Moč toka v odseku vezja je neposredno sorazmerna z napetostjo in obratno sorazmerna z električnim uporom tega odseka vezja.

Ohmov zakon je zapisan s formulo:

Kje: I - jakost toka (A), U - napetost (V), R - odpornost (Ohm).

Upoštevajte to ohmov zakon je temeljni  (osnovno) in se lahko uporablja v katerem koli fizičnem sistemu, v katerem tokovi delcev ali polja delujejo za premagovanje upora. Lahko se uporablja za izračun hidravličnih, pnevmatskih, magnetnih, električnih, svetlobnih, toplotnih tokov.

Ohmov zakon določa razmerje treh osnovnih veličin: tok, napetost in upor. Trdi, da je jakost toka sorazmerna z napetostjo in obratno sorazmerna z uporom.

Tok teče od točke s presežkom elektronov do točke s primanjkljajem elektronov. Pot, ki ji sledi tok, se imenuje električni tokokrog. Vsa električna vezja so sestavljena iz: trenutni vir, obremenitev  in dirigenti. Trenutni vir zagotavlja potencialno razlikoki omogoča pretok toka. Trenutni vir je lahko baterija, generator ali druga naprava. Obremenitev se upira trenutnemu toku. Ta odpornost je lahko visoka ali nizka, odvisno od namena vezja. Tok v tokokrogu teče skozi vodnike od vira do bremena. Dirigent naj bi enostavno oddajal elektrone. Večina dirigentov uporablja baker.

Pot električnega toka do bremena lahko poteka skozi tri vrste vezij: zaporedni tokokrog, vzporedni ali serijsko-vzporedni tokokrog Elektronski tok v tokokrogu teče od negativnega terminala vira toka, skozi obremenitev do pozitivnega terminala vira toka.

Dokler se ta pot ne prekine, je tokokrog zaprt in tok teče.

Če pa prekinete pot, bo vezje odprto in tok ne bo mogel iti skozi njega.

Moč toka v električnem vezju se lahko spremeni s spreminjanjem napetosti ali upora vezja. Tok se spreminja v enakih razmerjih kot napetost ali upor. Če se napetost poveča, se poveča tudi tok. Če se napetost zmanjša, potem se zmanjša tudi tok. Če pa se upor poveča, se tok zmanjša. Če se upor zmanjša, se tok poveča. To razmerje med napetostjo, jakostjo toka in upornostjo imenujemo Ohmov zakon.

Ohmov zakon pravi, da je tok v tokokrogu (zaporedni, vzporedni ali zaporedno zaporedni) neposredno sorazmeren z napetostjo in obratno sorazmeren z uporom

Pri določanju neznanih količin v vezju upoštevajte ta pravila:

1. Narišite shemo vezja in označite vse znane količine.
2. Izvedite izračune za enakovredne verige in narišite verigo.
3. Izračunajte neznane vrednosti.

Ne pozabite: Ohmov zakon velja za kateri koli del verige in ga je mogoče uporabiti kadar koli. Skozi serijsko vezje teče enak tok in enaka napetost se napaja v kateri koli veji vzporednega vezja.

Ohmova pravna zgodovina

Georg Ohm je pri izvedbi poskusov z prevodnikom ugotovil, da je trenutna jakost v prevodniku sorazmerna z napetostjo, ki se nanese na njegove konce. Koeficient sorazmernosti se imenuje električna prevodnost, vrednost pa običajno imenujemo električni upor prevodnika. Ohmov zakon je bil odkrit leta 1826.

Sledijo animacijski diagrami, ki ponazarjajo Ohmov zakon. Upoštevajte, da je (na prvi sliki) Ampermeter (A) idealen in ima ničelni upor.

Ta animacija prikazuje, kako se tok v vezju spreminja, ko se spremeni napetost.

Naslednja animacija prikazuje, kako se trenutna jakost v vezju spreminja, ko se upor spremeni.

Za elektrikarja in inženirja elektronike je eden osnovnih zakonov Ohmov zakon. Delo vsak dan predstavlja za strokovnjaka nove izzive in pogosto morate izbrati zamenjavo za zgoreli upor ali skupino elementov. Električar mora pogosto menjati kable, če želite izbrati pravega, je potrebno "oceniti" tok v obremenitvi, zato morate uporabiti najpreprostejše fizične zakone in razmerja v vsakdanjem življenju. Vrednost Ohmovega zakona v elektrotehniki je ogromna, mimogrede, večina diplomskih del s področja elektrotehnike je izračunana na 70-90% po eni formuli.

Referenca zgodovine

Leto odkritja je Ohmov zakon - 1826 nemški znanstvenik Georg Om. Empirično je določil in opisal zakon o razmerju jakosti toka, napetosti in vrste prevodnika. Kasneje se je izkazalo, da tretja komponenta ni nič drugega kot odpor. Pozneje je bil ta zakon poimenovan v čast odkritelja, vendar se zakon ni ustavil na tem mestu, poimenovan je po svojem imenu in fizični velikosti, kot poklon njegovemu delu.

Vrednost, v kateri se meri upor, je poimenovana po Georgu Ohmu. Na primer, uporov imata dve glavni značilnosti: moč v vatih in upor - merska enota v Ohmih, kilo-ohmi, megaohmi itd.

Ohmov zakon za verižni odsek

Ohmov zakon za del tokokroga se lahko uporabi za opis električnega tokokroga, ki ne vsebuje EMF. To je najpreprostejša oblika snemanja. Takole izgleda:

Kjer sem tok, merjen v amperih, je U napetost v voltih, R je upor v Ohmih.

Ta formula nam pove, da je tok sorazmerno z napetostjo in obratno sorazmeren uporu - to je natančna formulacija Ohmovega zakona. Fizični pomen te formule je opisati odvisnost toka skozi del tokokroga z njegovim znanim uporom in napetostjo.

Pozor!Ta formula velja za enosmerni tok, za izmenični tok ima majhne razlike, k temu se bomo vrnili kasneje.

Poleg razmerja električnih veličin nam ta oblika pove, da je graf toka in napetosti v uporu linearen in je izpolnjena enačba funkcije:

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

Ohmov zakon za odsek vezja se uporablja za izračun upora upora v tokokrogu ali za določitev toka skozi njega pri znani napetosti in uporu. Na primer, imamo upor R z uporom 6 ohmov, na njegove sponke se uporabi napetost 12 V, ugotoviti morate, kakšen tok bo tekel skozi njega. Izračunaj:

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

Idealen prevodnik nima upora, vendar zaradi strukture molekul snovi, iz katere je sestavljeno, ima katero koli prevodno telo upor. To je na primer povzročilo prehod z aluminijastih na bakrene žice v domačih električnih omrežjih. Upornost bakra (Ohm na dolžino 1 metra) je manjša od aluminija. V skladu s tem bakrene žice segrevajo manj, prenesejo velike tokove, kar pomeni, da lahko uporabite žico manjšega preseka.

Drug primer - spirale grelnih naprav in uporov imajo velik upor, ker izdelani so iz različnih visoko odpornih kovin, kot so nichrome, kantal itd. Ko se nosilci naboja premikajo skozi prevodnik, trčijo v delce v kristalni rešetki, zaradi tega se sprošča energija v obliki toplote in prevodnik se segreva. Bolj kot je tok - več je trkov - več segreva.

Za zmanjšanje ogrevanja je treba prevodnik bodisi skrajšati bodisi povečati njegovo debelino (površina prečnega prereza). Te podatke lahko zapišemo kot formulo:

R žica \u003d ρ (L / S)

Če je ρ upornost v Ohm * mm 2 / m, L je dolžina v m, S površina prečnega prereza.

Ohmov zakon za vzporedno in zaporedno vezje

Glede na vrsto povezave opazimo drugačen vzorec tokovnega toka in porazdelitve napetosti. Za odsek zaporednega vezja elementov se napetost, tok in upor najdejo po formuli:

To pomeni, da enak tok teče v tokokrogu iz poljubnega števila elementov, povezanih v serijo. V tem primeru je napetost, uporabljena za vse elemente (vsota padcev napetosti), enaka izhodni napetosti vira energije. Vsak element se uporablja posebej z lastno vrednostjo napetosti in je odvisen od trenutne jakosti in specifičnega upora:

U el \u003d I * R element

Upornost vezja za vzporedno povezane elemente se izračuna po formuli:

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

Za mešano spojino je treba verigo spraviti v enakovredno obliko. Na primer, če je en upor priključen na dva vzporedno povezana uporja, najprej izračunajte upor vzporedno povezanih. Dobili boste skupno upornost obeh uporov in le dodati ga morate tretjemu, ki je serijsko povezan z njimi.

Ohmov zakon za celotno verigo

Celoten krog zahteva vir napajanja. Idealen vir energije je naprava, ki ima eno značilnost:

• napetost, če je vir EMF;
• trenutna moč, če je tokovni vir;

Takšen vir energije je sposoben oddajati vsako moč s konstantnimi izhodnimi parametri. V resničnem napajalniku so tudi parametri, kot so moč in notranji upor. Pravzaprav je notranji upor namišljeni upor, ki je serijsko nameščen z virom emf.

Ohmova formula za celoten sklop je videti podobna, vendar je dodan notranji upor IP. Za celoten krog napišite:

I \u003d ε / (R + r)

Kjer je ε EMF v voltih, je R odpornost na obremenitev, r je notranji upor vira energije.

V praksi je notranji upor del Ohma, pri galvanskih virih pa se znatno poveča. To ste opazili, ko imata obe akumulatorji (novo in mrtvo) enako napetost, vendar ena od njih proizvaja potreben tok in deluje pravilno, druga pa ne deluje, ker zasije ob najmanjšem bremenu.

Ohmov zakon v diferencialni in integralni obliki

Za homogeni del vezja veljajo zgornje formule, za nehomogeni prevodnik ga je treba razdeliti na čim krajše segmente, tako da se spremembe njegovih dimenzij v tem segmentu čim bolj zmanjšajo. Temu pravimo Ohmov zakon v diferencialni obliki.

Z drugimi besedami: gostota toka je neposredno sorazmerna z močjo in prevodnostjo neskončno majhnega dela prevodnika.

V integralni obliki:

Ohmov zakon za AC

Pri izračunu izmeničnih tokokrogov namesto pojma upor uvedemo pojem "impedanca". Impedanca je označena s črko Z, vključuje odpornost na obremenitev R a in reaktanco X (ali R r). To je posledica oblike sinusoidnega toka (in tokov katere koli druge oblike) in parametrov induktivnih elementov, pa tudi zakonov preklopa:

1. Tok v vezju z induktivnostjo se ne more takoj spremeniti.
2. Napetost v vezju s kapacitivnostjo se ne more takoj spremeniti.

Tako tok začne zaostajati ali biti pred napetostjo, skupna moč pa se deli na aktivne in reaktivne.

X L in X C sta reaktivni sestavni deli tovora.

V zvezi s tem se uvede vrednost cos Φ:

Tukaj je Q reaktivna moč zaradi izmeničnega toka in induktivno-kapacitivne komponente, P je aktivna moč (dodeljena aktivnim komponentam), S je navidezna moč, cos Φ faktor moči.

Morda ste opazili, da se formula in njena reprezentacija sekata s pitagorejskim izrekom. To je res tako, in kot F je odvisen od tega, kako velik je reaktivni sestavni del tovora - večji kot je, večji je. V praksi to vodi v dejstvo, da je tok, ki dejansko teče v omrežju, večji od števila, ki ga šteje gospodinjski števec, medtem ko podjetja plačujejo s polno močjo.

V tem primeru je odpor predstavljen v zapleteni obliki:

Tukaj je j namišljena enota, ki je značilna za kompleksno obliko enačb. Manj pogosto se imenuje i, v elektrotehniki pa je navedena tudi efektivna vrednost izmeničnega toka, zato je bolje, da se ne zmedemo.

Namišljena enota je √-1. Logično je, da pri merjenju ni takega števila, kar lahko povzroči negativen rezultat "-1".

Kako se spomniti Ohmovega zakona

Če želite zapomniti Ohmov zakon, si lahko besedilo zapomnite s preprostimi besedami, kot so:

Višja kot je napetost, večji je tok, večji je upor, manjši je tok.

Ali uporabite mnemografske slike in pravila. Prva je predstavitev Ohmovega zakona v obliki piramide - na kratko in jasno.

Mnekonsko pravilo je poenostavljen pogled na koncept, za preprosto in enostavno razumevanje in preučevanje. Lahko je to verbalno ali grafično. Da bi pravilno našli pravilno formulo, s prstom zaprite želeno vrednost in odgovor dobite v obliki dela ali količnika. Takole deluje:

Druga je karikirana predstava. Tu je prikazano: bolj kot se trudi Ohm, težji je Ampere in bolj Volt - lažje preide Ampere.

Ohmov zakon je eden temeljnih v elektrotehniki, brez njegove vednosti je večina izračunov nemogoča. In pri vsakdanjem delu morate pogosto prenašati ali določiti tok po uporu. Vsekakor ni potrebno razumeti njegovega zaključka in izvora vseh količin - vendar so za razvoj potrebne končne formule. Na koncu želim opozoriti, da med električarji obstaja star stripovski pregovor: "Ne vem, Om - sedi doma."In če je v vsaki šali delež resnice, potem je ta delež resnice stoodstoten. Naučite se teoretičnih temeljev, če želite postati strokovnjak v praksi, in drugi članki z našega spletnega mesta vam bodo pomagali pri tem.

Všeč ( 0 ) Ne maram( 0 )

Za odsek vezja - morda najbolj uporaben zakon v elektroniki in elektrotehniki. Kompleksnost njegove formulacije je v preprostosti in milosti njegove uporabe.

Formuliran je na naslednji način: jakost toka v odseku vezja je neposredno sorazmerna z napetostjo, ki je na tem odseku in obratno sorazmerna z njegovo upornostjo:

Spominjanje te formule je zelo enostavno, če pa še vedno ne uspe, na karton naredite tak trikotnik, kot je na sliki na začetku članka. To je čarobni trikotnik Ohmovega zakona - dovolj je, da zaprete količino, ki jo je treba najti, preostali del trikotnika pa bo pokazal formulo za njegovo iskanje.

na primer poznamo napetost žarnice in njen delovni tok (na žarnicah za svetilke so označene neposredno na podstavku). Kakšna je odpornost žarilne nitke te žarnice? Vse je zelo preprosto, zaprite upor v trikotniku in poglejte, da napetost ostane deljena s tokom.

In zdaj ugotovimo, kaj vse pomenijo te prefinjene besede v definiciji.

Torej, dve zanimivi nepregovorljivi besedi, natančneje stavki: neposredno sorazmerni in obratno sorazmerni.

Kaj pomeni "trenutna velikost, sorazmerna z napetostjo"? In to pomeni, da se s povečanjem napetosti v nekem delu vezja poveča tudi trenutna moč v tem odseku. Se pravi, večja kot je napetost, večji je tok. To velja za del vezja z isto napetostjo.

Kar se tiče "obratno sorazmernega njegovega upora", je tu obratno. Večji kot je odpornost odseka vezja, manj toka bo tekel skozi njega. To velja, če je v tem razdelku uporabljen enak upor.

Poglejmo uporabo tega zakona s preprostim primerom. Vzemite navadno svetilko z žarnico, v katero so vstavljene tri "okrogle" baterije. Shema takšne svetilke bo videti na naslednji način.

V tem vezju so GB1 - GB3 tri baterije, S1 stikalo, HL1 pa žarnica.

Torej, kot so nam povedali ohmov zakon:  jakost toka v odseku tokokroga je neposredno sorazmerna z napetostjo, ki se nanaša na ta odsek, in obratno sorazmerna z njegovo upornostjo. Vzemimo za odsek vezje, sestavljeno iz njihovih žarnic.

Zdaj preprosto vprašanje: kaj določa svetlost žarnice? Tako je - od jakosti toka, ki poteka skozi žarilno nitko te žarnice. Se pravi svetlost žarnice, ki jo lahko uporabimo kot indikator toka v vezju svetilke.

In res, kaj se bo zgodilo s sijajem žarnice, če odstranimo eno baterijo in namesto nje vstavimo mostiček?

Vsak električni tokokrog nujno vsebuje vir električne energije in njegov sprejemnik. Kot primer razmislite o najpreprostejšem električnem vezju, ki ga sestavljajo baterija in žarnica.

Baterija je vir električne energije, žarnica je njen sprejemnik. Med polovoma vira električne energije (+ in -) obstaja potencialna razlika, ko se tokokrog zapre, se začne postopek njegovega izravnave pod vplivom elektromotorne sile, skratka - EMF. Električni tok teče skozi vezje, pri čemer deluje - s segrevanjem spirale električne žarnice spirala začne žareti.

Tako pride do pretvorbe električne energije v toplotno in svetlobno energijo.
  Električni tok (J) je urejeno gibanje nabitih delcev, v tem primeru elektronov.
   Elektroni imajo negativen naboj, zato je njihovo gibanje usmerjeno na pozitivni (+) pol vira energije.

V tem primeru se vedno ustvari elektromagnetno polje, ki se s svetlobno hitrostjo širi od vira (+) do (-) (proti gibanju elektronov) skozi električni tokokrog. Tradicionalno je splošno sprejeto, da se električni tok (J) premika s pozitivnega (+) pola na negativni (-).

Urejeno gibanje elektronov skozi kristalno mrežo snovi, ki je prevodnik, ne mine nemoteno. Elektroni medsebojno delujejo z atomi snovi, zaradi česar se segrejejo. Tako ima snov   odpornost(R), električni tok, ki teče skozi njega. In večja je vrednost upora, pri isti trenutni vrednosti - močnejše je ogrevanje.

Električni upor je vrednost, ki označuje nasprotovanje električnega tokokroga (ali njegovega dela) z električnim tokom, merjeno v   ohmah. Električni   Napetost(U) je potencialna razlika vira električnega toka. Električni   Napetost(U) električni   odpornost(R) električni   trenutno(J) - to so osnovne lastnosti najpreprostejšega električnega tokokroga, med njimi so v določenem razmerju.

S kalkulatorjem Ohmov zakon, ki se nahaja zgoraj, lahko enostavno izračunate vrednosti toka, napetosti in upora katerega koli sprejemnika električne energije. Prav tako lahko z zamenjavo vrednosti napetosti in toka določite njegovo moč in obratno.

Na primer, morate vedeti trenutno porabo po e-pošti. kotliček s kapaciteto 2,2 kW.
V stolpcu "Napetost" nadomestimo vrednost napetosti našega omrežja v voltih - 220.
   V stolpec "Moč" vpišemo vrednost moči v vatih 2200 (2,2 kW). Kliknite gumb "Ugotovite trenutno jakost" - rezultat dobimo v amperih - 10. Če kliknete gumb "Odpornost", lahko poleg tega ugotovimo tudi električni upor našega kotliček, med njegovim delom - 22 ohmov.

Z zgornjim kalkulatorjem lahko enostavno izračunate   skupna vrednost upora  pri dveh vzporedno povezanih uporih.

Drugi zakon Kirchhoffa pravi: v zaprtem električnem krogu je algebrska vsota EMF enaka algebrski vsoti padcev napetosti v posameznih odsekih vezja. Po tem zakonu lahko za vezje, prikazano na spodnji sliki, napišete:

R približno \u003d R1 + R2

To pomeni, da ko so elementi vezja zaporedno povezani, je skupni upor vezja enak vsoti uporov njegovih sestavnih elementov, napetost pa se porazdeli med njimi, sorazmerno z uporom vsakega.
  Na primer, v božični girlandi, sestavljeni iz 100 majhnih enakih žarnic, od katerih je vsaka zasnovana za napetost 2,5 voltov, ki je vključena v 220-voltno omrežje, bo vsaka žarnica imela 220/100 \u003d 2,2 voltov.
  In seveda, v tej situaciji bo delala srečno do konca.

Izmenični tok.

Izmenični tok za razliko od enosmernega toka nima stalne smeri. Na primer v navadni gospodinjski e-pošti. 220-voltna omrežja 50 Hrt plus in minus zamenjajo mesta 50-krat na sekundo. Ohmovi in \u200b\u200bKirchhoffovi zakoni za vezje enosmernega toka veljajo tudi za tokokroge z izmeničnim tokom, vendar le za električne sprejemnike z   aktivno  odpornost v svoji najčistejši obliki, to je, kot so različni grelni elementi in žarnice.

Poleg tega so vsi izračuni opravljeni s   obstoječe  vrednosti toka in napetosti. Učinkovita vrednost izmeničnega toka je številčno enaka toplotnemu učinku enosmernega toka. Dejanska vrednost   Jperm. \u003d 0.707 * Jpost.  Dejanska vrednost   Umap \u003d 0.707 * Upost.   Na primer v našem domačem omrežju igrativrednost izmenične napetosti - 220 voltov,   in njegova največja (amplitudna) vrednost \u003d 220 * (1 / 0,707) \u003d 310 voltov.

  Vloga zakonov Ohma in Kirchhoffa v vsakdanjem življenju električarja.

Delavec električar (absolutno kdorkoli in vsi) se vsak dan srečuje s posledicami teh temeljnih zakonov in pravil, lahko rečemo - živi v njihovi resničnosti. Ali teoretično znanje, pridobljeno z velikimi težavami, uporablja v različnih izobraževalnih ustanovah za opravljanje vsakodnevnih delovnih nalog?
  Praviloma ne! Pogosto to storimo preprosto - preprosto, če tega ne potrebujemo.

Za vsakodnevno delo običajnega električarja sploh ne gre za miselne izračune, temveč za jasno, polirano z leti, fizična dejanja. To ne pomeni, da vam sploh ni treba razmišljati. Ravno nasprotno - navsezadnje so posledice nerazumnih dejanj v tem poklicu včasih zelo drage.

Včasih so med električarji oblikovalca ljubitelji, najpogosteje so racionalizatorji. Ti ljudje občasno uporabljajo svoje teoretično znanje v korist poslovanja, razvijanja in konstruiranja najrazličnejših naprav, tako v osebne namene kot v korist domače proizvodnje. Brez poznavanja zakonov Ohma in Kirchhoffa so izračuni električnih tokokrogov, ki sestavljajo vezje bodoče naprave, popolnoma nemogoči.

Na splošno lahko rečemo, da sta zakon Ohma in Kirchhoffa bolj "orodje" oblikovalca inženirja kot električarja.