Llei d’Ohm en llenguatge normal

Referència d’història

L'any del descobriment és la llei d'Ohm - 1826, del científic alemany Georg Om. Va determinar empíricament i va descriure la llei sobre la relació de força actual, tensió i tipus de conductor. Més tard va resultar que el tercer component no és res més que resistència. Posteriorment, aquesta llei va ser nomenada en honor al descobridor, però la llei no es va aturar aquí, va rebre el seu nom i la seva mida física, com a homenatge a la seva obra.

El valor en què es mesura la resistència rep el nom de Georg Ohm. Per exemple, les resistències tenen dues característiques principals: potència en watts i resistència: una unitat de mesura en Ohms, quilo-ohms, megaohms, etc.

Ohm's law for a section section

La llei d'Ohm per a una secció d'un circuit es pot utilitzar per descriure un circuit elèctric que no contingui EMF. Aquesta és la forma més senzilla de gravar. Sembla així:

I = U / R

On I és el corrent, mesurat a Amperis, U és la tensió en volts, R és la resistència en Ohms.

Aquesta fórmula ens diu que el corrent és directament proporcional a la tensió i inversament proporcional a la resistència: aquesta és la formulació exacta de la llei d'Ohm. El significat físic d'aquesta fórmula és descriure la dependència del corrent a través d'una secció d'un circuit amb la seva resistència i tensió conegudes.

Atenció!Aquesta fórmula és vàlida per a corrent directe, per a corrent altern té lleugeres diferències. Tornarem a això més endavant.

A més de la relació de quantitats elèctriques, aquesta forma ens diu que la gràfica del corrent versus tensió en la resistència és lineal i que l'equació de funció es compleix:

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

La llei d’Ohm per a una secció de circuit s’utilitza per calcular la resistència d’una resistència en una secció de circuit o per determinar el corrent que hi travessa a una tensió i resistència conegudes. Per exemple, tenim una resistència R amb una resistència de 6 ohms, s’aplica una tensió de 12 V als seus terminals. Haureu d’esbrinar quina corrent hi fluirà. Calcular:

I = 12 V / 6 ohms = 2 A

Un conductor ideal no té resistència, però, a causa de l’estructura de les molècules de la substància de la qual consisteix, qualsevol cos conductor té resistència. Per exemple, això va provocar la transició de cables d'alumini a coure a les xarxes elèctriques domèstiques.La resistivitat del coure (Ohm per 1 metre de longitud) és menor que la de l’alumini. D’acord amb això, els cables de coure s’escalfen menys, suporten grans corrents, cosa que significa que podeu utilitzar un filferro de secció més petita.

Un altre exemple: els espirals dels dispositius de calefacció i resistències tenen una gran resistivitat, perquè estan formats per diversos metalls d’alta resistència, com ara nichrom, cantal, etc. Quan els portadors de càrrega es mouen pel conductor, xoquen amb partícules en la gelosia de cristall, com a resultat d’això s’allibera energia en forma de calor i el conductor s’escalfa. Com més corrent, més col·lisions, més calefacció.

Per reduir la calefacció, cal reduir el conductor o bé augmentar el seu gruix (zona de secció). Aquesta informació es pot escriure com a fórmula:

R_{el filferro}= ρ (L / S)

On ρ és la resistivitat en Ohm * mm²/ m, L - longitud en m, S - àrea de secció.

Llei d’Ohm per a circuits paral·lels i en sèrie

Segons el tipus de connexió, s’observa un patró diferent de distribució de corrent i tensió. Per a una secció d'un circuit d'elements en sèrie, la tensió, el corrent i la resistència es troben mitjançant la fórmula:

I = I1 = I2

U = U1 + U2

R = R1 + R2

Això significa que el mateix corrent flueix en un circuit a partir d’un nombre arbitrari d’elements connectats en sèrie. En aquest cas, la tensió aplicada a tots els elements (la suma de les caigudes de tensió) és igual al voltatge de sortida de la font d’energia. Cada element s'aplica per separat amb el seu propi valor de tensió i depèn de la força actual i de la resistència específica:

U_e= I * R_element

La resistència del circuit per a elements connectats en paral·lel es calcula mitjançant la fórmula:

I = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

Per a un compost mixt, la cadena s’ha de portar a una forma equivalent. Per exemple, si una resistència està connectada a dues resistències connectades en paral·lel, calcular primer la resistència de les connexions paral·leles. Obtindreu la resistència total de les dues resistències i només cal afegir-la a la tercera, que es connecta en sèrie amb elles.

Llei d'Ohm per a la cadena completa

Un circuit complet requereix una font d’energia. Una font d’alimentació ideal és un dispositiu que té una característica:

• tensió, si és una font d'EMF;
• força actual si és una font actual;

Aquesta font d’alimentació és capaç de subministrar qualsevol energia amb paràmetres de sortida constants. En una font d’alimentació real, també hi ha paràmetres com potència i resistència interna. De fet, la resistència interna és una resistència imaginària instal·lada en sèrie amb la font emf.

La fórmula de la Llei d'Ohm per al circuit complet sembla similar, però s'afegeix la resistència interna de la IP. Per a un circuit complet, escriviu:

I = ε / (R + r)

On ε és l'EMF en volts, R és la resistència de càrrega, r és la resistència interna de la font d'energia.

A la pràctica, la resistència interna és una fracció d'Ohm, i per a les fonts galvàniques augmenta significativament. Vau observar això quan les dues bateries (noves i mortes) tenen el mateix voltatge, però una d’elles produeix el corrent requerit i funciona correctament, i la segona no funciona, perquè pica a la mínima càrrega.

Llei d'Ohm en forma diferencial i integral

Per a una part homogènia del circuit, les fórmules anteriors són vàlides; per a un conductor inhomogeni cal dividir-lo en segments el més curts possibles de manera que es redueixin al mínim els canvis de les seves dimensions. A això s’anomena Llei d’Ohm en forma diferencial.

Dit d’una altra manera: la densitat de corrent és directament proporcional a la força i la conductivitat d’una porció infinitament petita del conductor.

En forma integral:

Llei d'Ohm per a AC

Quan es calculen circuits de CA, en lloc del concepte de resistència, s’introdueix el concepte d’impedància. La impedància es denota per la lletra Z, inclou la resistència de càrrega R_a i la reactància X (o R)_r)Això es deu a la forma del corrent sinusoïdal (i corrents de qualsevol altra forma) i als paràmetres dels elements inductius, així com a les lleis de commutació:

1. El corrent del circuit amb inductància no pot canviar a l’instant.
2. La tensió al circuit amb la capacitança no pot canviar a l’instant.

Així, el corrent comença a retardar-se o estar per davant de la tensió i la potència total es divideix en activa i reactiva.

U = I * Z

X_L i X_C Són components reactius de la càrrega.

En aquest sentit, s'introdueix el valor cos Φ:

Aquí, Q és la potència reactiva a causa del corrent altern i components capacitius inductius, P és la potència activa (assignada als components actius), S és la potència aparent, cos Φ és el factor de potència.

Potser haureu notat que la fórmula i la seva representació s’entrecreuen amb el teorema de Pitàgores. Això és així, i l'angle Ф depèn de com de gran és el component reactiu de la càrrega, com més gran sigui, més gran és. A la pràctica, això comporta que el corrent que circula realment a la xarxa sigui superior al que considera el mesurador domèstic, mentre que les empreses paguen tota la seva potència.

En aquest cas, la resistència es presenta de forma complexa:

Aquí j és una unitat imaginària, típica per a la forma complexa d'equacions. Menys comunament anomenada i, però en enginyeria elèctrica, també s’indica el valor efectiu del corrent altern, de manera que per no confondre’s, és millor utilitzar j.

La unitat imaginària és √-1. És lògic que no hi hagi un nombre d'aquest tipus quan es faci quadrat, que pot provocar un resultat negatiu de "-1".

Com recordar la llei d'Ohm

Per recordar la Llei d'Ohm, podeu memoritzar el text amb paraules simples com:

Com més alta sigui la tensió, més gran és el corrent, més gran és la resistència, menor serà el corrent.

O utilitzeu imatges i regles mnemòniques. El primer és una representació de la llei d'Ohm en forma de piràmide: breument i clarament.

La regla mnemotècnica és una visió simplificada d’un concepte, per la seva senzilla i fàcil comprensió i estudi. Pot ser verbal o gràfica. Per trobar correctament la fórmula adequada, tanqueu el dit desitjat amb el dit i obteniu la resposta en forma de treball o de quocient. Aquí teniu el funcionament:

La segona és una actuació caricaturitzada. Aquí es mostra: com més Ohm intenta, més difícil passa Ampere i més Volt - més fàcil passa Ampere.

Finalment, recomanem veure un vídeo útil, que explica la Llei d’Ohm i la seva aplicació en paraules senzilles:

La llei d'Ohm és un dels fonamentals en enginyeria elèctrica, sense que el seu coneixement la majoria dels càlculs siguin impossibles. I en el treball diari sovint s’ha de traduir amperes a quilowatts o per resistència per determinar el corrent. No és absolutament necessari comprendre la seva conclusió i l’origen de totes les quantitats, però calen les fórmules finals per al desenvolupament. Per acabar, vull destacar que hi ha un antic refrany còmic entre els electricistes:"No conec Om - asseieu-vos a casa".I si en cada broma hi ha una proporció de veritat, aquí aquesta proporció de veritat és del 100%. Apreneu els fonaments teòrics si voleu convertir-vos en professional en la pràctica, i altres articles del nostre lloc us ajudaran amb això.