Ohms lov på vanlig språk

Historisk bakgrunn

Oppdagelsesåret er Ohms lov - 1826 av den tyske forskeren Georg Om. Han bestemte og beskrev empirisk loven om forholdet mellom strømstyrke, spenning og ledertype. Senere viste det seg at den tredje komponenten bare er motstand. Deretter ble denne loven navngitt til ære for oppdageren, men loven var ikke begrenset til den, og hans fysiske navn ble kalt hans fysiske størrelse, som en hyllest til hans arbeid.

Verdien som motstanden måles er oppkalt etter Georg Ohm. Motstander har for eksempel to hovedegenskaper: kraft i watt og motstand - en måleenhet i Ohms, kilo-ohm, megaohm, etc.

Ohms lov for en kjededel

Ohms lov for en del av en krets kan brukes til å beskrive en elektrisk krets som ikke inneholder EMF. Dette er den enkleste formen for innspilling. Det ser slik ut:

I = U / R

Hvor jeg er strømmen, målt i Amperes, U er spenningen i volt, R er motstanden i Ohms.

Denne formelen forteller oss at strømmen er direkte proporsjonal med spenning og omvendt proporsjonal med motstand - dette er den eksakte formuleringen av Ohms lov. Den fysiske betydningen av denne formelen er å beskrive avhengigheten av strømmen gjennom en seksjon av en krets med dens kjente motstand og spenning.

Advarsel!Denne formelen er gjeldende for likestrøm, for vekselstrøm har den små forskjeller, vi kommer tilbake til dette senere.

I tillegg til forholdet mellom elektriske mengder, forteller dette skjemaet at grafen til strømmen mot spenningen i motstanden er lineær og funksjonsligningen er tilfredsstilt:

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

Ohms lov for en kretsseksjon brukes til å beregne motstanden til en motstand i en kretsdel eller for å bestemme strømmen gjennom den ved en kjent spenning og motstand. For eksempel har vi en motstand R med en motstand på 6 ohm, en spenning på 12 V. blir påført terminalene. Du må finne ut hvilken strøm som vil strømme gjennom den. La oss beregne:

I = 12 V / 6 Ohms = 2 A

En ideell leder har ingen motstand, men på grunn av strukturen til molekylene i stoffet den består av, har ethvert ledende legeme motstand. For eksempel har dette ført til overgangen fra aluminium til kobberledninger i elektriske hjemlige nettverk.Kobberresistiviteten (Ohm per 1 meters lengde) er mindre enn aluminium. Følgelig varmes kobbertrådene mindre, tåler store strømmer, noe som betyr at du kan bruke en ledning med et mindre tverrsnitt.

Et annet eksempel - spiralene til varmeenheter og motstander har en stor motstand, fordi er laget av forskjellige høyresistente metaller, for eksempel nikrom, cantal, etc. Når ladningsbærerne beveger seg gjennom lederen, kolliderer de med partikler i krystallgitteret, som et resultat av dette frigjøres energi i form av varme og lederen varmes opp. Jo mer strøm - jo flere kollisjoner - jo mer oppvarming.

For å redusere oppvarmingen, må lederen enten forkortes eller tykkelsen økes (tverrsnittsareal). Denne informasjonen kan skrives som en formel:

R_ledning= ρ (L / S)

Hvor ρ er resistiviteten i Ohm * mm²/ m, L - lengde i m, S - tverrsnittsareal.

Ohms lov for parallell- og seriekrets

Avhengig av type tilkobling, observeres et annet mønster av strømstrøm og spenningsfordeling. For en del av en seriekrets av elementer, blir spenningen, strømmen og motstanden funnet ved formelen:

I = I1 = I2

U = U1 + U2

R = R1 + R2

Dette betyr at den samme strømmen strømmer i en krets fra et vilkårlig antall elementer koblet i serie. I dette tilfellet er spenningen som tilføres alle elementer (summen av spenningen synker) lik utgangsspenningen til strømkilden. Hvert element påføres separat med sin egen spenningsverdi og avhenger av strømstyrken og spesifikk motstand:

U_e= I * R_element

Motstanden til kretsen for parallellkoblede elementer blir beregnet ved formelen:

I = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

For en blandet forbindelse må kjeden bringes til en ekvivalent form. For eksempel, hvis en motstand er koblet til to parallellkoblede motstander, beregner du først motstanden til de parallellkoblede motstandene. Du får total motstand fra de to motstandene, og du må bare legge den til den tredje, som er seriekoblet med dem.

Ohms lov for hele kjeden

En komplett krets krever en strømkilde. En ideell strømkilde er en enhet som har en egenskap:

• spenning, hvis det er en kilde til EMF;
• strømstyrke hvis det er en gjeldende kilde;

En slik kraftkilde er i stand til å levere all kraft med konstante utgangsparametere. I en ekte strømforsyning er det også parametere som strøm og intern motstand. Faktisk er den interne motstanden en tenkt motstand installert i serie med emk-kilden.

Ohms lovformel for hele kretsen ser lik ut, men den interne motstanden til IP-en blir lagt til. For en komplett krets, skriv:

I = ε / (R + r)

Hvor ε er EMF i volt, er R belastningsmotstanden, r er den interne motstanden til kraftkilden.

I praksis er den interne motstanden en brøkdel av Ohm, og for galvaniske kilder øker den betydelig. Du observerte dette når de to batteriene (nye og døde) har samme spenning, men ett av dem produserer den nødvendige strømmen og fungerer som den skal, og den andre ikke fungerer, fordi sager med den minste belastning.

Ohms lov i differensiell og integrert form

For en homogen del av kretsen er de ovennevnte formlene gyldige, for en inhomogen leder er det nødvendig å bryte den inn i så korte segmenter som mulig, slik at endringer i dimensjonene minimeres i dette segmentet. Dette kalles Ohms lov i differensialform.

Med andre ord: strømtettheten er direkte proporsjonal med styrken og ledningsevnen for en uendelig liten del av lederen.

I integrert form:

Ohms lov for AC

Ved beregning av AC-kretser, i stedet for konseptet om motstand, introduseres begrepet "impedans". Impedansen er angitt med bokstaven Z, den inkluderer lastmotstanden R_en og reaktans X (eller R_r).Dette skyldes formen på sinusformet strøm (og strømmer av andre former) og parametrene til induktive elementer, samt bytter lover:

1. Strømmen i induktanskretsen kan ikke endre seg umiddelbart.
2. Spenningen i kretsen med kapasitansen kan ikke endre seg umiddelbart.

Dermed begynner strømmen å halde eller være foran spenningen, og den totale kraften blir delt inn i aktiv og reaktiv.

U = I * Z

X_L og X_C Er reaktive komponenter i belastningen.

I denne forbindelse blir verdien cos Φ introdusert:

Her er Q den reaktive kraften på grunn av vekselstrøm og induktiv-kapasitive komponenter, P er den aktive kraften (tildelt de aktive komponentene), S er den tilsynelatende kraften, cos Φ er effektfaktoren.

Du har kanskje lagt merke til at formelen og dens representasjon krysser hverandre med Pythagorean teorem. Dette stemmer, og vinkelen Ф avhenger av hvor stor den reaktive komponenten i belastningen er - jo mer den er, desto større er den. I praksis fører dette til at strømmen som faktisk strømmer i nettverket er større enn den som blir tatt i betraktning av husholdningsmåleren, mens foretak betaler for full kraft.

I dette tilfellet presenteres motstanden i kompleks form:

Her er j en tenkt enhet, som er typisk for den komplekse formen for ligninger. Mindre ofte referert til som i, men i elektroteknikk indikeres også den effektive verdien av vekselstrømmen, derfor er det bedre å bruke j for å ikke bli forvirret.

Den imaginære enheten er √-1. Det er logisk at det ikke er et slikt tall når du kvadrerer, noe som kan resultere i et negativt resultat av "-1".

Hvordan huske Ohms lov

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

Jo høyere spenning, jo større strøm, jo ​​større motstand, desto lavere er strømmen.

Eller bruk mnemoniske bilder og regler. Den første er en representasjon av Ohms lov i form av en pyramide - kort og tydelig.

Den mnemoniske regelen er et forenklet syn på et konsept for dets enkle og enkle forståelse og studier. Det kan være muntlig eller grafisk. For å finne den riktige formelen riktig - lukk ønsket verdi med fingeren og få svaret i form av et verk eller en kvotient. Slik fungerer det:

Den andre er en karikert forestilling. Her vises det: jo mer Ohm prøver, jo vanskeligere Ampere passerer, og jo mer Volt - jo lettere Ampere passerer.

Til slutt anbefaler vi å se en nyttig video, som forklarer Ohms lov og dens anvendelse i enkle ord:

Ohms lov er en av de grunnleggende innen elektroteknikk, uten hans viten er de fleste beregningene umulige. Og i hverdagen må ofte oversettes ampere til kilowatt eller ved motstand for å bestemme strømmen. Det er ikke nødvendig å forstå konklusjonen og opprinnelsen til alle mengder - men de endelige formlene er nødvendige for å mestre. Avslutningsvis vil jeg merke at det er et gammelt komisk ordtak blant elektrikere:"Kjenner ikke Om - sitte hjemme."Og hvis det i hver vits er en andel av sannheten, så er denne andelen av sannheten 100%. Lær de teoretiske grunnlagene hvis du vil bli profesjonell i praksis, og andre artikler fra nettstedet vårt vil hjelpe deg med dette.