Ohmin laki selkeästi

Historiallinen tausta

Löytövuosi on Ohmin laki - 1826, jonka on saksalainen tutkija Georg Om. Hän määritteli empiirisesti lain virran voimakkuuden, jännitteen ja johtimen tyypistä. Myöhemmin kävi ilmi, että kolmas komponentti on vain vastus. Myöhemmin tämä laki nimettiin löytäjän kunniaksi, mutta laki ei loppunut siihen, se nimettiin nimen ja fyysisen koon mukaan kunnianosoituksena hänen työlleen.

Arvo, jolla vastus mitataan, on nimetty Georg Ohmin mukaan. Esimerkiksi vastuksilla on kaksi pääominaisuutta: teho watteina ja vastus - mittayksikkö ohmeina, kilohumeina, megaohmina jne.

Ohmin laki ketjuosasta

Ohmin piirin osaa koskevaa lakia voidaan käyttää kuvaamaan sähköpiiriä, joka ei sisällä EMF: ää. Tämä on yksinkertaisin tallennustapa. Se näyttää tältä:

I = U / R

Missä I on virta, mitattuna ampeereina, U on jännite volteissa, R on vastus ohmeissa.

Tämä kaava kertoo meille, että virta on suoraan verrannollinen jännitteeseen ja kääntäen verrannollinen resistanssiin - tämä on tarkka Ohmin lain sanamuoto. Tämän kaavan fysikaalinen tarkoitus on kuvata virran riippuvuus piirin osasta sen tunnetun vastuksen ja jännitteen kanssa.

Varoitus!Tämä kaava pätee tasavirtaan, vaihtovirtaan sisältyy pieniä eroja, palaamme tähän myöhemmin.

Sähkömuotojen suhteen lisäksi tämä muoto kertoo meille, että resistanssin virran ja jännitteen kaavio on lineaarinen ja toimintayhtälö täyttyy:

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

Piiriosan Ohmin lakia käytetään piirin osuuden vastuksen laskemiseen tai sen läpi kulkevan virran määrittämiseen tunnetulla jännitteellä ja vastuksella. Esimerkiksi, meillä on vastus R, jonka resistanssi on 6 ohmia, napoihinsa käytetään jännitettä 12 V. Sinun on selvitettävä, mikä virta virtaa sen läpi. Lasketaan:

I = 12 V / 6 ohmia = 2 A

Ihanteellisella johtimella ei ole vastustusta, mutta jokaisella johtavalla kappaleella on vastus sen aineen molekyylien rakenteen vuoksi, josta se koostuu. Tämä on esimerkiksi johtanut siirtymiseen kodin sähköverkoissa alumiinista kuparijohtoihin.Kuparin ominaisvastus (ohmia 1 metriä kohti) on pienempi kuin alumiinin. Siksi kuparilangat kuumenevat vähemmän, kestävät suuria virtauksia, mikä tarkoittaa, että voit käyttää pienemmän poikkileikkauksen omaavaa lankaa.

Toinen esimerkki - lämmityslaitteiden ja vastuksien spiraaleilla on suuri vastus, koska valmistetaan erilaisista korkearesistentteistä metalleista, kuten nikromista, kantalista jne. Mitä enemmän virtaa - sitä enemmän törmäyksiä - sitä enemmän lämmitystä.

Kuumennuksen vähentämiseksi johdin on joko lyhennettävä tai sen paksuutta lisättävä (poikkileikkauspinta-ala). Nämä tiedot voidaan kirjoittaa kaavana:

R_johdin= ρ (L / S)

Missä ρ on ominaisvastus ohina * mm²/ m, L - pituus metreinä, S - poikkileikkauspinta-ala.

Ohmin laki rinnakkais- ja sarjapiiristä

Liitäntätyypistä riippuen havaitaan erilainen virran virtauksen ja jännitteen jakautumisen malli. Elementtisarjan piirin osalle jännite, virta ja vastus saadaan kaavasta:

I = I1 = I2

U = U1 + U2

R = R1 + R2

Tämä tarkoittaa, että sama virta virtaa piirissä mielivaltaisesta joukosta sarjaan kytkettyjä elementtejä. Tällöin kaikkiin elementteihin kohdistettu jännite (jännitteen laskujen summa) on yhtä suuri kuin virtalähteen lähtöjännite. Jokainen elementti levitetään erikseen omalla jännitearvollaan ja riippuu virran voimakkuudesta ja ominaisvastuksesta:

U_e= I * R_elementti

Piirin vastus rinnakkain kytketyille elementeille lasketaan kaavalla:

I = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

Sekoitetulle yhdisteelle ketju on saatettava vastaavaan muotoon. Esimerkiksi, jos yksi vastus on kytketty kahteen rinnakkain kytkettyyn vastukseen, laske ensin rinnakkain kytkettyjen vastus. Saat kahden vastuksen kokonaisvastuksen ja sinun on vain lisättävä se kolmanteen, joka on kytketty sarjaan heidän kanssaan.

Ohmin laki koko ketjulle

Koko piiri vaatii virtalähteen. Ihanteellinen virtalähde on laite, jolla on yksi ominaisuus:

• jännite, jos se on EMF-lähde;
• virran voimakkuus, jos se on virtalähde;

Tällainen virtalähde pystyy toimittamaan mitä tahansa tehoa vakio lähtöparametreilla. Oikeassa virtalähteessä on myös parametrejä, kuten teho ja sisäinen vastus. Itse asiassa sisäinen vastus on kuvitteellinen vastus, joka on asennettu sarjaan emf-lähteen kanssa.

Ohmin lakikaava koko piirille näyttää samanlaiselta, mutta IP: n sisäinen vastus lisätään. Kirjoita täydellinen piiri:

I = ε / (R + r)

Missä ε on EMF volteissa, R on kuormitusvastus, r on virtalähteen sisäinen vastus.

Käytännössä sisäinen vastus on murto-osa Ohmista ja galvaanisten lähteiden kohdalla se kasvaa merkittävästi. Huomasit tämän, kun kahdella paristolla (uudella ja tyhjellä) on sama jännite, mutta toinen niistä tuottaa tarvittavan virran ja toimii kunnolla, ja toinen ei toimi, koska putoaa pienimmällä kuormalla.

Ohmin laki differentiaalisessa ja kiinteässä muodossa

Piirin homogeeniselle osalle yllä olevat kaavat ovat päteviä, epähomogeeniselle johtimelle on välttämätöntä jakaa se mahdollisimman lyhyisiin segmentteihin, jotta sen mittojen muutokset minimoidaan tässä segmentissä. Tätä kutsutaan erilaisessa muodossa Ohmin lakiksi.

Toisin sanoen: virrantiheys on suoraan verrannollinen johtimen äärettömän pienen osan vahvuuteen ja johtavuuteen.

Kiinteässä muodossa:

Ohmin laki AC: lle

Laskettaessa vaihtovirtapiirejä otetaan vastuskäsitteen sijasta käyttöön "impedanssin" käsite. Impedanssi on merkitty kirjaimella Z, se sisältää kuormitusvastuksen R ja reaktanssi X (tai R_R).Tämä johtuu sinimuotoisen virran muodosta (ja muiden muotojen virroista), induktiivisten elementtien parametreista sekä kytkentälakeista:

1. Virta piirissä induktanssilla ei voi muuttua välittömästi.
2. Kapasitanssin piirissä oleva jännite ei voi muuttua heti.

Siten virta alkaa jäädä jännitteestä tai olla edellä sitä, ja kokonaisteho jaetaan aktiiviseen ja reaktiiviseen.

U = I * Z

X_L ja X_C Ovatko kuorman reaktiiviset komponentit

Tässä suhteessa otetaan käyttöön arvo cos Φ:

Tässä Q on vaihtovirrasta ja induktiivisesti kapasitiivisista komponenteista johtuva reaktiivinen teho, P on aktiivinen teho (allokoitu aktiivisille komponenteille), S on näennäisteho, cos Φ on tehokerroin.

Olet ehkä huomannut, että kaava ja sen esitys leikkaavat Pythagoran lauseen. Tämä on todellakin niin, ja kulma Ф riippuu siitä, kuinka suuri kuorman reaktiivinen komponentti on - mitä suurempi se on, sitä suurempi se on. Käytännössä tämä johtaa siihen, että verkossa tosiasiallisesti virtaava virta on suurempi kuin se, jonka kotitalousmittari ottaa huomioon, kun taas yritykset maksavat täydestä virrasta.

Tässä tapauksessa vastus esitetään monimutkaisessa muodossa:

Tässä j on kuvitteellinen yksikkö, joka on tyypillinen yhtälöiden monimutkaiselle muodolle. Harvemmin kutsutaan i: ksi, mutta sähkötekniikassa myös vaihtovirran efektiivinen arvo ilmoitetaan, siksi on parempi käyttää j: tä, jotta hämmennystä ei tapahdu.

Kuvitteellinen yksikkö on √-1. On loogista, että neliöitäessä ei ole sellaista lukua, mikä voi johtaa negatiiviseen tulokseen “-1”.

Kuinka muistaa Ohmin laki

Ohmin lain muistamiseksi voit muistaa sanamuodon yksinkertaisin sanoin, kuten:

Mitä suurempi jännite, sitä suurempi virta, sitä suurempi vastus, sitä alhaisempi virta on.

Tai käytä muistomerkkejä ja sääntöjä. Ensimmäinen on Ohmin lain esitys pyramidin muodossa - lyhyesti ja selvästi.

Muistomääräys on yksinkertaistettu käsitys käsitteestä sen yksinkertaiseksi ja helpoksi ymmärtämiseksi ja tutkimiseksi. Se voi olla joko suullisesti tai graafisesti. Jos haluat löytää oikean kaavan oikein, sulje haluamasi arvo sormella ja saat vastauksen työn tai osamäärän muodossa. Näin se toimii:

Toinen on karikatisoitu esitys. Tässä se näkyy: mitä enemmän ohmia yrittää, sitä vaikeampi Ampere kulkee ja mitä enemmän volttia - sitä helpompi Ampere kulkee.

Lopuksi suosittelemme katsomaan hyödyllistä videota, joka selittää Ohmin lain ja sen soveltamisen yksinkertaisilla sanoilla:

Ohmin laki on yksi sähkötekniikan perustekijöistä, ilman hänen tietämistään suurin osa laskelmista on mahdotonta. Ja jokapäiväisessä työssä on usein käännettävä ampeereista kilowatteihin tai vastuksella virran määrittämiseksi. Ei ole välttämätöntä ymmärtää sen johtopäätöksiä ja kaikkien määrien alkuperää - mutta lopulliset kaavat vaaditaan kehittämiseen. Yhteenvetona haluan huomauttaa, että sähköasentajien joukossa on vanha koominen sananlasku:"En tiedä Om - istu kotona."Ja jos jokaisessa vitsissä on osa totuutta, niin tässä tämä totuuden osuus on 100%. Opi teoreettiset perusteet, jos haluat tulla ammattilaisiksi käytännössä, ja muut sivustomme artikkelit auttavat sinua tässä.