Ohm törvénye egyszerű nyelven

Történelmi háttér

A felfedezés éve Ohmi törvény - 1826, a német tudós, Georg Om. Empirikusan meghatározta és ismertette az áramszilárdság, a feszültség és a vezető típusának arányáról szóló törvényt. Később kiderült, hogy a harmadik elem nem más, mint ellenállás. Később ezt a törvényt a felfedező tiszteletére nevezték el, de a törvény nem korlátozódott rá, és fizikai nevét fizikai méretének nevezték munkájának tisztelgéseként.

Az ellenállás mérésének értékét Georg Ohm-nak nevezték el. Például az ellenállásoknak két fő jellemzője van: teljesítmény wattban és ellenállás - a mértékegység ohmban, kilo ohmban, megaohmban stb.

Ohm törvény egy láncszakaszra

Az áramkör egy szakaszának Ohm-törvénye felhasználható az olyan elektromos áramkör leírására, amely nem tartalmaz EMF-t. Ez a felvétel legegyszerűbb formája. A következőképpen néz ki:

I = U / R

Ahol I az áram, amperben mérve, U a feszültség voltban, R az ellenállás ohmban.

Ez a képlet azt mondja nekünk, hogy az áram közvetlenül arányos a feszültséggel és fordítottan arányos az ellenállással - ez az Ohmi törvény pontos megfogalmazása. Ennek a képletnek a fizikai jelentése az áramkör egy szakaszon keresztüli áramának az ismert ellenállással és feszültséggel való függésének leírása.

Figyelem!Ez a képlet érvényes az egyenáramra, a váltakozó áramnak kis eltérései vannak, később visszatérünk erre.

Az elektromos mennyiségek arányán kívül ez a forma azt mondja nekünk, hogy az ellenállás feszültségének és feszültségének gráfja lineáris, és a funkció egyenlete teljesül:

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

Az áramköri szakasz Ohm-törvényét alkalmazzák az ellenállás ellenállásának kiszámítására az áramköri szakaszban, vagy az átmenő áram meghatározására ismert feszültség és ellenállás mellett. Például van egy R ellenállás, amelynek ellenállása 6 ohm, 12 V feszültség van a kivezetésein. Meg kell tudnunk, hogy milyen áram folyik rajta. Nézzük számítani:

I = 12 V / 6 Oh = 2 A

Az ideális vezetőnek nincs ellenállása, azonban annak az anyagnak a molekuláinak szerkezete miatt, amelyből áll, bármely vezető testnek ellenállása van. Például ez vezette az otthoni elektromos hálózatok alumínium és réz huzalok közötti átmenetet.A réz ellenállása (ohm / 1 méter hosszúság) kisebb, mint az alumíniumé. Ennek megfelelően a rézhuzalok kevésbé hevülnek, ellenállnak a nagy áramoknak, ami azt jelenti, hogy kisebb keresztmetszetű huzalokat is használhat.

Egy másik példa - a fűtőberendezések és az ellenállások spirálisai nagy ellenállásúak, mert különféle nagy ellenállású fémekből készülnek, mint amilyen például a nikróm, a kantál stb. Minél több áram van - annál több ütközés van - annál több melegszik.

A melegítés csökkentése érdekében a vezetőt vagy le kell rövidíteni, vagy vastagságát meg kell növelni (keresztmetszet). Ezt az információt formula formájában írhatjuk:

R_huzal= ρ (L / S)

Ahol ρ az ellenállás Ohm-ban * mm²/ m, L - hosszúság m-ben, S - keresztmetszeti terület.

Ohm törvénye a párhuzamos és soros áramkörökről

A csatlakozás típusától függően az áramáram és a feszültség eloszlása ​​eltérő mintázatot figyel meg. Az elemek soros áramkörének egy szakaszára a feszültséget, az áramot és az ellenállást a következő képlettel lehet meghatározni:

I = I1 = I2

U = U1 + U2

R = R1 + R2

Ez azt jelenti, hogy ugyanaz az áram áramlik egy áramkörben egy sorosan egymáshoz csatlakoztatott tetszőleges számú elemből. Ebben az esetben az összes elemre alkalmazott feszültség (a feszültség csökkenése) egyenlő az áramforrás kimeneti feszültségével. Mindegyik elemet külön-külön alkalmazzák a saját feszültségértékével, és az áram erősségétől és a fajlagos ellenállástól függ:

U_e= I * R_elem

A párhuzamosan kapcsolt elemek áramköri ellenállását a következő képlettel számítják ki:

I = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

Vegyes vegyületek esetén a láncot egyenértékű formába kell állítani. Például, ha egy ellenállás két párhuzamosan kapcsolt ellenálláshoz van csatlakoztatva, akkor először számolja ki a párhuzamosan csatlakoztatott ellenállást. Megkapja a két ellenállás teljes ellenállását, és csak hozzá kell adnia a harmadikhoz, amely sorosan csatlakozik velük.

Ohm törvénye a teljes láncra

A teljes áramkörhez áramforrásra van szükség. Az ideális áramforrás olyan eszköz, amelynek egy jellemzője van:

• feszültség, ha EMF forrás;
• áramerősség, ha áramforrás;

Egy ilyen energiaforrás bármilyen energiát képes szolgáltatni állandó kimeneti paraméterekkel. Valódi tápegységben olyan paraméterek is vannak, mint a teljesítmény és a belső ellenállás. Valójában a belső ellenállás egy képzeletbeli ellenállás, amely sorozatban van telepítve az emf forrással.

A teljes áramkör Ohm-törvényének képlete hasonlóan néz ki, de hozzáadódik az IP belső ellenállása. A teljes áramkörhez írja:

I = ε / (R + r)

Ahol ε az EMF voltban, R a terhelési ellenállás, r az energiaforrás belső ellenállása.

A gyakorlatban a belső ellenállás Ohm töredékének felel meg, és a galván források esetében ez jelentősen növekszik. Megfigyelte ezt, amikor a két elem (új és lemerült) azonos feszültséggel rendelkezik, de egyikük előállítja a szükséges áramot, és megfelelően működik, a másik pedig nem működik, mert leereszkedik a legkisebb terhelésnél.

Ohm törvénye differenciált és integrált formában

Az áramkör homogén részénél a fenti képletek érvényesek, egy inhomogén vezető esetében a lehető legrövidebb szegmensekre kell bontani, hogy a szegmensen belül minimalizálódjon annak méretei. Ezt különféle formában Ohm törvényének hívják.

Más szavakkal: az áramsűrűség közvetlenül arányos a vezető végtelenségű kis részének erősségével és vezetőképességével.

Szerves formában:

Ohmi törvény az AC-re

A váltakozó áramkörök kiszámításakor az ellenállás fogalma helyett az "impedancia" fogalmát vezetik be. Az impedanciát Z betű jelöli, ide tartozik az R terhelési ellenállás_egy és X (vagy_r).Ennek oka a szinuszos áram alakja (és bármilyen más áram) és az induktív elemek paraméterei, valamint a kapcsolási törvények:

1. Az áram az áramkörben induktanciával nem változhat azonnal.
2. A kör feszültsége a kapacitással nem változhat azonnal.

Így az áram elkezdi lemaradni vagy meghaladja a feszültséget, és az összteljesítményt aktívra és reaktívra osztják.

U = I * Z

X_L és X_C A rakomány reaktív alkotóelemei.

Ebben a tekintetben bevezetik a cos Φ értéket:

Itt Q a váltakozó áram és az induktív-kapacitív komponensek reaktív energiája, P az aktív teljesítmény (az aktív komponensekhez rendelt), S a látszólagos teljesítmény, cos Φ a teljesítménytényező.

Lehet, hogy észrevetted, hogy a képlet és annak ábrázolása keresztezi a Pitagorasi tételt. Valójában így van, és a Ф szög attól függ, hogy milyen nagy a teher reaktív komponense - minél nagyobb, annál nagyobb. A gyakorlatban ez ahhoz vezet, hogy a hálózatban ténylegesen áramló áram nagyobb, mint amit a háztartási fogyasztásmérő figyelembe vesz, míg a vállalkozások teljes energiáért fizetnek.

Ebben az esetben az ellenállást komplex formában mutatják be:

Itt j egy képzeletbeli egység, amely jellemző az egyenletek komplex formájára. Kevésbé nevezik i-nek, de az elektrotechnikában a váltakozó áram tényleges értékét is jelezzük, ezért az összetévesztés érdekében jobb a j értéket használni.

A képzeletbeli egység √-1. Logikus, hogy négyzet megadásakor nincs ilyen szám, ami negatív eredményt eredményezhet „-1” -nél.

Hogyan emlékezzünk Ohm törvényére

Ahhoz, hogy emlékezzen az Ohmi törvényre, egyszerűen megjegyezheti a megfogalmazást, például:

Minél nagyobb a feszültség, annál nagyobb az áram, annál nagyobb az ellenállás, annál alacsonyabb az áram.

Vagy használja a memóriaképeket és a szabályokat. Az első az Ohm-törvény piramis formájában történő ábrázolása - röviden és egyértelműen.

A mnemonikus szabály a koncepció egyszerűsített nézete, annak egyszerű és könnyű megértése és tanulmányozása céljából. Lehet szóban vagy grafikusan is. A helyes képlet megfelelő megtalálásához zárja be a kívánt értéket az ujjával, és munkát vagy hányados formájában kapja meg a választ. Így működik:

A második karikaturált előadás. Itt látható: minél több ohm próbálkozik, annál nehezebb az Ampere haladni, és minél több Volt - annál könnyebb az Ampere.

Végül javasoljuk, hogy nézze meg a hasznos videót, amely egyszerű szavakkal magyarázza az Ohmi törvényt és alkalmazását:

Ohmi törvény az elektrotechnika egyik alapvető eleme, ismerete nélkül a számítások legtöbbje lehetetlen. És a mindennapi munkában gyakran le kell fordítani amperes-től kilowatt-ig vagy ellenállással az áram meghatározására. Egyáltalán nem szükséges megérteni a következtetést és az összes mennyiség eredetét - de a végleges képletekre szükség van a fejlesztéshez. Összegzésül szeretném megjegyezni, hogy az elektrikusok között van egy régi képregény közmondás:"Nem tudom, hogy Om - üljön otthon."És ha minden viccben van egy rész az igazságról, akkor itt ez az igazság aránya 100%. Ismerje meg az elméleti alapokat, ha gyakorlati szakembert szeretne válni, és webhelyünk más cikkei segít Önnek ebben.