je serijski povezan s njima.

Ohmov zakon za cijeli lanac

Kompletni krug zahtijeva izvor napajanja. Idealan izvor napajanja je uređaj koji ima jednu karakteristiku:

• napon, ako je izvor EMF;
• jačina struje ako je izvor struje;

Takav izvor napajanja može isporučiti bilo koju snagu sa konstantnim izlaznim parametrima. U stvarnom izvoru napajanja postoje i parametri kao što su snaga i unutarnji otpor. Zapravo je unutarnji otpor imaginarni otpornik koji je serijski instaliran s izvorom emf.

Ohmova formula za cijeli krug izgleda slično, ali dodaje se unutarnji otpor IP-a. Za kompletan krug napišite:

I = ε / (R + r)

Gdje je ε EMF u voltima, R je otpornost na opterećenje, r je unutarnji otpor izvora napajanja.

U praksi je unutarnji otpor djelić Ohma, a kod galvanskih izvora značajno se povećava. To ste primijetili kada dvije baterije (nove i mrtve) imaju isti napon, ali jedna od njih proizvodi potrebnu struju i ispravno radi, a druga ne radi, jer spušta se pri najmanjem opterećenju.

Ohmov zakon u diferencijalnom i integralnom obliku

Za homogeni dio kruga vrijede gornje formule, za nehomogeni kondukter potrebno ga je razbiti na što je moguće kraće segmente kako bi se promjene njegovih dimenzija svele na najmanju moguću mjeru unutar ovog segmenta. To se naziva Ohmov zakon u različitom obliku.

Drugim riječima: gustoća struje izravno je proporcionalna čvrstoći i vodljivosti beskonačno malog dijela vodiča.

U integralnom obliku:

Ohmov zakon za izmjeničnu struju

Pri izračunavanju izmjeničnih krugova, umjesto koncepta otpora, uvodi se pojam "impedancija". Impedancija je označena slovom Z, uključuje otpornost na opterećenje R i reaktancija X (ili R_r).To je zbog oblika sinusne struje (i struje bilo kojeg drugog oblika) i parametara induktivnih elemenata, kao i zakona izmjene:

1. Struja u krugu s induktivnošću ne može se odmah promijeniti.
2. Napon u krugu s kapacitetom ne može se odmah promijeniti.

Tako struja počinje zaostajati ili biti ispred napona, a ukupna snaga dijeli se na aktivnu i reaktivnu.

U = I * Z

X_L i X_C Jesu li reaktivne komponente opterećenja

U vezi s tim, uvodi se vrijednost cos Φ:

Ovdje je Q jalova snaga zbog izmjenične struje i induktivno-kapacitivne komponente, P je aktivna snaga (dodijeljena aktivnim komponentama), S je prividna snaga, cos Φ je faktor snage.

Možda ste primijetili da se formula i njezin prikaz sijeku s pitagorejskim teoremom. To je doista tako, a kut F ovisi o tome koliko je jaka komponenta opterećenja - što je veća, veća je. U praksi to dovodi do činjenice da je struja koja stvarno struji u mreži veća od one koju brojilo kućanstva smatra, dok poduzeća plaćaju punom snagom.

U ovom slučaju, otpor je predstavljen u složenom obliku:

Ovdje je j imaginarna jedinica, što je tipično za složeni oblik jednadžbi. Manje se često naziva i, ali u elektrotehnici je navedena i efektivna vrijednost izmjenične struje, tako da se ne bi zbunili, bolje je koristiti j.

Zamišljena jedinica je √-1. Logično je da kod ocjenjivanja nema takvog broja, što može rezultirati negativnim rezultatom "-1".

Kako se sjetiti Ohmovog zakona

Da biste zapamtili Ohmov zakon, možete zapamtiti formulacije jednostavnim riječima poput:

Što je napon veći, veća je struja, veći je otpor, manja je i struja.

Ili koristite mnemografske slike i pravila. Prvi je prikaz Ohmovog zakona u obliku piramide - kratko i jasno.

Mnekološko pravilo je pojednostavljeni prikaz koncepta za njegovo jednostavno i lako razumijevanje i proučavanje. Može biti verbalno ili grafički. Da biste pravilno pronašli pravu formulu, prstom zatvorite željenu vrijednost i dobijete odgovor u obliku djela ili kvocijenta. Evo kako to funkcionira:

Drugi je karikirani nastup. Ovdje je prikazano: što više Ohm pokušava, teže postaje Ampere i više Volta - Ampere lakše prolazi.

Na kraju, preporučujemo gledanje korisnog videa, koji jednostavnim riječima objašnjava Ohmov zakon i njegovu primjenu:

Ohmov zakon jedan je od osnovnih načina elektrotehnike, a bez njegovog znanja većina je izračunavanja nemoguća. I u svakodnevnom poslu često se moraju prevesti ampera do kilovata ili otporom za određivanje struje. Apsolutno nije potrebno razumjeti njegov zaključak i porijeklo svih količina - ali konačne formule potrebne su za razvoj. Zaključno, želim napomenuti da među električarima postoji stara stripovska poslovica:"Ne znam Om - sjedni kod kuće."A ako u svakoj šali postoji udio istine, onda je ovaj udio istine 100%. Saznajte teoretske temelje ako želite postati profesionalac u praksi, a u tome će vam pomoći i ostali članci s naše web stranice.