กฎของโอห์มเป็นภาษาธรรมดา

ประวัติความเป็นมา

ปีแห่งการค้นพบคือกฎของโอห์ม - ปี 1826 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันชื่อเฟรดออม เขาได้กำหนดอย่างชัดเจนและอธิบายกฎหมายเกี่ยวกับอัตราส่วนของความแข็งแรงกระแสไฟฟ้าและประเภทของตัวนำ ต่อมามันกลับกลายเป็นว่าองค์ประกอบที่สามไม่มีอะไรนอกจากความต้านทาน ต่อจากนั้นกฎหมายนี้ได้รับการตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่ผู้ค้นพบ แต่กฎหมายไม่ได้หยุดเพียงแค่นั้นมันถูกตั้งชื่อตามชื่อและขนาดทางกายภาพของมันเป็นเครื่องบรรณาการให้งานของเขา

ค่าที่วัดความต้านทานได้รับการตั้งชื่อตามเฟรดโอห์ม ตัวอย่างเช่นตัวต้านทานมีคุณสมบัติหลักสองประการ: กำลังเป็นวัตต์และความต้านทาน - หน่วยของการวัดในหน่วยโอห์ม, กิโลโอโอห์ม, เมกะเฮิรตซ์เป็นต้น

กฎของโอห์มสำหรับส่วนลูกโซ่

กฎของโอห์มสำหรับส่วนหนึ่งของวงจรนั้นสามารถใช้อธิบายวงจรไฟฟ้าที่ไม่มี EMF นี่เป็นรูปแบบการบันทึกที่ง่ายที่สุด ดูเหมือนว่านี้:

I = U / R

ที่ฉันเป็นกระแสวัดในแอมเพอเรส, U คือแรงดันไฟฟ้าเป็นโวลต์, R คือความต้านทานในโอห์ม

สูตรนี้บอกเราว่ากระแสเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้าและเป็นสัดส่วนตรงกันข้ามกับความต้านทาน - นี่คือสูตรที่แน่นอนของกฎของโอห์ม ความหมายทางกายภาพของสูตรนี้คือการอธิบายการพึ่งพาของกระแสไฟฟ้าผ่านส่วนของวงจรที่มีความต้านทานและแรงดันไฟฟ้าที่รู้จัก

คำเตือน!สูตรนี้ใช้ได้กับกระแสตรงสำหรับกระแสสลับที่มีความแตกต่างเล็กน้อยเราจะกลับมาที่นี่ในภายหลัง

นอกเหนือจากอัตราส่วนของปริมาณไฟฟ้าแบบฟอร์มนี้บอกเราว่ากราฟของกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าในความต้านทานเป็นแบบเส้นตรงและสมการของฟังก์ชั่นเป็นที่พอใจ:

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

กฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจรถูกนำมาใช้เพื่อคำนวณความต้านทานของตัวต้านทานในส่วนของวงจรหรือเพื่อกำหนดกระแสผ่านที่แรงดันและความต้านทานที่รู้จัก ตัวอย่างเช่นเรามีตัวต้านทาน R ที่มีความต้านทาน 6 โอห์มแรงดัน 12 V ถูกนำไปใช้กับเทอร์มินัลของมันคุณต้องค้นหาว่ากระแสจะไหลผ่านมัน Let 's คำนวณ:

I = 12 V / 6 Ohms = 2 A

ตัวนำที่ดีที่สุดนั้นไม่มีความต้านทานอย่างไรก็ตามเนื่องจากโครงสร้างของโมเลกุลของสารซึ่งประกอบไปด้วยตัวนำไฟฟ้าใด ๆ จึงมีความต้านทาน ตัวอย่างเช่นสิ่งนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนจากอลูมิเนียมเป็นสายทองแดงในเครือข่ายไฟฟ้าภายในบ้านความต้านทานของทองแดง (โอห์มต่อความยาว 1 เมตร) นั้นน้อยกว่าอลูมิเนียม ดังนั้นสายทองแดงจึงให้ความร้อนน้อยกว่าทนต่อกระแสขนาดใหญ่ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถใช้ลวดตัดขวางที่มีขนาดเล็กลงได้

อีกตัวอย่างหนึ่ง - เกลียวของอุปกรณ์ทำความร้อนและตัวต้านทานมีความต้านทานสูงเพราะ ทำจากโลหะที่มีความต้านทานสูงหลายชนิดเช่นนิโคร่แคนเทอร์ ฯลฯ เมื่อพาหะของประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านตัวนำพวกมันจะชนกับอนุภาคในตะแกรงคริสตัลด้วยเหตุนี้พลังงานจะถูกปล่อยออกมาในรูปของความร้อนและตัวนำจะถูกทำให้ร้อน ยิ่งปัจจุบัน - ยิ่งมีการชน - ยิ่งร้อนมากขึ้น

เพื่อลดความร้อนตัวนำจะต้องสั้นลงหรือเพิ่มความหนา (พื้นที่หน้าตัด) ข้อมูลนี้สามารถเขียนเป็นสูตรได้:

R_ลวด= ρ (L / S)

โดยที่ρความต้านทานเป็น Ohm * mm²/ m, L - ความยาวเป็น m, S - พื้นที่หน้าตัด

กฎของโอห์มสำหรับวงจรขนานและอนุกรม

ขึ้นอยู่กับประเภทของการเชื่อมต่อรูปแบบที่แตกต่างกันของการไหลของกระแสและการกระจายแรงดันจะถูกตรวจสอบ สำหรับส่วนของวงจรอนุกรมขององค์ประกอบแรงดันกระแสและความต้านทานจะถูกค้นพบโดยสูตร:

I = I1 = I2

U = U1 + U2

R = R1 + R2

ซึ่งหมายความว่ากระแสเดียวกันไหลในวงจรจากจำนวนองค์ประกอบโดยพลการเชื่อมต่อในซีรีส์ ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับองค์ประกอบทั้งหมด (ผลรวมของแรงดันไฟฟ้าตก) เท่ากับแรงดันเอาต์พุตของแหล่งพลังงาน แต่ละองค์ประกอบถูกนำไปใช้แยกต่างหากกับค่าแรงดันไฟฟ้าของตัวเองและขึ้นอยู่กับความแรงของกระแสและความต้านทานเฉพาะ

U_อี= I * R_ธาตุ

ความต้านทานของวงจรสำหรับองค์ประกอบที่เชื่อมต่อแบบขนานคำนวณโดยสูตร:

I = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

สำหรับสารผสมนั้นจะต้องนำโซ่มาให้อยู่ในรูปแบบที่เทียบเท่า ตัวอย่างเช่นหากหนึ่งตัวต้านทานเชื่อมต่อกับตัวต้านทานที่เชื่อมต่อแบบขนานสองตัวอันดับแรกให้คำนวณความต้านทานของตัวต้านทานที่เชื่อมต่อแบบขนานก่อน คุณจะได้ความต้านทานรวมของตัวต้านทานทั้งสองและคุณต้องเพิ่มมันเข้าไปในตัวที่สามซึ่งเชื่อมต่อเป็นอนุกรมกับพวกมัน

กฎของโอห์มสำหรับสายโซ่สมบูรณ์

วงจรที่สมบูรณ์ต้องใช้แหล่งพลังงาน แหล่งพลังงานในอุดมคติคืออุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติหนึ่งอย่าง:

• แรงดันไฟฟ้าถ้าเป็นแหล่งของ EMF
• ความแรงของกระแสหากเป็นแหล่งกระแส

แหล่งพลังงานดังกล่าวสามารถส่งพลังงานใด ๆ ที่มีพารามิเตอร์เอาต์พุตคงที่ ในแหล่งจ่ายไฟจริงยังมีพารามิเตอร์เช่นกำลังไฟและความต้านทานภายใน ในความเป็นจริงความต้านทานภายในเป็นตัวต้านทานจินตภาพที่ติดตั้งในซีรีย์กับแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า

สูตรกฎของโอห์มสำหรับวงจรที่สมบูรณ์มีลักษณะคล้ายกัน แต่มีการเพิ่มความต้านทานภายในของ IP สำหรับวงจรที่สมบูรณ์เขียน:

I = ε / (R + r)

โดยที่εคือ EMF ในโวลต์ R คือความต้านทานโหลด r คือความต้านทานภายในของแหล่งพลังงาน

ในทางปฏิบัติความต้านทานภายในเป็นเศษเสี้ยวของโอห์มและสำหรับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ คุณสังเกตเห็นสิ่งนี้เมื่อแบตเตอรี่สองก้อน (ใหม่และที่ตายแล้ว) มีแรงดันไฟฟ้าเท่ากัน แต่แบตเตอรี่หนึ่งให้กระแสที่จำเป็นและทำงานได้อย่างถูกต้องและที่สองใช้งานไม่ได้เพราะ sags ที่โหลดน้อยที่สุด

กฎของโอห์มในรูปแบบอนุพันธ์และอินทิกรัล

สำหรับส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันของวงจรสูตรข้างต้นนั้นใช้ได้สำหรับตัวนำที่มีความจำเป็นที่จะต้องแบ่งมันออกเป็นเซ็กเมนต์สั้นที่สุดเท่าที่จะทำได้เพื่อให้การเปลี่ยนแปลงในมิตินั้นลดลง สิ่งนี้เรียกว่ากฎของโอห์มในรูปแบบต่างกัน

กล่าวอีกนัยหนึ่ง: ความหนาแน่นกระแสนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแข็งแรงและความนำไฟฟ้าสำหรับส่วนเล็ก ๆ ของตัวนำ

ในรูปแบบหนึ่ง:

กฎของโอห์มสำหรับ AC

เมื่อคำนวณวงจร AC แทนที่จะเป็นแนวคิดของการต่อต้านแนวคิดของ "อิมพีแดนซ์" จะถูกนำเสนอ ความต้านทานจะถูกแทนด้วยตัวอักษร Z ซึ่งรวมถึงความต้านทานโหลด R และปฏิกิริยา X (หรือ R_R)นี่คือสาเหตุที่รูปร่างของกระแสไซน์ (และกระแสของรูปแบบอื่น ๆ ) และพารามิเตอร์ขององค์ประกอบอุปนัยเช่นเดียวกับกฎหมายเปลี่ยน:

1. กระแสในวงจรที่มีตัวเหนี่ยวนำไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ทันที
2. แรงดันไฟฟ้าในวงจรที่มีความจุไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ทันที

ดังนั้นกระแสจะเริ่มต้นช้าลงหรืออยู่ก่อนแรงดันไฟฟ้าและพลังงานทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นแอคทีฟและปฏิกิริยา

U = I * Z

X_L และ X_C เป็นส่วนประกอบที่ทำปฏิกิริยากับโหลด

ในเรื่องนี้แนะนำค่า cos Φ:

ที่นี่ Q คือพลังงานปฏิกิริยาเนื่องจากส่วนประกอบกระแสสลับและอุปนัย capacitive, P คือพลังงานที่ใช้งาน (จัดสรรให้กับส่วนประกอบที่ใช้งาน), S คือพลังที่ชัดเจน, cos Φเป็นปัจจัยอำนาจ

คุณอาจสังเกตเห็นว่าสูตรและการเป็นตัวแทนตัดกับทฤษฎีบทพีทาโกรัส นี่เป็นเช่นนั้นจริงและมุม re ขึ้นอยู่กับว่าองค์ประกอบปฏิกิริยาของโหลดมีขนาดใหญ่เท่าใด - ยิ่งมีค่ามากเท่าใด ในทางปฏิบัติสิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเครือข่ายมากกว่ากระแสไฟฟ้าที่ใช้ในครัวเรือนในขณะที่องค์กรต่างๆใช้พลังงานเต็มกำลัง

ในกรณีนี้ความต้านทานจะถูกนำเสนอในรูปแบบที่ซับซ้อน:

นี่ j คือหน่วยจินตภาพซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับสมการที่ซับซ้อน โดยทั่วไปเรียกว่า i แต่ในทางวิศวกรรมไฟฟ้าค่าของกระแสสลับจะถูกระบุด้วยดังนั้นเพื่อไม่ให้สับสนมันจะดีกว่าถ้าใช้ j

หน่วยจินตภาพคือ√-1 มันเป็นตรรกะที่ไม่มีจำนวนดังกล่าวเมื่อกำลังสองซึ่งสามารถส่งผลให้เกิดผลลบของ "-1"

วิธีการจำกฎของโอห์ม

หากต้องการจดจำกฎของโอห์มคุณสามารถจดจำถ้อยคำในคำง่าย ๆ เช่น:

ยิ่งแรงดันไฟฟ้าสูงเท่าไรกระแสก็จะยิ่งต้านทานมากขึ้นเท่านั้น

หรือใช้รูปภาพและกฎช่วยในการจำ สิ่งแรกคือการแสดงถึงกฎของโอห์มในรูปแบบของปิรามิดสั้นและชัดเจน

กฎช่วยในการจำเป็นมุมมองที่ง่ายขึ้นของแนวคิดสำหรับความเข้าใจที่ง่ายและสะดวกและการศึกษา มันสามารถเป็นได้ทั้งทางวาจาหรือแบบกราฟิก หากต้องการค้นหาสูตรที่ถูกต้องให้ปิดค่าที่ต้องการด้วยนิ้วของคุณและรับคำตอบในรูปแบบของงานหรือความฉลาด นี่คือวิธีการทำงาน:

ประการที่สองคือประสิทธิภาพการวาดภาพล้อ มันแสดงให้เห็นที่นี่: ยิ่งพยายาม Ohm, แอมป์แอมแปร์ที่ยากขึ้นและโวลต์ที่มากขึ้น - แอมป์ที่ผ่านง่ายขึ้น

ในที่สุดเราขอแนะนำให้ดูวิดีโอที่มีประโยชน์ซึ่งจะอธิบายกฎของโอห์มและการประยุกต์ใช้ในคำง่าย ๆ :

กฎของโอห์มเป็นหนึ่งในพื้นฐานทางวิศวกรรมไฟฟ้าโดยที่เขาไม่รู้ว่าการคำนวณส่วนใหญ่เป็นไปไม่ได้ และในการทำงานประจำวันมักจะต้องแปล จำนวนแอมแปร์เป็นกิโลวัตต์ หรือตามความต้านทานเพื่อกำหนดกระแส ไม่จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเข้าใจข้อสรุปและที่มาของปริมาณทั้งหมด - แต่ต้องใช้สูตรขั้นสุดท้ายสำหรับการพัฒนา โดยสรุปฉันต้องการทราบว่ามีสุภาษิตการ์ตูนเก่า ๆ ในหมู่ช่างไฟฟ้า:"ไม่รู้จักอ้อม - นั่งอยู่ที่บ้าน"และถ้าในทุกเรื่องตลกที่มีส่วนแบ่งของความจริงแล้วที่นี่ส่วนแบ่งความจริงนี้คือ 100% เรียนรู้รากฐานทางทฤษฎีหากคุณต้องการเป็นมืออาชีพในการปฏิบัติและบทความอื่น ๆ จากเว็บไซต์ของเราจะช่วยคุณในเรื่องนี้