Ohmovy čtyři zákony. Ohmův zákon pro úplný elektrický obvod

Pro elektrikáře a elektrotechnika je jedním ze základních zákonů Ohmův zákon. Práce představuje pro odborníka každý den nové výzvy a často je nutné najít náhradu za spálený rezistor nebo skupinu prvků. Elektrikář často musí měnit kabely, aby si vybral ten správný, musíte „odhadnout“ proud v zátěži, takže musíte v každodenním životě používat nejjednodušší fyzikální zákony a vztahy. Význam Ohmova zákona v elektrotechnice je kolosální, mimochodem většina tezí elektrotechnických odborností se počítá ze 70-90 % podle jednoho vzorce.

Historický odkaz

Ohmův zákon objevil v roce 1826 německý vědec Georg Ohm. Empiricky určil a popsal zákon o poměru proudu, napětí a druhu vodiče. Později se ukázalo, že třetí složkou není nic jiného než odpor. Následně byl tento zákon pojmenován po objeviteli, ale věc se neomezovala pouze na zákon, jeho příjmení bylo pojmenováno také jako fyzikální veličina, jako pocta jeho práci.

Hodnota, ve které se měří odpor, je pojmenována po Georgu Ohmovi. Například rezistory mají dvě hlavní charakteristiky: výkon ve wattech a odpor - jednotka měření v ohmech, kiloohmech, megaohmech atd.

Ohmův zákon pro část obvodu

Pro popis elektrický obvod neobsahující EMF, můžete použít Ohmův zákon pro část obvodu. Tohle je nejvíc jednoduchá forma evidence. Vypadá to takto:

Kde I je proud měřený 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 – to je přesná formulace Ohmova zákona. Fyzikální význam tohoto vzorce je popsat závislost proudu procházející částí obvodu s jeho známým odporem a napětím.

Pozornost! Tento vzorec platí pro stejnosměrný proud, Pro střídavý proud má drobné rozdíly, k tomu se vrátíme později.

Kromě poměru elektrických veličin daný formulář nám říká, že graf závislosti proudu na napětí v odporu je lineární a rovnice funkce je splněna:

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

Ohmův zákon pro část obvodu se používá k výpočtu odporu rezistoru v části obvodu nebo k určení proudu, který jím prochází, se známým napětím a odporem. Máme například rezistor R s odporem 6 ohmů, na jeho svorky je přivedeno napětí 12 V. Musíme zjistit, jak velký proud jím bude protékat. Pojďme počítat:

I=12V/6Ω=2A

Ideální vodič nemá odpor, ale vzhledem ke struktuře molekul látky, ze které je složen, má odpor jakékoli vodivé těleso. To byl například důvod přechodu z hliníkových drátů na měděné dráty v domácích elektrických sítích. Měrný odpor mědi (Ohm na 1 metr délky) je menší než u hliníku. V souladu s tím se měděné dráty zahřívají méně, odolávají vysokým proudům, což znamená, že můžete použít drát menšího průřezu.

Další příklad - spirály topných zařízení a rezistorů mají velký odpor, protože. jsou vyrobeny z různých vysoce odolných kovů, jako je nichrom, kanthal atd. Při pohybu nosičů náboje vodičem dochází ke kolizi s částicemi v krystalové mřížce, následkem čehož se uvolňuje energie ve formě tepla a vodič zahřívá. Čím více proudu - tím více kolizí - tím více topení.

Pro snížení zahřívání je třeba vodič buď zkrátit, nebo zvětšit jeho tloušťku (plochu průřezu). Tyto informace lze zapsat jako vzorec:

R drát =ρ(L/S)

Kde je ρ odpor v Ohm * mm 2 / m, L - délka v m, S - plocha průřezu.

Ohmův zákon pro paralelní a sériový obvod

V závislosti na typu připojení je pozorován různý charakter toku proudu a rozložení napětí. Pro část obvodu sériového zapojení prvků se napětí, proud a odpor zjistí podle vzorce:

To znamená, že stejný proud protéká obvodem libovolného počtu sériově zapojených prvků. V tomto případě se napětí aplikované na všechny prvky (součet úbytků napětí) rovná výstupnímu napětí napájecího zdroje. Každý prvek jednotlivě má ​​svou vlastní hodnotu napětí a závisí na síle proudu a odporu konkrétního prvku:

U e-mail \u003d I * R prvek

Odpor části obvodu pro paralelně zapojené prvky se vypočítá podle vzorce:

1/R = 1/R1+1/R2

Pro smíšené připojení musíte řetěz přivést do ekvivalentní podoby. Pokud je například jeden rezistor připojen ke dvěma paralelně zapojeným rezistorům, pak nejprve vypočítejte odpor paralelně připojených rezistorů. Získáte celkový odpor dvou rezistorů a stačí jej přidat ke třetímu, který je s nimi zapojen do série.

Ohmův zákon pro úplný obvod

Kompletní obvod vyžaduje zdroj energie. Ideální zdroj napájení je zařízení, které má jedinou charakteristiku:

• napětí, pokud se jedná o zdroj EMF;
• síla proudu, pokud se jedná o zdroj proudu;

Takový napájecí zdroj je schopen dodávat jakýkoli výkon při konstantních výstupních parametrech. Ve skutečném zdroji energie jsou také takové parametry, jako je výkon a vnitřní odpor. Vnitřní odpor je v podstatě imaginární odpor v sérii se zdrojem EMF.

Vzorec Ohmova zákona kompletní řetěz vypadá podobně, ale je přidán vnitřní odpor IP. Pro úplný řetězec se zapisuje vzorcem:

I=ε/(R+r)

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

V praxi je vnitřní odpor zlomkem ohmů a u galvanických zdrojů se výrazně zvyšuje. Pozorovali jste to, když dvě baterie (nové a vybité) mají stejné napětí, ale jedna se vybije požadovaný proud a funguje správně a druhý nefunguje, protože. klesá při nejmenší zátěži.

Ohmův zákon v diferenciálním a integrálním tvaru

Pro homogenní úsek obvodu platí výše uvedené vzorce, pro nehomogenní vodič je nutné jej rozdělit na nejkratší úseky tak, aby v rámci tohoto úseku byly minimalizovány změny jeho rozměrů. Toto se nazývá Ohmův zákon v diferenciální formě.

Jinými slovy: proudová hustota je přímo úměrná intenzitě a vodivosti pro nekonečně malý úsek vodiče.

V integrální podobě:

Ohmův zákon pro střídavý proud

Při výpočtu střídavých obvodů se místo pojmu odpor zavádí pojem "impedance". Impedance je označena písmenem Z, včetně aktivní odpor zatížení R a a reaktance X (nebo R r). To je způsobeno tvarem sinusového proudu (a proudů jakýchkoli jiných forem) a parametry indukčních prvků, jakož i spínacími zákony:

1. Proud v indukčním obvodu se nemůže okamžitě změnit.
2. Napětí v obvodu s kapacitou se nemůže okamžitě změnit.

Proud tedy začíná zpožďovat nebo vést napětí a plná síla dělíme na aktivní a reaktivní.

X L a X C jsou reaktivní složky zátěže.

V tomto ohledu se zavádí hodnota cosФ:

Zde - Q - re činný výkon, v důsledku střídavého proudu a indukčně-kapacitních součástek je P činný výkon (je přiřazen aktivním součástem), S je zdánlivý výkon, cosФ je účiník.

Možná jste si všimli, že vzorec a jeho reprezentace se prolínají s Pythagorovou větou. To je pravda a úhel Ф závisí na tom, jak velká je reaktivní složka zátěže - čím je větší, tím je větší. V praxi to vede k tomu, že proud skutečně tekoucí sítí je větší než proud, který bere v úvahu měřič domácnosti, zatímco podniky platí za plný výkon.

V tomto případě je odpor prezentován v komplexní formě:

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

Pomyslná jednotka je √-1. Je logické, že při kvadratuře takové číslo neexistuje, což může mít za následek záporný výsledek „-1“.

Jak si zapamatovat Ohmův zákon

Abyste si zapamatovali Ohmův zákon - můžete si jeho znění zapamatovat jednoduše řečeno typ:

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

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

Mnemotechnické pravidlo je zjednodušená forma konceptu pro jednoduché a snadné pochopení a studium. Může být buď slovní, nebo grafický. Chcete-li správně najít požadovaný vzorec, zavřete požadovanou hodnotu prstem a získejte odpověď ve formě produktu nebo podílu. Funguje to takto:

Druhá je karikatura. Zde je ukázáno: čím více se Om snaží, tím obtížněji prochází Ampér a čím více voltů, tím snáze Ampér prochází.

Ohmův zákon je jedním ze základních v elektrotechnice, většina výpočtů je bez jeho znalosti nemožná. A při každodenní práci musíte často překládat nebo určovat proud odporem. Absolutně není nutné rozumět jeho odvození a původu všech veličin – ale vyžaduje se zvládnutí konečných vzorců. Na závěr bych rád poznamenal, že mezi elektrikáři existuje staré komické přísloví: "Pokud neznáš Om, zůstaň doma." A pokud je v každém vtipu zrnko pravdy, tak zde je toto zrnko pravdy 100%. Učit se teoretický základ pokud se chcete stát profesionálem v praxi, a další články z našeho webu vám s tím pomohou.

Jako( 0 ) Nemám rád( 0 )

Velikost účinku, který může mít proud na vodič, závisí na tom, zda se jedná o tepelné, chemické nebo magnetické působení proudu. To znamená, že úpravou síly proudu můžete ovládat jeho účinek. Elektrický proud je zase uspořádaný pohyb částic pod vlivem elektrického pole.

Závislost proudu a napětí

Je zřejmé, že čím silnější pole působí na částice, tím větší je proud v obvodu. Elektrické pole je charakterizováno veličinou zvanou napětí. Proto docházíme k závěru, že síla proudu závisí na napětí.

Ve skutečnosti bylo možné empiricky stanovit, že síla proudu je přímo úměrná napětí. V případech, kdy se napětí v obvodu změnilo beze změny všech ostatních parametrů, se proud zvýšil nebo snížil o stejnou hodnotu, jakou se změnilo napětí.

Vztah s odporem

Jakýkoli obvod nebo část obvodu se však vyznačuje další důležitou hodnotou zvanou odpor vůči elektrickému proudu. Odpor je nepřímo úměrný proudu. Pokud se změní hodnota odporu v jakékoli části obvodu bez změny napětí na koncích této části, změní se také síla proudu. Navíc, pokud snížíme hodnotu odporu, pak se síla proudu zvýší o stejnou hodnotu. Naopak s rostoucím odporem proud úměrně klesá.

Vzorec Ohmova zákona pro úsek řetězu

Porovnáním těchto dvou závislostí lze dojít ke stejnému závěru, ke kterému v roce 1827 dospěl německý vědec Georg Ohm. Propojil dohromady tři výše uvedené fyzikální veličiny a odvodil zákon, který byl po něm pojmenován. Ohmův zákon pro část obvodu zní:

Síla proudu v části obvodu je přímo úměrná napětí na koncích této části a nepřímo úměrná jejímu odporu.

kde já jsem současná síla,
U - napětí,
R je odpor.

Aplikace Ohmova zákona

Ohmův zákon je jedním z základní fyzikální zákony. Jeho objev svého času umožnil udělat obrovský skok ve vědě. V současnosti si nelze představit žádný nejelementárnější výpočet základních elektrických veličin pro jakýkoli obvod bez použití Ohmova zákona. Myšlenka tohoto zákona není údělem výhradně elektronických inženýrů, ale nezbytnou součástí základních znalostí každého více či méně vzdělaného člověka. Není divu, že se říká: "Pokud neznáš Ohmův zákon, zůstaň doma."

U=IR A R=U/I

Je pravda, že je třeba si uvědomit, že v sestaveném obvodu je hodnota odporu určité části obvodu konstantní hodnotou, takže když se změní síla proudu, změní se pouze napětí a naopak. Chcete-li změnit odpor části obvodu, je nutné obvod znovu sestavit. Výpočet požadované hodnoty odporu při návrhu a montáži obvodu lze provést podle Ohmova zákona na základě odhadovaných hodnot proudu a napětí, které budou procházet touto částí obvodu.

Esej

Ohmův zákon. Historie objevů. Různé druhy Ohmův zákon.

1. Obecná forma Ohmův zákon.

2. Historie objevu Ohmova zákona, stručný životopis vědce.

3. Typy Ohmových zákonů.

Ohmův zákon stanoví vztah mezi silou proudu já ve vodiči a potenciálový rozdíl (napětí) U mezi dvěma pevnými body (sekcemi) tohoto vodiče:

Georg Simon Ohm se narodil 16. března 1787 v Erlangenu v rodině dědičného zámečníka. Po ukončení školy vstoupil George do městské tělocvičny. Gymnázium v ​​Erlangenu bylo pod dohledem univerzity. Výuku na gymnáziu vedli čtyři profesoři. Georg po absolvování střední školy začal na jaře 1805 studovat matematiku, fyziku a filozofii na filozofické fakultě univerzity v Erlangenu.

Po třech semestrech studia přijal pozvání na místo učitele matematiky na soukromé škole ve švýcarském Gottstadtu.

V roce 1811 se vrátil do Erlangenu, vystudoval univerzitu a získal titul Ph.D. Hned po absolvování univerzity mu bylo nabídnuto místo privatdozenta katedry matematiky téže univerzity.

V roce 1812 byl Ohm jmenován učitelem matematiky a fyziky na bamberské škole. V roce 1817 vydal svou první tištěnou práci o metodách výuky „Most nejlepší možnost vyučování geometrie v přípravných třídách." Ohm se ujal studia elektřiny. Základem jeho elektrického měřicího přístroje Ohm položil návrh Coulombových torzních vah. Výsledky jeho výzkumu Om vydal ve formě článku s názvem "Předběžná zpráva o zákon, podle kterého kovy vedou kontaktní elektřinu.“ Článek vyšel v Schweigger's Journal of Physics and Chemistry v roce 1825. Výraz nalezený a publikovaný Ohmem se však ukázal jako nesprávný, což byl jeden z důvodů jeho dlouhého ne- Poté, co učinil všechna opatření, předem odstranil všechny údajné zdroje chyb, postoupil Ohm do nových dimenzí.

Objevuje se jeho slavný článek „Definice zákona, podle kterého kovy vedou kontaktní elektřinu, spolu s náčrtem teorie voltaického aparátu a Schweiggerova multiplikátoru“, publikovaný v roce 1826 v Journal of Physics and Chemistry.

V květnu 1827 „Theoretical Investigations of Electrical Circuits“ o 245 stranách, které obsahovaly nyní Ohmovo teoretické uvažování o elektrických obvodech. V této práci vědec navrhl charakterizovat elektrické vlastnosti vodiče jeho odporem a zavedl tento termín do vědeckého použití. Om našel víc jednoduchý vzorec pro zákon úseku elektrického obvodu, který neobsahuje EMF: "Velikost proudu v galvanickém obvodu je přímo úměrná součtu všech napětí a nepřímo úměrná součtu redukovaných délek. V tomto případě celková redukovaná délka se stanoví jako součet všech jednotlivých redukovaných délek pro homogenní úseky s různou vodivostí a různým příčným průřezem“.

V roce 1829 se objevil jeho článek „Experimentální studie činnosti elektromagnetického násobiče“, ve kterém byly položeny základy teorie elektrických měřicích přístrojů. Zde Ohm navrhl jednotku odporu, kterou zvolil jako odpor měděný drát 1 stopa dlouhá a 1 čtvercová čára v průřezu.

V roce 1830 se objevila Ohmova nová studie „Pokus o vytvoření přibližné teorie unipolární vodivosti“.

Až v roce 1841 bylo Ohmovo dílo přeloženo do anglický jazyk, v roce 1847 - v italštině, v roce 1860 - ve francouzštině.

16. února 1833, sedm let po zveřejnění článku, v němž byl jeho objev zveřejněn, bylo Ohmovi nabídnuto místo profesora fyziky na nově organizované norimberské polytechnické škole. Vědec zahajuje výzkum v oblasti akustiky. Ohm formuloval výsledky svého akustického výzkumu ve formě zákona, který se později stal známým jako Ohmův akustický zákon.

Před všemi zahraničními vědci uznali Ohmův zákon ruští fyzici Lenz a Jacobi. Napomohli také jeho mezinárodnímu uznání. Za účasti ruských fyziků udělila 5. května 1842 Královská společnost v Londýně Omovi zlatou medaili a zvolila ho za člena.

V roce 1845 byl zvolen řádným členem Bavorské akademie věd. V roce 1849 byl vědec pozván na univerzitu v Mnichově na místo mimořádného profesora. V témže roce byl jmenován kurátorem Státní sbírky fyzikálních a matematických přístrojů se souběžnými přednáškami z fyziky a matematiky. V roce 1852 Om získal místo řádného profesora. Ohm zemřel 6. července 1854. V roce 1881 na elektrotechnickém kongresu v Paříži vědci jednomyslně schválili název jednotky odporu - 1 ohm.

Obecně platí, že vztah mezi já A U nelineární, ale v praxi je vždy možné jej v určitém rozsahu napětí považovat za lineární a aplikovat Ohmův zákon; u kovů a jejich slitin je tento interval prakticky neomezený.

Ohmův zákon ve tvaru (1) platí pro obvodové úseky, které neobsahují zdroje EMF. V přítomnosti takových zdrojů (baterie, termočlánky, generátory atd.) má Ohmův zákon tvar:

Ohmův zákon lze zapsat v diferenciální formě vztahující se k hustotě proudu v každém bodě vodiče j s plnou intenzitou elektrické pole. Potenciál. síla elektrického pole E, vytvořené ve vodičích mikroskopickými náboji (elektrony, ionty) samotných vodičů, nemohou podporovat stacionární pohyb volných nábojů (proudu), neboť práce tohoto pole na uzavřené dráze je nulová. Proud je podporován neelektrostatickými silami různého původu (indukční, chemické, tepelné atd.), které působí v Zdroje EMF a které lze reprezentovat jako nějaké ekvivalentní nepotencionální pole se silou E SVATÝ, volaná třetí strana. Celková síla pole působícího uvnitř vodiče na náboje je obecně rovna E + E SVATÝ . Ohmův diferenciální zákon má tedy tvar:

Ohmův zákon v komplexní podobě platí také pro sinusové kvazistacionární proudy.

Základním zákonem elektrotechniky, se kterým můžete studovat a počítat elektrické obvody, je Ohmův zákon, který stanovuje vztah mezi proudem, napětím a odporem. Je potřeba jasně pochopit jeho podstatu a umět ji správně používat při řešení praktických problémů. V elektrotechnice se často dělají chyby kvůli neschopnosti správně aplikovat Ohmův zákon.

Ohmův zákon pro část obvodu říká, že proud je přímo úměrný napětí a nepřímo úměrný odporu.

Pokud se napětí působící v elektrickém obvodu několikrát zvýší, pak se proud v tomto obvodu zvýší o stejnou hodnotu. A pokud několikrát zvýšíte odpor obvodu, proud se sníží o stejnou hodnotu. Stejně tak je průtok vody v potrubí větší, čím větší je tlak a tím menší odpor potrubí pohybu vody klade.

V lidové podobě lze tento zákon formulovat následovně: čím vyšší je napětí pro stejný odpor, tím vyšší je síla proudu a zároveň čím vyšší je odpor pro stejné napětí, tím nižší je síla proudu.

Abychom Ohmův zákon vyjádřil nejjednodušeji matematicky, zvažte to odpor vodiče, ve kterém protéká proud 1 A při napětí 1 V, je 1 ohm.

Proud v ampérech lze vždy určit vydělením napětí ve voltech odporem v ohmech. Proto Ohmův zákon pro část obvodu se zapisuje podle následujícího vzorce:

I = U/R.

magický trojúhelník

Jakýkoli úsek nebo prvek elektrického obvodu lze charakterizovat pomocí tří charakteristik: proudu, napětí a odporu.

Jak používat Ohmův trojúhelník: uzavřete požadovanou hodnotu - další dva znaky dají vzorec pro její výpočet. Mimochodem, pouze jeden vzorec z trojúhelníku se nazývá Ohmův zákon - ten, který odráží závislost proudu na napětí a odporu. Další dva vzorce, ačkoli jsou jeho důsledkem, nemají žádný fyzikální význam.

Výpočty Ohmova zákona pro část obvodu budou správné, když je napětí vyjádřeno ve voltech, odpor v ohmech a proud v ampérech. Pokud se použije více jednotek těchto veličin (například miliampéry, milivolty, megaohmy atd.), měly by být převedeny na ampéry, volty a ohmy. Abychom to zdůraznili, někdy je vzorec pro Ohmův zákon pro úsek řetězce napsán takto:

ampér = volt/ohm

Můžete také vypočítat proud v miliampérech a mikroampérech, přičemž napětí by mělo být vyjádřeno ve voltech a odpor v kiloohmech a megaohmech.

Další články o elektřině v jednoduché a přístupné prezentaci:

Výpočet napětí pomocí Ohmova zákona lze ukázat na následujícím příkladu. Úsekem obvodu s odporem 10 kΩ nechejte procházet proud 5 mA a je nutné určit napětí v tomto úseku.

Násobení I \u003d 0,005 A při R -10000 ohmů, dostaneme napětí rovné 5 0 V. Stejný výsledek bychom mohli získat vynásobením 5 mA 10 kOhm: U \u003d 50 V

V elektronická zařízení proud se obvykle vyjadřuje v miliampérech a odpor se obvykle vyjadřuje v kiloohmech. Proto je vhodné používat tyto jednotky měření při výpočtech podle Ohmova zákona.

Podle Ohmova zákona se odpor také vypočítá, pokud je známo napětí a proud. Vzorec pro tento případ je napsán takto: R = U/I.

Odpor je vždy poměr napětí k proudu. Pokud se napětí několikrát zvýší nebo sníží, proud se zvýší nebo sníží o stejný počet. Poměr napětí k proudu, rovný odporu, zůstává nezměněn.

Vzorec pro stanovení odporu by neměl být chápán v tom smyslu, že odpor daného vodiče závisí na výtoku a napětí. Je známo, že záleží na délce, ploše průřezu a materiálu vodiče. Podle vzhled vzorec pro stanovení odporu se podobá vzorci pro výpočet proudu, ale je mezi nimi zásadní rozdíl.

Proud v daném úseku obvodu skutečně závisí na napětí a odporu a mění se, když se mění. A odpor daného úseku obvodu je konstantní hodnota, nezávislá na změnách napětí a proudu, ale rovná se poměru těchto veličin.

Když ve dvou částech obvodu protéká stejný proud a napětí, která jsou na ně přiváděna, jsou různá, je jasné, že část, na kterou je aplikováno větší napětí, má odpovídajícím způsobem větší odpor.

A pokud pod vlivem stejného napětí prochází dvěma různými částmi obvodu jiný proud, pak bude menší proud vždy v té části, která má větší odpor. To vše vyplývá ze základní formulace Ohmova zákona pro úsek obvodu, tedy z toho, že proud je větší, čím větší je napětí a tím menší je odpor.

Výpočet odporu pomocí Ohmova zákona pro úsek obvodu si ukážeme na následujícím příkladu. Nechť je třeba najít odpor úseku, kterým při napětí 40 V prochází proud 50 mA. Vyjádříme-li proud v ampérech, dostaneme I \u003d 0,05 A. Vydělte 40 0,05 a zjistěte, že odpor je 800 ohmů.

Ohmův zákon lze vizualizovat v podobě tzv voltampérová charakteristika. Jak víte, přímo úměrný vztah mezi dvěma veličinami je přímka procházející počátkem. Taková závislost se nazývá lineární.

Na Obr. 2 ukazuje jako příklad graf Ohmova zákona pro část obvodu s odporem 100 ohmů. Vodorovná osa je napětí ve voltech a svislá osa je proud v ampérech. Stupnici proudu a napětí lze zvolit dle libosti. Rovná čára je nakreslena tak, že pro jakýkoli bod na ní je poměr napětí k proudu 100 ohmů. Například, pokud U \u003d 50 V, pak I \u003d 0,5 A a R \u003d 50: 0,5 \u003d 100 Ohmů.

Rýže. 2. Ohmův zákon ( voltampérové ​​charakteristiky)

Graf Ohmova zákona pro záporné hodnoty proudu a napětí má stejný tvar. To znamená, že proud v obvodu protéká rovnoměrně oběma směry. Čím větší je odpor, tím menší proud se získá při daném napětí a tím plochější je přímka.

Zařízení, u kterých je charakteristika proud-napětí přímka procházející počátkem, to znamená, že odpor zůstává konstantní při změně napětí nebo proudu, se nazývají lineární zařízení. Používají se také termíny lineární obvody, lineární odpory.

Existují i ​​zařízení, u kterých se odpor mění se změnou napětí nebo proudu. Pak je vztah mezi proudem a napětím vyjádřen nikoli podle Ohmova zákona, ale složitější. U takových zařízení nebude charakteristika proud-napětí přímka procházející počátkem, ale buď křivka, nebo přerušovaná čára. Tato zařízení se nazývají nelineární.

Mnemotechnický diagram pro Ohmův zákon

Dobrý den, milí čtenáři stránek "Poznámky elektrikáře" ..

Dnes otevírám nová sekce na webu s názvem .

V této části se Vám pokusím srozumitelně a jednoduše přiblížit problematiku elektrotechniky. Hned řeknu, že nepůjdeme hluboko do teoretických znalostí, ale seznámíme se v dostatečném pořadí se základy.

První věc, se kterou vás chci seznámit, je Ohmův zákon pro řetězovou sekci. Toto je nejzákladnější zákon, který by měl znát každý.

Znalost tohoto zákona nám umožní volně a přesně určit hodnoty síly proudu, napětí (potenciálního rozdílu) a odporu v části obvodu.

Kdo je Om? Trocha historie

Ohmův zákon objevil slavný německý fyzik Georg Simon Ohm v roce 1826. Takhle vypadal.

Neřeknu vám celou biografii Georga Ohma. Více se o tom můžete dozvědět v jiných zdrojích.

Řeknu jen to nejdůležitější.

Je po něm pojmenován nejzákladnější zákon elektrotechniky, který aktivně aplikujeme při složitých výpočtech v konstrukci, ve výrobě i v běžném životě.

Ohmův zákon pro homogenní část obvodu je následující:

I - hodnota proudu protékajícího částí obvodu (měřeno v ampérech)

U - hodnota napětí v části obvodu (měřeno ve voltech)

R je hodnota odporu části obvodu (měřená v ohmech)

Pokud je vzorec vysvětlen slovy, ukáže se, že aktuální síla úměrné napětí a je nepřímo úměrná odporu části obvodu.

Udělejme experiment

Abychom pochopili vzorec ne slovy, ale skutky, je nutné sestavit následující schéma:

Účelem tohoto článku je názorně ukázat, jak použít Ohmův zákon pro část obvodu. Proto jsem sestavil tento obvod na svém pracovním stánku. Podívejte se níže, jak to vypadá.

Pomocí ovládacího tlačítka (výběr) lze zvolit buď konstantní napětí nebo střídavé napětí u východu. V našem případě se používá konstantní napětí. Úroveň napětí měním pomocí laboratorního autotransformátoru (LATR).

V našem experimentu použiji napětí na obvodové části rovné 220 (V). Zkontrolujte výstupní napětí voltmetrem.

Nyní jsme plně připraveni provést vlastní experiment a ověřit Ohmův zákon ve skutečnosti.

Níže uvedu 3 příklady. V každém příkladu určíme požadovanou hodnotu 2 metodami: pomocí vzorce a praktickým způsobem.

Příklad #1

V prvním příkladu potřebujeme najít proud (I) v obvodu, přičemž známe velikost zdroje konstantní napětí a hodnota odporu led žárovka.

Napětí zdroje stejnosměrného napětí je U = 220 (V). Odpor LED žárovky je R = 40740 (Ohm).

Pomocí vzorce najdeme proud v obvodu:

I \u003d U / R \u003d 220 / 40740 \u003d 0,0054 (A)

Zapojíme do série s LED žárovkou, zapnutou v režimu ampérmetru, a změříme proud v obvodu.

Displej multimetru zobrazuje proud obvodu. Jeho hodnota je 5,4 (mA) nebo 0,0054 (A), což odpovídá proudu zjištěnému vzorcem.

Příklad č. 2

Ve druhém příkladu potřebujeme najít napětí (U) části obvodu, přičemž známe velikost proudu v obvodu a hodnotu odporu LED žárovky.

I = 0,0054 (A)

R = 40740 (Ohm)

Pomocí vzorce zjistíme napětí části obvodu:

U \u003d I * R \u003d 0,0054 * 40740 \u003d 219,9 (V) \u003d 220 (V)

A nyní zkontrolujme získaný výsledek praktickým způsobem.

Paralelně s LED žárovkou připojíme multimetr zapnutý v režimu voltmetru a změříme napětí.

Na displeji multimetru se zobrazuje hodnota měřeného napětí. Jeho hodnota je 220 (V), což odpovídá napětí zjištěnému pomocí vzorce Ohmova zákona pro část obvodu.

Příklad č. 3

Ve třetím příkladu potřebujeme najít odpor (R) části obvodu, přičemž známe velikost proudu v obvodu a napětí části obvodu.

I = 0,0054 (A)

U = 220 (V)

Opět použijeme vzorec a zjistíme odpor části obvodu:

R = U/I \u003d 220 / 0,0054 \u003d 40740,7 (Ohm)

A nyní zkontrolujme získaný výsledek praktickým způsobem.

Odpor LED žárovky měříme multimetrem.

Výsledná hodnota byla R = 40740 (Ohm), což odpovídá odporu zjištěnému vzorcem.

Jak snadné je zapamatovat si Ohmův zákon pro úsek obvodu!!!

Abyste nebyli zmateni a snadno si zapamatovali vzorec, můžete použít malou nápovědu, kterou můžete udělat sami.

Nakreslete trojúhelník a zadejte do něj parametry elektrického obvodu podle obrázku níže. Měl bys to dostat takhle.

Jak to použít?

Použití trojúhelníku nápovědy je velmi snadné a jednoduché. Zavřete prstem parametr obvodu, který potřebujete najít.

Pokud jsou parametry zbývající na trojúhelníku umístěny na stejné úrovni, musí být vynásobeny.

Pokud jsou parametry zbývající na trojúhelníku umístěny na různých úrovních, je nutné vydělit horní parametr spodním.

Pomocí nápovědního trojúhelníku se ve vzorci nespletete. Ale je lepší se to naučit stejně, jako násobilku.

závěry

Na konci článku udělám závěr.

Elektrický proud je směrovaný tok elektronů z bodu B s mínusovým potenciálem do bodu A s plusovým potenciálem. A čím vyšší je rozdíl potenciálů mezi těmito body, tím více elektronů se přesune z bodu B do bodu A, tzn. proud v obvodu se zvýší za předpokladu, že odpor obvodu zůstane nezměněn.

Ale odpor žárovky brání toku elektrického proudu. A čím větší odpor v obvodu ( sériové připojení několik žárovek), tím menší proud bude v obvodu při konstantním síťovém napětí.

P.S. Zde na internetu jsem našel vtipnou, ale vysvětlující karikaturu na téma Ohmův zákon pro úsek obvodu.