L'intensité du courant dans la section de circuit est directement proportionnelle à la tension et inversement proportionnelle à la résistance électrique de cette section de circuit.

La loi d'Ohm est écrite par la formule:

Où: I - intensité du courant (A), tension U (V), résistance R (Ohm).

Gardez à l'esprit que la loi d'Ohm est fondamentale  (basique) et peut s’appliquer à tout système physique dans lequel des flux de particules ou de champs agissent pour vaincre la résistance. Il peut être utilisé pour calculer des flux hydrauliques, pneumatiques, magnétiques, électriques, lumineux et thermiques.

La loi d'Ohm définit la relation entre trois grandeurs fondamentales: courant, tension et résistance. Il affirme que l'intensité du courant est directement proportionnelle à la tension et inversement proportionnelle à la résistance.

Le courant circule d'un point avec un excès d'électrons à un point avec un déficit d'électrons. Le chemin suivi par le courant s'appelle un circuit électrique. Tous les circuits électriques sont constitués de source de courant, charge  et les conducteurs. La source de courant fournit une différence potentiellece qui permet au courant de circuler. La source de courant peut être une batterie, un générateur ou un autre appareil. La charge résiste au courant. Cette résistance peut être élevée ou faible, en fonction de l'objectif du circuit. Le courant dans le circuit traverse les conducteurs de la source à la charge. Le conducteur devrait donner facilement des électrons. La plupart des conducteurs utilisent du cuivre.

Le chemin du courant électrique vers la charge peut traverser trois types de circuits: un circuit en série, parallèle ou série-parallèle, le courant d'électrons dans le circuit s'écoulant de la borne négative de la source de courant, en passant par la charge, jusqu'à la borne positive de la source de courant.

Jusqu'à ce que ce chemin soit interrompu, le circuit est fermé et le courant circule.

Cependant, si vous interrompez le chemin, le circuit s'ouvrira et le courant ne pourra pas le traverser.

L'intensité du courant dans le circuit électrique peut être modifiée en modifiant la tension appliquée ou la résistance du circuit. Le courant change dans les mêmes proportions que la tension ou la résistance. Si la tension augmente, le courant augmente également. Si la tension diminue, le courant diminue également. Par contre, si la résistance augmente, le courant diminue. Si la résistance diminue, le courant augmente. Cette relation entre tension, intensité du courant et résistance est appelée loi d'Ohm.

La loi d'Ohm stipule que le courant dans un circuit (série, parallèle ou série-parallèle) est directement proportionnel à la tension et inversement proportionnel à la résistance

Lorsque vous déterminez des quantités inconnues dans un circuit, suivez ces règles:

1. Dessinez un schéma électrique et indiquez toutes les quantités connues.
2. Effectuez des calculs pour des chaînes équivalentes et redessinez la chaîne.
3. Calculer des valeurs inconnues.

Rappelez-vous: la loi d'Ohm est valable pour toute partie de la chaîne et peut être appliquée à tout moment. Le même courant circule dans le circuit série et la même tension est appliquée à n'importe quelle branche du circuit parallèle.

Histoire de la loi d'Ohm

Georg Ohm, effectuant des expériences avec le conducteur, a constaté que l'intensité du courant dans le conducteur était proportionnelle à la tension appliquée à ses extrémités. Le coefficient de proportionnalité a été appelé conductivité électrique et la valeur est généralement appelée résistance électrique du conducteur. La loi d'Ohm a été découverte en 1826.

Ce qui suit sont des diagrammes d'animation illustrant la loi d'Ohm. Veuillez noter que (dans la première image) l'ampèremètre (A) est idéal et a une résistance nulle.

Cette animation montre comment le courant dans le circuit change lorsque la tension appliquée change.

L'animation suivante montre comment la force actuelle dans le circuit change en même temps que la résistance.

Pour l'électricien et l'ingénieur en électronique, l'une des lois fondamentales est la loi d'Ohm. Chaque jour, le travail pose de nouveaux défis au spécialiste et vous devez souvent choisir un remplaçant pour une résistance ou un groupe d'éléments brûlés. Un électricien doit souvent changer de câble. Afin de choisir le bon, il est nécessaire «d'estimer» le courant dans la charge, de sorte que vous devez utiliser les lois et relations physiques les plus simples de la vie quotidienne. La valeur de la loi d'Ohm en génie électrique est énorme, soit dit en passant, la plupart des travaux de diplôme dans les spécialités en génie électrique sont calculés à 70-90% selon une formule.

Historique

L'année de la découverte est la loi d'Ohm - 1826 du scientifique allemand Georg Om. Il a déterminé et décrit de manière empirique la loi sur le rapport entre l'intensité du courant, la tension et le type de conducteur. Plus tard, il s’est avéré que le troisième élément n’est que résistance. Par la suite, cette loi a été nommée en l'honneur du découvreur, mais la loi ne s'est pas arrêtée là; elle a été nommée d'après son nom et sa taille physique, en hommage à son travail.

La valeur dans laquelle la résistance est mesurée est nommée d'après Georg Ohm. Par exemple, les résistances ont deux caractéristiques principales: puissance en watts et résistance - une unité de mesure en ohms, kilo-ohms, mégaohms, etc.

Loi d'Ohm pour une section de chaîne

La loi d'Ohm pour une section de circuit peut être utilisée pour décrire un circuit électrique qui ne contient pas de CEM. C'est la forme la plus simple d'enregistrement. Cela ressemble à ceci:

Où I est le courant, mesuré en ampères, U est la tension en volts, R est la résistance en ohms.

Cette formule nous indique que le courant est directement proportionnel à la tension et inversement proportionnel à la résistance - c'est la formulation exacte de la loi d'Ohm. La signification physique de cette formule est de décrire la dépendance du courant à travers une section de circuit avec sa résistance et sa tension connues.

Attention!Cette formule est valable pour le courant continu, pour le courant alternatif il y a de légères différences, nous y reviendrons plus tard.

En plus du rapport des grandeurs électriques, cette forme nous indique que le graphique du courant en fonction de la tension dans la résistance est linéaire et que l'équation de fonction est satisfaite:

f (x) \u003d ky ou f (u) \u003d IR ou f (u) \u003d (1 / R) * I

La loi d'Ohm pour une section de circuit est utilisée pour calculer la résistance d'une résistance dans une section de circuit ou pour déterminer le courant qui la traverse, à une tension et une résistance connues. Par exemple, nous avons une résistance R avec une résistance de 6 ohms, une tension de 12 V est appliquée à ses bornes. Vous devez savoir quel courant la traversera. Nous calculons:

I \u003d 12 V / 6 Ohms \u003d 2 A

Un conducteur idéal n'a pas de résistance, cependant, en raison de la structure des molécules de la substance qui le compose, tout corps conducteur a une résistance. Par exemple, cela a provoqué la transition de l'aluminium au cuivre dans les réseaux électriques domestiques. La résistivité du cuivre (Ohm par mètre de longueur) est inférieure à celle de l'aluminium. En conséquence, les fils de cuivre chauffent moins, résistent aux courants importants, ce qui signifie que vous pouvez utiliser un fil de section inférieure.

Un autre exemple - les spirales des appareils de chauffage et des résistances ont une grande résistivité, car sont constitués de divers métaux à haute résistance, tels que le nichrome, le cantal, etc. Lorsque les porteurs de charge se déplacent dans le conducteur, ils entrent en collision avec des particules dans le réseau cristallin. Ainsi, de l'énergie est libérée sous forme de chaleur et le conducteur est chauffé. Plus il y a de courant - plus il y a de collisions - plus il y a de chauffage.

Pour réduire le chauffage, le conducteur doit être raccourci ou son épaisseur augmentée (section transversale). Cette information peut être écrite comme une formule:

Fil R \u003d ρ (L / S)

Où ρ est la résistivité en Ohm * mm 2 / m, L est la longueur en m, S est la surface en coupe transversale.

Loi d'Ohm pour circuit parallèle et série

Selon le type de connexion, une configuration différente de la circulation du courant et de la distribution de la tension est observée. Pour une section d'un circuit en série d'éléments, la tension, le courant et la résistance sont déterminés par la formule:

Cela signifie que le même courant circule dans un circuit à partir d'un nombre arbitraire d'éléments connectés en série. Dans ce cas, la tension appliquée à tous les éléments (la somme des chutes de tension) est égale à la tension de sortie de la source d'alimentation. Chaque élément est appliqué séparément avec sa propre valeur de tension et dépend de l'intensité du courant et de la résistance spécifique:

U el \u003d I * R element

La résistance du circuit pour les éléments connectés en parallèle est calculée par la formule:

1 / R \u003d 1 / R1 + 1 / R2

Pour un composé mixte, la chaîne doit être amenée à une forme équivalente. Par exemple, si une résistance est connectée à deux résistances connectées en parallèle, calculez d'abord la résistance des résistances connectées en parallèle. Vous obtiendrez la résistance totale des deux résistances et il vous suffira de l’ajouter à la troisième, qui est connectée en série avec elles.

Loi d'Ohm pour la chaîne complète

Un circuit complet nécessite une source d'alimentation. Une source d'alimentation idéale est un appareil qui a une caractéristique:

• tension, s'il s'agit d'une source de CEM;
• intensité actuelle s'il s'agit d'une source de courant;

Une telle source d’énergie est capable de fournir toute énergie avec des paramètres de sortie constants. Dans une alimentation réelle, il existe également des paramètres tels que la puissance et la résistance interne. En fait, la résistance interne est une résistance imaginaire installée en série avec la source emf.

La formule de la loi d'Ohm pour le circuit complet semble similaire, mais la résistance interne de l'IP est ajoutée. Pour un circuit complet, écrivez:

I \u003d ε / (R + r)

Où ε est la FEM en volts, R est la résistance de charge, r est la résistance interne de la source d'alimentation.

En pratique, la résistance interne est une fraction d'Ohm et augmente considérablement pour les sources galvaniques. Vous avez observé cela lorsque les deux piles (neuves et épuisées) ont la même tension, mais que l'une d'elles produit le courant requis et fonctionne correctement, et la seconde ne fonctionne pas, car s'affaisse à la moindre charge.

Loi d'Ohm sous forme différentielle et intégrale

Pour une partie homogène du circuit, les formules ci-dessus sont valables. Pour un conducteur non homogène, il est nécessaire de le diviser en segments aussi courts que possible afin de minimiser les modifications de ses dimensions au sein de ce segment. Ceci s'appelle la loi d'Ohm sous forme différentielle.

En d'autres termes: la densité de courant est directement proportionnelle à la force et à la conductivité pour une partie infiniment petite du conducteur.

Sous forme intégrale:

Loi d'Ohm pour AC

Lors du calcul de circuits alternatifs, le concept d '"impédance" est introduit à la place du concept de résistance. L'impédance est désignée par la lettre Z, elle comprend la résistance de charge R a et la réactance X (ou R r). Cela est dû à la forme du courant sinusoïdal (et des courants de toute autre forme) et aux paramètres des éléments inductifs, ainsi qu'aux lois de commutation:

1. Le courant dans le circuit avec inductance ne peut pas changer instantanément.
2. La tension dans le circuit avec la capacité ne peut pas changer instantanément.

Ainsi, le courant commence à ralentir ou est en avance sur la tension, et la puissance totale est divisée en active et réactive.

X L et X C sont des composants réactifs de la charge.

A cet égard, la valeur cos Φ est introduite:

Ici, Q est la puissance réactive due aux composants à courant alternatif et inductif-capacitif, P est la puissance active (attribuée aux composants actifs), S est la puissance apparente, cos Φ est le facteur de puissance.

Vous avez peut-être remarqué que la formule et sa représentation se croisent avec le théorème de Pythagore. En effet, l'angle dépend de la taille de la composante réactive de la charge - plus elle est grande, plus elle est grande. En pratique, cela conduit au fait que le courant qui circule réellement dans le réseau est supérieur à celui considéré par le compteur des ménages, alors que les entreprises paient pour la pleine puissance.

Dans ce cas, la résistance est présentée sous forme complexe:

Ici j est une unité imaginaire typique de la forme complexe des équations. Moins communément appelé i, mais en génie électrique, la valeur efficace du courant alternatif est également indiquée; par conséquent, pour éviter toute confusion, il vaut mieux utiliser j.

L'unité imaginaire est √-1. Il est logique qu’un tel nombre n’existe pas au carré, ce qui peut donner un résultat négatif de «-1».

Comment se souvenir de la loi d'Ohm

Pour vous souvenir de la loi d'Ohm, vous pouvez mémoriser le libellé avec des mots simples tels que:

Plus la tension est élevée, plus le courant est élevé, plus la résistance est élevée, plus le courant est faible.

Ou utilisez les images mnémoniques et les règles. La première est une représentation de la loi d'Ohm sous la forme d'une pyramide - brièvement et clairement.

La règle mnémonique est une vue simplifiée d'un concept, pour sa compréhension et son étude simples et faciles. Cela peut être verbalement ou graphiquement. Pour trouver la bonne formule, fermez la valeur souhaitée avec votre doigt et obtenez la réponse sous la forme d'un travail ou d'un quotient. Voici comment cela fonctionne:

La seconde est une performance caricaturale. Voici ce qui est montré: plus Ohm essaye, plus difficile passe l’Ampère et plus volt - plus facile l’Ampère.

La loi d'Ohm fait partie des principes fondamentaux de l'ingénierie électrique. Sans lui, la plupart des calculs sont impossibles. Et dans le travail quotidien, vous devez souvent traduire ou déterminer le courant par résistance. Il n'est absolument pas nécessaire de comprendre sa conclusion et l'origine de toutes les quantités, mais les formules finales sont nécessaires au développement. En conclusion, je tiens à souligner qu’il existe un vieux proverbe comique chez les électriciens: "Je ne sais pas Om à la maison."Et si dans chaque blague il y a une part de vérité, alors cette part de vérité est de 100%. Apprenez les bases théoriques si vous souhaitez devenir un professionnel dans la pratique. D'autres articles de notre site vous aideront à cela.

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Pour la section du circuit - peut-être la loi la plus applicable en électronique et en génie électrique. La complexité de sa formulation réside dans la simplicité et la grâce de son application.

Il est formulé comme suit: la valeur du courant dans la section de circuit est directement proportionnelle à la tension appliquée à cette section et inversement proportionnelle à sa résistance:

Se souvenir de cette formule est très facile, mais si cela ne fonctionne toujours pas, faites un tel triangle sur le carton comme dans l’image au début de l’article. C'est le triangle magique de la loi d'Ohm - il suffit de fermer la quantité à trouver et le reste du triangle montrera la formule pour le trouver.

par exemple, nous connaissons la tension de l'ampoule et son courant de fonctionnement (sur les ampoules pour lampes de poche, elles sont indiquées directement sur la base). Quelle est la résistance du filament de cette ampoule? Tout est très simple, fermez la résistance dans le triangle et veillez à ce que la tension reste divisée par le courant.

Et voyons maintenant ce que signifient tous ces mots sophistiqués dans la définition.

Donc, deux mots imprononçables intéressants, plus précisément des expressions: directement proportionnel et inversement proportionnel.

Que signifie «intensité du courant directement proportionnelle à la tension»? Et cela signifie que lorsque la tension augmente dans une section du circuit, l'intensité du courant dans cette section augmente également. Autrement dit, plus la tension est élevée, plus le courant est élevé. Ceci est vrai pour une portion de circuit avec la même tension.

Quant à "inversement proportionnel à sa résistance", ici, c'est l'inverse. Plus la résistance de la section de circuit est grande, moins le courant la traversera. Cela est vrai si la même résistance est appliquée à cette section.

Regardons l'application de cette loi avec un exemple simple. Prenez une lampe de poche ordinaire avec une lampe à incandescence dans laquelle trois piles "rondes" sont insérées. Le schéma d'une telle lampe de poche ressemblera à ce qui suit.

Dans ce circuit, GB1 - GB3 sont trois piles, S1 est un commutateur, HL1 est une ampoule.

Donc, comme on nous dit loi d'Ohm:  l'intensité du courant dans la section de circuit est directement proportionnelle à la tension appliquée à cette section et inversement proportionnelle à sa résistance. Nous prenons en considération une section du circuit, constituée de leurs ampoules.

Maintenant une question simple: qu'est-ce qui détermine la luminosité de l'ampoule? C'est vrai - de la force du courant qui passe à travers le filament de cette ampoule. C'est-à-dire que nous pouvons utiliser la luminosité de l'ampoule comme indicateur du courant dans le circuit de la lampe de poche.

Et vraiment, qu’arrivera-t-il à la lueur de l’ampoule si nous retirons une pile et y insérons un cavalier?

Tout circuit électrique contient nécessairement une source d'énergie électrique et son récepteur. A titre d'exemple, considérons le circuit électrique le plus simple composé d'une batterie et d'une ampoule à incandescence.

Une batterie est une source d'énergie électrique, une ampoule est son récepteur. Il existe une différence de potentiel entre les pôles de la source d'alimentation électrique (+ et -), lorsque le circuit est fermé, le processus de son égalisation sous l'influence d'une force électromotrice commence, en bref - FEM. Un courant électrique circule dans le circuit, faisant le travail - en chauffant la spirale d'une ampoule électrique, la spirale commence à briller.

Ainsi, la conversion de l'énergie électrique en énergie thermique et en énergie lumineuse se produit.
  Le courant électrique (J) est un mouvement ordonné de particules chargées, en l’occurrence d’électrons.
   Les électrons ont une charge négative et leur mouvement est donc dirigé vers le pôle positif (+) de la source d'alimentation.

Dans ce cas, un champ électromagnétique est toujours formé, se propageant de la source (+) à (-) (vers le mouvement des électrons) à travers le circuit électrique à la vitesse de la lumière. Traditionnellement, il est généralement admis qu'un courant électrique (J) passe du pôle positif (+) au négatif (-).

Le mouvement ordonné des électrons à travers le réseau cristallin d'une substance qui est un conducteur ne passe pas librement. Les électrons interagissent avec les atomes d'une substance, la faisant chauffer. Ainsi, la substance a   résistance(R), un courant électrique le traversant. Et plus la valeur de résistance est élevée, à la même valeur de courant, plus le chauffage est puissant.

La résistance électrique est une valeur qui caractérise l’opposition d’un circuit électrique (ou de sa partie) à un courant électrique, mesurée en   ohmah. Électrique   la tension(U) est la différence de potentiel de la source de courant électrique. Électrique   la tension(U) électrique   résistance(R) électrique   courant(J) - Ce sont les propriétés de base du circuit électrique le plus simple, entre eux, ils sont dans une certaine relation.

En utilisant la calculatrice de la loi d'Ohm, située ci-dessus, vous pouvez facilement calculer les valeurs de courant, de tension et de résistance de tout récepteur d'énergie électrique. En outre, en substituant les valeurs de tension et de courant, vous pouvez déterminer sa puissance, et inversement.

Par exemple, vous devez connaître le courant consommé par courrier électronique. une bouilloire d'une capacité de 2,2 kW.
Dans la colonne "Tension", nous substituons la valeur de la tension de notre réseau en volts - 220.
   Dans la colonne "Puissance", nous entrons respectivement la valeur de puissance en watts 2200 (2,2 kW). Cliquez sur le bouton "Déterminer l'intensité du courant". Nous obtenons le résultat en ampères - 10. Si vous cliquez ensuite sur le bouton "Résistance", vous pouvez également consulter la résistance électrique de bouilloire, pendant son travail - 22 ohms.

En utilisant la calculatrice ci-dessus, vous pouvez facilement calculer   valeur de résistance totale  pour deux résistances connectées en parallèle.

La deuxième loi de Kirchhoff est la suivante: dans un circuit électrique fermé, la somme algébrique de la FEM est égale à la somme algébrique des chutes de tension dans les différentes sections du circuit. Selon cette loi, pour le circuit présenté dans la figure ci-dessous, vous pouvez écrire:

R environ \u003d R 1 + R 2

C'est-à-dire que, lorsque les éléments de circuit sont connectés en série, la résistance totale du circuit est égale à la somme des résistances de ses éléments constitutifs et la tension est répartie entre eux proportionnellement à la résistance de chacun.
  Par exemple, dans une guirlande de Noël composée de 100 petites ampoules identiques, chacune d'entre elles étant conçue pour une tension de 2,5 volts, incluse dans un réseau de 220 volts, chaque ampoule aura une tension de 220/100 \u003d 2,2 volts.
  Et, bien sûr, dans cette situation, elle travaillera avec bonheur pour toujours.

Courant alternatif.

Le courant alternatif, contrairement au courant continu, n'a pas de direction constante. Par exemple, dans le courrier électronique ordinaire du ménage. Réseaux de 220 volts de 50 hertz, plus et moins, changez de place 50 fois par seconde. Les lois d'Ohm et de Kirchhoff pour un circuit à courant continu s'appliquent également aux circuits à courant alternatif, mais uniquement pour les récepteurs électriques avec   actif  résistance dans sa forme la plus pure, c'est-à-dire divers éléments chauffants et ampoules à incandescence.

De plus, tous les calculs sont faits avec   existant  valeurs de courant et de tension. La valeur efficace du courant alternatif est numériquement égale à l'effet thermique du courant continu. Valeur réelle   Jperm. \u003d 0,707 * Jpost.  Valeur réelle   Umap \u003d 0.707 * Upost.   Par exemple dans notre réseau domestique agissantvaleur de la tension alternative - 220 volts   et sa valeur maximale (amplitude) \u003d 220 * (1 / 0,707) \u003d 310 volts.

  Le rôle des lois d'Ohm et de Kirchhoff dans la vie quotidienne d'un électricien.

En effectuant son travail, un électricien (absolument tout le monde) affronte quotidiennement les conséquences de ces lois et règles fondamentales, on peut dire - il vit dans leur réalité. Utilise-t-il les connaissances théoriques acquises avec beaucoup de difficulté dans divers établissements d’enseignement pour effectuer ses tâches quotidiennes?
  En règle générale, non! Le plus souvent, simplement - simplement, en l'absence de tout besoin, de le faire.

Car le travail quotidien d'un électricien normal ne consiste pas du tout en calculs mentaux, mais en actions claires et polies au fil des années. Cela ne veut pas dire que vous n’avez pas à penser du tout. Bien au contraire, après tout, les conséquences d’actions téméraires dans cette profession sont parfois très coûteuses.

Parfois, il y a des amants parmi les électriciens du designer, ce sont, le plus souvent, des rationalisateurs. Ces personnes utilisent de temps en temps leurs connaissances théoriques au profit des entreprises, en développant et en construisant une variété de dispositifs, à la fois à des fins personnelles et au profit de la production locale. Sans connaissance des lois d'Ohm et de Kirchhoff, les calculs des circuits électriques qui composent le circuit du futur appareil sont totalement impossibles.

En général, on peut dire que les lois d'Ohm et de Kirchhoff sont davantage un "outil" d'ingénieur concepteur qu'un électricien.