Ohmov zákon pre celý reťazec a pre časť reťazca: písanie vzorcov, popis a vysvetlenie

Profesionálny elektrikár, špecializovaný elektronický inžinier, sa nemôže obísť okolo Ohmovho zákona vo svojich vlastných činnostiach a vyriešiť všetky problémy spojené s nastavením, ladením, opravou elektronických a elektrických obvodov.

V skutočnosti každý potrebuje pochopenie tohto zákona. Pretože každý v každodennom živote sa musí vysporiadať s elektrinou.

A hoci zákon nemeckého fyzika Ohma je zabezpečený stredoškolským kurzom, v praxi to nie je vždy študované včas. Preto vo svojom materiáli zvážime takú tému, ktorá je relevantná pre život a budeme sa zaoberať možnosťami písania vzorca.

Oddelená časť a kompletný elektrický obvod

Berúc do úvahy elektrický obvod z hľadiska uplatňovania Ohmovho zákona na obvod, mali by sa uviesť dve možné možnosti výpočtu: pre jednu časť a pre plnohodnotný obvod.

Výpočet prúdovej časti elektrického obvodu

Časť obvodu sa spravidla považuje za súčasť obvodu s výnimkou zdroja EMF, ktorá má ďalší vnútorný odpor.

Výpočtový vzorec je preto v tomto prípade jednoduchý:

I = U / R,

Kde:

• ja - súčasná sila;
• U - použité napätie;
• R - odpor.

Interpretácia vzorca je jednoduchá - prúd, ktorý tečie cez určitú časť obvodu, je úmerný napätiu, ktoré je naň aplikované, a odpor je nepriamo úmerný.

Takzvaná grafická „sedmokráska“, prostredníctvom ktorej je prezentovaná celá škála variácií formulácií založených na Ohmovom zákone. Pohodlný nástroj na odkladanie vreciek: sektor „P“ - vzorce sily; sektor „U“ - vzorce napätia; sektor „I“ - súčasné vzorce; sektor „R“ - vzorce odolnosti

Vzorec teda jasne popisuje závislosť prúdu tečúceho samostatnou časťou elektrického obvodu vzhľadom na určité hodnoty napätia a odporu.

Je vhodné použiť vzorec napríklad na výpočet parametrov odporu, ktoré sa musia do obvodu zapojiť, ak je uvedené napätie s prúdom.

Ohmov zákon a dva dôsledky, ktoré musí mať každý profesionálny elektrikár, elektrotechnik, elektronický inžinier a každý, kto sa podieľa na prevádzke elektrických obvodov. Zľava doprava: 1 - aktuálna detekcia; 2 - stanovenie odporu; 3 - stanovenie napätia, kde I - prúdová sila, U - napätie, R - odpor

Vyššie uvedený údaj pomôže napríklad určiť prúd tečúci cez odpor 10 ohmov, na ktorý je privedené napätie 12 voltov. Nahradením hodnôt nájdeme - I = 12/10 = 1,2 ampér.

Podobne sa riešia úlohy zisťovania odporu (keď je známy prúd s napätím) alebo napätia (keď je známe napätie s prúdom).

Takto je vždy možné zvoliť požadované prevádzkové napätie, požadovanú intenzitu prúdu a optimálny odporový prvok.

Vzorec, ktorý sa má používať, nevyžaduje zohľadnenie parametrov zdroja napätia. Okruh obsahujúci napríklad batériu sa však vypočíta pomocou iného vzorca. V diagrame: A - zahrnutie ampéra; V - zahrnutie voltmetra.

Mimochodom, spojovacie vodiče ktoréhokoľvek obvodu sú odporom. Veľkosť záťaže, ktorú musia znášať, je určená napätím.

Podľa Ohmovho zákona je teda opäť možné presne zvoliť potrebný prierez vodiča v závislosti od materiálu jadra.

Na webe máme podrobné pokyny prierez kábla podľa sily a prúdu.

Možnosť výpočtu pre celý reťazec

Kompletný reťazec je už miestom (-ami), ako aj zdrojom EMF. To znamená, že v skutočnosti je vnútorný odpor zdroja EMF pridaný k existujúcej odporovej zložke časti obvodu.

Preto je určitá zmena vyššie uvedeného vzorca logická:

I = U / (R + r)

Hodnota vnútorného odporu EMF podľa Ohmovho zákona pre celý elektrický obvod sa môže, samozrejme, považovať za zanedbateľnú, hoci v mnohých ohľadoch táto hodnota odporu závisí od štruktúry zdroja EMF.

Pri výpočte zložitých elektronických obvodov, elektrických obvodov s mnohými vodičmi je však dôležitý faktor prítomnosť ďalšieho odporu.

Pri výpočtoch v plnohodnotnom elektrickom obvode sa vždy zohľadňuje odporová hodnota zdroja EMF. Táto hodnota sa pripočíta k odporu samotného elektrického obvodu. V diagrame: I - prúdový tok; R je vonkajší odporový prvok; r je odporový faktor EMF (zdroj energie)

Pri obvode aj pri úplnom okruhu by sa mal zohľadniť prirodzený moment - použitie konštantného alebo premenlivého prúdu.

Ak sa vyššie uvedené body, charakteristické pre Ohmov zákon, posudzovali z hľadiska použitia jednosmerného prúdu, v súlade so striedavým prúdom vyzerá všetko trochu inak.

Posúdenie práva na premennú

Pojem „odpor“ voči podmienkam prechodu striedavého prúdu by sa mal považovať skôr za pojem „impedancia“. Toto je kombinácia aktívneho odporového zaťaženia (Ra) a zaťaženia vytvoreného reaktívnym odporom (Rr).

Takéto javy sú spôsobené parametrami indukčných prvkov a zákonmi o prepínaní, ktoré sa uplatňujú na hodnotu premenlivého napätia - na sínusovú hodnotu prúdu.

Toto sa javí ako ekvivalentný obvod elektrického obvodu so striedavým prúdom na výpočet pomocou formulácií založených na zásadách Ohmovho zákona: R - odporová zložka; C je kapacitná zložka; L je indukčná zložka; EMF je zdrojom energie; Prúd I-prúdu

Inými slovami, existuje efekt postupujúcich (oneskorujúcich) prúdových hodnôt z hodnôt napätia, ktorý je sprevádzaný výskytom aktívnych (odporových) a reaktívnych (indukčných alebo kapacitných) kapacít.

Výpočet týchto javov sa vykonáva pomocou vzorca:

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

kde: Z - impedancia; R - aktívne zaťaženie; X_L , X_C - induktívne a kapacitné zaťaženie; J - koeficient.

Sériové a paralelné zapojenie prvkov

Pre prvky elektrického obvodu (časť obvodu) je charakteristickým momentom sériové alebo paralelné pripojenie.

V súlade s tým je každý typ spojenia sprevádzaný odlišnou povahou prúdu a napájacieho napätia. V tejto súvislosti sa Ohmov zákon uplatňuje aj rôznymi spôsobmi v závislosti od možnosti zahrnúť prvky.

Odporový obvod

Pokiaľ ide o sériové pripojenie (časť obvodu s dvoma komponentmi), používa sa tento vzorec:

• I = i₁ = I₂ ;
• U = U₁ + U₂ ;
• R = R₁ + R₂

Táto formulácia jasne ukazuje, že bez ohľadu na počet odporových komponentov zapojených do série, prúd tečúci v obvode sa nemení.

Spojenie odporových prvkov v obvodovej časti v sérii navzájom. Pre túto možnosť sa uplatňuje vlastný zákon o výpočte. V diagrame: I, I1, I2 - prúdový tok; R1, R2 - odporové prvky; U, U1, U2 - privedené napätie

Veľkosť napätia privedeného na aktívne odporové komponenty obvodu je súčtom celkovej hodnoty zdroja emf.

Napätie na každom jednotlivom komponente sa rovná: Ux = I * Rx.

Celkový odpor by sa mal považovať za súčet menovitých hodnôt všetkých odporových komponentov obvodu.

Obvod paralelne zapojených odporových prvkov

V prípade paralelného spojenia odporových komponentov sa nasledujúci zákon považuje za spravodlivý z hľadiska práva nemeckého fyzika Ohma:

• I = i₁ + I₂ … ;
• U = U₁ = U₂ … ;
• 1 / R = 1 / R₁ + 1 / R₂ + …

Možnosti kompilovania úsekov obvodu „zmiešaného“ typu pri paralelnom a sériovom pripojení nie sú vylúčené.

Spojenie odporových prvkov v obvode navzájom paralelne. Pre túto možnosť sa uplatňuje vlastný zákon o výpočte. V diagrame: I, I1, I2 - prúdový tok; R1, R2 - odporové prvky; U je sčítané napätie; A, B - vstupné / výstupné body

Pri takýchto variantoch sa výpočet obvykle vykonáva počiatočným výpočtom odporovej hodnoty paralelného pripojenia. Potom sa k výsledku pridá hodnota odporu zapojeného do série.

Integrálne a diferenciálne formy práva

Všetky vyššie uvedené body s výpočtami sa vzťahujú na podmienky, keď sa v elektrických obvodoch používajú vodiče „homogénnej“ štruktúry.

Medzitým sa v praxi musí často zaoberať výstavbou obvodu, kde sa štruktúra vodičov mení v rôznych oblastiach. Napríklad sa používajú drôty s väčším prierezom alebo naopak menšie, vyrobené z rôznych materiálov.

S cieľom zohľadniť tieto rozdiely existuje variácia tzv. „Ohmovho diferenciálneho integrálneho zákona“. Pre nekonečne malý vodič sa úroveň prúdovej hustoty vypočíta v závislosti od sily a vodivosti.

Podľa diferenciálneho výpočtu sa použije vzorec: J = * * E

Pri integrálnom výpočte v uvedenom poradí: I * R = -1 - -2 + +

Tieto príklady sú však skôr bližšie k vysokej škole matematiky a v praxi sa obyčajný elektrikár v skutočnosti nepoužíva.

Závery a užitočné video na túto tému

Podrobná analýza Ohmovho zákona v nižšie uvedenom videu pomôže konečne upevniť znalosti týmto smerom.

Zvláštna videonahrávka kvalitatívne posilňuje teoretickú písomnú prezentáciu:

Práca elektrikára alebo činnosť elektronického inžiniera je neoddeliteľne spojená s okamihmi, keď skutočne musíte dodržiavať zákon Georga Ohma v akcii. Toto sú niektoré bežné pravdy, ktoré by mal každý odborník vedieť.

Rozsiahle vedomosti o tejto otázke sa nevyžadujú - stačí sa naučiť tri hlavné variácie formulácie, aby sa dali úspešne uplatniť v praxi.

Chcete tento materiál doplniť hodnotnými komentármi alebo vyjadriť svoj názor? Prosím, napíšte komentár do bloku pod článkom. Ak máte akékoľvek otázky, obráťte sa na našich odborníkov.