Ohms lag på vanligt språk

Historisk bakgrund

Upptäcktsåret är Ohms lag - 1826 av den tyska forskaren Georg Om. Han bestämde och beskrev empiriskt lagen om förhållandet strömstyrka, spänning och typ av ledare. Senare visade det sig att den tredje komponenten bara är motstånd. Därefter namngavs denna lag för att upptäcka upptäckaren, men lagen slutade inte där, den fick sitt namn och sin fysiska storlek, som en hyllning till hans verk.

Värdet i vilket motståndet mäts är uppkallad efter Georg Ohm. Motstånd har till exempel två huvudegenskaper: effekt i watt och motstånd - en måttenhet i ohm, kilo ohm, megaohm, etc.

Ohms lag för en kedjesektion

Ohms lag för en del av en krets kan användas för att beskriva en elektrisk krets som inte innehåller EMF. Detta är den enklaste formen för inspelning. Det ser ut så här:

I = U / R

Där jag är strömmen, mätt i Amperes, är U spänningen i volt, R är motståndet i Ohms.

Denna formel säger att strömmen är direkt proportionell mot spänningen och omvänt proportionell mot motståndet - detta är den exakta formuleringen av Ohms lag. Den fysiska betydelsen av denna formel är att beskriva beroende av strömmen genom en sektion av en krets med dess kända motstånd och spänning.

Varning!Denna formel är giltig för likström, för växelström har den små skillnader, vi kommer tillbaka till detta senare.

Förutom förhållandet mellan elektriska kvantiteter, berättar detta formulär att grafen för ström kontra spänning i motståndet är linjär och funktionsekvationen är uppfylld:

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

Ohms lag för en kretsdel används för att beräkna motståndet hos ett motstånd i en kretsdel eller för att bestämma strömmen genom det vid en känd spänning och motstånd. Vi har till exempel ett motstånd R med ett motstånd på 6 ohm, en spänning på 12 V. appliceras på dess terminaler. Du måste ta reda på vilken ström som kommer att strömma genom den. Låt oss beräkna:

I = 12 V / 6 Ohms = 2 A

En idealisk ledare har ingen resistens, men på grund av strukturen i molekylerna i ämnet som den består av har någon ledande kropp resistens. Till exempel orsakade detta övergången från aluminium till koppartrådar i elektriska hemnätverk.Kopparnas resistivitet (Ohm per 1 meters längd) är mindre än aluminium. Följaktligen värmer kopparkablar mindre, tål stora strömmar, vilket innebär att du kan använda en tråd med ett mindre tvärsnitt.

Ett annat exempel - spiralerna i uppvärmningsanordningar och motstånd har en stor resistivitet, eftersom är tillverkade av olika högresistenta metaller, såsom nikrom, cantal, etc. När laddningsbärarna rör sig genom ledaren, kolliderar de med partiklar i kristallgitteret, som ett resultat av detta frigörs energi i form av värme och ledaren värms upp. Ju mer ström - desto fler kollisioner - desto mer värme.

För att minska uppvärmningen måste ledaren antingen förkortas eller dess tjocklek ökas (tvärsnittsarea). Denna information kan skrivas som en formel:

R_tråd= ρ (L / S)

Där ρ är resistiviteten i Ohm * mm²/ m, L - längd i m, S - tvärsnittsarea.

Ohms lag för parallella och seriella kretsar

Beroende på anslutningstyp observeras ett annat mönster för strömflöde och spänningsfördelning. För en del av en serie krets av element, hittas spänningen, strömmen och motståndet med formeln:

I = I1 = I2

U = U1 + U2

R = R1 + R2

Detta innebär att samma ström flyter i en krets från ett godtyckligt antal element anslutna i serie. I detta fall är den spänning som appliceras på alla element (summan av spänningen sjunker) lika med utgångsspänningen från kraftkällan. Varje element appliceras separat med sitt eget spänningsvärde och beror på strömstyrkan och specifikt motstånd:

U_e= I * R_elementet

Kretsens motstånd för parallellt anslutna element beräknas med formeln:

I = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

För en blandad förening måste kedjan bringas till en ekvivalent form. Till exempel, om ett motstånd är anslutet till två parallellt anslutna motstånd, beräkna först motståndet för de parallellt anslutna. Du får total motstånd för de två motstånden och du måste bara lägga till det till det tredje, som är seriekopplat med dem.

Ohms lag för hela kedjan

En komplett krets kräver en strömkälla. En idealisk strömkälla är en enhet som har en egenskap:

• spänning, om det är en källa till EMF;
• strömstyrka om det är en aktuell källa;

En sådan kraftkälla kan leverera all effekt med konstanta utgångsparametrar. I en verklig strömförsörjning finns det också parametrar som kraft och intern motstånd. I själva verket är det inre motståndet ett imaginärt motstånd installerat i serie med emk-källan.

Ohms lagformel för hela kretsen ser liknande ut, men IP: s inre motstånd läggs till. För en komplett krets, skriv:

I = ε / (R + r)

När ε är EMF i volt, är R lastmotståndet, r är den interna motståndet för kraftkällan.

I praktiken är det interna motståndet en bråkdel av Ohm, och för galvaniska källor ökar det avsevärt. Du observerade detta när de två batterierna (nya och döda) har samma spänning, men en av dem ger den erforderliga strömmen och fungerar korrekt, och den andra inte fungerar, eftersom sjunker vid minsta belastning.

Ohms lag i differentiell och integrerad form

För en homogen del av kretsen är ovanstående formler giltiga, för en inhomogen ledare är det nödvändigt att bryta den i så korta segment som möjligt så att förändringar i dess dimensioner minimeras inom detta segment. Detta kallas Ohms lag i differentiell form.

Med andra ord: strömtätheten är direkt proportionell mot styrkan och konduktiviteten för en oändligt liten del av ledaren.

I integrerad form:

Ohms lag för AC

Vid beräkning av växelströmskretsar, istället för motståndskonceptet, introduceras begreppet "impedans". Impedansen betecknas med bokstaven Z, den inkluderar lastmotståndet R_en och reaktans X (eller R_r).Detta beror på formen av sinusströmmen (och strömmar i andra former) och parametrarna för induktiva element, liksom omkopplingslagar:

1. Strömmen i kretsen med induktans kan inte ändras direkt.
2. Spänningen i kretsen med kapacitansen kan inte ändras direkt.

Således börjar strömmen fördröja eller vara före spänningen, och den totala effekten delas upp i aktiv och reaktiv.

U = I * Z

X_L och X_C Är reaktiva komponenter i lasten.

I detta avseende införs värdet cos Φ:

Här är Q den reaktiva effekten på grund av växelström och induktiv-kapacitiva komponenter, P är den aktiva effekten (tilldelad till de aktiva komponenterna), S är den uppenbara kraften, cos Φ är effektfaktorn.

Du kanske har lagt märke till att formeln och dess representation korsar varandra med Pythagoras teorem. Det är verkligen så, och vinkeln Ф beror på hur stor den reaktiva komponenten i lasten är - ju större den är, desto större är den. I praktiken leder detta till att strömmen som faktiskt flyter i nätverket är större än den som hushållsmätaren beaktar, medan företag betalar för full effekt.

I detta fall presenteras motståndet i en komplex form:

Här är j en imaginär enhet, som är typisk för den komplexa formen av ekvationer. Mindre vanligt kallad i, men inom elektroteknik indikeras också växelströmens effektiva värde, därför är det bättre att använda j för att inte bli förvirrad.

Den imaginära enheten är √-1. Det är logiskt att det inte finns ett sådant nummer vid kvadrat, vilket kan resultera i ett negativt resultat av "-1".

Hur man kommer ihåg Ohms lag

För att komma ihåg Ohms lag kan du memorera ordalydelsen med enkla ord som:

Ju högre spänning, desto större ström, desto större motstånd, desto lägre är strömmen.

Eller använd mnemoniska bilder och regler. Den första är en representation av Ohms lag i form av en pyramid - kort och tydligt.

Den mnemoniska regeln är en förenklad bild av ett koncept för dess enkla och enkla förståelse och studier. Det kan vara antingen muntligt eller grafiskt. För att hitta rätt formel på rätt sätt, stäng önskat värde med fingret och få svaret i form av ett verk eller en kvot. Så här fungerar det:

Den andra är en karikerad prestanda. Här visas: ju mer Ohm försöker, desto svårare Ampere passerar och desto mer Volt - desto lättare Ampere passerar.

Slutligen rekommenderar vi att du tittar på en användbar video, som förklarar Ohms lag och dess tillämpning i enkla ord:

Ohms lag är en av de grundläggande inom elektroteknik, utan hans vetskap är de flesta av beräkningarna omöjliga. Och i det dagliga arbetet måste ofta översätta Amperes till kilowatt eller genom motstånd för att bestämma strömmen. Det är absolut inte nödvändigt att förstå dess slutsats och ursprunget för alla kvantiteter - men de slutliga formlerna krävs för utveckling. Avslutningsvis vill jag notera att det finns ett gammalt komiskt ordspråk bland elektriker:"Vet inte om - sitta hemma."Och om det i varje skämt finns en del av sanningen, då är denna andel av sanningen 100%. Lär dig de teoretiska grunderna om du vill bli professionell i praktiken, och andra artiklar från vår webbplats hjälper dig med detta.