Ο νόμος του Ohm για μια πλήρη αλυσίδα και για ένα τμήμα μιας αλυσίδας: επιλογές για τη σύνταξη του τύπου, περιγραφή και εξήγηση

Δεν υπάρχει τρόπος για έναν επαγγελματία ηλεκτρολόγο ή ειδικό ηλεκτρονικών να παρακάμψει τον νόμο του Ohm στις δικές του δραστηριότητες, επιλύοντας τυχόν προβλήματα που σχετίζονται με τη ρύθμιση, τη ρύθμιση και την επισκευή ηλεκτρονικών και ηλεκτρικών κυκλωμάτων.

Στην πραγματικότητα, όλοι πρέπει να κατανοήσουν αυτόν τον νόμο. Γιατί όλοι έχουν να αντιμετωπίσουν το ρεύμα στην καθημερινή ζωή.

Και παρόλο που ο νόμος του Γερμανού φυσικού Ohm προβλέπεται στο πρόγραμμα σπουδών της δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, στην πράξη δεν μελετάται πάντα έγκαιρα. Επομένως, στο υλικό μας θα εξετάσουμε ένα τόσο σχετικό θέμα για τη ζωή και θα κατανοήσουμε τις επιλογές για τη σύνταξη του τύπου.

Μονοτομή και πλήρες ηλεκτρικό κύκλωμα

Λαμβάνοντας υπόψη ένα ηλεκτρικό κύκλωμα από την άποψη της εφαρμογής του νόμου του Ohm σε ένα κύκλωμα, θα πρέπει να σημειωθούν δύο πιθανές επιλογές υπολογισμού: για ένα ξεχωριστό τμήμα και για ένα πλήρες κύκλωμα.

Υπολογισμός του ρεύματος τμήματος ηλεκτρικού κυκλώματος

Ένα τμήμα ενός ηλεκτρικού κυκλώματος, κατά κανόνα, θεωρείται ότι είναι το τμήμα του κυκλώματος που αποκλείει την πηγή EMF, καθώς έχει πρόσθετη εσωτερική αντίσταση.

Επομένως, ο τύπος υπολογισμού, σε αυτήν την περίπτωση, φαίνεται απλός:

I = U/R,

Όπου, αντίστοιχα:

• Εγώ – τρέχουσα ισχύς
• U – εφαρμοζόμενη τάση.
• R - αντίσταση.

Η ερμηνεία του τύπου είναι απλή - το ρεύμα που ρέει μέσα από ένα συγκεκριμένο τμήμα του κυκλώματος είναι ανάλογο με την τάση που εφαρμόζεται σε αυτό και η αντίσταση είναι αντιστρόφως ανάλογη.

Η λεγόμενη γραφική «μαργαρίτα», μέσα από την οποία παρουσιάζεται όλο το σύνολο των παραλλαγών των σκευασμάτων που βασίζονται στο νόμο του Ohm. Βολικό εργαλείο για αποθήκευση τσέπης: τομέας "P" - τύποι ισχύος. τομέας "U" - τύποι τάσης. τομέας "I" - τρέχοντες τύποι. τομέας "R" - τύποι αντίστασης

Έτσι, ο τύπος περιγράφει ξεκάθαρα την εξάρτηση της ροής ρεύματος μέσω ενός ξεχωριστού τμήματος του ηλεκτρικού κυκλώματος σε σχέση με ορισμένες τιμές τάσης και αντίστασης.

Ο τύπος είναι βολικός στη χρήση, για παράδειγμα, κατά τον υπολογισμό των παραμέτρων της αντίστασης που πρέπει να συγκολληθούν στο κύκλωμα εάν δίνονται η τάση και το ρεύμα.

Ο νόμος του Ohm και δύο συνέπειες που πρέπει να γνωρίζει κάθε επαγγελματίας ηλεκτρομηχανολόγος μηχανικός, ηλεκτρολόγος μηχανικός, ηλεκτρονικός μηχανικός και όποιος ασχολείται με τη λειτουργία ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Από αριστερά προς τα δεξιά: 1 - προσδιορισμός ρεύματος. 2 - προσδιορισμός της αντίστασης. 3 - ορισμός τάσης, όπου I - ρεύμα, U - τάση, R - αντίσταση

Το παραπάνω σχήμα θα βοηθήσει στον προσδιορισμό, για παράδειγμα, του ρεύματος που διαρρέει μια αντίσταση 10 ohm στην οποία εφαρμόζεται τάση 12 βολτ. Αντικαθιστώντας τις τιμές, βρίσκουμε – I = 12 / 10 = 1,2 αμπέρ.

Τα προβλήματα εύρεσης αντίστασης (όταν είναι γνωστά το ρεύμα και η τάση) ή της τάσης (όταν είναι γνωστά η τάση και το ρεύμα) επιλύονται με παρόμοιο τρόπο.

Έτσι, μπορείτε πάντα να επιλέξετε την απαιτούμενη τάση λειτουργίας, την απαιτούμενη ένταση ρεύματος και το βέλτιστο στοιχείο αντίστασης.

Ο τύπος που προτείνεται να χρησιμοποιηθεί δεν απαιτεί να λαμβάνονται υπόψη οι παράμετροι της πηγής τάσης.Ωστόσο, ένα κύκλωμα που περιέχει, για παράδειγμα, μια μπαταρία, θα υπολογιστεί χρησιμοποιώντας διαφορετικό τύπο. Στο διάγραμμα: A – ενεργοποίηση του αμπερόμετρου. V – ενεργοποιήστε το βολτόμετρο.

Παρεμπιπτόντως, τα καλώδια σύνδεσης οποιουδήποτε κυκλώματος είναι αντιστάσεις. Η ποσότητα του φορτίου που πρέπει να αντέξουν καθορίζεται από την τάση.

Αντίστοιχα, και πάλι χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm, καθίσταται δυνατή η ακριβής επιλογή της απαιτούμενης διατομής αγωγού, ανάλογα με το υλικό του πυρήνα.

Έχουμε αναλυτικές οδηγίες στην ιστοσελίδα μας υπολογισμός διατομής καλωδίου από άποψη ισχύος και ρεύματος.

Επιλογή υπολογισμού για μια πλήρη αλυσίδα

Ένα πλήρες κύκλωμα αποτελείται από ένα τμήμα (τμήματα), καθώς και από μια πηγή EMF. Δηλαδή, στην πραγματικότητα, η εσωτερική αντίσταση της πηγής EMF προστίθεται στο υπάρχον ωμικό εξάρτημα του τμήματος κυκλώματος.

Επομένως, είναι λογικό να αλλάξετε ελαφρώς τον παραπάνω τύπο:

I = U / (R + r)

Φυσικά, η τιμή της εσωτερικής αντίστασης του EMF στο νόμο του Ohm για ένα πλήρες ηλεκτρικό κύκλωμα μπορεί να θεωρηθεί αμελητέα, αν και αυτή η τιμή αντίστασης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη δομή της πηγής EMF.

Ωστόσο, κατά τον υπολογισμό πολύπλοκων ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, ηλεκτρικών κυκλωμάτων με πολλούς αγωγούς, η παρουσία πρόσθετης αντίστασης είναι ένας σημαντικός παράγοντας.

Για υπολογισμούς υπό συνθήκες πλήρους ηλεκτρικού κυκλώματος, λαμβάνεται πάντα υπόψη η τιμή αντίστασης της πηγής EMF. Αυτή η τιμή αθροίζεται με την αντίσταση αντίστασης του ίδιου του ηλεκτρικού κυκλώματος. Στο διάγραμμα: I - ροή ρεύματος. R—εξωτερικό ωμικό στοιχείο. r είναι ο συντελεστής αντίστασης του EMF (πηγή ενέργειας)

Τόσο για ένα τμήμα ενός κυκλώματος όσο και για ένα πλήρες κύκλωμα, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η φυσική ροπή - η χρήση σταθερού ή μεταβλητού ρεύματος.

Εάν τα σημεία που σημειώθηκαν παραπάνω, χαρακτηριστικά του νόμου του Ohm, θεωρήθηκαν από την άποψη της χρήσης συνεχούς ρεύματος, ανάλογα με το εναλλασσόμενο ρεύμα όλα φαίνονται κάπως διαφορετικά.

Εξέταση της επίδρασης του νόμου σε μια μεταβλητή ποσότητα

Η έννοια της «αντίστασης» στις συνθήκες διέλευσης εναλλασσόμενου ρεύματος θα πρέπει να θεωρείται περισσότερο σαν την έννοια της «σύνθετης αντίστασης». Αυτό αναφέρεται στον συνδυασμό ενός φορτίου αντίστασης (Ra) και ενός φορτίου αντιδραστικής αντίστασης (Rr).

Τέτοια φαινόμενα προκαλούνται από τις παραμέτρους των επαγωγικών στοιχείων και τους νόμους της μεταγωγής σε σχέση με μια μεταβλητή τιμή τάσης - μια τιμή ημιτονοειδούς ρεύματος.

Αυτό είναι το ισοδύναμο κύκλωμα ενός ηλεκτρικού κυκλώματος εναλλασσόμενου ρεύματος για υπολογισμό χρησιμοποιώντας σκευάσματα που βασίζονται στις αρχές του νόμου του Ohm: R - εξάρτημα αντίστασης. Το C είναι το χωρητικό στοιχείο. L—επαγωγικό στοιχείο. Το EMF είναι πηγή ενέργειας. I - ροή ρεύματος

Με άλλα λόγια, υπάρχει μια επίδραση των τιμών ρεύματος που οδηγούν (υστέρηση) από τις τιμές τάσης, η οποία συνοδεύεται από την εμφάνιση ενεργών (αντιστατικών) και αντιδραστικών (επαγωγικών ή χωρητικών) δυνάμεων.

Τέτοια φαινόμενα υπολογίζονται με τον τύπο:

Z=U/I ή Z = R + J * (X_μεγάλο -Χ_ντο)

Οπου: Ζ - αντίσταση; R – ενεργό φορτίο. Χ_μεγάλο , Χ_ντο – επαγωγικό και χωρητικό φορτίο. J - συντελεστής.

Σειριακή και παράλληλη σύνδεση στοιχείων

Για στοιχεία ηλεκτρικού κυκλώματος (τμήμα κυκλώματος), χαρακτηριστικό σημείο είναι η σειριακή ή παράλληλη σύνδεση.

Αντίστοιχα, κάθε τύπος σύνδεσης συνοδεύεται από διαφορετικό μοτίβο ροής ρεύματος και παροχής τάσης.Από αυτή την άποψη, ο νόμος του Ohm εφαρμόζεται επίσης διαφορετικά, ανάλογα με την επιλογή συμπερίληψης στοιχείων.

Κύκλωμα συνδεδεμένων σε σειρά αντιστατικών στοιχείων

Σε σχέση με μια σύνδεση σε σειρά (τμήμα κυκλώματος με δύο εξαρτήματα), χρησιμοποιείται η ακόλουθη διατύπωση:

• εγώ = εγώ₁ = εγώ₂ ;
• U = U₁ +U₂ ;
• R = R₁ + R₂

Αυτή η διατύπωση δείχνει ξεκάθαρα ότι, ανεξάρτητα από τον αριθμό των εξαρτημάτων αντίστασης που συνδέονται σε σειρά, το ρεύμα που διαρρέει ένα τμήμα του κυκλώματος δεν αλλάζει σε τιμή.

Σύνδεση ωμικών στοιχείων σε ένα τμήμα του κυκλώματος σε σειρά μεταξύ τους. Αυτή η επιλογή έχει το δικό της νόμο υπολογισμού. Στο διάγραμμα: I, I1, I2 - ροή ρεύματος. R1, R2 - ωμικά στοιχεία. U, U1, U2 - εφαρμοζόμενη τάση

Το μέγεθος της τάσης που εφαρμόζεται στα ενεργά ωμικά εξαρτήματα του κυκλώματος είναι το άθροισμα και αθροίζει την τιμή της πηγής emf.

Σε αυτή την περίπτωση, η τάση σε κάθε μεμονωμένο στοιχείο είναι ίση με: Ux = I * Rx.

Η συνολική αντίσταση θα πρέπει να θεωρείται το άθροισμα των τιμών όλων των εξαρτημάτων αντίστασης στο κύκλωμα.

Κύκλωμα παράλληλων συνδεδεμένων ωμικών στοιχείων

Στην περίπτωση που υπάρχει παράλληλη σύνδεση εξαρτημάτων αντίστασης, η ακόλουθη διατύπωση θεωρείται δίκαιη σε σχέση με το νόμο του Γερμανού φυσικού Ohm:

• εγώ = εγώ₁ +Ι₂ … ;
• U = U₁ = U₂ … ;
• 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …

Δεν αποκλείονται οι επιλογές για τη δημιουργία τμημάτων κυκλώματος «μικτού» τύπου, όταν χρησιμοποιούνται παράλληλες και σειριακές συνδέσεις.

Σύνδεση ωμικών στοιχείων σε τμήμα ενός κυκλώματος παράλληλα μεταξύ τους. Για αυτήν την επιλογή, εφαρμόζεται διαφορετικός νόμος υπολογισμού. Στο διάγραμμα: I, I1, I2 - ροή ρεύματος. R1, R2 - ωμικά στοιχεία. U είναι η τροφοδοτούμενη τάση. A, B - σημεία εισόδου/εξόδου

Για τέτοιες επιλογές, ο υπολογισμός πραγματοποιείται συνήθως με τον αρχικό υπολογισμό της ονομαστικής αντίστασης της παράλληλης σύνδεσης. Στη συνέχεια, η τιμή της αντίστασης που συνδέεται σε σειρά προστίθεται στο αποτέλεσμα που προκύπτει.

Ολοκληρωμένες και διαφορικές μορφές του νόμου

Όλα τα παραπάνω σημεία με τους υπολογισμούς ισχύουν σε συνθήκες όπου χρησιμοποιούνται αγωγοί, ας πούμε, "ομοιογενούς" δομής σε ηλεκτρικά κυκλώματα.

Εν τω μεταξύ, στην πράξη, συχνά πρέπει να ασχοληθεί κανείς με την κατασκευή σχηματικών, όπου η δομή των αγωγών αλλάζει σε διαφορετικά τμήματα. Για παράδειγμα, χρησιμοποιούνται σύρματα μεγαλύτερης διατομής ή, αντίθετα, μικρότερης, κατασκευασμένα από διαφορετικά υλικά.

Για να ληφθούν υπόψη τέτοιες διαφορές, υπάρχει μια παραλλαγή του λεγόμενου «διαφορικού-ολοκληρωτικού νόμου του Ohm». Για έναν απειροελάχιστο αγωγό, το επίπεδο πυκνότητας ρεύματος υπολογίζεται ανάλογα με την τάση και την τιμή της αγωγιμότητας.

Για τον διαφορικό υπολογισμό χρησιμοποιείται ο ακόλουθος τύπος: J = ό * Ε

Για τον ολοκληρωτικό υπολογισμό, αντίστοιχα, η διατύπωση είναι: I * R = φ1 – φ2 + έ

Ωστόσο, αυτά τα παραδείγματα είναι μάλλον πιο κοντά στη σχολή των ανώτερων μαθηματικών και δεν χρησιμοποιούνται στην πραγματική πρακτική ενός απλού ηλεκτρολόγου.

Συμπεράσματα και χρήσιμο βίντεο για το θέμα

Μια λεπτομερής ανάλυση του νόμου του Ohm στο παρακάτω βίντεο θα βοηθήσει στην τελική εδραίωση της γνώσης προς αυτή την κατεύθυνση.

Ένα μοναδικό μάθημα βίντεο ενισχύει ποιοτικά τη θεωρητική γραπτή παρουσίαση:

Η εργασία ενός ηλεκτρολόγου ή η δραστηριότητα ενός μηχανικού ηλεκτρονικών είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με στιγμές κατά τις οποίες κάποιος πρέπει πραγματικά να τηρήσει τον νόμο του Georg Ohm σε δράση. Αυτά είναι κάποιου είδους αληθοφάνεια που κάθε επαγγελματίας πρέπει να γνωρίζει.

Δεν απαιτείται εκτενής γνώση σε αυτό το ζήτημα - αρκεί να μάθετε τις τρεις κύριες παραλλαγές της διατύπωσης για να την εφαρμόσετε με επιτυχία στην πράξη.

Θα θέλατε να συμπληρώσετε το παραπάνω υλικό με πολύτιμα σχόλια ή να εκφράσετε τη γνώμη σας; Γράψτε σχόλια στο μπλοκ κάτω από το άρθρο. Εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις, μη διστάσετε να ρωτήσετε τους ειδικούς μας.