Ohms lov på almindeligt sprog

Historisk baggrund

Opdagelsesåret er Ohms lov - 1826 af den tyske forsker Georg Om. Han bestemte og beskrev empirisk loven om forholdet mellem strømstyrke, spænding og ledertype. Senere viste det sig, at den tredje komponent kun er modstand. Efterfølgende blev denne lov navngivet til ære for opdageren, men loven begrænsede ikke sagen, og hans fysiske navn blev kaldt hans fysiske størrelse som en hyldest til hans arbejde.

Den værdi, som modstanden måles i, er opkaldt efter Georg Ohm. For eksempel har modstande to hovedkarakteristika: effekt i watt og modstand - en måleenhed i ohm, kilo ohm, megaohm osv.

Ohms lov for et kædeafsnit

Ohms lov for et afsnit i et kredsløb kan bruges til at beskrive et elektrisk kredsløb, der ikke indeholder EMF. Dette er den enkleste form for optagelse. Det ser sådan ud:

I = U / R

Hvor jeg er strømmen, målt i Amperes, U er spændingen i volt, R er modstanden i Ohms.

Denne formel fortæller os, at strømmen er direkte proportional med spænding og omvendt proportional med modstand - dette er den nøjagtige formulering af Ohms lov. Den fysiske betydning af denne formel er at beskrive strømens afhængighed gennem et afsnit af et kredsløb med dets kendte modstand og spænding.

Advarsel!Denne formel er gyldig for jævnstrøm, for vekselstrøm har den små forskelle, vi vender tilbage til dette senere.

Ud over forholdet mellem elektriske mængder fortæller denne formular os, at grafen for strømmen imod spænding i modstanden er lineær, og ligning af funktion er tilfreds:

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

Ohms lov for et kredsløbsafsnit bruges til at beregne modstanden for en modstand i et kredsløbsafsnit eller til at bestemme strømmen gennem den ved en kendt spænding og modstand. For eksempel har vi en modstand R med en modstand på 6 ohm, der spændes en spænding på 12 V. til dens terminaler. Du skal finde ud af, hvilken strøm der vil strømme gennem det. Lad os beregne:

I = 12 V / 6 Ohms = 2 A

En ideel leder har ingen modstand, men på grund af strukturen i molekylerne i det stof, det består af, har ethvert ledende legeme resistens. For eksempel forårsagede dette overgangen fra aluminium til kobbertråde i elektriske hjemmenetværk.Kobbers resistivitet (Ohm pr. 1 meter længde) er mindre end aluminium. Følgelig varmes kobberledninger mindre, modstår store strømme, hvilket betyder, at du kan bruge en tråd med et mindre tværsnit.

Et andet eksempel - spiralerne i varmeenheder og modstande har en stor modstand, fordi er lavet af forskellige højresistente metaller, såsom nichrom, cantal osv. Når ladningsbærerne bevæger sig gennem lederen, kolliderer de med partikler i krystalgitteret, som et resultat heraf frigøres energi i form af varme, og lederen opvarmes. Jo mere strøm - jo flere kollisioner - jo mere opvarmning.

For at reducere opvarmningen skal lederen enten forkortes, eller dens tykkelse øges (tværsnitsareal). Denne information kan skrives som en formel:

R_tråden= ρ (L / S)

Hvor ρ er resistiviteten i Ohm * mm²/ m, L - længde i m, S - tværsnitsareal.

Ohms lov for parallel- og seriekredsløb

Afhængigt af forbindelsestypen observeres et andet mønster for strømstrøm og spændingsfordeling. For et afsnit af et seriekredsløb af elementer findes spænding, strøm og modstand ved formlen:

I = I1 = I2

U = U1 + U2

R = R1 + R2

Dette betyder, at den samme strøm strømmer i et kredsløb fra et vilkårligt antal elementer, der er forbundet i serie. I dette tilfælde er spændingen, der påføres alle elementer (summen af ​​spændingen falder), lig med udgangsspændingen fra strømkilden. Hvert element påføres separat med sin egen spændingsværdi og afhænger af strømstyrken og specifik modstand:

U_e= I * R_element

Modstanden i kredsløbet for parallelt forbundne elementer beregnes ved hjælp af formlen:

I = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

For en blandet forbindelse skal kæden bringes til en ækvivalent form. For eksempel, hvis en modstand er forbundet til to parallelt forbundne modstande, beregnes først modstanden for de parallelforbundne modstande. Du får den totale modstand af de to modstande, og du skal bare tilføje den til den tredje, som er forbundet i serie med dem.

Ohms lov for den komplette kæde

Et komplet kredsløb kræver en strømkilde. En ideel strømkilde er en enhed, der har en egenskab:

• spænding, hvis det er en kilde til EMF;
• strømstyrke, hvis det er en strømkilde;

En sådan strømkilde er i stand til at levere enhver strøm med konstante outputparametre. I en reel strømforsyning er der også parametre som strøm og intern modstand. Faktisk er den interne modstand en imaginær modstand installeret i serie med emk-kilden.

Ohms lovformel for det komplette kredsløb ser ens ud, men den interne modstand for IP'en tilføjes. For et komplet kredsløb skal du skrive:

I = ε / (R + r)

Hvor ε er EMF i volt, er R belastningsmodstanden, r er strømkildens indre modstand.

I praksis er den interne modstand en brøkdel af Ohm, og for galvaniske kilder øges den markant. Du observerede dette, når de to batterier (nye og døde) har den samme spænding, men den ene giver den nødvendige strøm og fungerer korrekt, og den anden ikke fungerer, fordi sager ved den mindste belastning.

Ohms lov i differentiel og integreret form

For en homogen del af kredsløbet er de ovennævnte formler gyldige, for en inhomogen leder er det nødvendigt at opdele det i så korte segmenter som muligt, så ændringer i dens dimensioner minimeres inden for dette segment. Dette kaldes Ohms lov i differentiel form.

Med andre ord: strømtætheden er direkte proportional med styrken og ledningsevnen for en uendelig lille del af lederen.

I integreret form:

Ohms lov for AC

Ved beregning af vekslingskredsløb introduceres begrebet "impedans" i stedet for begrebet modstand. Impedansen er betegnet med bogstavet Z, den inkluderer belastningsmodstanden R_-en og reaktans X (eller R_r)Dette skyldes formen på sinusformet strøm (og strømme i enhver anden form) og parametrene til induktive elementer samt skiftelove:

1. Strømmen i kredsløbet med induktans kan ikke ændres øjeblikkeligt.
2. Spændingen i kredsløbet med kapacitansen kan ikke ændres øjeblikkeligt.

Således begynder strømmen at halde eller være foran spændingen, og den samlede effekt er opdelt i aktiv og reaktiv.

U = I * Z

x_L og X_C Er reaktive komponenter i belastningen.

I denne forbindelse indføres værdien cos Φ:

Her er Q den reaktive effekt på grund af vekselstrøm og induktiv-kapacitive komponenter, P er den aktive effekt (allokeret til de aktive komponenter), S er den tilsyneladende effekt, cos Φ er effektfaktoren.

Du har måske bemærket, at formlen og dens repræsentation er i sammenhæng med Pythagorean-sætningen. Dette er faktisk tilfældet, og vinklen Ф afhænger af, hvor stor den reaktive komponent i belastningen er - jo større den er, jo større er den. I praksis fører dette til det faktum, at den nuværende strøm, der faktisk strømmer i netværket, er større end den, der er taget i betragtning af husstandens meter, mens virksomheder betaler for fuld strøm.

I dette tilfælde præsenteres modstanden i kompleks form:

Her er j en imaginær enhed, der er typisk for den komplekse form for ligninger. Mindre almindeligt benævnt i, men i elektroteknik er den effektive værdi af vekselstrømmen også indikeret, derfor er det bedre at bruge j for at ikke blive forvirret.

Den imaginære enhed er √-1. Det er logisk, at der ikke findes et sådant tal, når man kvadrerer, hvilket kan resultere i et negativt resultat af “-1”.

Sådan husker jeg Ohms lov

For at huske Ohms lov kan du huske ordlyden med enkle ord som:

Jo højere spænding, desto større er strøm, jo ​​større modstand, jo lavere er strøm.

Eller brug mnemoniske billeder og regler. Den første er en repræsentation af Ohms lov i form af en pyramide - kort og tydeligt.

Den mnemoniske regel er et forenklet syn på et koncept for dets enkle og lette forståelse og undersøgelse. Det kan være verbalt eller grafisk. For at finde den rigtige formel korrekt skal du lukke den ønskede værdi med fingeren og få svaret i form af et arbejde eller en kvotient. Sådan fungerer det:

Den anden er en karikeret forestilling. Her vises det: jo mere Ohm prøver, jo vanskeligere Ampere passerer, og jo mere Volt - jo lettere Ampere passerer.

Endelig anbefaler vi at se en nyttig video, der forklarer Ohms lov og dens anvendelse i enkle ord:

Ohms lov er en af ​​de grundlæggende inden for elektroteknik, uden hans viden er de fleste beregninger umulige. Og i hverdagen skal ofte oversættes ampere til kilowatt eller ved modstand for at bestemme strømmen. Det er absolut ikke nødvendigt at forstå dens konklusion og oprindelsen af ​​alle mængder - men de endelige formler er nødvendige for udvikling. Afslutningsvis vil jeg bemærke, at der er et gammelt komisk ordsprog blandt elektrikere:"Ved ikke om - sidder derhjemme."Og hvis der i hver vittighed er en andel af sandheden, så er denne andel af sandheden her 100%. Lær de teoretiske fundamenter, hvis du ønsker at blive professionel i praksis, og andre artikler fra vores side vil hjælpe dig med dette.