Lei de Ohm em linguagem simples

Antecedentes históricos

O ano da descoberta é a Lei de Ohm - 1826 pelo cientista alemão Georg Om. Ele determinou e descreveu empiricamente a lei sobre a razão da força da corrente, tensão e tipo de condutor. Mais tarde, verificou-se que o terceiro componente nada mais é do que resistência. Posteriormente, essa lei foi nomeada em homenagem ao descobridor, mas a lei não parou por aí, foi nomeada após seu nome e tamanho físico, como uma homenagem ao seu trabalho.

O valor em que a resistência é medida é nomeado após Georg Ohm. Por exemplo, os resistores têm duas características principais: potência em watts e resistência - uma unidade de medida em Ohms, quilo-ohms, megaohms, etc.

Lei de Ohm para uma seção de corrente

A lei de Ohm para uma seção de um circuito pode ser usada para descrever um circuito elétrico que não contém CEM. Esta é a forma mais simples de gravação. É assim:

I = U / R

Onde I é a corrente, medida em Amperes, U é a tensão em volts, R é a resistência em Ohms.

Essa fórmula nos diz que a corrente é diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional à resistência - essa é a formulação exata da Lei de Ohm. O significado físico desta fórmula é descrever a dependência da corrente através de uma seção de um circuito com sua resistência e tensão conhecidas.

Atenção!Esta fórmula é válida para corrente contínua; para corrente alternada apresenta pequenas diferenças, retornaremos a isso mais tarde.

Além da razão de grandezas elétricas, esta forma nos diz que o gráfico da corrente versus tensão na resistência é linear e a equação da função é satisfeita:

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

A lei de Ohm para uma seção de circuito é usada para calcular a resistência de um resistor em uma seção de circuito ou para determinar a corrente através dele em uma tensão e resistência conhecidas. Por exemplo, temos um resistor R com uma resistência de 6 ohms, uma tensão de 12 V. é aplicada aos seus terminais.Você precisa descobrir qual corrente fluirá através dele. Calcular:

I = 12 V / 6 Ohms = 2 A

Um condutor ideal não tem resistência, no entanto, devido à estrutura das moléculas da substância em que consiste, qualquer corpo condutor tem resistência. Por exemplo, isso causou a transição dos fios de alumínio para cobre nas redes elétricas domésticas.A resistividade do cobre (Ohm por 1 metro de comprimento) é menor que a do alumínio. Conseqüentemente, os fios de cobre aquecem menos, suportam grandes correntes, o que significa que você pode usar um fio com uma seção transversal menor.

Outro exemplo - as espirais dos dispositivos de aquecimento e resistores têm uma grande resistividade, porque são feitos de vários metais de alta resistência, como nicrômio, cantal etc. Quando os portadores de carga se movem pelo condutor, eles colidem com partículas na estrutura cristalina; como resultado disso, a energia é liberada na forma de calor e o condutor é aquecido. Quanto mais corrente - mais colisões - mais aquecimento.

Para reduzir o aquecimento, o condutor deve ser encurtado ou sua espessura aumentada (área da seção transversal). Esta informação pode ser escrita como uma fórmula:

R_fio= ρ (L / S)

Onde ρ é a resistividade em Ohm * mm²/ m, L - comprimento em m, S - área da seção transversal.

Lei de Ohm para circuito paralelo e serial

Dependendo do tipo de conexão, é observado um padrão diferente de fluxo de corrente e distribuição de tensão. Para uma seção de um circuito em série de elementos, a tensão, a corrente e a resistência são encontradas pela fórmula:

I = I1 = I2

U = U1 + U2

R = R1 + R2

Isso significa que a mesma corrente flui em um circuito a partir de um número arbitrário de elementos conectados em série. Nesse caso, a tensão aplicada a todos os elementos (a soma das quedas de tensão) é igual à tensão de saída da fonte de energia. Cada elemento é aplicado separadamente com seu próprio valor de tensão e depende da força da corrente e da resistência específica:

U_e= I * R_elemento

A resistência do circuito para elementos conectados em paralelo é calculada pela fórmula:

I = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

Para um composto misto, a cadeia deve ser levada a uma forma equivalente. Por exemplo, se um resistor estiver conectado a dois resistores conectados em paralelo, primeiro calcule a resistência dos conectados em paralelo. Você obtém a resistência total dos dois resistores e apenas precisa adicioná-lo ao terceiro, que é conectado em série a eles.

Lei de Ohm para toda a cadeia

Um circuito completo requer uma fonte de energia. Uma fonte de energia ideal é um dispositivo que tem uma característica:

• tensão, se for uma fonte de CEM;
• força atual se for uma fonte atual;

Essa fonte de energia é capaz de fornecer qualquer energia com parâmetros de saída constantes. Em uma fonte de alimentação real, também existem parâmetros como energia e resistência interna. De fato, a resistência interna é um resistor imaginário instalado em série com a fonte fem.

A fórmula da Lei de Ohm para o circuito completo é semelhante, mas a resistência interna do IP é adicionada. Para um circuito completo, escreva:

I = ε / (R + r)

Onde ε é o EMF em Volts, R é a resistência da carga, r é a resistência interna da fonte de energia.

Na prática, a resistência interna é uma fração de Ohm e, para fontes galvânicas, aumenta significativamente. Você observou isso quando as duas baterias (novas e gastas) têm a mesma tensão, mas uma delas produz a corrente necessária e funciona corretamente, e a segunda não funciona, porque afunda com a menor carga.

Lei de Ohm na forma diferencial e integral

Para uma parte homogênea do circuito, as fórmulas acima são válidas; para um condutor não homogêneo, é necessário dividi-lo em segmentos tão curtos quanto possível, para que as mudanças em suas dimensões sejam minimizadas dentro desse segmento. Isso se chama Lei de Ohm de forma diferencial.

Em outras palavras: a densidade da corrente é diretamente proporcional à força e condutividade de uma porção infinitamente pequena do condutor.

Em forma integral:

Lei de Ohm para AC

Ao calcular os circuitos CA, em vez do conceito de resistência, o conceito de "impedância" é introduzido. A impedância é indicada pela letra Z, inclui a resistência de carga R_a e reatância X (ou R_r)Isso se deve ao formato da corrente sinusoidal (e correntes de qualquer outra forma) e aos parâmetros dos elementos indutivos, bem como às leis de comutação:

1. A corrente no circuito com indutância não pode mudar instantaneamente.
2. A tensão no circuito com a capacitância não pode mudar instantaneamente.

Assim, a corrente começa a ficar atrasada ou à frente da tensão, e a potência total é dividida em ativa e reativa.

U = I * Z

X_L e X_C São componentes reativos da carga.

A esse respeito, o valor cos Φ é introduzido:

Aqui, Q é a potência reativa devido a corrente alternada e componentes capacitivos indutivos, P é a potência ativa (alocada aos componentes ativos), S é a potência aparente, cos Φ é o fator de potência.

Você deve ter notado que a fórmula e sua representação se cruzam com o teorema de Pitágoras. É verdade que sim, e o ângulo Ф depende de quão grande é o componente reativo da carga - quanto maior, maior. Na prática, isso leva ao fato de que a corrente que realmente flui na rede é maior do que a considerada pelo medidor doméstico, enquanto as empresas pagam pela energia total.

Nesse caso, a resistência é apresentada de uma forma complexa:

Aqui j é uma unidade imaginária, típica da forma complexa de equações. Menos comumente referido como i, mas na engenharia elétrica, o valor efetivo da corrente alternada também é indicado; portanto, para não ficar confuso, é melhor usar j.

A unidade imaginária é √-1. É lógico que não exista esse número ao quadrado, o que pode resultar em um resultado negativo de "-1".

Como se lembrar da lei de Ohm

Para lembrar a Lei de Ohm, você pode memorizar o texto em palavras simples como:

Quanto maior a tensão, maior a corrente, maior a resistência, menor a corrente.

Ou use as imagens e regras mnemônicas. A primeira é uma representação da lei de Ohm na forma de uma pirâmide - breve e claramente.

A regra mnemônica é uma visão simplificada de um conceito, por sua compreensão e estudo simples e fácil. Pode ser verbal ou graficamente. Para encontrar a fórmula correta corretamente, feche o valor desejado com o dedo e obtenha a resposta na forma de um trabalho ou um quociente. Veja como funciona:

O segundo é uma performance caricaturada. Aqui é mostrado: quanto mais Ohm tenta, mais difícil Ampere passa e quanto mais Volt - mais fácil é Ampere.

Por fim, recomendamos assistir a um vídeo útil, que explica a Lei de Ohm e sua aplicação em palavras simples:

A lei de Ohm é uma das questões fundamentais da engenharia elétrica, sem o seu conhecimento a maioria dos cálculos é impossível. E no trabalho cotidiano, muitas vezes tem que traduzir amperes em quilowatts ou por resistência para determinar a corrente. Não é absolutamente necessário entender sua conclusão e a origem de todas as quantidades - mas as fórmulas finais são necessárias para o desenvolvimento. Concluindo, quero observar que existe um velho provérbio em quadrinhos entre os eletricistas:"Não sei Om - sente-se em casa."E se em toda piada existe uma parte da verdade, então aqui essa parte da verdade é 100%. Aprenda os fundamentos teóricos se você quiser se tornar um profissional na prática, e outros artigos do nosso site o ajudarão nisso.