Prawo Ohma dla całego łańcucha i jego części: pisanie formuł, opis i objaśnienie

Profesjonalny elektryk, specjalista elektronik nie może ominąć prawa Ohma we własnych działaniach, rozwiązując wszelkie problemy związane z konfiguracją, strojeniem, naprawą obwodów elektronicznych i elektrycznych.

W rzeczywistości każdy potrzebuje zrozumienia tego prawa. Ponieważ każdy w życiu codziennym ma do czynienia z elektrycznością.

I chociaż prawo niemieckiego fizyka Ohma przewiduje kurs szkoły średniej, w praktyce nie zawsze jest on badany w odpowiednim czasie. Dlatego rozważymy w naszym materiale taki temat, który jest istotny dla życia i zajmiemy się opcjami pisania formuły.

Oddzielna sekcja i kompletny obwód elektryczny

Biorąc pod uwagę obwód elektryczny z punktu widzenia zastosowania prawa Ohma do obwodu, należy zwrócić uwagę na dwie możliwe opcje obliczeń: dla pojedynczej sekcji i dla obwodu pełnoprawnego.

Obliczanie bieżącej sekcji obwodu elektrycznego

Część obwodu z reguły uważa się za część obwodu, z wyłączeniem źródła pola elektromagnetycznego, jako mającego dodatkową oporność wewnętrzną.

Dlatego formuła obliczeniowa w tym przypadku wygląda na prostą:

I = U / R,

Gdzie odpowiednio:

• Ja - aktualna siła;
• U - przyłożone napięcie;
• R - opór.

Interpretacja wzoru jest prosta - prąd płynący wzdłuż pewnej części obwodu jest proporcjonalny do przyłożonego do niego napięcia, a rezystancja jest odwrotnie proporcjonalna.

Tak zwana graficzna „stokrotka”, przez którą prezentowany jest cały zestaw odmian formuł opartych na prawie Ohma. Wygodne narzędzie do przechowywania kieszeni: sektor „P” - formuły energetyczne; sektor „U” - wzory napięcia; sektor „I” - obecne wzory; sektor „R” - wzory odporności

Tak więc wzór wyraźnie opisuje zależność prądu przepływającego przez oddzielną sekcję obwodu elektrycznego od pewnych wartości napięcia i rezystancji.

Wygodnie jest zastosować wzór, na przykład obliczając parametry rezystancji, które należy wlutować do obwodu, jeśli określono napięcie z prądem.

Prawo Ohma i dwie konsekwencje, które musi mieć każdy profesjonalny elektryk, inżynier elektryk, inżynier elektronik i wszyscy zaangażowani w działanie obwodów elektrycznych. Od lewej do prawej: 1 - wykrywanie prądu; 2 - określenie oporu; 3 - wyznaczanie napięcia, gdzie I - siła prądu, U - napięcie, R - rezystancja

Powyższy rysunek pomoże określić na przykład prąd przepływający przez rezystancję 10 omów, do którego przykładane jest napięcie 12 woltów. Podstawiając wartości, znajdujemy - I = 12/10 = 1,2 ampera.

Podobnie, zadania polegające na znalezieniu rezystancji (gdy znany jest prąd z napięciem) lub napięcia (gdy znane jest napięcie z prądem) są rozwiązane.

W ten sposób zawsze można wybrać wymagane napięcie robocze, wymagane natężenie prądu i optymalny element rezystancyjny.

Proponowany wzór do zastosowania nie wymaga uwzględnienia parametrów źródła napięcia. Jednak obwód zawierający na przykład baterię zostanie obliczony przy użyciu innej formuły. Na schemacie: A - włączenie amperomierza; V - włączenie woltomierza.

Nawiasem mówiąc, przewody łączące dowolnego obwodu są oporne. Wielkość obciążenia, które muszą wytrzymać, zależy od napięcia.

Zgodnie z tym, ponownie stosując prawo Ohma, możliwe jest dokładne wybranie niezbędnego przekroju przewodu, w zależności od materiału rdzenia.

Mamy szczegółowe instrukcje na stronie internetowej przekrój kabla według mocy i prądu.

Opcja obliczania dla pełnego łańcucha

Pełny łańcuch to już strona (strony), a także źródło pola elektromagnetycznego. Oznacza to, że rezystancja wewnętrzna źródła pola elektromagnetycznego jest dodawana do istniejącego elementu rezystancyjnego sekcji obwodu.

Dlatego niektóre zmiany powyższej formuły są logiczne:

I = U / (R + r)

Oczywiście wartość wewnętrznej rezystancji pola elektromagnetycznego w prawie Ohma dla pełnego obwodu elektrycznego można uznać za nieistotną, chociaż pod wieloma względami ta wartość rezystancji zależy od struktury źródła pola elektromagnetycznego.

Jednak przy obliczaniu złożonych obwodów elektronicznych, obwodów elektrycznych z wieloma przewodnikami, obecność dodatkowego oporu jest ważnym czynnikiem.

Do obliczeń w pełnoprawnym obwodzie elektrycznym zawsze brana jest pod uwagę wartość rezystancyjna źródła pola elektromagnetycznego. Wartość ta jest dodawana do rezystancji samego obwodu elektrycznego. Na schemacie: I - przepływ prądu; R jest zewnętrznym elementem rezystancyjnym; r jest współczynnikiem rezystancyjnym pola elektromagnetycznego (źródło energii)

Zarówno dla części obwodu, jak i dla całego obwodu należy wziąć pod uwagę moment naturalny - zastosowanie prądu stałego lub zmiennego.

Jeśli powyższe punkty, charakterystyczne dla prawa Ohma, zostaną rozpatrzone z punktu widzenia zastosowania prądu stałego, odpowiednio do prądu przemiennego wszystko wygląda trochę inaczej.

Uwzględnienie prawa w zmiennej

Pojęcie „oporności” na warunki przepływu prądu przemiennego należy traktować bardziej jako pojęcie „impedancji”. Jest to kombinacja aktywnego obciążenia rezystancyjnego (Ra) i obciążenia utworzonego przez rezystor reaktywny (Rr).

Zjawiska te są spowodowane parametrami elementów indukcyjnych i prawami przełączania stosowanymi do zmiennej wartości napięcia - wartości prądu sinusoidalnego.

Wydaje się, że jest to obwód równoważny obwodu elektrycznego prądu przemiennego do obliczeń z wykorzystaniem formuł opartych na prawie Ohma: R - element rezystancyjny; C jest składnikiem pojemnościowym; L jest składnikiem indukcyjnym; EMF jest źródłem energii; Przepływ I-prądu

Innymi słowy, występuje efekt zwiększania (opóźniania) wartości prądu od wartości napięcia, któremu towarzyszy pojawienie się pojemności aktywnych (rezystancyjnych) i biernych (indukcyjnych lub pojemnościowych).

Obliczanie takich zjawisk odbywa się za pomocą wzoru:

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

gdzie: Z - impedancja; R - obciążenie czynne; X_L. , X_C. - obciążenie indukcyjne i pojemnościowe; J - współczynnik.

Szeregowe i równoległe połączenie elementów

W przypadku elementów obwodu elektrycznego (odcinka obwodu) momentem charakterystycznym jest połączenie szeregowe lub równoległe.

Odpowiednio, każdemu typowi połączenia towarzyszy odmienny charakter przepływu prądu i zasilania napięciem. W tym względzie prawo Ohma stosuje się również na różne sposoby, w zależności od opcji włączenia elementów.

Obwód rezystora

W odniesieniu do połączenia szeregowego (odcinka obwodu z dwoma komponentami) stosowana jest następująca formuła:

• I = i₁ = Ja₂ ;
• U = U₁ + U₂ ;
• R = R₁ + R₂

Takie sformułowanie wyraźnie pokazuje, że niezależnie od liczby elementów rezystancyjnych połączonych szeregowo prąd płynący w obwodzie nie zmienia się.

Połączenie elementów rezystancyjnych w sekcji obwodu szeregowo ze sobą. W przypadku tej opcji zastosowanie ma własne prawo obliczeniowe. Na schemacie: I, I1, I2 - przepływ prądu; R1, R2 - elementy rezystancyjne; U, U1, U2 - przyłożone napięcie

Wielkość napięcia przyłożonego do aktywnych składników rezystancyjnych obwodu jest sumą całkowitej wartości źródła emf.

Napięcie na każdym pojedynczym elemencie jest równe: Ux = I * Rx.

Całkowitą rezystancję należy uznać za sumę wartości znamionowych wszystkich elementów rezystancyjnych obwodu.

Obwód równolegle połączonych elementów rezystancyjnych

W przypadku równoległego połączenia komponentów rezystancyjnych, następujący wzór uważa się za sprawiedliwy w odniesieniu do prawa niemieckiego fizyka Ohma:

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

Nie można wykluczyć opcji kompilacji odcinków obwodu typu „mieszanego”, gdy używane są połączenia równoległe i szeregowe.

Połączenie elementów rezystancyjnych w obwodzie równolegle ze sobą. W przypadku tej opcji zastosowanie ma własne prawo obliczeniowe. Na schemacie: I, I1, I2 - przepływ prądu; R1, R2 - elementy rezystancyjne; U to zsumowane napięcie; A, B - punkty wejścia / wyjścia

W przypadku takich opcji obliczenia zwykle przeprowadza się przez wstępne obliczenie wartości rezystancji połączenia równoległego. Następnie wartość rezystora podłączonego szeregowo jest dodawana do wyniku.

Zintegrowane i zróżnicowane formy prawa

Wszystkie powyższe punkty z obliczeniami dotyczą warunków, w których w obwodach elektrycznych stosowane są przewodniki o „jednorodnej” strukturze.

Tymczasem w praktyce często trzeba mieć do czynienia z budową obwodu, w którym struktura przewodników zmienia się w różnych obszarach. Na przykład stosuje się druty o większym przekroju lub, przeciwnie, mniejsze, wykonane na podstawie różnych materiałów.

Aby uwzględnić te różnice, istnieje odmiana tak zwanego „prawa różniczkowo-całkowego Ohma”. W przypadku nieskończenie małego przewodnika poziom gęstości prądu jest obliczany w zależności od siły i przewodności.

W obliczeniach różnicowych przyjmuje się wzór: J = ό * E

W przypadku obliczeń całkowitych odpowiednio sformułowanie: I * R = φ1 - φ2 + έ

Jednak przykłady te są raczej bliższe szkole wyższej matematyki i w praktyce nie stosuje się zwykłego elektryka.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Szczegółowa analiza prawa Ohma w poniższym filmie pomoże w końcu skonsolidować wiedzę w tym kierunku.

Osobliwa lekcja wideo jakościowo wzmacnia teoretyczną pisemną prezentację:

Praca elektryka lub praca inżyniera elektronicznego jest nierozerwalnie związana z momentami, kiedy naprawdę musisz przestrzegać prawa Georga Ohma w akcji. Są to niektóre powszechne prawdy, które powinien znać każdy profesjonalista.

Rozległa wiedza na ten temat nie jest wymagana - wystarczy nauczyć się trzech głównych odmian sformułowań, aby z powodzeniem zastosować w praktyce.

Czy chcesz uzupełnić powyższy materiał cennymi komentarzami lub wyrazić swoją opinię? Proszę pisać komentarze w bloku pod artykułem. Jeśli masz jakieś pytania, zapytaj naszych ekspertów.