Ohmův zákon v jasném jazyce

Historické pozadí

Rokem objevu je Ohmův zákon - 1826 německého vědce Georga Om. Empiricky určil a popsal zákon o poměru proudové síly, napětí a typu vodiče. Později se ukázalo, že třetí složkou není nic jiného než odpor. Následně byl tento zákon pojmenován na počest objevitele, ale zákon se na něj neomezoval a jeho fyzické jméno bylo nazváno jeho fyzická velikost jako pocta jeho práci.

Hodnota, ve které se měří odpor, se nazývá Georg Georg Ohm. Například odpory mají dvě hlavní vlastnosti: výkon ve wattech a odpor - měrná jednotka v Ohmech, kilo-ohmech, megaohmech atd.

Ohmův zákon pro řetězovou sekci

Ohmův zákon pro část obvodu lze použít k popisu elektrického obvodu, který neobsahuje EMF. Toto je nejjednodušší forma záznamu. Vypadá to takto:

I = U / R

Kde I je proud, měřeno v ampérech, U je napětí ve voltech, R je odpor v Ohmech.

Tento vzorec nám říká, že proud je přímo úměrný napětí a nepřímo úměrný odporu - jedná se o přesnou formulaci Ohmova zákona. Fyzickým smyslem tohoto vzorce je popsat závislost proudu v části obvodu se známým odporem a napětím.

Pozor!Tento vzorec platí pro stejnosměrný proud, pro střídavý proud má malé rozdíly, k tomuto se vracíme později.

Kromě poměru elektrických veličin nám tato forma říká, že graf proudu proti napětí v odporu je lineární a je splněna rovnice funkce:

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

Ohmův zákon pro obvodovou část se používá k výpočtu odporu rezistoru v obvodové části nebo ke stanovení proudu skrz něj při známém napětí a odporu. Například máme rezistor R s odporem 6 ohmů, na jeho svorky je přivedeno napětí 12 V. Musíte zjistit, jaký proud jím bude protékat. Vypočítat:

I = 12 V / 6 Ohmů = 2 A

Ideální dirigent nemá žádný odpor, ale vzhledem ke struktuře molekul látky, ze které se skládá, má jakýkoli vodivý organismus odpor. To například vedlo k přechodu z hliníkových na měděné dráty v domácích elektrických sítích.Odpor mědi (Ohm na 1 metr délky) je menší než odpor hliníku. V souladu s tím se měděné dráty méně zahřívají, vydrží velké proudy, což znamená, že můžete použít drát menšího průřezu.

Další příklad - spirály topných zařízení a odporů mají velký odpor, protože jsou vyrobeny z různých vysoce odolných kovů, jako je nichrom, kanál, atd. Když se nosiče náboje pohybují dirigentem, srazí se s částicemi v krystalové mřížce, v důsledku toho se uvolní energie ve formě tepla a vodič se zahřeje. Čím více proudu - čím více kolizí - tím více topení.

Pro snížení zahřívání je nutné vodič zkrátit nebo zvýšit jeho tloušťku (plocha průřezu). Tyto informace lze napsat jako vzorec:

R_drát= ρ (L / S)

Kde ρ je odpor v Ohm * mm²/ m, L - délka vm, S - plocha průřezu.

Ohmův zákon pro paralelní a sériové obvody

V závislosti na typu připojení je pozorována odlišná struktura proudu a distribuce napětí. Pro část sériového obvodu prvků je napětí, proud a odpor zjištěno vzorcem:

I = I1 = I2

U = U1 + U2

R = R1 + R2

To znamená, že stejný proud teče v obvodu z libovolného počtu prvků zapojených do série. V tomto případě je napětí aplikované na všechny prvky (součet poklesů napětí) rovno výstupnímu napětí zdroje energie. Každý prvek má svou vlastní hodnotu napětí a závisí na síle proudu a specifickém odporu:

U_e= I * R_prvek

Odpor obvodu pro paralelně spojené prvky se vypočítá podle vzorce:

I = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

U smíšené sloučeniny musí být řetězec uveden do ekvivalentní formy. Pokud je například jeden rezistor připojen ke dvěma paralelně zapojeným odporům, pak nejprve vypočtěte odpor paralelně zapojených rezistorů. Získáte celkový odpor těchto dvou rezistorů a stačí je přidat do třetího, který je s nimi spojen v sérii.

Ohmův zákon pro celý řetězec

Celý obvod vyžaduje zdroj energie. Ideálním zdrojem energie je zařízení, které má jednu charakteristiku:

• napětí, pokud je zdrojem EMF;
• proudová síla, je-li zdrojem proudu;

Takový zdroj energie je schopen dodávat jakýkoli výkon s konstantními výstupními parametry. Při skutečném napájení existují také parametry, jako je výkon a vnitřní odpor. Vnitřní odpor je ve skutečnosti imaginární rezistor nainstalovaný v sérii se zdrojem emf.

Ohmův zákon pro celý obvod vypadá podobně, ale vnitřní odpor IP je přidán. Pro úplný obvod napište:

I = ε / (R + r)

Kde ε je EMF ve voltech, R je odpor zátěže, r je vnitřní odpor zdroje energie.

V praxi je vnitřní odpor zlomkem Ohmu a pro galvanické zdroje se výrazně zvyšuje. Pozorovali jste to, když mají dvě baterie (nové a vybité) stejné napětí, ale jedna z nich produkuje požadovaný proud a funguje správně a druhá nefunguje, protože při nejmenším zatížení klesá.

Ohmův zákon v diferenciální a integrální formě

Pro homogenní část obvodu platí výše uvedené vzorce, pro nehomogenní vodič je nutné jej rozdělit na co nejkratší segmenty, aby se v tomto segmentu minimalizovaly změny jeho rozměrů. Toto se nazývá Ohmův zákon v diferenciální formě.

Jinými slovy: proudová hustota je přímo úměrná síle a vodivosti nekonečně malé části vodiče.

V integrální podobě:

Ohmův zákon pro AC

Při výpočtu střídavých obvodů se místo pojmu odpor zavádí pojem „impedance“. Impedance je označena písmenem Z, zahrnuje zatížení R_a a reaktance X (nebo R_r)Je to kvůli tvaru sinusového proudu (a proudů jiných forem) a parametrům indukčních prvků, jakož i zákonům o přepínání:

1. Proud v obvodu s indukčností se nemůže okamžitě změnit.
2. Napětí v obvodu s kapacitancí se nemůže okamžitě změnit.

Proud tedy začíná zpožďovat nebo být před napětím a celkový výkon je rozdělen na aktivní a reaktivní.

U = I * Z

X_L a X_C Jsou reaktivní složky zátěže.

V tomto ohledu se zavádí hodnota cos Φ:

Zde je Q jalový výkon způsobený střídavými proudovými a induktivně kapacitními složkami, P je činný výkon (přiřazený aktivním složkám), S je zdánlivý výkon, cos Φ je účinník.

Možná jste si všimli, že vzorec a jeho reprezentace se protínají s Pythagorovou větou. To platí a úhel Ф závisí na tom, jak velká je reaktivní složka zátěže - čím je větší, tím větší je. V praxi to vede ke skutečnosti, že současný proud v síti je větší než ten, který bere v úvahu měřič domácnosti, zatímco podniky platí za plnou energii.

Odpor je navíc prezentován ve složité formě:

Zde j je imaginární jednotka, která je typická pro komplexní formu rovnic. Méně běžně označované jako i, ale v elektrotechnice je také uvedena efektivní hodnota střídavého proudu, proto je lepší použít j, aby nedošlo k záměně.

Imaginární jednotka je √-1. Je logické, že při porovnávání neexistuje takové číslo, což může vést k negativnímu výsledku „-1“.

Jak si pamatovat Ohmův zákon

Chcete-li si zapamatovat Ohmův zákon, můžete si zapamatovat znění jednoduchých slov, jako například:

Čím vyšší napětí, tím větší proud, tím větší odpor, tím nižší proud.

Nebo použijte mnemotechnické obrázky a pravidla. Prvním je znázornění Ohmova zákona ve formě pyramidy - stručně a jasně.

Mnemotechnické pravidlo je zjednodušený pohled na koncept, pro jeho snadné a snadné pochopení a studium. Může to být verbálně nebo graficky. Správné nalezení správného vzorce - prstem uzavřete požadovanou hodnotu a dostanete odpověď ve formě práce nebo kvocientu. Funguje to takto:

Druhým je karikaturní představení. Zde je ukázáno: čím více se Ohm pokouší, tím složitější Ampere prochází a čím více Volt - tím snáze Ampere prochází.

Nakonec doporučujeme sledovat užitečné video, které vysvětluje Ohmův zákon a jeho aplikaci jednoduchými slovy:

Ohmův zákon je jedním ze základních v elektrotechnice, bez jeho znalostí je většina výpočtů nemožná. A v každodenní práci se často musí překládat amperes kilowatts nebo odporem k určení proudu. Není nutné rozumět jeho závěru a původu všech množství - ale konečné vzorce se musí zvládnout. Na závěr chci poznamenat, že mezi elektrikáři existuje staré komické přísloví:"Nevím Om - sedět doma."A pokud je v každém vtipu podíl pravdy, pak je tento podíl pravdy 100%. Naučte se teoretické základy, pokud se chcete stát profesionálem v praxi, a další články z našich stránek vám s tím pomohou.