Undang-undang Ohm dalam bahasa biasa

Latar belakang sejarah

Tahun penemuan adalah Undang-Undang Ohm - 1826 oleh saintis Jerman Georg Om. Dia secara empirik menentukan dan menjelaskan undang-undang mengenai nisbah kekuatan arus, voltan dan jenis konduktor. Kemudian ternyata komponen ketiga tidak lain adalah perlawanan. Selanjutnya, undang-undang ini dinamakan sebagai penghormatan kepada penemu, tetapi undang-undang itu tidak berhenti di situ, undang-undang itu dinamai sempena nama dan ukuran fizikalnya, sebagai penghormatan kepada karyanya.

Nilai di mana rintangan diukur dinamakan Georg Ohm. Sebagai contoh, perintang mempunyai dua ciri utama: daya dalam watt dan rintangan - satuan ukuran dalam Ohms, kilo-ohm, megaohms, dll.

Ohm undang-undang untuk bahagian rantai

Undang-undang Ohm untuk bahagian litar boleh digunakan untuk menggambarkan litar elektrik yang tidak mengandungi EMF. Ini adalah bentuk rakaman termudah. Ia kelihatan seperti ini:

I = U / R

Di mana saya adalah arus, diukur dalam Amperes, U adalah voltan dalam volt, R adalah rintangan di Ohms.

Rumus ini memberitahu kita bahawa arus berkadar terus dengan voltan dan berkadar sebaliknya dengan rintangan - ini adalah rumusan tepat mengenai Hukum Ohm. Makna fizikal formula ini adalah untuk menggambarkan pergantungan arus melalui bahagian litar dengan rintangan dan voltan yang diketahui.

Perhatian!Rumus ini berlaku untuk arus searah, untuk arus bolak-balik ia mempunyai sedikit perbezaan, kita akan kembali kepada ini kemudian.

Sebagai tambahan kepada nisbah kuantiti elektrik, borang ini memberitahu kita bahawa grafik arus berbanding voltan dalam rintangan adalah linear dan persamaan fungsi dipenuhi:

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

Hukum Ohm untuk bahagian litar digunakan untuk mengira rintangan perintang di bahagian litar atau untuk menentukan arus yang melaluinya pada voltan dan rintangan yang diketahui. Sebagai contoh, kita mempunyai perintang R dengan rintangan 6 ohm, voltan 12 V dikenakan ke terminalnya. Anda perlu mengetahui arus yang akan mengalir melaluinya. Kira:

I = 12 V / 6 Ohm = 2 A

Konduktor yang ideal tidak mempunyai daya tahan, bagaimanapun, kerana struktur molekul bahan yang dikandungnya, badan konduktif mempunyai daya tahan. Contohnya, ini menyebabkan peralihan dari aluminium ke wayar tembaga di rangkaian elektrik rumah.Kerintangan tembaga (Ohm per 1 meter panjang) kurang daripada aluminium. Oleh itu, wayar tembaga kurang panas, menahan arus besar, yang bermaksud anda boleh menggunakan wayar dari keratan rentas yang lebih kecil.

Contoh lain - lingkaran peranti pemanasan dan perintang mempunyai daya tahan yang besar, kerana diperbuat daripada pelbagai logam rintangan tinggi, seperti nichrome, cantal, dll. Apabila pembawa cas bergerak melalui konduktor, mereka bertabrakan dengan zarah-zarah dalam kisi kristal, akibatnya, tenaga dilepaskan dalam bentuk panas dan konduktor dipanaskan. Semakin banyak arus - semakin banyak perlanggaran - semakin banyak pemanasan.

Untuk mengurangkan pemanasan, konduktor mesti dipendekkan atau ketebalannya meningkat (luas keratan rentas). Maklumat ini boleh ditulis sebagai formula:

R_wayar= ρ (L / S)

Di mana ρ ialah ketahanan dalam Ohm * mm²/ m, L - panjang dalam m, S - luas keratan rentas.

Undang-undang Ohm untuk litar selari dan bersiri

Bergantung pada jenis sambungan, corak aliran arus dan taburan voltan yang berbeza diperhatikan. Untuk bahagian litar rangkaian elemen, voltan, arus dan rintangan dijumpai dengan formula:

I = I1 = I2

U = U1 + U2

R = R1 + R2

Ini bermaksud arus yang sama mengalir dalam litar dari sebilangan elemen yang sewenang-wenangnya dihubungkan secara bersiri. Dalam kes ini, voltan yang dikenakan pada semua elemen (jumlah penurunan voltan) sama dengan voltan keluaran sumber kuasa. Setiap elemen diterapkan secara berasingan dengan nilai voltan sendiri dan bergantung pada kekuatan semasa dan rintangan tertentu:

U_e= Saya * R_unsur

Rintangan litar untuk elemen bersambung selari dikira dengan formula:

I = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

Untuk sebatian campuran, rantai mesti dibawa ke bentuk yang setara. Sebagai contoh, jika satu perintang disambungkan ke dua perintang yang bersambung selari, maka kirakan dahulu rintangan yang dihubungkan selari. Anda akan mendapat jumlah rintangan kedua-dua perintang dan anda hanya perlu menambahkannya kepada yang ketiga, yang dihubungkan secara bersiri dengan mereka.

Ohm undang-undang untuk rantai lengkap

Litar yang lengkap memerlukan sumber kuasa. Sumber kuasa yang ideal adalah peranti yang mempunyai satu ciri:

• voltan, jika ia adalah sumber EMF;
• kekuatan semasa jika ia adalah sumber semasa;

Sumber kuasa sedemikian mampu memberikan kuasa apa pun dengan parameter output yang tetap. Dalam bekalan kuasa sebenar, terdapat juga parameter seperti daya dan rintangan dalaman. Sebenarnya, rintangan dalaman adalah perintang khayalan yang dipasang secara bersiri dengan sumber emf.

Formula Ohm's Law untuk rangkaian lengkap kelihatan serupa, tetapi rintangan dalaman IP ditambahkan. Untuk litar lengkap, tulis:

I = ε / (R + r)

Di mana ε adalah EMF dalam Volt, R adalah rintangan beban, r adalah rintangan dalaman sumber kuasa.

Dalam praktiknya, rintangan dalaman adalah pecahan Ohm, dan untuk sumber galvanik ia meningkat dengan ketara. Anda memerhatikan ini apabila kedua-dua bateri (baru dan mati) mempunyai voltan yang sama, tetapi salah satunya menghasilkan arus yang diperlukan dan berfungsi dengan baik, dan yang kedua tidak berfungsi, kerana kendur dengan sedikit beban.

Undang-undang Ohm dalam bentuk pembezaan dan integral

Untuk bahagian litar yang homogen, formula di atas adalah sah, untuk konduktor yang tidak homogen adalah perlu memecahnya menjadi segmen sesingkat mungkin sehingga perubahan dimensinya diminimumkan dalam segmen ini. Ini disebut Hukum Ohm dalam bentuk pembezaan.

Dengan kata lain: ketumpatan arus berkadar terus dengan kekuatan dan kekonduksian bagi sebahagian kecil konduktor.

Dalam bentuk integral:

Ohm Undang-undang untuk AC

Semasa mengira litar AC, bukannya konsep rintangan, konsep "impedans" diperkenalkan. Impedans dilambangkan dengan huruf Z, ia merangkumi rintangan beban R_a dan reaktans X (atau R_r)Ini disebabkan oleh bentuk arus sinusoidal (dan arus dari bentuk lain) dan parameter elemen induktif, serta undang-undang beralih:

1. Arus dalam litar dengan induktansi tidak dapat berubah seketika.
2. Voltan dalam litar dengan kapasitansi tidak dapat berubah seketika.

Oleh itu, arus mula ketinggalan atau berada di hadapan voltan, dan jumlah daya dibahagikan kepada aktif dan reaktif.

U = I * Z

X_L dan X_C Adakah komponen beban yang reaktif.

Sehubungan dengan itu, nilai cos Φ diperkenalkan:

Di sini, Q adalah daya reaktif kerana komponen arus ulang-alik dan kapasitif induktif, P adalah daya aktif (diperuntukkan untuk komponen aktif), S adalah daya nyata, cos Φ adalah faktor daya.

Anda mungkin menyedari bahawa formula dan perwakilannya bersilang dengan teorema Pythagoras. Ini memang betul, dan sudut Ф bergantung pada seberapa besar komponen reaktif beban - semakin besar, semakin besar. Dalam praktiknya, ini membawa kepada fakta bahawa arus yang benar-benar mengalir dalam rangkaian lebih besar daripada yang diperhatikan oleh meter isi rumah, sementara perusahaan membayar dengan kekuatan penuh.

Dalam kes ini, rintangan ditunjukkan dalam bentuk yang kompleks:

Di sini j adalah unit khayalan, yang khas untuk bentuk persamaan yang kompleks. Kurang biasa disebut sebagai i, tetapi dalam kejuruteraan elektrik, nilai efektif arus bolak-balik juga ditunjukkan, oleh itu, agar tidak bingung, lebih baik menggunakan j.

Unit khayalan adalah √-1. Adalah logik bahawa tidak ada angka seperti itu ketika kuadrat, yang dapat menghasilkan hasil negatif dari "-1".

Bagaimana mengingati undang-undang Ohm

Untuk mengingati Hukum Ohm, anda boleh menghafal kata-kata dengan kata mudah seperti:

Semakin tinggi voltan, semakin besar arus, semakin besar rintangan, semakin kurang arus.

Atau gunakan gambar dan peraturan mnemonik. Yang pertama adalah perwakilan undang-undang Ohm dalam bentuk piramid - secara ringkas dan jelas.

Peraturan mnemonik adalah pandangan konsep yang dipermudahkan, kerana pemahaman dan kajiannya yang ringkas dan mudah. Ia boleh dibuat secara lisan atau grafik. Untuk mencari formula yang betul dengan betul, tutup nilai yang diinginkan dengan jari anda dan dapatkan jawapannya dalam bentuk karya atau hasil tambah. Inilah cara ia berfungsi:

Yang kedua adalah persembahan karikatur. Di sini ditunjukkan: semakin banyak percubaan Ohm, semakin sukar hantaran Ampere, dan semakin banyak Volt - hantaran Ampere lebih mudah.

Akhirnya, kami mengesyorkan menonton video yang berguna, yang menjelaskan Hukum Ohm dan aplikasinya dengan kata mudah:

Undang-undang Ohm adalah salah satu asas dalam kejuruteraan elektrik, tanpa pengetahuannya kebanyakan pengiraan tidak mungkin dilakukan. Dan dalam pekerjaan seharian sering harus diterjemahkan ampere hingga kilowatt atau dengan rintangan untuk menentukan arus. Sama sekali tidak perlu untuk memahami kesimpulannya dan asal usul semua kuantiti - tetapi formula akhir diperlukan untuk pengembangan. Sebagai kesimpulan, saya ingin perhatikan bahawa terdapat peribahasa komik lama di kalangan juruelektrik:"Tidak tahu Om - duduk di rumah."Dan jika dalam setiap lelucon ada bahagian kebenaran, maka di sini bahagian kebenaran ini adalah 100%. Ketahui asas teori jika anda ingin menjadi profesional dalam praktik, dan artikel lain dari laman web kami akan membantu anda dalam hal ini.