Ohmin laki koko ketjulle ja ketjun osalle: kaavojen kirjoittaminen, kuvaus ja selitys

Ammattimainen sähköasentaja, erikoistunut elektroniikkainsinööri ei voi kiertää Ohmin lakia omassa toiminnassaan ratkaisemalla ongelmia, jotka liittyvät sähköisten ja sähköisten piirien asettamiseen, virittämiseen, korjaamiseen.

Itse asiassa jokainen tarvitsee ymmärtää tätä lakia. Koska jokaisen jokapäiväisessä elämässä on käsiteltävä sähköä.

Ja vaikka saksalaisen fyysikon Ohmin laista säädetään lukion kurssilla, sitä ei käytännössä aina opitata ajoissa. Siksi harkitsemme materiaalissamme sellaista elämää koskevaa aihetta ja käsittelemme kaavan kirjoittamisen vaihtoehtoja.

Erillinen osa ja täydellinen sähköpiiri

Kun tarkastellaan sähköpiiriä Ohmin lain soveltamisen kannalta piiriin, on huomioitava kaksi mahdollista laskentavaihtoehtoa: yhdelle osalle ja täysimittaiselle piirille.

Sähköpiirin virtaosan laskeminen

Piirin osaa, pääsääntöisesti, pidetään piirin osana, pois lukien EMF-lähteen, jolla on ylimääräinen sisäinen vastus.

Siksi laskentakaava näyttää tässä tapauksessa yksinkertaiselta:

I = U / R,

Missä vastaavasti:

• minä - virran lujuus;
• U - käytetty jännite;
• R - vastus.

Kaavan tulkinta on yksinkertainen - tiettyä piirin osaa pitkin virtaava virta on verrannollinen siihen kohdistettuun jännitteeseen, ja vastus on kääntäen verrannollinen.

Niin kutsuttu graafinen päivänkakkara, jonka kautta esitetään koko joukko Ohmin lakiin perustuvia formulaatioiden variaatioita. Kätevä työkalu taskujen varastointiin: sektori “P” - tehokaavat; sektori “U” - jännitekaavat; sektori “I” - nykyiset kaavat; sektori “R” - vastuskaavat

Siten kaava kuvaa selvästi sähköpiirin erillisen osan läpi virtaavan virran riippuvuuden tietyistä jännitteen ja vastuksen arvoista.

On mukavaa käyttää kaavaa esimerkiksi laskettaessa vastusparametreja, jotka on juotettava piiriin, jos jännite virralla on määritelty.

Ohmin laki ja kaksi seurausta, jotka jokaisella ammattimaisella sähköasentajalla, sähköinsinöörillä, elektroniikan suunnittelijalla ja jokaisella, joka on kytketty sähköpiirien työhön, on oltava. Vasemmalta oikealle: 1 - virran havaitseminen; 2 - resistanssin määritys; 3 - jännitteen määritys, jossa I - virran voimakkuus, U - jännite, R - vastus

Yllä oleva kuva auttaa määrittämään esimerkiksi virran, joka virtaa 10 ohmin vastuksen läpi, johon kohdistetaan 12 voltin jännite. Korvaavat arvot, löydämme - I = 12/10 = 1,2 ampeeria.

Samalla tavoin ratkaistaan ​​vastuksen (kun virta jännitteellä tunnetaan) tai jännitteen (kun jännite virralla tunnetaan) löytämisen tehtävät.

Siksi on aina mahdollista valita tarvittava käyttöjännite, vaadittava ampeeri ja optimaalinen resistiivinen elementti.

Käytettäväksi kaava ei vaadi jännitelähteen parametrien huomioon ottamista. Piiri, joka sisältää esimerkiksi akun, lasketaan kuitenkin eri kaavalla. Kaaviossa: A - ampeerimittarin sisällyttäminen; V - volttimittarin sisällyttäminen.

Muuten, minkä tahansa piirin kytkentäjohdot ovat vastus. Kuorman suuruus, joka heidän on kannettava, määräytyy jännitteen perusteella.

Vastaavasti jälleen Ohmin lakia käyttämällä on mahdollista valita tarkkaan tarvittava johtimen poikkileikkaus ytimen materiaalista riippuen.

Meillä on yksityiskohtaiset ohjeet verkkosivustolla kaapelin poikkileikkaus voimalla ja virralla.

Koko ketjun laskentavaihtoehto

Koko ketju on jo paikka (alueet), samoin kuin EMF: n lähde. Toisin sanoen EMF-lähteen sisäinen resistanssi lisätään piiriosan olemassa olevaan resistiiviseen komponenttiin.

Siksi jotkut muutokset yllä olevaan kaavaan ovat loogisia:

I = U / (R + r)

EMM: n sisäisen resistanssin arvoa Ohmin laissa täydelliselle sähköpiirille voidaan tietysti pitää vähäpätöisenä, vaikkakin tämä vastusarvo riippuu monessa suhteessa EMF-lähteen rakenteesta.

Laskettaessa monimutkaisia ​​elektronisia piirejä, sähköjohtoja, joissa on monia johtimia, lisävastuksen esiintyminen on tärkeä tekijä.

Laskelmissa täysimittaisessa sähköpiirissä otetaan aina huomioon EMF-lähteen resistiivinen arvo. Tämä arvo lisätään itse sähköpiirin resistanssiin. Kaaviossa: I - nykyinen virtaus; R on ulkoinen resistiivinen elementti; r on EMF: n (energialähteen) resistiivinen tekijä

Sekä piiriosassa että koko piirissä tulee ottaa huomioon luonnollinen momentti - vakio- tai muuttuvan virran käyttö.

Jos yllä mainittuja Ohmin laille ominaisia ​​kohtia otettaisiin huomioon tasavirran käytön kannalta, vastaavasti vaihtovirralla kaikki näyttää hieman erilaiselta.

Lain huomioon ottaminen muuttujalle

Käsitettä "vastus" vaihtovirran kulkuedellytyksille olisi pidettävä enemmän "impedanssin" käsitteenä. Tämä on aktiivisen resistiivisen kuorman (Ra) ja reaktiivisen vastuksen (Rr) muodostaman kuorman yhdistelmä.

Tällaisia ​​ilmiöitä aiheuttavat induktiivisten elementtien parametrit ja kytkentälait, joita sovelletaan muuttuvaan jännitearvoon - sinimuotoiseen virta-arvoon.

Tämä näyttää olevan vaihtovirtavirtapiirin ekvivalenttipiiri laskelmiin käyttämällä formulaatioita, jotka perustuvat Ohmin lain periaatteisiin: R - resistiivinen komponentti; C on kapasitiivinen komponentti; L on induktiivinen komponentti; EMF on energialähde; I-virran virtaus

Toisin sanoen, virta-arvojen siirtämisellä (viiveellä) jännitearvoista on seurausta, jota seuraa aktiivisten (resistiivisten) ja reaktiivisten (induktiivisten tai kapasitiivisten) kapasiteettien esiintyminen.

Tällaisten ilmiöiden laskenta tapahtuu kaavalla:

Z = U / I tai Z = R + J * (X_L - X_C)

missä: Z - impedanssi; R - aktiivinen kuorma; X_L , X_C - induktiivinen ja kapasitiivinen kuorma; J - kerroin.

Elementtien sarja ja rinnankytkentä

Sähköpiirin (piiriosan) elementteille ominaismomentti on sarja- tai rinnakkaisliitäntä.

Vastaavasti jokaiselle kytkentätyypille seuraa virran virtauksen ja jännitesyötön erilainen luonne. Tässä suhteessa Ohmin lakia sovelletaan myös eri tavoin, riippuen mahdollisuudesta sisällyttää elementtejä.

Vastuspiiri

Sarjayhteyteen (piirin osa, jossa on kaksi komponenttia) käytetään seuraavaa kaavaa:

• I = i₁ = Minä₂ ;
• U = U₁ + U₂ ;
• R = R₁ + R₂

Tämä formulaatio osoittaa selvästi, että riippumatta sarjaan kytkettyjen resistiivisten komponenttien lukumäärästä, piirissä virtaava virta ei muutu.

Resistiivisten elementtien kytkentä piiriosassa sarjaan toisiinsa. Tälle vaihtoehdolle sovelletaan sen omaa laskentalakia. Kaaviossa: I, I1, I2 - virran virtaus; R1, R2 - resistiiviset elementit; U, U1, U2 - käytetty jännite

Piirin aktiivisiin resistiivisiin komponentteihin kohdistetun jännitteen suuruus on emf-lähteen kokonaisarvon summa.

Kunkin yksittäisen komponentin jännite on yhtä suuri kuin: Ux = I * Rx.

Kokonaisvastusta tulisi pitää piirin kaikkien resistiivisten komponenttien nimellisarvojen summana.

Rinnakkain kytkettyjen resistiivisten elementtien piiri

Tapauksissa, joissa resistiiviset komponentit on kytketty rinnakkain, seuraavaa kaavaa pidetään oikeudenmukaisena saksalaisen fyysikon Ohmin lain suhteen:

• I = i₁ + Minä₂ … ;
• U = U₁ = U₂ … ;
• 1 / R = 1 / R₁ + 1 / R₂ + …

Vaihtoehtoja sekoitetun piirilevyjen kokoamiseksi, kun käytetään rinnakkais- ja sarjayhteyttä, ei ole suljettu pois.

Resistiivisten elementtien kytkentä piiriin rinnakkain toistensa kanssa. Tälle vaihtoehdolle sovelletaan sen omaa laskentalakia. Kaaviossa: I, I1, I2 - virran virtaus; R1, R2 - resistiiviset elementit; U on summautunut jännite; A, B - sisääntulo- ja poistumispaikat

Tällaisille vaihtoehdoille laskenta suoritetaan yleensä laskemalla rinnakkaisliitännän resistiivinen nimellisarvo. Sitten sarjaan kytketyn vastuksen arvo lisätään tulokseen.

Integraaliset ja erilaiset laki

Kaikki edellä mainitut laskelmien kohdat ovat sovellettavissa olosuhteisiin, joissa sähköpiireissä käytetään "homogeenisen" rakenteen johtimia.

Samaan aikaan käytännössä joudutaan usein käsittelemään piirin rakentamista, jossa johtimien rakenne muuttuu eri alueilla. Esimerkiksi käytetään suurempien poikkipinta-alan lankoja tai päinvastoin pienempiä lankoja, jotka on valmistettu eri materiaaleista.

Tällaisten erojen huomioon ottamiseksi on olemassa variaatio ns. "Ohmin differentiaalintegraalilaista". Äärimmäisen pienelle johtimelle virtatiheysaste lasketaan lujuudesta ja johtavuudesta riippuen.

Erotuslaskelmassa käytetään kaavaa: J = ό * E

Kokonaislaskelmaa varten vastaavasti: I * R = φ1 - φ2 + έ

Nämä esimerkit ovat kuitenkin melko lähempänä korkea-asteen matematiikan koulua, ja käytännössä yksinkertaista sähköasentajaa ei todellakaan käytetä.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Yksityiskohtainen analyysi Ohmin laista alla olevassa videossa auttaa lopullisesti vakiinnuttamaan tietämystä tähän suuntaan.

Erityinen videotunti vahvistaa kvalitatiivisesti teoreettista kirjallista esitystä:

Sähköasentajan työ tai sähköinsinöörin toiminta liittyy erottamattomasti hetkiin, jolloin sinun on todella noudatettava Georg Ohmin lakia toiminnassa. Nämä ovat joitain yleisiä totuuksia, jotka jokaisen ammattilaisen tulisi tietää.

Laajaa tietoa tästä aiheesta ei vaadita - riittää, kun opitaan sanamuodon kolme päämuotoa, jotta sitä voidaan soveltaa käytännössä.

Haluatko täydentää yllä olevaa materiaalia arvokkaiin kommentteihin tai ilmaista mielipiteesi? Kirjoita kommentit artikkelin alapuolelle. Jos sinulla on kysyttävää, kysy rohkeasti asiantuntijoitamme.