Ο νόμος του Ωμ σε απλή γλώσσα

Αναφορά ιστορικού

Το έτος ανακάλυψης είναι ο νόμος του Ohm - 1826 από τον Γερμανό επιστήμονα Georg Om. Προσδιορίζει εμπειρικά και περιέγραψε το νόμο σχετικά με την αναλογία ισχύος ρεύματος, τάσης και τύπου αγωγού. Αργότερα αποδείχθηκε ότι το τρίτο συστατικό δεν είναι παρά αντίσταση. Στη συνέχεια, αυτός ο νόμος ονομάστηκε προς τιμήν του ερευνητή, αλλά ο νόμος δεν σταμάτησε εκεί, πήρε το όνομά του από το όνομα και το φυσικό του μέγεθος, ως αφιέρωμα στο έργο του.

Η τιμή στην οποία μετριέται η αντίσταση ονομάζεται Georg Ohm. Για παράδειγμα, οι αντιστάσεις έχουν δύο κύρια χαρακτηριστικά: ισχύ σε watt και αντίσταση - μια μονάδα μέτρησης σε Ohms, kilo-ohms, megaohms κ.λπ.

Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα αλυσίδας

Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να περιγράψει ένα ηλεκτρικό κύκλωμα που δεν περιέχει EMF. Αυτή είναι η απλούστερη μορφή εγγραφής. Μοιάζει με αυτό:

I = U / R

Όπου I είναι το ρεύμα, μετρούμενο σε Αμπέρ, το U είναι η τάση σε βολτ, το R είναι η αντίσταση στο Ohms.

Αυτός ο τύπος μας λέει ότι το ρεύμα είναι άμεσα ανάλογο με την τάση και αντιστρόφως ανάλογο με την αντίσταση - αυτή είναι η ακριβής διατύπωση του νόμου του Ohm. Η φυσική έννοια αυτού του τύπου είναι να περιγράψει την εξάρτηση του ρεύματος μέσω μιας τομής ενός κυκλώματος με τη γνωστή αντίσταση και τάση του.

Προσοχή!Αυτός ο τύπος ισχύει για συνεχές ρεύμα, για εναλλασσόμενο ρεύμα έχει μικρές διαφορές, θα επιστρέψουμε σε αυτό αργότερα.

Εκτός από την αναλογία των ηλεκτρικών ποσοτήτων, αυτή η φόρμα μας λέει ότι το γράφημα του ρεύματος έναντι της τάσης στην αντίσταση είναι γραμμικό και ικανοποιείται η εξίσωση της λειτουργίας:

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

Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα κυκλώματος χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της αντίστασης μιας αντίστασης σε ένα τμήμα κυκλώματος ή για τον προσδιορισμό του ρεύματος μέσω αυτής σε μια γνωστή τάση και αντίσταση. Για παράδειγμα, έχουμε μια αντίσταση R με αντίσταση 6 ohms, εφαρμόζεται τάση 12 V στους ακροδέκτες της. Πρέπει να μάθετε ποιο ρεύμα θα διαρκέσει από αυτό. Υπολογίζω:

I = 12 V / 6 Ohms = 2 A

Ένας ιδανικός αγωγός δεν έχει αντίσταση, ωστόσο, λόγω της δομής των μορίων της ουσίας από την οποία αποτελείται, κάθε αγώγιμο σώμα έχει αντίσταση. Για παράδειγμα, αυτό προκάλεσε τη μετάβαση από καλώδια αλουμινίου σε χαλκό στα οικιακά ηλεκτρικά δίκτυα.Η αντίσταση του χαλκού (Ohm ανά 1 μέτρο μήκος) είναι μικρότερη από αυτή του αλουμινίου. Κατά συνέπεια, τα καλώδια χαλκού θερμαίνονται λιγότερο, αντέχουν σε μεγάλα ρεύματα, πράγμα που σημαίνει ότι μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα καλώδιο μικρότερης διατομής.

Ένα άλλο παράδειγμα - οι σπείρες των συσκευών θέρμανσης και των αντιστάσεων έχουν μεγάλη αντίσταση, γιατί κατασκευάζονται από διάφορα μέταλλα υψηλής αντοχής, όπως νίχρωμο, κανάλι, κλπ. Όταν οι φορείς φορτίου κινούνται μέσω του αγωγού, συγκρούονται με σωματίδια στο κρυσταλλικό πλέγμα, ως αποτέλεσμα αυτού, η ενέργεια απελευθερώνεται με τη μορφή θερμότητας και ο αγωγός θερμαίνεται. Όσο πιο ρεύμα - οι περισσότερες συγκρούσεις - τόσο περισσότερη θέρμανση

Για τη μείωση της θέρμανσης, ο αγωγός πρέπει είτε να μειωθεί είτε το πάχος του να αυξηθεί (περιοχή διατομής). Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να γραφτούν ως τύπος:

Ρ_{το σύρμα}= ρ (L / S)

Όπου ρ είναι η αντίσταση σε Ohm * mm²/ m, L - μήκος σε m, S - εμβαδόν διατομής.

Ο νόμος του Ohm για παράλληλο και σειριακό κύκλωμα

Ανάλογα με τον τύπο σύνδεσης, παρατηρείται διαφορετικό μοτίβο ροής ρεύματος και κατανομής τάσης. Για ένα τμήμα ενός κυκλώματος σειράς στοιχείων, η τάση, το ρεύμα και η αντίσταση βρίσκονται στον τύπο:

I = I1 = I2

U = U1 + U2

R = R1 + R2

Αυτό σημαίνει ότι το ίδιο ρεύμα ρέει σε ένα κύκλωμα από έναν αυθαίρετο αριθμό στοιχείων που συνδέονται σε σειρά. Σε αυτήν την περίπτωση, η τάση που εφαρμόζεται σε όλα τα στοιχεία (το άθροισμα των τάσεων πέφτει) είναι ίση με την τάση εξόδου της πηγής ισχύος. Κάθε στοιχείο εφαρμόζεται ξεχωριστά με τη δική του τιμή τάσης και εξαρτάται από την τρέχουσα ισχύ και την ειδική αντίσταση:

Ε_μι= I * R_{στοιχείο}

Η αντίσταση του κυκλώματος για παράλληλα συνδεδεμένα στοιχεία υπολογίζεται με τον τύπο:

I = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

Για μια μικτή ένωση, η αλυσίδα πρέπει να φέρεται σε ισοδύναμη μορφή. Για παράδειγμα, εάν μια αντίσταση είναι συνδεδεμένη σε δύο παράλληλες αντιστάσεις, τότε πρώτα υπολογίστε την αντίσταση των παράλληλων συνδεδεμένων αντιστάσεων. Θα λάβετε τη συνολική αντίσταση των δύο αντιστάσεων και πρέπει απλώς να την προσθέσετε στην τρίτη, η οποία συνδέεται σε σειρά μαζί τους.

Ο νόμος του Ohm για την πλήρη αλυσίδα

Ένα πλήρες κύκλωμα απαιτεί πηγή ισχύος. Μια ιδανική πηγή ισχύος είναι μια συσκευή που έχει ένα χαρακτηριστικό:

• τάση, εάν είναι πηγή EMF ·
• τρέχουσα ισχύ εάν είναι μια τρέχουσα πηγή.

Μια τέτοια πηγή ισχύος είναι ικανή να παρέχει οποιαδήποτε ισχύ με σταθερές παραμέτρους εξόδου. Σε μια πραγματική τροφοδοσία, υπάρχουν επίσης παράμετροι όπως η ισχύς και η εσωτερική αντίσταση. Στην πραγματικότητα, η εσωτερική αντίσταση είναι μια φανταστική αντίσταση εγκατεστημένη σε σειρά με την πηγή emf.

Ο τύπος νόμου του Ohm για το πλήρες κύκλωμα μοιάζει παρόμοιος, αλλά προστίθεται η εσωτερική αντίσταση του IP. Για ένα πλήρες κύκλωμα, γράψτε:

I = ε / (R + r)

Όπου ε είναι το EMF σε Volts, το R είναι η αντίσταση φορτίου, το r είναι η εσωτερική αντίσταση της πηγής ισχύος.

Στην πράξη, η εσωτερική αντίσταση είναι ένα κλάσμα του Ohm και για γαλβανικές πηγές αυξάνεται σημαντικά. Αυτό το παρατηρήσατε όταν οι δύο μπαταρίες (νέες και νεκρές) έχουν την ίδια τάση, αλλά μία από αυτές παράγει το απαιτούμενο ρεύμα και λειτουργεί σωστά και η δεύτερη δεν λειτουργεί, επειδή κρεμά με το παραμικρό φορτίο.

Ο νόμος του Ohm σε διαφορική και ολοκληρωμένη μορφή

Για ένα ομοιογενές τμήμα του κυκλώματος, οι παραπάνω τύποι είναι έγκυροι, για έναν ανομοιογενή αγωγό είναι απαραίτητο να τον διαιρέσετε σε όσο το δυνατόν μικρότερα τμήματα, έτσι ώστε οι αλλαγές στις διαστάσεις του να ελαχιστοποιηθούν εντός αυτού του τμήματος. Αυτό ονομάζεται νόμος του Ohm σε διαφορετική μορφή.

Με άλλα λόγια: η τρέχουσα πυκνότητα είναι άμεσα ανάλογη με την αντοχή και την αγωγιμότητα για ένα απείρως μικρό τμήμα του αγωγού.

Σε ολοκληρωμένη μορφή:

Ο νόμος του Ωμ για AC

Κατά τον υπολογισμό των κυκλωμάτων AC, αντί της έννοιας της αντίστασης, εισάγεται η έννοια της «αντίστασης». Η σύνθετη αντίσταση δηλώνεται με το γράμμα Z, περιλαμβάνει την αντίσταση φορτίου R_α και αντιδραστικότητα Χ (ή R_ρ)Αυτό οφείλεται στο σχήμα του ημιτονοειδούς ρεύματος (και στα ρεύματα οποιωνδήποτε άλλων μορφών) και στις παραμέτρους των επαγωγικών στοιχείων, καθώς και στους νόμους μεταγωγής:

1. Το ρεύμα στο κύκλωμα με επαγωγή δεν μπορεί να αλλάξει αμέσως.
2. Η τάση στο κύκλωμα με την χωρητικότητα δεν μπορεί να αλλάξει αμέσως.

Έτσι, το ρεύμα αρχίζει να υστερεί ή να είναι μπροστά από την τάση και η συνολική ισχύς διαιρείται σε ενεργό και άεργο.

U = I * Z

Χ_μεγάλο και Χ_ντο Είναι αντιδραστικά συστατικά του φορτίου.

Από την άποψη αυτή, εισάγεται η τιμή cos Φ:

Εδώ, το Q είναι η άεργη ισχύς λόγω εναλλασσόμενου ρεύματος και επαγωγικής χωρητικής συνιστώσας, το P είναι η ενεργή ισχύς (εκχωρείται στα ενεργά συστατικά), το S είναι η φαινομενική ισχύς, το cos Φ είναι ο παράγοντας ισχύος.

Ίσως έχετε παρατηρήσει ότι ο τύπος και η αναπαράστασή του τέμνονται με το Πυθαγόρειο θεώρημα. Αυτό ισχύει πράγματι και η γωνία Ф εξαρτάται από το πόσο μεγάλο είναι το αντιδραστικό στοιχείο του φορτίου - όσο μεγαλύτερο είναι, τόσο μεγαλύτερο είναι. Στην πράξη, αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι το ρεύμα που πραγματικά ρέει στο δίκτυο είναι μεγαλύτερο από αυτό που θεωρείται από τον οικιακό μετρητή, ενώ οι επιχειρήσεις πληρώνουν για πλήρη ισχύ.

Σε αυτήν την περίπτωση, η αντίσταση παρουσιάζεται σε πολύπλοκη μορφή:

Εδώ j είναι μια φανταστική ενότητα, η οποία είναι χαρακτηριστική για τη σύνθετη μορφή εξισώσεων. Λιγότερο συχνά αναφέρεται ως i, αλλά στην ηλεκτρολογική μηχανική, υποδεικνύεται επίσης η πραγματική τιμή του εναλλασσόμενου ρεύματος, επομένως, για να μην συγχέεται, είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε το j.

Η φανταστική ενότητα είναι √-1. Είναι λογικό ότι δεν υπάρχει τέτοιος αριθμός κατά το τετράγωνο, που μπορεί να οδηγήσει σε αρνητικό αποτέλεσμα του "-1".

Πώς να θυμάστε το νόμο του Ohm

Για να θυμάστε το νόμο του Ohm, μπορείτε να απομνημονεύσετε τη διατύπωση με απλές λέξεις όπως:

Όσο υψηλότερη είναι η τάση, όσο μεγαλύτερο είναι το ρεύμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση, τόσο χαμηλότερο είναι το ρεύμα.

Ή χρησιμοποιήστε τις μνημονικές εικόνες και κανόνες. Το πρώτο είναι μια αναπαράσταση του νόμου του Ohm με τη μορφή μιας πυραμίδας - εν συντομία και καθαρά.

Ο μνημονικός κανόνας είναι μια απλοποιημένη άποψη μιας έννοιας, για την απλή και εύκολη κατανόηση και μελέτη της. Μπορεί να είναι λεκτικά ή γραφικά. Για να βρείτε σωστά τον σωστό τύπο, κλείστε την επιθυμητή τιμή με το δάχτυλό σας και λάβετε την απάντηση με τη μορφή εργασίας ή πηλίκου. Ετσι δουλευει:

Το δεύτερο είναι μια παράσταση με καρικατούρα. Εδώ φαίνεται: όσο περισσότερο δοκιμάζει το Ohm, τόσο πιο δύσκολο περνά το Ampere και όσο πιο Volt - τόσο πιο εύκολο το Ampere περνά.

Τέλος, συνιστούμε να παρακολουθήσετε ένα χρήσιμο βίντεο, το οποίο εξηγεί τον Νόμο του Ohm και την εφαρμογή του με απλές λέξεις:

Ο νόμος του Ohm είναι ένας από τους θεμελιώδεις παράγοντες στην ηλεκτρολογία, χωρίς τη γνώση του, οι περισσότεροι υπολογισμοί είναι αδύνατοι. Και στην καθημερινή δουλειά συχνά πρέπει να μεταφράζονται αμπέρ έως κιλοβάτ ή με αντίσταση για τον προσδιορισμό του ρεύματος. Δεν είναι απολύτως απαραίτητο να κατανοήσουμε το συμπέρασμά του και την προέλευση όλων των ποσοτήτων - αλλά απαιτούνται οι τελικοί τύποι για ανάπτυξη. Εν κατακλείδι, θέλω να σημειώσω ότι υπάρχει μια παλιά παροιμία κόμικ μεταξύ των ηλεκτρολόγων:"Δεν ξέρω Ομ - καθίστε στο σπίτι."Και αν σε κάθε αστείο υπάρχει ένα μερίδιο της αλήθειας, τότε εδώ αυτό το μερίδιο της αλήθειας είναι 100%. Μάθετε τα θεωρητικά θεμέλια εάν θέλετε να γίνετε επαγγελματίας στην πράξη, και άλλα άρθρα από τον ιστότοπό μας θα σας βοηθήσουν με αυτό.