Luật Ohm bằng ngôn ngữ đơn giản

Bối cảnh lịch sử

Năm khám phá là Luật Ohm - 1826 của nhà khoa học người Đức Georg Om. Ông xác định bằng thực nghiệm và mô tả định luật về tỷ lệ cường độ dòng điện, điện áp và loại dây dẫn. Sau đó hóa ra thành phần thứ ba không có gì ngoài sức đề kháng. Sau đó, luật này được đặt tên để vinh danh người khám phá, nhưng luật không dừng lại ở đó, nó được đặt tên theo tên và kích thước vật lý của nó, như một sự tôn vinh cho công việc của mình.

Giá trị trong đó điện trở được đo được đặt theo tên của Georg Ohm. Ví dụ, điện trở có hai đặc điểm chính: công suất tính bằng watt và điện trở - một đơn vị đo lường trong Ohms, kilo-ohms, megaohms, v.v.

Luật Ohm cho một phần chuỗi

Định luật Ohm cho một phần của mạch có thể được sử dụng để mô tả mạch điện không chứa EMF. Đây là hình thức ghi âm đơn giản nhất. Nó trông như thế này:

Tôi = U / R

Trong đó I là dòng điện, được đo bằng Amperes, U là điện áp tính bằng volt, R là điện trở trong Ohms.

Công thức này cho chúng ta biết rằng dòng điện tỷ lệ thuận với điện áp và tỷ lệ nghịch với điện trở - đây là công thức chính xác của Định luật Ohm. Ý nghĩa vật lý của công thức này là mô tả sự phụ thuộc của dòng điện thông qua một phần của mạch có điện trở và điện áp đã biết.

Chú ý!Công thức này có giá trị đối với dòng điện trực tiếp, đối với dòng điện xoay chiều có sự khác biệt nhỏ, chúng ta sẽ quay lại vấn đề này sau.

Ngoài tỷ lệ của các đại lượng điện, dạng này cho chúng ta biết rằng đồ thị của dòng điện so với điện áp trong điện trở là tuyến tính và phương trình của hàm được thỏa mãn:

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

Định luật Ohm cho một phần mạch được sử dụng để tính toán điện trở của điện trở trong phần mạch hoặc để xác định dòng điện qua nó ở điện áp và điện trở đã biết. Ví dụ, chúng ta có một điện trở R có điện trở 6 ohms, điện áp 12 V được đặt vào các cực của nó. Bạn cần tìm hiểu dòng điện nào sẽ chạy qua nó. Tính toán:

I = 12 V / 6 Ohms = 2 A

Một dây dẫn lý tưởng không có điện trở, tuy nhiên, do cấu trúc của các phân tử của chất mà nó bao gồm, bất kỳ cơ thể dẫn điện nào cũng có điện trở. Ví dụ, điều này đã dẫn đến sự chuyển đổi từ dây nhôm sang dây đồng trong mạng điện gia dụng.Điện trở suất của đồng (Ohm trên 1 mét chiều dài) nhỏ hơn nhôm. Theo đó, dây đồng ít nhiệt hơn, chịu được dòng điện lớn, có nghĩa là bạn có thể sử dụng dây có tiết diện nhỏ hơn.

Một ví dụ khác - xoắn ốc của các thiết bị sưởi và điện trở có điện trở suất lớn, bởi vì được làm bằng nhiều kim loại có điện trở cao, chẳng hạn như nichrom, cantal, v.v. Khi các hạt mang điện di chuyển qua dây dẫn, chúng va chạm với các hạt trong mạng tinh thể, do đó, năng lượng được giải phóng dưới dạng nhiệt và dây dẫn được đốt nóng. Càng nhiều hiện tại - càng nhiều va chạm - càng nóng.

Để giảm nhiệt, dây dẫn phải được rút ngắn hoặc tăng độ dày của nó (diện tích mặt cắt ngang). Thông tin này có thể được viết dưới dạng công thức:

R_dây= ρ (L / S)

Trong đó ρ là điện trở suất tính bằng Ohm * mm²/ m, L - chiều dài tính bằng m, S - diện tích mặt cắt ngang.

Định luật Ohm cho mạch song song và nối tiếp

Tùy thuộc vào loại kết nối, một mô hình khác nhau của dòng điện và phân phối điện áp được quan sát. Đối với một phần của một chuỗi các phần tử, điện áp, dòng điện và điện trở được tìm thấy theo công thức:

I = I1 = I2

U = U1 + U2

R = R1 + R2

Điều này có nghĩa là cùng một dòng chảy trong một mạch từ một số phần tử tùy ý được kết nối nối tiếp. Trong trường hợp này, điện áp đặt vào tất cả các phần tử (tổng điện áp giảm) bằng với điện áp đầu ra của nguồn điện. Mỗi phần tử được áp dụng riêng với giá trị điện áp riêng và phụ thuộc vào cường độ hiện tại và điện trở cụ thể:

Bạn_e= Tôi * R_{yếu tố}

Điện trở của mạch đối với các phần tử được kết nối song song được tính theo công thức:

I = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R 1 + 1 / R2

Đối với một hợp chất hỗn hợp, chuỗi phải được đưa đến một hình thức tương đương. Ví dụ, nếu một điện trở được kết nối với hai điện trở được kết nối song song, thì trước tiên hãy tính điện trở của các điện trở được kết nối song song. Bạn sẽ có được tổng trở của hai điện trở và bạn chỉ cần thêm nó vào thứ ba, được kết nối nối tiếp với chúng.

Luật Ohm cho chuỗi hoàn chỉnh

Một mạch hoàn chỉnh đòi hỏi một nguồn năng lượng. Một nguồn năng lượng lý tưởng là một thiết bị có một đặc điểm:

• điện áp, nếu đó là nguồn EMF;
• sức mạnh hiện tại nếu nó là một nguồn hiện tại;

Một nguồn năng lượng như vậy có khả năng cung cấp bất kỳ nguồn điện nào với các tham số đầu ra không đổi. Trong một nguồn cung cấp năng lượng thực sự, cũng có các thông số như sức mạnh và sức đề kháng bên trong. Trong thực tế, điện trở trong là một điện trở tưởng tượng được cài đặt nối tiếp với nguồn emf.

Công thức định luật Ohm cho mạch hoàn chỉnh có vẻ tương tự, nhưng điện trở trong của IP được thêm vào. Đối với một mạch hoàn chỉnh, viết:

I = ε / (R + r)

Trong đó ε là EMF tính theo Volts, R là điện trở tải, r là điện trở trong của nguồn điện.

Trong thực tế, điện trở trong là một phần nhỏ của Ohm, và đối với các nguồn điện, nó tăng lên đáng kể. Bạn đã quan sát điều này khi hai pin (mới và chết) có cùng điện áp, nhưng một trong số chúng tạo ra dòng điện cần thiết và hoạt động đúng, và pin thứ hai không hoạt động, bởi vì độ trễ ở mức tải nhỏ nhất.

Định luật Ohm ở dạng vi phân và tích phân

Đối với phần đồng nhất của mạch, các công thức trên là hợp lệ, đối với một dây dẫn không đồng nhất, cần phải chia nó thành các đoạn ngắn nhất có thể để thay đổi kích thước của nó được giảm thiểu trong phân đoạn này. Đây được gọi là Luật Ohm ở dạng khác biệt.

Nói cách khác: mật độ hiện tại tỷ lệ thuận với cường độ và độ dẫn cho một phần nhỏ vô hạn của dây dẫn.

Ở dạng tích phân:

Luật Ohm cho AC

Khi tính toán mạch điện xoay chiều, thay vì khái niệm điện trở, khái niệm "trở kháng" được đưa ra. Trở kháng được ký hiệu bằng chữ Z, nó bao gồm điện trở tải R_một và phản ứng X (hoặc R_r).Điều này là do hình dạng của dòng điện hình sin (và dòng điện của bất kỳ dạng nào khác) và các tham số của các phần tử cảm ứng, cũng như các luật chuyển đổi:

1. Dòng điện trong mạch có độ tự cảm không thể thay đổi ngay lập tức.
2. Điện áp trong mạch với điện dung không thể thay đổi ngay lập tức.

Do đó, dòng điện bắt đầu trễ hoặc đi trước điện áp, và tổng công suất được chia thành hoạt động và phản ứng.

U = I * Z

X_L và X_C Là thành phần phản ứng của tải.

Về vấn đề này, giá trị cos được giới thiệu:

Ở đây, Q là công suất phản kháng do các thành phần dòng điện và điện cảm xen kẽ, P là công suất hoạt động (được phân bổ cho các thành phần hoạt động), S là công suất biểu kiến, cos là hệ số công suất.

Bạn có thể nhận thấy rằng công thức và biểu diễn của nó giao nhau với định lý Pythagore. Điều này thực sự là như vậy, và góc phụ thuộc vào thành phần phản ứng của tải trọng lớn đến mức nào - nó càng lớn thì càng lớn. Trong thực tế, điều này dẫn đến thực tế là dòng điện thực sự chảy trong mạng lớn hơn dòng điện được tính bởi đồng hồ gia đình, trong khi doanh nghiệp trả cho toàn bộ sức mạnh.

Trong trường hợp này, điện trở được trình bày dưới dạng phức tạp:

Ở đây j là một đơn vị tưởng tượng, điển hình cho dạng phương trình phức tạp. Ít được gọi là i, nhưng trong kỹ thuật điện, giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều cũng được chỉ định, do đó, để không bị nhầm lẫn, tốt hơn là sử dụng j.

Đơn vị tưởng tượng là √ - 1. Điều hợp lý là không có con số như vậy khi bình phương, điều này có thể dẫn đến kết quả âm tính của -1 -1.

Làm thế nào để nhớ luật Ohm

Để ghi nhớ Định luật Ohm, bạn có thể ghi nhớ từ ngữ bằng những từ đơn giản như:

Điện áp càng cao, dòng điện càng lớn, điện trở càng lớn, dòng điện càng thấp.

Hoặc sử dụng các hình ảnh và quy tắc ghi nhớ. Đầu tiên là sự thể hiện luật Ohm dưới dạng kim tự tháp - một cách ngắn gọn và rõ ràng.

Quy tắc ghi nhớ là một cái nhìn đơn giản hóa về một khái niệm, vì sự hiểu biết và nghiên cứu đơn giản và dễ dàng của nó. Nó có thể bằng lời nói hoặc đồ họa. Để tìm đúng công thức, hãy đóng giá trị mong muốn bằng ngón tay của bạn và nhận câu trả lời dưới dạng tác phẩm hoặc thương số. Đây là cách nó hoạt động:

Thứ hai là một hiệu suất caricat. Ở đây nó được hiển thị: Ohm càng cố gắng, Ampere càng khó vượt qua và Volt càng nhiều - thì Ampere càng dễ vượt qua.

Cuối cùng, chúng tôi khuyên bạn nên xem một video hữu ích, giải thích Luật Ohm và ứng dụng của nó bằng những từ đơn giản:

Định luật Ohm là một trong những điều cơ bản trong kỹ thuật điện, mà không có kiến ​​thức của ông, hầu hết các tính toán là không thể. Và trong công việc hàng ngày thường phải dịch ampe đến kilowatt hoặc bằng cách kháng để xác định hiện tại. Hoàn toàn không cần thiết phải hiểu kết luận của nó và nguồn gốc của tất cả các đại lượng - nhưng các công thức cuối cùng là cần thiết để phát triển. Để kết luận, tôi muốn lưu ý rằng có một câu tục ngữ cũ trong số các thợ điện:"Không biết Om - ngồi ở nhà."Và nếu trong mỗi trò đùa có một phần của sự thật, thì ở đây phần chia sẻ sự thật này là 100%. Tìm hiểu nền tảng lý thuyết nếu bạn muốn trở thành một chuyên gia trong thực tế và các bài viết khác từ trang web của chúng tôi sẽ giúp bạn điều này.