Legea lui Ohm în limbaj simplu

Referință istorică

Anul descoperirii este Legea lui Ohm - 1826 de savantul german Georg Om. El a determinat empiric și a descris legea privind raportul dintre puterea curentului, tensiune și tipul de conductor. Mai târziu s-a dovedit că a treia componentă nu este altceva decât rezistență. Ulterior, această lege a fost numită în onoarea descoperitorului, dar legea nu s-a oprit acolo, a fost numită după numele și dimensiunea fizică, ca un omagiu adus operei sale.

Valoarea în care se măsoară rezistența este numită după Georg Ohm. De exemplu, rezistențele au două caracteristici principale: puterea în wați și rezistența - o unitate de măsură în Ohms, kilo-ohmi, megaohmi etc.

Ohm legea pentru o secțiune de lanț

Legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit poate fi utilizată pentru a descrie un circuit electric care nu conține EMF. Aceasta este cea mai simplă formă de înregistrare. Arată astfel:

I = U / R

Unde este curentul, măsurat în amperi, U este tensiunea în volți, R este rezistența în Ohms.

Această formulă ne spune că curentul este direct proporțional cu tensiunea și invers proporțional cu rezistența - aceasta este formularea exactă a Legii lui Ohm. Sensul fizic al acestei formule este de a descrie dependența curentului printr-o secțiune a unui circuit cu rezistența și tensiunea sa cunoscute.

Atenţie!Această formulă este valabilă pentru curent continuu, pentru curent alternativ are ușoare diferențe, vom reveni la acest lucru mai târziu.

Pe lângă raportul dintre cantitățile electrice, această formă ne spune că graficul curentului versus tensiunea în rezistență este liniar și ecuația funcției este satisfăcută:

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

Legea lui Ohm pentru o secțiune de circuit este utilizată pentru a calcula rezistența unei rezistențe într-o secțiune de circuit sau pentru a determina curentul care trece prin el la o tensiune și rezistență cunoscute. De exemplu, avem o rezistență R cu o rezistență de 6 ohmi, o tensiune de 12 V este aplicată la bornele sale.Trebuie să aflați ce curent va circula prin el. Calculati:

I = 12 V / 6 Ohmi = 2 A

Un conductor ideal nu are rezistență, însă, datorită structurii moleculelor substanței din care este format, orice corp conductor are rezistență. De exemplu, acest lucru a provocat trecerea de la firele de aluminiu la cupru în rețelele electrice casnice.Rezistivitatea cuprului (Ohm pe 1 metru lungime) este mai mică decât cea a aluminiului. În consecință, firele de cupru se încălzesc mai puțin, rezistă curenților mari, ceea ce înseamnă că puteți utiliza un fir cu o secțiune transversală mai mică.

Un alt exemplu - spiralele dispozitivelor de încălzire și ale rezistențelor au o rezistivitate mare, deoarece sunt confecționate din diverse metale de înaltă rezistență, cum ar fi nichromul, cantalul etc. Când purtătorii de sarcină se deplasează prin conductor, se ciocnesc cu particule din zăbrele de cristal, ca urmare, energia este eliberată sub formă de căldură și conductorul este încălzit. Cu cât este mai actuală - cu atât mai multe coliziuni - cu atât mai multă încălzire.

Pentru a reduce încălzirea, conductorul trebuie fie scurtat, fie grosimea acestuia (suprafață în secțiune transversală). Aceste informații pot fi scrise ca formulă:

R_firul= ρ (L / S)

Unde ρ este rezistivitatea în Ohm * mm²/ m, L - lungimea în m, S - zona secțiunii transversale.

Legea lui Ohm pentru circuit paralel și serial

În funcție de tipul de conexiune, se observă un model diferit de distribuție a curentului și a tensiunii. Pentru o secțiune dintr-o serie de circuite de elemente, tensiunea, curentul și rezistența se găsesc după formula:

I = I1 = I2

U = U1 + U2

R = R1 + R2

Aceasta înseamnă că același curent curge într-un circuit dintr-un număr arbitrar de elemente conectate în serie. În acest caz, tensiunea aplicată tuturor elementelor (suma căderilor de tensiune) este egală cu tensiunea de ieșire a sursei de alimentare. Fiecare element este aplicat separat cu propria tensiune și depinde de puterea curentă și de rezistența specifică:

U_e= I * R_element

Rezistența circuitului pentru elemente conectate în paralel se calculează după formula:

I = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

Pentru un compus mixt, lanțul trebuie adus într-o formă echivalentă. De exemplu, dacă un rezistor este conectat la două rezistențe conectate paralel, atunci calculați mai întâi rezistența celor conectate paralel. Veți obține rezistența totală a celor două rezistențe și trebuie doar să o adăugați la a treia, care este conectată în serie cu ele.

Legea lui Ohm pentru lanțul complet

Un circuit complet necesită o sursă de alimentare. O sursă de alimentare ideală este un dispozitiv care are o caracteristică:

• tensiune, dacă este o sursă de EMF;
• puterea curentă dacă este o sursă curentă;

O astfel de sursă de alimentare este capabilă să furnizeze orice putere cu parametri de ieșire constanți. Într-o sursă de alimentare reală, există, de asemenea, parametri precum puterea și rezistența internă. De fapt, rezistența internă este o rezistență imaginară instalată în serie cu sursa emf.

Formula Legii Ohm pentru circuitul complet arată similar, dar se adaugă rezistența internă a IP-ului. Pentru un circuit complet, scrieți:

I = ε / (R + r)

Unde ε este EMF în volți, R este rezistența la sarcină, r este rezistența internă a sursei de alimentare.

În practică, rezistența internă este o fracție de Ohm, iar pentru surse galvanice crește semnificativ. Ați observat acest lucru atunci când cele două baterii (noi și moarte) au aceeași tensiune, dar una dintre ele produce curentul necesar și funcționează corect, iar a doua nu funcționează, deoarece cade la cea mai mică încărcare.

Legea lui Ohm în formă diferențială și integrală

Pentru o parte omogenă a circuitului, formulele de mai sus sunt valabile, pentru un conductor neomogen este necesar să îl împărțiți în segmente cât mai scurte, astfel încât modificările dimensiunilor sale să fie reduse la minimum. Aceasta se numește Legea lui Ohm sub formă diferențiată.

Cu alte cuvinte: densitatea curentului este direct proporțională cu puterea și conductivitatea pentru o porțiune infinit de mică a conductorului.

În formă integrală:

Legea lui Ohm pentru AC

Când se calculează circuite de curent alternativ, în loc de conceptul de rezistență, se introduce conceptul de „impedanță”. Impedanța este notată de litera Z, include rezistența la sarcină R_A și reactanța X (sau R_r)Acest lucru se datorează formei curentului sinusoidal (și a curenților oricărei alte forme) și a parametrilor elementelor inductive, precum și legilor de comutare:

1. Curentul din circuit cu inductanță nu se poate modifica instantaneu.
2. Tensiunea din circuit cu capacitanța nu se poate modifica instantaneu.

Astfel, curentul începe să depășească sau să fie înaintea tensiunii, iar puterea totală este divizată în activ și reactiv.

U = I * Z

X_L și X_C Sunt componente reactive ale sarcinii.

În această privință, se introduce valoarea cos Φ:

Aici, Q este puterea reactivă datorată curentului alternativ și componentelor capacitive inductive, P este puterea activă (alocată componentelor active), S este puterea aparentă, cos Φ este factorul de putere.

Este posibil să fi observat că formula și reprezentarea ei se intersectează cu teorema pitagoreică. Acesta este într-adevăr așa și unghiul Ф depinde de cât de mare este componenta reactivă a sarcinii - cu cât este mai mare, cu atât este mai mare. În practică, acest lucru duce la faptul că curentul care curge efectiv în rețea este mai mare decât cel considerat de contorul de uz casnic, în timp ce întreprinderile plătesc pentru întreaga putere.

În acest caz, rezistența este prezentată într-o formă complexă:

Aici j este o unitate imaginară, care este tipică pentru forma complexă a ecuațiilor. Mai puțin frecvent denumită i, dar în inginerie electrică, este indicată și valoarea efectivă a curentului alternativ, astfel încât să nu se confunde, este mai bine să folosiți j.

Unitatea imaginară este √-1. Este logic să nu existe un astfel de număr la pătrat, ceea ce poate duce la un rezultat negativ al „-1”.

Cum să-mi amintesc legea lui Ohm

Pentru a vă aminti Legea lui Ohm, puteți memora formularea în cuvinte simple precum:

Cu cât tensiunea este mai mare, cu atât este mai mare curentul, cu atât rezistența este mai mare, cu atât curentul este mai mic.

Sau folosiți imaginile și regulile mnemonice. Prima este reprezentarea legii lui Ohm sub forma unei piramide - pe scurt și clar.

Regula mnemonică este o vedere simplificată a unui concept, pentru înțelegerea și studiul său simplu și ușor. Poate fi fie verbal, fie grafic. Pentru a găsi corect formula corectă, închideți valoarea dorită cu degetul și obțineți răspunsul sub forma unei lucrări sau a unui coc. Iată cum funcționează:

Al doilea este un spectacol caricaturizat. Aici este arătat: cu cât încearcă mai mult Ohm, cu atât Ampere trece mai dificil și cu cât Volt - cu atât Ampere trece mai ușor.

În cele din urmă, vă recomandăm să vizionați un videoclip util, care explică Legea lui Ohm și aplicarea acesteia în cuvinte simple:

Legea lui Ohm este una dintre elementele fundamentale în inginerie electrică, fără să știe că majoritatea calculelor sunt imposibile. Și în munca de zi cu zi trebuie adesea tradusă amperi la kilowati sau prin rezistență pentru a determina curentul. Nu este absolut necesar să înțelegem concluzia și originea tuturor cantităților - dar formulele finale sunt necesare pentru dezvoltare. În concluzie, vreau să notez că în rândul electricienilor există un vechi proverb comic:"Nu-l cunosc pe Om - stai acasă."Și dacă în fiecare glumă există o cotă de adevăr, atunci aici această cotă de adevăr este 100%. Aflați fundamentele teoretice dacă doriți să deveniți un profesionist în practică, iar alte articole de pe site-ul nostru vă vor ajuta în acest sens.