Snaga struje u dijelu kruga izravno je proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna električnom otporu ovog dijela kruga.

Ohmov zakon napisan je formulom:

Gdje: I - jačina struje (A), U - napon (V), R - otpor (Ohm).

Imajte to na umu ohmov zakon je temeljni  (osnovna) i može se primijeniti na bilo koji fizički sustav u kojem tokovi čestica ili polja djeluju na prevladavanju otpora. Može se koristiti za proračun hidrauličkih, pneumatskih, magnetskih, električnih, svjetlosnih, toplinskih tokova.

Ohmov zakon definira odnos triju osnovnih veličina: struje, napona i otpora. Tvrdi da je jakost struje proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu.

Struja teče od točke s viškom elektrona do točke s deficitom elektrona. Put koji slijedi struja naziva se električnim krugom. Svi električni sklopovi se sastoje od izvor struje, opterećenja  i vodiči. Trenutni izvor pruža potencijalnu razlikušto omogućava struji da teče. Izvor struje može biti baterija, generator ili neki drugi uređaj. Opterećenje odolijeva struji struje, Taj otpor može biti visok ili nizak, ovisno o namjeni kruga. Struja u krugu teče kroz vodiče od izvora do opterećenja, Provodnik bi trebao odavati elektrone lako. Većina vodiča koristi bakar.

Put električne struje do opterećenja može proći kroz tri vrste krugova: serijski krug, paralelni ili serijski paralelni krug.Tektorska elektrona u krugu teče od negativnog terminala izvora struje, kroz opterećenje do pozitivnog terminala izvora struje.

Dok se ovaj put ne prekine, krug je zatvoren i struja teče.

Međutim, ako prekinete put, krug će se otvoriti i struja neće moći proći kroz njega.

Trenutna snaga u električnom krugu može se mijenjati promjenom primijenjenog napona ili otpora kruga. Struja se mijenja u istim omjerima kao napon ili otpor. Ako se napon povećava, povećava se i struja. Ako se napon smanji, tada se smanjuje i struja. S druge strane, ako se otpor povećava, tada struja opada. Ako se otpor smanji, struja se povećava. Taj odnos između napona, jačine struje i otpora naziva se Ohmov zakon.

Ohmov zakon kaže da je struja u jednom krugu (serija, paralela ili niz paralelno) izravno proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu

Pri određivanju nepoznatih količina u krugu pridržavajte se ovih pravila:

1. Nacrtajte shemu kruga i označite sve poznate količine.
2. Provedite izračune za ekvivalentne lance i crtajte lanac.
3. Izračunajte nepoznate vrijednosti.

Zapamtite: Ohmov zakon vrijedi za bilo koji dio lanca i može se primijeniti u bilo kojem trenutku. Kroz serijski krug teče ista struja, a isti napon se primjenjuje na bilo koji ogranak paralelnog kruga.

Ohmova povijest zakona

Georg Ohm, provodeći eksperimente s vodičem, ustanovio je da je jakost struje u vodiču proporcionalna naponu koji se primjenjuje na njegovim krajevima. Koeficijent proporcionalnosti zvao se električna vodljivost, a vrijednost se obično naziva električni otpor vodiča. Ohmov zakon otkriven je 1826. godine.

Slijede animacijski dijagrami koji ilustriraju Ohmov zakon. Imajte na umu da je (na prvoj slici) Ampermetar (A) idealan i da ima nulti otpor.

Ova animacija prikazuje kako se mijenja struja u krugu kada se promijeni primijenjeni napon.

Sljedeća animacija pokazuje kako se trenutna snaga u krugu mijenja kad se promijeni otpor.

Za električara i inženjera elektronike jedan je od osnovnih zakona Ohmov zakon. Svakodnevno rad stručnjaku predstavlja nove izazove i često morate odabrati zamjenu za izgorjeli otpornik ili grupu elemenata. Električar često mora mijenjati kablove kako bi odabrao pravi, potrebno je "procijeniti" struju u opterećenju, tako da morate koristiti najjednostavnije fizičke zakone i odnose u svakodnevnom životu. Vrijednost Ohmovog zakona u elektrotehnici je ogromna, usput, većina diplomskih radova iz specijalnosti elektrotehnike izračunava se na 70-90% po jednoj formuli.

Povijesna pozadina

Godina otkrića je Ohmov zakon - 1826. njemački znanstvenik Georg Om. Empirijski je odredio i opisao zakon o odnosu jakosti struje, napona i vrste vodiča. Kasnije se ispostavilo da treća komponenta nije ništa drugo do otpor. Potom je ovaj zakon imenovan u čast otkrivača, ali zakon se tu nije zaustavio, dobio je ime po svom imenu i fizičkoj veličini, kao počast svom radu.

Vrijednost u kojoj se mjeri otpor nazvana je po Georgu Ohmu. Na primjer, otpornici imaju dvije glavne karakteristike: snaga u vatima i otpor - mjerna jedinica u Ohima, kilo-ohma, megaohmima itd.

Ohmov zakon o lančanom dijelu

Ohmov zakon za dio kruga može se koristiti za opisivanje električnog kruga koji ne sadrži EMF. Ovo je najjednostavniji oblik snimanja. To izgleda ovako:

Tamo gdje je I struja, izmjerena u Amperama, U je napon u voltima, R je otpor u Ohma.

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

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

Uz omjer električnih veličina, ovaj oblik nam govori da je graf struje naspram napona u linearnom stanju i da je zadovoljena jednadžba funkcije:

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

Ohmov zakon za dio kruga koristi se za izračunavanje otpora otpornika u jednom dijelu kruga ili za određivanje struje kroz njega kod poznatog napona i otpora. Na primjer, imamo otpornik R s otporom od 6 ohma, na njegove terminale se primjenjuje napon od 12 V. Trebate saznati koja struja će teći kroz njega. Izračunavamo:

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

Idealan provodnik nema otpora, međutim, zbog strukture molekula tvari od koje se sastoji, svako provodljivo tijelo ima otpor. Na primjer, to je uzrokovalo prijelaz s aluminijskih na bakrene žice u kućnim električnim mrežama. Otpornost bakra (Ohm po dužini od 1 metra) manja je od aluminija. Prema tome, bakrene žice manje zagrijavaju, podnose velike struje, što znači da možete koristiti žicu manjeg presjeka.

Drugi primjer - spirale grijaćih uređaja i otpornika imaju veliki otpor, jer izrađeni su od raznih metala visoke otpornosti, kao što su nichrome, kantal, itd. Kada se nosači naboja kreću kroz vodič, sudaraju se s česticama u kristalnoj rešetki, kao rezultat toga oslobađa se energija u obliku topline i vodič se zagrijava. Što je struja veća - više sudara - više zagrijavanja.

Da bi se smanjilo zagrijavanje, provodnik se mora ili skratiti ili povećati njegova debljina (površina poprečnog presjeka). Podaci se mogu napisati kao formula:

R žica \u003d ρ (L / S)

Gdje je ρ otpornost u Ohm * mm 2 / m, L je duljina u m, S površina presjeka.

Ohmov zakon za paralelni i serijski krug

Ovisno o vrsti veze, opaža se različit obrazac struje i raspodjele napona. Za odjeljak u nizu krugova elemenata, napon, struja i otpor nalaze se po formuli:

To znači da ista struja struje u krugu iz proizvoljnog broja povezanih elemenata u nizu. U ovom slučaju napon primijenjen na sve elemente (zbroj padova napona) jednak je izlaznom naponu izvora napajanja. Svaki se element zasebno primjenjuje s vlastitom vrijednošću napona i ovisi o jakosti struje i specifičnom otporu:

U el \u003d I * R element

Otpor kruga za paralelno povezane elemente izračunava se formulom:

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

Za miješani spoj lanac se mora dovesti u ekvivalentni oblik. Na primjer, ako je jedan otpornik povezan s dva paralelno povezana otpornika, tada prvo izračunajte otpor paralelno povezanih. Dobićete ukupni otpor dva otpornika i jednostavno ga morate dodati trećem, koji je serijski povezan s njima.

Ohmov zakon za cijeli lanac

Kompletni krug zahtijeva izvor napajanja. Idealan izvor napajanja je uređaj koji ima jedno svojstvo:

• napon, ako je izvor EMF;
• jačina struje ako je izvor struje;

Takav izvor napajanja može isporučiti bilo koju snagu sa konstantnim izlaznim parametrima. U stvarnom izvoru napajanja postoje i parametri poput snage i unutarnjeg otpora. Zapravo je unutarnji otpor imaginarni otpornik instaliran u seriju s izvorom emf.

Ohmova formula za cijeli krug izgleda slično, ali dodaje se unutarnji otpor IP-a. Za kompletan krug napišite:

I \u003d ε / (R + r)

Gdje je ε EMF u voltima, R je otpornost na opterećenje, r je unutarnji otpor izvora energije.

U praksi je unutarnji otpor djelić Ohma, a kod galvanskih izvora znatno se povećava. To ste primijetili kada dvije baterije (nove i mrtve) imaju isti napon, ali jedna od njih proizvodi potrebnu struju i ispravno radi, a druga ne radi, jer spušta se pri najmanjem opterećenju.

Ohmov zakon u diferencijalnom i integralnom obliku

Za homogeni dio kruga vrijede gornje formule, za nehomogeni kondukter potrebno ga je razbiti na što kraće segmente kako bi se promjene njegovih dimenzija svele na najmanju moguću mjeru. To se naziva Ohmov zakon u diferenciranom obliku.

Drugim riječima: gustoća struje izravno je proporcionalna čvrstoći i vodljivosti za beskonačno mali dio vodiča.

U integralnom obliku:

Ohmov zakon za izmjeničnu struju

Pri izračunavanju izmjeničnih krugova, umjesto koncepta otpora, uvodi se pojam "impedancija". Impedansa je označena slovom Z, uključuje otpornost na opterećenje R a i reaktanciju X (ili R r). To je zbog oblika sinusne struje (i struje bilo kojeg drugog oblika) i parametara induktivnih elemenata, kao i zakona izmjene:

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

Tako struja počinje zaostajati ili biti ispred napona, a ukupna snaga dijeli se na aktivnu i reaktivnu.

X L i X C su reaktivne komponente opterećenja.

U vezi s tim, uvodi se vrijednost cos Φ:

Ovdje je Q jalova snaga zbog izmjenične struje i induktivno-kapacitivnih komponenti, P je aktivna snaga (dodijeljena aktivnim komponentama), S je prividna snaga, cos Φ je faktor snage.

Možda ste primijetili da se formula i njezin prikaz sijeku s pitagorejskim teoremom. To je doista tako, a kut F ovisi o tome koliko je jaka komponenta opterećenja - što je veća, veća je. U praksi to dovodi do činjenice da je struja koja stvarno struji u mreži veća od one koju brojilo kućanstva smatra, dok poduzeća plaćaju punu snagu.

U ovom slučaju, otpor je predstavljen u složenom obliku:

Ovdje je j imaginarna jedinica, što je tipično za složeni oblik jednadžbi. Manje se nazivaju i, ali u elektrotehnici je navedena i efektivna vrijednost izmjenične struje, stoga, da se ne zbunimo, bolje je koristiti j.

Zamišljena jedinica je √-1. Logično je da kod ocjenjivanja nema takvog broja, što može rezultirati negativnim rezultatom "-1".

Kako se sjetiti Ohmovog zakona

Da biste zapamtili Ohmov zakon, možete zapamtiti formulacije jednostavnim riječima poput:

Što je napon veći, veća je struja, veći je otpor, manja je i struja.

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

Mnekološko pravilo je pojednostavljeni prikaz koncepta za njegovo jednostavno i lako razumijevanje i proučavanje. Može biti verbalno ili grafički. Da biste pravilno pronašli pravu formulu, prstom zatvorite željenu vrijednost i dobijete odgovor u obliku djela ili kvocijenta. Evo kako to funkcionira:

Drugi je karikirani nastup. Ovdje je prikazano: što više Ohm pokušava, teže postaje Ampere, a više Volta - Ampere lakše prolazi.

Ohmov zakon jedan je od osnovnih načina elektrotehnike, a bez njegovog znanja većina je izračunavanja nemoguća. I u svakodnevnom radu često morate prevoditi ili odrediti struju otporom. Apsolutno nije potrebno razumjeti njegov zaključak i porijeklo svih količina - ali konačne formule potrebne su za razvoj. Zaključno, želim napomenuti da među električarima postoji stara stripovska poslovica: "Ne znam Om - sjedi kod kuće."A ako u svakoj šali postoji udio istine, onda je ovaj udio istine 100%. Naučite teorijske temelje ako želite postati profesionalac u praksi, a u tome će vam pomoći i ostali članci s naše web stranice.

Kao ( 0 ) Ne sviđa mi se ( 0 )

Za dio kruga - možda najprikladniji zakon u elektronici i elektrotehnici. Složenost njegove formulacije leži u jednostavnosti i gracioznosti njegove primjene.

Formulirano je na sljedeći način: jačina struje u dijelu kruga izravno je proporcionalna naponu primijenjenom na ovaj odjeljak, a obrnuto je proporcionalna njegovom otporu:

Sjećanje na ovu formulu vrlo je jednostavno, ali ako vam to još uvijek ne uspije, napravite takav trokut na kartonu kao na slici na početku članka. Ovo je čarobni trokut Ohmovog zakona - dovoljno je zatvoriti količinu koju treba pronaći, a ostatak trokuta pokazat će formulu za njegovo pronalaženje.

na primjer, znamo napon žarulje i njenu radnu struju (na žaruljama za svjetiljke one su označene izravno na bazi). Koliki je otpor žarulje ove žarulje? Sve je vrlo jednostavno, zatvorite otpor u trokut i vidite da napon ostaje podijeljen sa strujom.

A sada da shvatimo što sve ove sofisticirane riječi u definiciji znače.

Dvije zanimljive neupitne riječi, točnije fraze: izravno proporcionalne i obrnuto proporcionalne.

Što znači "trenutna veličina izravno proporcionalna naponu"? A to znači da se s povećanjem napona u nekom dijelu kruga povećava i strujna snaga u ovom dijelu. Odnosno, što je napon veći, to je veća i struja. To vrijedi za dio kruga s istim naponom.

Što se tiče "obrnuto proporcionalnog njegovom otporu", ovdje je obrnuto. Što je veći otpor odjeljka kruga, manje struje će teći kroz njega. To se događa ako se na ovaj odjeljak primijeni isti otpor.

Pogledajmo primjenu ovog zakona jednostavnim primjerom. Uzmite običnu svjetiljku sa žarnom lampom u koju su umetnute tri "okrugle" baterije. Shema takve svjetiljke izgledat će na sljedeći način.

U ovom krugu GB1 - GB3 su tri baterije, S1 je prekidač, HL1 je žarulja.

Kao što nam je rečeno ohmov zakon:  jačina struje u dijelu kruga izravno je proporcionalna naponu primijenjenom na ovaj odjeljak, a obrnuto je proporcionalna njegovom otporu. Uzmemo u obzir dio kruga koji se sastoji od njihovih žarulja.

Jednostavno pitanje: što određuje svjetlinu žarulje? Tako je - od snage struje koja prolazi kroz žarulju ove žarulje. Odnosno, svjetlina žarulje koju možemo koristiti kao pokazatelj struje u krugu svjetiljke.

I stvarno, što će se dogoditi sa sjajem žarulje ako uklonimo jednu bateriju i umjesto nje umetnemo skakač?

Bilo koji električni krug nužno sadrži izvor električne energije i njegov prijemnik. Kao primjer, uzmite u obzir najjednostavniji električni krug koji se sastoji od baterije i žarulje sa žarnom niti.

Akumulator je izvor električne energije, a žarulja je njegov prijamnik. Postoji potencijalna razlika između polova izvora električne energije (+ i -), kada se krug zatvori, započinje proces njegovog izjednačavanja pod utjecajem elektromotorne sile, ukratko - EMF. Električna struja teče kroz krug, radeći - zagrijavanjem spirale električne žarulje, spirala počinje svijetliti.

Tako dolazi do pretvorbe električne energije u toplinsku i svjetlosnu energiju.
  Električna struja (J) je redovno kretanje nabijenih čestica, u ovom slučaju elektrona.
   Elektroni imaju negativan naboj, pa je stoga njihovo kretanje usmjereno na pozitivni (+) pol izvora energije.

U ovom se slučaju uvijek formira elektromagnetsko polje koje se širi od izvora (+) do (-) (prema kretanju elektrona) kroz električni krug brzinom svjetlosti. Tradicionalno je općeprihvaćeno da se električna struja (J) kreće od pozitivnog (+) pola do negativnog (-).

Naređeno kretanje elektrona kroz kristalnu rešetku tvari koja je provodnik ne prolazi nesmetano. Elektroni uzajamno djeluju s atomima tvari, zbog čega se ona zagrijava. Dakle, tvar ima   otpornost(R), električna struja koja teče kroz nju. I što je veća vrijednost otpora, pri istoj vrijednosti struje - jače je grijanje.

Električni otpor je vrijednost koja karakterizira suprotnost električnog kruga (ili njegovog dijela) električnoj struji, mjereno u   oma, električna   napon(U) je razlika potencijala izvora električne struje. električna   napon(U) električni   otpornost(R) električni   struja(J) - to su osnovna svojstva najjednostavnijeg električnog kruga, među njima su u određenom odnosu.

Pomoću kalkulatora Ohmovog zakona, koji se nalazi iznad, lako možete izračunati vrijednosti struje, napona i otpora bilo kojeg prijemnika električne energije. Također, zamjenjujući vrijednosti napona i struje, možete odrediti njegovu snagu i obrnuto.

Na primjer, trebate znati trenutnu potrošnju e-pošte. čajnik kapaciteta 2,2 kW.
U stupcu "Napon" zamjenjujemo vrijednost napona naše mreže u voltima - 220.
   U stupac "Snaga" unosimo vrijednost snage u vatama od 2200 (2,2 kW) Kliknite gumb "Pronađi struju" - dobivamo rezultat u amperima - 10. Ako kliknete na gumb "Otpor", možete saznati, osim toga, i električni otpor našeg čajnik, tijekom njegova rada - 22 ohma.

Pomoću gornjeg kalkulatora možete lako izračunati   ukupna vrijednost otpora  za dva otpora povezana paralelno.

Drugi zakon Kirchhoffa kaže: u zatvorenom električnom krugu algebrični zbroj EMF-a jednak je algebričnom zbroju pada napona u pojedinim dijelovima kruga. Prema ovom zakonu za krug prikazan na donjoj slici možete napisati:

R o \u003d R1 + R2

To jest, kada su elementi kruga povezani serijski, ukupni otpor kruga jednak je zbroju otpora njegovih sastavnih elemenata, a napon se raspodjeljuje između njih, proporcionalno otporu svakog.
  Primjerice, u novogodišnjoj vijenci koja se sastoji od 100 malih identičnih žarulja, od kojih je svaka dizajnirana za napon od 2,5 volta, uključenih u mrežu od 220 volti, svaka će žarulja imati 220/100 \u003d 2,2 volta.
  I, naravno, u ovoj će situaciji raditi sretno ikad poslije.

Naizmjenična struja.

Naizmjenična struja, za razliku od istosmjerne struje, nema stalan smjer. Na primjer, u običnoj kućnoj e-pošti. 220 voltne mreže snage 50 hektara plus i minus mijenjaju mjesta 50 puta u sekundi. Ohm i Kirchhoffovi zakoni za krug istosmjerne struje primjenjuju se i na krugove izmjenične struje, ali samo na električne prijemnike s   aktivan  otpor u svom najčišćem obliku, tj. kao što su razni grijaći elementi i žarulje.

Štoviše, svi proračuni se rade sa   struja  vrijednosti struje i napona. Efektivna vrijednost izmjenične struje brojčano je jednaka toplinskom učinku istosmjerne struje. Stvarna vrijednost   Jperm. \u003d 0.707 * Jpost.  Stvarna vrijednost   Umap \u003d 0.707 * Upost.   Na primjer, u našoj kućnoj mreži strujavrijednost izmjeničnog napona - 220 volti   a njegova maksimalna (amplituda) vrijednost \u003d 220 * (1 / 0,707) \u003d 310 volti.

  Uloga zakona Ohma i Kirchhoffa u svakodnevnom životu električara.

Obavljajući svoju radnu aktivnost, električar (apsolutno svatko i svi), svakodnevno se susreće s posljedicama ovih temeljnih zakona i pravila, možemo reći - živi u njihovoj stvarnosti. Koristi li teorijsko znanje stečeno s velikim poteškoćama u raznim obrazovnim ustanovama za obavljanje svakodnevnih radnih zadataka?
  U pravilu, ne! Češće nego jednostavno, jednostavno - jednostavno, bez ikakve potrebe, to učiniti.

Za svakodnevni rad normalnog električara to se uopće ne sastoji u mentalnim proračunima, već u jasnim, uglađenim tijekom godina, fizičkim radnjama. Ovo ne znači da ne morate uopće razmišljati. Upravo suprotno - uostalom, posljedice nepristojnih postupaka u ovoj profesiji ponekad su vrlo skupe.

Ponekad među električarima dizajnera postoje ljubavnici, oni su najčešće racionalizatori. Ti ljudi, s vremena na vrijeme, koriste svoje teorijsko znanje u korist poslovanja, razvijajući i konstruirajući različite uređaje, kako u osobne svrhe, tako i u korist domaće proizvodnje. Bez poznavanja zakona Ohma i Kirchhoffa, proračuni električnih krugova koji čine sklop budućeg uređaja potpuno su nemogući.

Općenito, možemo reći da su zakoni Ohma i Kirchhoffa više "alat" inženjera dizajna nego električara.