Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Za električare i elektroniku jedan od osnovnih zakona je Ohmov zakon. Rad svakodnevno postavlja nove zadatke stručnjaku, a često je potrebno odabrati zamjenu za izgorjeli otpornik ili skupinu elemenata. Električar često mora mijenjati kabele, kako bi izabrao ono što je potrebno kako bi "shvatio" struju u opterećenju, pa se moraju koristiti najjednostavniji fizički zakoni i odnosi u svakodnevnom životu. Vrijednost Ohmovog zakona u elektrotehnici je kolosalna, usput rečeno, većina teza u elektrotehničkim specijalitetima izračunava se za 70–90% pomoću jedinstvene formule.

Povijesna pozadina

Godina otkrića Ohmov zakon - 1826. njemački znanstvenik Georg Om. On je empirijski odredio i opisao zakon o omjeru struje, napona i tipa vodiča. Kasnije se pokazalo da treća komponenta nije ništa drugo nego otpor. Nakon toga, ovaj zakon je imenovan u čast otkrivača, ali stvar nije bila ograničena na zakon, njegovo ime se nazvalo fizičkom količinom, kao priznanje njegovim djelima.

Veličina u kojoj se mjeri otpor je nazvan po Georgeu Ohmu. Na primjer, otpornici imaju dvije glavne karakteristike: snagu u vatima i otpornost - mjernu jedinicu u ohmima, kilohmima, megohmovima itd.

Ohmov zakon za lanac

Da biste opisali električni krug koji ne sadrži EMF, možete koristiti Ohmov zakon za dio kruga. To je najjednostavniji oblik snimanja. Izgleda ovako:

I = U / R

Gdje je I struja, mjerena u amperima, U je napon u voltima, R je otpor u ohmima.

Ova formula nam govori da je struja izravno proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otpornosti - to je točna formulacija Ohmovog zakona. Fizičko značenje ove formule je opisati ovisnost struje kroz dio kruga s njegovim poznatim otporom i naponom.

Upozorenje! Ova formula vrijedi za istosmjernu struju, za izmjeničnu struju koja ima male razlike, vratit ćemo se na to kasnije.

Uz omjer električnih veličina, ovaj oblik nam govori da je grafikon struje u odnosu na napon u otporu linearan i da je zadovoljena jednadžba funkcije:

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

Ohmov zakon za dio kruga koristi se za izračunavanje otpora otpornika u dijelu kruga ili za određivanje struje kroz njega kod poznatog napona i otpora. Primjerice, imamo otpornik R s otporom od 6 ohma, a na njegove stezaljke se primjenjuje napon od 12 V. Potrebno je znati što će struja protjecati kroz njega. Idemo izračunati:

I = 12 V / 6 Ohm = 2 A

Idealni vodič nema otpora, međutim, zbog strukture molekula supstance od kojih se sastoji, bilo koje vodljivo tijelo ima otpor. Na primjer, to je bio razlog za prijelaz s aluminijskih žica na bakar u kućnim električnim mrežama. Otpor bakra (ohma po metru duljine) manji je od aluminija. Prema tome, bakrene žice manje zagrijavaju, izdrže visoke struje, tako da možete koristiti manji presjek žice.

Drugi primjer je da spirale grijaćih uređaja i otpornika imaju visoku specifičnu otpornost Izrađeni su od različitih metala visokog otpora, kao što su nikrom, kantal, itd. Kada se nositelji naboja kreću kroz vodič, oni se sudaraju s česticama u kristalnoj rešetki, kao rezultat toga, energija se oslobađa u obliku topline i vodič se zagrijava. Što je struja - više sudara - to je više zagrijavanja.

Da biste smanjili toplinu, trebate ili skratiti ili povećati njegovu debljinu (površina poprečnog presjeka). Te se informacije mogu napisati kao formula:

R žica = ρ (L / S)

Gdje je ρ otpor u Ohm * mm2 / m, L je duljina u m, S je površina poprečnog presjeka.

Ohmov zakon za paralelni i serijski sklop

Ovisno o vrsti priključka postoji drugačiji uzorak strujanja i raspodjele napona. Za lančani dio serijskog spoja elemenata napon, struja i otpor su prema formuli:

I = I1 = I2

U = U1 + U2

R = R1 + R2

To znači da u strujnom krugu teče ista struja iz proizvoljnog broja serijski povezanih elemenata. U tom slučaju, napon koji se primjenjuje na sve elemente (zbroj padova napona) jednak je izlaznom naponu izvora napajanja. Svaki element pojedinačno primjenjuje vlastitu vrijednost napona i ovisi o jačini struje i otpornosti specifičnog:

U el = I * R element

Otpor lančanog dijela za paralelno spojene elemente izračunava se po formuli:

I = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

Za miješani spoj, morate dovesti lanac u ekvivalentni oblik. Na primjer, ako je jedan otpornik spojen na dva paralelno spojena otpornika, tada najprije izbrojite otpor paralelno spojenih otpornika. Dobivate ukupni otpor dva otpornika i morate ga dodati trećem, koji je spojen u seriju s njima.

Ohmov zakon za cjeloviti lanac

Cjelokupni krug zahtijeva izvor napajanja. Idealni izvor energije je uređaj koji ima jednu karakteristiku:

  • napon, ako je izvor emf;
  • jakost struje, ako je izvor struje;

Takav izvor napajanja može isporučiti bilo koju snagu s konstantnim izlaznim parametrima. U stvarnom napajanju postoje i parametri kao što su snaga i unutarnji otpor. Zapravo, unutarnji otpor je imaginarni otpornik instaliran u seriji s izvorom EMF-a.

Formula Ohmovog zakona za potpuni sklop izgleda slično, ali unutarnjem otporu se dodaje PI. Za cijeli sklop je napisana formula:

I = ε / (R + r)

Gdje je ε EMF u Voltima, R je otpor opterećenja, r je unutarnji otpor napajanja.

U praksi, unutarnji otpor je Ohmova frakcija, a za galvanske izvore značajno se povećava. To ste primijetili kada se isti napon primjenjuje na dvije baterije (nove i niske), ali jedan daje potrebnu struju i radi ispravno, a drugi ne radi, jer s najmanjim opterećenjem.

Ohmov zakon u diferencijalnom i integralnom obliku

Za homogeni dio kruga, gornje formule vrijede, za neujednačeni vodič potrebno ga je podijeliti u najkraće moguće segmente tako da se promjene u njegovim dimenzijama minimiziraju unutar tog segmenta. To se zove Ohmov zakon u diferencijalnom obliku.

Drugim riječima: gustoća struje je izravno proporcionalna intenzitetu i specifičnoj provodljivosti za beskonačno mali dio vodiča.

U integralnom obliku:

Ohmov zakon za izmjeničnu struju

Pri izračunavanju izmjeničnih strujnih krugova, umjesto koncepta otpora uveden je koncept impedancije. Impedanca je označena slovom Z, ona uključuje aktivni otpor opterećenja Ra i reaktanciju X (ili Rr). To je zbog oblika sinusoidne struje (i struja bilo koje druge forme) i parametara induktivnih elemenata, kao i zakona preklapanja:

  1. Struja u krugu s induktivnošću ne može se odmah promijeniti.
  2. Napon u krugu s kapacitetom se ne može odmah promijeniti.

Dakle, struja počinje zaostajati ili predvidjeti napon, a ukupna snaga se dijeli na aktivnu i reaktivnu.

U = I * Z

X L i X C su komponente reaktivnog opterećenja.

U vezi s tim, uvodi se cosF vrijednost:

Ovdje - Q - reaktivna snaga zbog izmjenične struje i induktivno - kapacitivnih komponenti, P - aktivna snaga (dodijeljena aktivnim komponentama), S - ukupna snaga, cosF - faktor snage.

Možda ste primijetili da se formula i njezina reprezentacija sijeku s Pitagorejskim teoremom. To je doista slučaj, a kut F ovisi o tome koliko je velika reaktivna komponenta opterećenja - što je veća, to je veća. To u praksi dovodi do činjenice da je stvarna struja koja teče u mreži veća od one koja se uzima u obzir kod mjerača kućanstva, dok poduzeća plaćaju punu snagu.

Otpor je prikazan u složenom obliku:

Ovdje je j imaginarna jedinica, što je tipično za složeni tip jednadžbi. To se rjeđe označava kao i, ali u elektrotehnici se također označava i trenutna vrijednost izmjenične struje, pa se ne smije zbuniti, bolje je koristiti j.

Zamišljena jedinica je 1-1. Logično je da kod kvadriranja nema takvog broja koji može dobiti negativan rezultat "-1".

Kako se sjećati Ohmovog zakona

Da biste zapamtili Ohmov zakon - možete napamet napisati riječi jednostavnim riječima kao što su:

Što je napon veći - veća je struja, veći je otpor - niža je struja.

Ili upotrijebite mnemoničke slike i pravila. Prvi je prikaz Ohmovog zakona u obliku piramide - kratko i jasno.

Mnemoničko pravilo je pojednostavljeni oblik koncepta, za jednostavno i lako razumijevanje i proučavanje. Može biti u verbalnom ili grafičkom obliku. Da biste ispravno pronašli željenu formulu - zatvorite željenu vrijednost prstom i dobiti odgovor u obliku proizvoda ili privatnog. Evo kako to radi:

Drugi je karikatura. Ovdje je prikazano: što više Om pokušava, jači Amper prolazi, i više Volta - lakše Amper prolazi.

Konačno, preporučujemo gledanje korisnog videozapisa koji objašnjava Ohmov zakon i njegovu primjenu jednostavnim riječima:

Ohmov zakon - jedan od temeljnih u elektrotehnici, bez njegovog znanja, većina kalkulacija je nemoguća. A u svakodnevnom radu često je potrebno pretvarati ampere u kilovate ili odrediti struju pomoću otpora. Nije uopće potrebno razumjeti njegov zaključak i podrijetlo svih količina - ali konačne formule su obvezne za ovladavanje. U zaključku, htio bih napomenuti da postoji stara komična izreka električara: " Ako ne znaš Ohma, ostani kod kuće." A ako u svakoj šali postoji zrno istine, onda je ovdje ovo zrno istine 100%. Proučite teoretske temelje ako želite postati profesionalac u praksi, a ostali članci s naše stranice pomoći će vam u tome.

Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Kategorija:

Baza znanja