Legge di Ohm in parole povere

Contesto storico

L'anno della scoperta è la legge di Ohm - 1826 dello scienziato tedesco Georg Om. Ha determinato empiricamente e descritto la legge sul rapporto tra potenza attuale, tensione e tipo di conduttore. Successivamente si è scoperto che il terzo componente non è altro che resistenza. Successivamente, questa legge è stata nominata in onore dello scopritore, ma la legge non si è fermata qui, è stata intitolata al suo nome e alle dimensioni fisiche, come tributo al suo lavoro.

Il valore in cui viene misurata la resistenza prende il nome da Georg Ohm. Ad esempio, i resistori hanno due caratteristiche principali: potenza in watt e resistenza: un'unità di misura in Ohm, chilo-ohm, megaohm, ecc.

Legge di Ohm per una sezione della catena

La legge di Ohm per una sezione di un circuito può essere usata per descrivere un circuito elettrico che non contiene EMF. Questa è la forma più semplice di registrazione. Sembra così:

I = U / R

Dove I è la corrente, misurata in Ampere, U è la tensione in volt, R è la resistenza in Ohm.

Questa formula ci dice che la corrente è direttamente proporzionale alla tensione e inversamente proporzionale alla resistenza - questa è la formulazione esatta della Legge di Ohm. Il significato fisico di questa formula è descrivere la dipendenza della corrente attraverso una sezione di un circuito con la sua resistenza e tensione note.

Attenzione!Questa formula è valida per la corrente continua, per la corrente alternata ha lievi differenze, torneremo su questo più tardi.

Oltre al rapporto tra le quantità elettriche, questa forma ci dice che il grafico della corrente contro la tensione nella resistenza è lineare e l'equazione della funzione è soddisfatta:

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

La legge di Ohm per una sezione di circuito viene utilizzata per calcolare la resistenza di una resistenza in una sezione di circuito o per determinare la corrente attraverso di essa a una tensione e resistenza note. Ad esempio, abbiamo un resistore R con una resistenza di 6 ohm, ai suoi terminali viene applicata una tensione di 12 V. È necessario scoprire quale corrente scorrerà attraverso di esso. Calcola Let:

I = 12 V / 6 Ohm = 2 A

Un conduttore ideale non ha resistenza, tuttavia, a causa della struttura delle molecole della sostanza di cui è costituito, qualsiasi corpo conduttivo ha resistenza. Ad esempio, questo ha portato alla transizione dai fili di alluminio a quelli di rame nelle reti elettriche domestiche.La resistività del rame (Ohm per 1 metro di lunghezza) è inferiore a quella dell'alluminio. Di conseguenza, i fili di rame si riscaldano meno, resistono a grandi correnti, il che significa che è possibile utilizzare un filo di sezione trasversale più piccola.

Un altro esempio: le spirali dei dispositivi di riscaldamento e dei resistori hanno una grande resistività, perché sono fatti di vari metalli ad alta resistenza, come nichelcromo, cantal, ecc. Quando i portatori di carica si muovono attraverso il conduttore, si scontrano con particelle nel reticolo cristallino, di conseguenza, l'energia viene rilasciata sotto forma di calore e il conduttore viene riscaldato. Più corrente - più collisioni - più riscaldamento.

Per ridurre il riscaldamento, è necessario accorciare il conduttore o aumentarne lo spessore (sezione trasversale). Questa informazione può essere scritta come una formula:

R_filo= ρ (L / S)

Dove ρ è la resistività in Ohm * mm²/ m, L - lunghezza in m, S - sezione trasversale.

Legge di Ohm per circuito parallelo e seriale

A seconda del tipo di connessione, si osserva un diverso schema di flusso di corrente e distribuzione della tensione. Per una sezione di un circuito in serie di elementi, la tensione, la corrente e la resistenza sono rilevate dalla formula:

I = I1 = I2

U = U1 + U2

R = R1 + R2

Ciò significa che la stessa corrente fluisce in un circuito da un numero arbitrario di elementi collegati in serie. In questo caso, la tensione applicata a tutti gli elementi (la somma delle cadute di tensione) è uguale alla tensione di uscita della fonte di alimentazione. Ogni elemento viene applicato separatamente con il proprio valore di tensione e dipende dalla forza corrente e dalla resistenza specifica:

U_e= I * R_elemento

La resistenza del circuito per elementi collegati in parallelo è calcolata dalla formula:

I = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

Per un composto misto, la catena deve essere portata in una forma equivalente. Ad esempio, se un resistore è collegato a due resistori collegati in parallelo, quindi prima calcolare la resistenza di quelli collegati in parallelo. Otterrai la resistenza totale dei due resistori e dovrai solo aggiungerlo al terzo, che è collegato in serie con essi.

Legge di Ohm per l'intera catena

Un circuito completo richiede una fonte di alimentazione. Una fonte di alimentazione ideale è un dispositivo che ha una caratteristica:

• tensione, se è una fonte di EMF;
• forza attuale se è una fonte attuale;

Una tale fonte di alimentazione è in grado di fornire qualsiasi potenza con parametri di uscita costanti. In un vero alimentatore, ci sono anche parametri come potenza e resistenza interna. In effetti, la resistenza interna è un resistore immaginario installato in serie con la sorgente emf.

La formula della legge di Ohm per l'intero circuito è simile, ma viene aggiunta la resistenza interna dell'IP. Per un circuito completo, scrivi:

I = ε / (R + r)

Dove ε è l'EMF in Volt, R è la resistenza di carico, r è la resistenza interna della fonte di alimentazione.

In pratica, la resistenza interna è una frazione di Ohm e per le fonti galvaniche aumenta in modo significativo. Lo hai osservato quando le due batterie (nuove e scariche) hanno la stessa tensione, ma una di esse produce la corrente richiesta e funziona correttamente e la seconda non funziona, perché si affloscia al minimo carico.

Legge di Ohm in forma differenziale e integrale

Per una parte omogenea del circuito, sono valide le formule di cui sopra, per un conduttore disomogeneo è necessario suddividerlo in segmenti il ​​più corti possibile in modo tale che le variazioni delle sue dimensioni siano minimizzate all'interno di questo segmento. Questo si chiama legge di Ohm in forma differenziale.

In altre parole: la densità di corrente è direttamente proporzionale alla forza e alla conduttività per una porzione infinitamente piccola del conduttore.

In forma integrale:

Legge di Ohm per AC

Nel calcolo dei circuiti CA, invece del concetto di resistenza, viene introdotto il concetto di "impedenza". L'impedenza è indicata dalla lettera Z, include la resistenza di carico R_un e reattanza X (o R_r).Ciò è dovuto alla forma della corrente sinusoidale (e alle correnti di qualsiasi altra forma) e ai parametri degli elementi induttivi, nonché alle leggi di commutazione:

1. La corrente nel circuito con induttanza non può cambiare istantaneamente.
2. La tensione nel circuito con la capacità non può cambiare istantaneamente.

Pertanto, la corrente inizia a essere in ritardo o in anticipo rispetto alla tensione e la potenza totale viene divisa in attiva e reattiva.

U = I * Z

X_L e X_C Sono componenti reattivi del carico.

A questo proposito, viene introdotto il valore cos Φ:

Qui, Q è la potenza reattiva dovuta alla corrente alternata e ai componenti induttivi-capacitivi, P è la potenza attiva (assegnata ai componenti attivi), S è la potenza apparente, cos Φ è il fattore di potenza.

Potresti aver notato che la formula e la sua rappresentazione si intersecano con il teorema di Pitagora. Questo è davvero così, e l'angolo Ф dipende da quanto è grande la componente reattiva del carico - maggiore è, maggiore è. In pratica, ciò porta al fatto che la corrente che scorre effettivamente nella rete è maggiore di quella che viene presa in considerazione dal contatore domestico, mentre le imprese pagano per la piena potenza.

In questo caso, la resistenza è presentata in una forma complessa:

Qui j è un'unità immaginaria, tipica della complessa forma di equazioni. Meno comunemente indicato come i, ma nell'ingegneria elettrica è indicato anche il valore effettivo della corrente alternata, quindi, per non confondersi, è meglio usare j.

L'unità immaginaria è √-1. È logico che non ci sia un tale numero durante la quadratura, il che può provocare un risultato negativo di "-1".

Come ricordare la legge di Ohm

Per ricordare la Legge di Ohm, puoi memorizzare le parole in parole semplici come:

Maggiore è la tensione, maggiore è la corrente, maggiore è la resistenza, minore è la corrente.

Oppure usa le immagini e le regole mnemoniche. La prima è una rappresentazione della legge di Ohm sotto forma di una piramide - breve e chiara.

La regola mnemonica è una visione semplificata di un concetto, per la sua comprensione e studio semplici e facili. Può essere verbalmente o graficamente. Per trovare correttamente la formula giusta, chiudi il valore desiderato con il dito e ottieni la risposta sotto forma di lavoro o quoziente. Ecco come funziona:

Il secondo è uno spettacolo caricaturale. Qui viene mostrato: più Ohm ci prova, più difficile passa Ampere e più Volt - più facile passa Ampere.

Infine, ti consigliamo di guardare un video utile, che spiega la legge di Ohm e la sua applicazione in parole semplici:

La legge di Ohm è una delle basi dell'ingegneria elettrica, a sua insaputa la maggior parte dei calcoli sono impossibili. E nel lavoro quotidiano spesso devono tradurre ampere di chilowatt o per resistenza per determinare la corrente. Non è assolutamente necessario comprenderne la conclusione e l'origine di tutte le quantità, ma le formule finali sono necessarie per lo sviluppo. In conclusione, voglio notare che esiste un vecchio proverbio comico tra gli elettricisti:"Non so Om - siediti a casa."E se in ogni battuta c'è una parte di verità, allora questa parte di verità è al 100%. Impara le basi teoriche se vuoi diventare un professionista in pratica e altri articoli del nostro sito ti aiuteranno in questo.