Označite ovu stranicu

Ohmov zakon

Na slici je prikazan dijagram najjednostavnijeg električnog kruga koji vam je poznat. Ovaj zatvoreni krug se sastoji od tri elementa:

• izvor napona - GB baterije;
• potrošač struje - opterećenje R, koje može biti, na primjer, nit električne lampe ili otpornik;
• provodnici koji povezuju izvor napona sa opterećenjem.

Usput, ako se ovaj krug dopuni prekidačem, dobivate kompletan krug džepne električne baklje. Opterećenje R, koje ima određeni otpor, je dio kruga.

Vrijednost struje u ovom dijelu kola ovisi o naponu koji djeluje na njega i njegovom otporu: što je veći napon i manji otpor, to će struja teći kroz dio kruga veća.

Ova zavisnost struje od napona i otpora izražava se sljedećom formulom:

• I - struja, izražena u amperima, A;
• U - napon u voltima, V;
• R - otpor u omima, Ohm.

Ovaj matematički izraz se čita na sljedeći način: struja u dijelu kola je direktno proporcionalna naponu na njemu i obrnuto je proporcionalna njegovom otporu. Ovo je osnovni zakon elektrotehnike, nazvan Ohmov zakon (po imenu G. Ohm) za dio električnog kola. Koristeći Ohmov zakon, možete saznati nepoznatu trećinu pomoću dvije poznate električne veličine. Evo nekoliko primjera praktične primjene Ohmovog zakona:

1. Prvi primjer. Na dijelu kola otpora od 5 oma djeluje napon od 25 V. Potrebno je saznati vrijednost struje u ovom dijelu kola. Rješenje: I = U / R = 25/5 = 5 A.
2. Drugi primjer. Napon od 12 V djeluje na dio kruga, stvarajući struju u njemu jednaku 20 mA. Koliki je otpor ovog dijela strujnog kola? Prije svega, struja od 20 mA mora biti izražena u amperima. To će biti 0,02 A. Tada je R = 12 / 0,02 = 600 Ohm.
3. Treći primjer. Kroz dio kola od 10 kΩ teče struja od 20 mA. Koliki je napon koji djeluje na ovaj dio strujnog kola? Ovdje, kao iu prethodnom primjeru, struja mora biti izražena u amperima (20 mA = 0,02 A), otpor u omima (10 kΩ = 10.000 ohma). Dakle, U = IR = 0,02 × 10000 = 200 V.

Na osnovi žarulje sa žarnom niti ravne džepne lampe utisnuto je: 0,28 A i 3,5 V. Šta govori ova informacija? Činjenica da će sijalica normalno svijetliti pri struji od 0,28 A, što je zbog napona od 3,5 V. Koristeći Ohmov zakon, lako je izračunati da žarna nit sijalice ima otpor R = 3,5 / 0,28 = 12,5 Ohm ...

Ovo je otpor žarulje sa žarnom niti sijalice, otpor ohlađene niti je mnogo manji. Ohmov zakon vrijedi ne samo za lokaciju, već i za cijeli električni krug. U ovom slučaju, ukupni otpor svih elemenata kola se zamjenjuje u R vrijednost, uključujući unutrašnji otpor izvora struje. Međutim, u najjednostavnijim proračunima kruga, otpor spojnih vodiča i unutarnji otpor izvora struje obično se zanemaruju.

S tim u vezi, potrebno je navesti još jedan primjer: napon električne rasvjetne mreže je 220 V. Koja će struja teći u kolu ako je otpor opterećenja 1000 Ohma? Rješenje: I = U / R = 220/1000 = 0,22 A. Otprilike ovu struju troši električno lemilo.

Sve ove formule, koje slijede iz Ohmovog zakona, mogu se koristiti za izračunavanje kola naizmjenične struje, ali pod uslovom da u krugovima nema induktora i kondenzatora.

Ohmov zakon i formule za izračunavanje koje su izvedene iz njega je dovoljno lako zapamtiti, ako koristite ovaj grafički dijagram, ovo je takozvani trokut Ohmovog zakona.

Lako je koristiti ovaj trokut, dovoljno je jasno zapamtiti da vodoravna linija u njemu znači znak dijeljenja (po analogiji s razlomkom), a okomita linija znači znak množenja.

Sada bismo trebali razmotriti sljedeće pitanje: kako otpornik spojen na strujni krug serijski s opterećenjem ili paralelno s njim utječe na struju? Bolje je ovo razumjeti na primjeru. Postoji sijalica od okrugle električne lampe, dizajnirana za napon od 2,5 V i struju od 0,075 A. Da li je moguće napajati ovu sijalicu iz baterije 3336L, čiji je početni napon 4,5 V?

Lako je izračunati da žarulja sa žarnom niti ove sijalice ima otpor nešto veći od 30 oma. Ako ga napajate iz svježe baterije 3336L, tada će, prema Ohmovom zakonu, struja teći kroz nit sijalice, skoro dvostruko veća od struje za koju je dizajnirana. Nit neće izdržati takvo preopterećenje, pregrijat će se i srušiti. Ali ova sijalica se i dalje može napajati iz baterije od 336L ako je dodatni otpornik od 25 Ohma povezan serijski u krug.

U ovom slučaju, ukupni otpor vanjskog kola bit će približno 55 oma, odnosno 30 oma - otpor žarne niti žarulje H plus 25 oma - otpor dodatnog otpornika R. U krugu, dakle, struja će teći jednaka oko 0,08 A, odnosno skoro ista za koju je nit sijalice dizajnirana.

Ova sijalica se može napajati iz baterije i sa većim naponom, pa čak i iz električne rasvjetne mreže, ako odaberete otpornik odgovarajućeg otpora. U ovom primjeru, dodatni otpornik ograničava struju u krugu na vrijednost koja nam je potrebna. Što je veći njegov otpor, manja će biti struja u kolu. U ovom slučaju, dva otpora su spojena serijski u krug: otpor niti žarulje i otpor otpornika. A uz serijsku vezu otpora, struja je ista u svim točkama kola.

Ampermetar možete uključiti u bilo kojem trenutku i svugdje će pokazivati ​​jednu vrijednost. Ovaj fenomen se može uporediti sa protokom vode u rijeci. Korito rijeke u različitim dijelovima može biti široko ili usko, duboko ili plitko. Međutim, tokom određenog vremenskog perioda, ista količina vode uvijek prolazi kroz poprečni presjek bilo kojeg dijela riječnog kanala.

Dodatni otpornik spojen na kolo serijski sa opterećenjem može se smatrati otpornikom koji "prigušuje" dio napona koji djeluje u kolu. Napon koji se ugasi dodatnim otpornikom ili, kako kažu, padne preko njega, bit će veći, što je veći otpor ovog otpornika. Poznavajući struju i otpor dodatnog otpornika, pad napona na njemu lako je izračunati sve koristeći istu poznatu formulu U = IR, ovdje:

• U - pad napona, V;
• I je struja u kolu, A;
• R je otpor dodatnog otpornika, Ohm.

Na primjer, otpornik R (vidi sliku) ugasio je višak napona: U = IR = 0,08 × 25 = 2 V. Ostatak napona baterije, jednak oko 2,5 V, pao je na nit sijalice. Potrebni otpor otpornika može se naći po drugoj poznatoj formuli R = U / I, gdje je:

• R je potreban otpor dodatnog otpornika, Ohm;
• U je napon koji treba ugasiti, V;
• I je struja u kolu, A.

Za primjer koji se razmatra, otpor dodatnog otpornika je jednak: R = U / I = 2 / 0,075, 27 Ohm. Promjenom otpora možete smanjiti ili povećati napon koji pada na dodatnom otporniku, čime se regulira struja u krugu. Ali dodatni otpornik R u takvom kolu može biti promjenjiv, odnosno otpornik čiji se otpor može mijenjati (vidi sliku ispod).

U ovom slučaju, uz pomoć klizača otpornika, moguće je glatko mijenjati napon koji se dovodi do opterećenja H, što znači da se struja koja teče kroz ovo opterećenje može glatko regulirati. Varijabilni otpornik uključen na ovaj način naziva se reostat. Uz pomoć reostata reguliraju se struje u krugovima prijemnika, televizora i pojačala. U mnogim bioskopima, reostati su korišteni za nesmetano gašenje svjetla u gledalištu. Postoji još jedan način povezivanja opterećenja na izvor struje s viškom napona - također pomoću promjenjivog otpornika, ali uključen potenciometrom, odnosno djeliteljem napona, kao što je prikazano na donjoj slici.

Ovdje je R1 otpornik spojen potenciometrom, a R2 je opterećenje, koje može biti ista žarulja sa žarnom niti ili neki drugi uređaj. Na otporniku R1 dolazi do pada napona izvora struje, koji se može djelomično ili u potpunosti napajati na opterećenje R2. Kada je klizač otpornika u najnižem položaju, opterećenje se uopće ne dovodi napon (ako je sijalica, neće upaliti).

Kako se klizač otpornika pomiče prema gore, opskrbljivat ćemo sve više napona na opterećenje R2 (ako je sijalica, njena nit će svijetliti). Kada je klizač otpornika R1 u najgornjem položaju, cijeli napon izvora struje će se primijeniti na opterećenje R2 (ako je R2 lampa za baterijsku lampu, a napon izvora struje je visok, nit lampe će izgorjeti van). Eksperimentalno možete pronaći takav položaj klizača varijabilnog otpornika, pri kojem će napon koji mu je potreban biti doveden do opterećenja.

Promjenjivi otpornici, uključeni potenciometrima, široko se koriste za kontrolu glasnoće u prijemnicima i pojačalima. Otpornik se može direktno povezati paralelno sa opterećenjem. U ovom slučaju, struja u ovom dijelu kola se račva i ide u dva paralelna puta: kroz dodatni otpornik i glavno opterećenje. Najveća struja će biti u grani sa najmanjim otporom.

Zbir struja obje grane bit će jednak struji koja se troši za napajanje vanjskog kola. Paralelno povezivanje se pribjegava u onim slučajevima kada je potrebno ograničiti struju ne u cijelom krugu, kao kada se serijski spaja dodatni otpornik, već samo u nekom području. Dodatni otpornici su povezani, na primjer, paralelno s miliampermetrima kako bi mogli mjeriti velike struje. Takvi otpornici se nazivaju bajpas otpornici ili šantovi. Riječ šant znači grana.

Šta je Ohmov zakon za kompletan lanac? Dakle, ovo je formula u kojoj je jasno vidljiva veza između glavnih parametara električnog kruga: struje, napona i otpora. Da bismo razumeli suštinu zakona, hajde da prvo razumemo neke od koncepata.

Šta se zove električni krug?

Električno kolo je put u električnom kolu kroz koji teku naboji (električni elementi, žice i drugi uređaji). Naravno, izvor energije se smatra njegovim početkom. Pod uticajem elektromagnetnog polja, fotonskih pojava ili hemijskih procesa, električni naboji imaju tendenciju da se pomere na suprotni terminal ovog izvora energije.

Šta je električna struja?

Smjerno kretanje nabijenih čestica kada su izložene električnom polju ili drugim vanjskim silama naziva se električna struja. Njegov smjer je određen usmjerenošću protona (pozitivnih naboja). Struja će biti konstantna ako se tokom vremena ni njena snaga ni smjer nisu promijenili.

Istorija Ohmovog zakona

Provodeći eksperimente s vodičem, fizičar Georg Ohm uspio je ustanoviti da je jačina struje proporcionalna naponu koji se primjenjuje na njegove krajeve:

I / sim U ili I = G / U,

gdje je G električna provodljivost, a vrijednost R = 1/G je električni otpor vodiča. Ovo otkriće je ustanovio poznati njemački fizičar 1827. godine.

Ohmovi zakoni

Za kompletno kolo, definicija će biti sljedeća: struja u kolu je jednaka omjeru elektromotorne sile (u daljem tekstu EMF) izvora i sume otpora:

I = E / (R + r),

gdje je R otpor vanjskog kola, a r unutarnji otpor. Vrlo često, formulacija zakona uzrokuje poteškoće, jer nisu svi upoznati s konceptom EMF-a, njegovom razlikom od napona, ne znaju svi što znači unutrašnji otpor i odakle dolazi. Za ovo su potrebna objašnjenja, jer Ohmov zakon za kompletan lanac ima duboko značenje.

Tekst zakona za dio lanca može se nazvati transparentnim. Stvar je u tome da nisu potrebna dodatna objašnjenja da bi se to razumjelo: struja u kolu je direktno proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu:

Značenje

Ohmov zakon za kompletno kolo usko je povezan sa zakonom održanja energije. Pretpostavimo da izvor struje nema unutrašnji otpor. Šta bi se onda trebalo dogoditi? Ispada da ako nema otpora, tada bi se eksternom kolu dala veća struja, a samim tim i snaga bi bila veća.

Sada je vrijeme da shvatimo koncept elektromotorne sile. Ova vrijednost je razlika između električnih potencijala na stezaljkama izvora, ali samo bez opterećenja. Uzmimo za primjer pritisak vode u podignutom rezervoaru. Nivo vode će ostati na svom mjestu dok se ne potroši. Kada se slavina otvori, nivo tečnosti će se smanjiti, jer nema pumpanja. Ulazeći u cijev, voda doživljava otpor, isto se događa i sa električnim nabojima u žici.

U nedostatku opterećenja, terminali su u otvorenom stanju, ispada da su EMF i napon isti po veličini. Ako, na primjer, upalimo sijalicu, krug će se zatvoriti, a elektromotorna sila će stvoriti napon u njemu, obavljajući koristan posao. Dio energije će se raspršiti zbog unutrašnjeg otpora (to se zove gubitak).

U slučaju da je otpor potrošača manji od unutrašnjeg, tada se na izvoru struje oslobađa velika snaga. I tada dolazi do pada EMF-a u vanjskom kolu, a značajan dio energije se gubi na unutrašnjem otporu. Suština zakona očuvanja je da priroda ne može uzeti više nego što daje.

Suština unutrašnjeg otpora dobro je poznata stanovnicima "hruščova", koji u svojim stanovima imaju klima-uređaje, a stara ožičenja nisu zamenjena. Električno brojilo se vrti vrtoglavom brzinom, utičnica i zid se zagrijavaju na onim mjestima gdje prolaze stare aluminijske žice, zbog čega klima-uređaj jedva hladi zrak u prostoriji.

Priroda r

"Puni om" (kako su električari navikli nazivati ​​zakon) slabo se razumije, jer unutarnji otpor izvora, u pravilu, nije električne prirode. Pogledajmo ovo sa slanom baterijom kao primjer. Poznato je da se električna baterija sastoji od nekoliko elemenata, ali ćemo razmotriti samo jedan. Dakle, imamo gotov akumulator "Krona", koji se sastoji od 7 serijski povezanih ćelija.

Kako se odvija sadašnja generacija? U posudu s elektrolitom stavljamo ugljičnu šipku u manganski omotač, koji se sastoji od pozitivnih elektroda ili anoda. Konkretno u ovom primjeru, karbonska šipka djeluje kao kolektor struje. Metalni cink se sastoji od negativnih elektroda (katoda). Komercijalne baterije obično sadrže gel elektrolit. Tečnost se koristi veoma retko. Cinkova čaša s elektrolitom i anodama djeluje kao negativna elektroda.

Ispostavilo se da tajna baterije leži u činjenici da električni potencijal mangana nije tako visok kao u cinka. Stoga se elektroni privlače na katodu, koja zauzvrat odbija pozitivno nabijene ione cinka na anodu. Kao rezultat, katoda se postepeno troši. Možda svi znaju da ako se istrošena baterija ne zamijeni na vrijeme, može procuriti. Šta je razlog tome? Sve je vrlo jednostavno: elektrolit će početi da teče kroz odspojeno staklo.

Kada se naboji kreću na ugljičnom štapiću, pozitivni naboji se akumuliraju u ljusci mangana, dok se negativni naboji skupljaju na cinku. Stoga se zovu anoda i katoda, ali unutar baterija izgledaju drugačije. Razlika između naelektrisanja će stvoriti elektromotornu silu.Naelektrisanja će prestati da se kreću u elektrolitu kada je razlika potencijala materijala elektrode jednaka vrednosti EMF, a sile privlačenja jednake silama odbijanja.

Hajde da sada zatvorimo strujni krug: sve što treba da uradite je da spojite sijalicu na bateriju. Prolazeći kroz veštački izvor svetlosti, svako punjenje će se vratiti na svoje mesto („kući“), a sijalica će se upaliti. Unutar baterije, kretanje elektrona i jona će početi ponovo, budući da su naboji nestali, a privlačna ili odbojna sila se ponovo pojavila.

Zapravo, baterija stvara struju, zbog čega sijalica svijetli, a to je zbog potrošnje cinka, koji se u ovom procesu pretvara u druge kemijske spojeve. Za ekstrakciju čistog cinka, prema zakonu održanja energije, potrebno ga je potrošiti, ali ne u električnom obliku (tačno onoliko koliko je dato sijalici).

Sada konačno možemo shvatiti prirodu unutrašnjeg otpora izvora. U bateriji, ovo je prepreka kretanju velikih jona. Kretanje elektrona bez jona je nemoguće, jer ne postoji sila privlačenja.

U industrijskim generatorima, r se pojavljuje ne samo zbog električnog otpora namotaja, već i zbog vanjskih uzroka. Tako, na primjer, u hidroelektranama vrijednost količine zavisi od efikasnosti turbine, otpora protoka vode u vodovu, a takođe i od gubitaka u mehaničkom prijenosu. Osim toga, određeni utjecaj ima i temperatura vode i količina mulja.

Izmjenična struja

Već smo razmatrali Ohmov zakon za cijelo kolo za jednosmjernu struju. Kako se formula mijenja s naizmjeničnom strujom? Prije nego što to saznamo, hajde da okarakteriziramo sam koncept. Naizmjenična struja je kretanje električno nabijenih čestica čiji se smjer i vrijednost mijenjaju tokom vremena. Za razliku od konstantnog, prati ga dodatni faktori koji dovode do novog tipa otpora (reaktivnog). Karakteristično je za kondenzatore i induktore.

Ohmov zakon za kompletno kolo za naizmjeničnu struju je:

gdje je Z - kompleksni otpor, koji se sastoji od aktivnog i reaktivnog.

Nije sve loše

Ohmov zakon za kompletno kolo, osim što ukazuje na gubitke energije, također predlaže načine za njihovo uklanjanje. Obični električari rijetko koriste formulu za pronalaženje kompleksnog otpora kada u kolu postoje kondenzatori ili induktori. U većini slučajeva, struja se mjeri stezaljkom ili posebnim testerom. A kada znate napon, lako možete izračunati složeni otpor (ako je zaista potrebno).

Godine 1827. Georg Ohm je objavio svoje istraživanje, koje čini osnovu formule koja se koristi do danas. Ohm je izveo veliki niz eksperimenata koji su pokazali odnos između primijenjenog napona i struje koja teče kroz provodnik.

Ovaj zakon je empirijski, odnosno zasnovan na iskustvu. Oznaka "Ohm" je usvojena kao zvanična SI jedinica za električni otpor.

Ohmov zakon za dio lanca kaže da je električna struja u vodiču direktno proporcionalna razlici potencijala u njemu i obrnuto proporcionalna njegovom otporu. Uzimajući u obzir da je otpor vodiča (ne treba ga brkati) konstantna vrijednost, to možete formalizirati sljedećom formulom:

• I - struja u amperima (A)
• V - napon u voltima (V)
• R - otpor u omima (Ohm)

Radi jasnoće: otpornik otpora od 1 Ohm, kroz koji teče struja od 1 A, na svojim terminalima ima potencijalnu razliku (napon) od 1 V.

Njemački fizičar Kirchhoff (poznat po svojim Kirchhoffovim pravilima) napravio je generalizaciju koja se više koristi u fizici:

• σ - provodljivost materijala
• J - gustina struje
• E - električno polje.

Ohmov zakon i otpornik

Otpornici su pasivni elementi koji se odupiru strujanju električne struje u kolu. koji funkcioniše prema Ohmovom zakonu naziva se omski otpor. Kada struja prolazi kroz takav otpornik, pad napona na njegovim terminalima je proporcionalan vrijednosti otpora.

Ohmova formula ostaje važeća za kola sa naizmeničnim naponom i strujom. Ohmov zakon nije prikladan za kondenzatore i induktore, jer njihova VAC (strujno-naponska karakteristika) u suštini nije linearna.

Ohmova formula također radi za kola sa više otpornika, koji se mogu povezati u seriju, paralelno ili mješovito. Grupe otpornika spojenih serijski ili paralelno mogu se pojednostaviti u smislu ekvivalentnog otpora.

Članci o i vezi detaljnije opisuju kako to učiniti.

Njemački fizičar Georg Simon Ohm objavio je svoju kompletnu teoriju elektriciteta 1827. godine pod naslovom "Teorija galvanskog kola". Otkrio je da je pad napona na dijelu strujnog kola rezultat rada struje koja teče kroz otpor tog dijela kola. Ovo je formiralo osnovu zakona koji danas koristimo. Zakon je jedna od osnovnih jednačina za otpornike.

Omov zakon - formula

Formula Ohmovog zakona može se koristiti kada su poznate dvije od tri varijable. Odnos između otpora, struje i napona može se napisati na različite načine. Za asimilaciju i pamćenje, "Ohmov trokut" može biti koristan.

Ispod su dva primjera korištenja takvog trokutastog kalkulatora.

Imamo otpornik od 1 Ohma u kolu sa padom napona od 100V do 10V na njegovim terminalima.Koja struja teče kroz ovaj otpornik?Trougao nas podsjeća da:
Imamo otpornik od 10 Ohma kroz koji teče struja od 2 Ampera na naponu od 120V.Koliki će biti pad napona na ovom otporniku?Korištenje trokuta nam pokazuje da:Dakle, napon na pinu će biti 120-20 = 100 V.

Ohmov zakon - moć

Kada električna struja teče kroz otpornik, on raspršuje dio snage u obliku topline.

Snaga je funkcija struje I (A) i primijenjenog napona V (V):

• P - snaga u vatima (V)

U kombinaciji s Ohmovim zakonom za dio kola, formula se može transformirati u sljedeći oblik:

Idealan otpornik rasipa svu energiju i ne skladišti električnu ili magnetsku energiju. Svaki otpornik ima ograničenje snage koja se može raspršiti bez oštećenja otpornika. Ovo je moć naziva se nominalnim.

Uslovi okoline mogu smanjiti ili povećati ovu vrijednost. Na primjer, ako je okolni zrak vruć, tada se smanjuje sposobnost otpornika da odvodi višak topline, a s druge strane, pri niskim temperaturama okoline raste disipirajuća sposobnost otpornika.

U praksi, otpornici rijetko imaju nazivne snage. Međutim, većina otpornika je ocijenjena za 1/4 ili 1/8 vati.

Ispod je tortni grafikon koji će vam pomoći da brzo identificirate odnos između snage, amperaže, napona i otpora. Svaki od četiri parametra pokazuje kako izračunati njegovu vrijednost.

Ohmov zakon - kalkulator

Ovaj online kalkulator Ohmovog zakona omogućava vam da odredite odnos između amperaže, napona, otpora provodnika i snage. Da biste izračunali, unesite bilo koja dva parametra i kliknite na dugme za izračunavanje.

Ohmov zakon za dio kola je zakon dobiven eksperimentalno (empirijski) koji uspostavlja odnos između jačine struje u dijelu kola s naponom na krajevima ovog dijela i njegovog otpora. Stroga formulacija Ohmovog zakona za dio kola je napisana na sljedeći način: struja u kolu je direktno proporcionalna naponu u njegovom dijelu i obrnuto proporcionalna otporu ovog dijela.

Formula Ohmovog zakona za dio lanca piše se na sljedeći način:

I je struja u provodniku [A];

U - električni napon (razlika potencijala) [V];

R - električni otpor (ili samo otpor) vodiča [Ohm].

Istorijski gledano, otpor R u Ohmovom zakonu za dio kruga smatra se glavnom karakteristikom vodiča, jer ovisi isključivo o parametrima ovog vodiča. Treba napomenuti da Ohmov zakon u navedenom obliku vrijedi za metale i otopine (taline) elektrolita i to samo za ona kola u kojima ne postoji pravi izvor struje ili je izvor struje idealan. Idealan izvor struje je onaj koji nema svoj (unutrašnji) otpor. Više informacija o Ohmovom zakonu primijenjenom na kolo sa izvorom struje možete pronaći u našem članku. Hajde da se dogovorimo da razmotrimo pozitivan smjer s lijeva na desno (pogledajte sliku ispod). Tada je napon na sekciji jednak razlici potencijala.

φ 1 - potencijal u tački 1 (na početku presjeka);

φ 2 - potencijal u tački 2 (na kraju preseka).

Ako je uslov φ 1> φ 2 zadovoljen, tada je napon U> 0. Posljedično, linije napetosti u provodniku su usmjerene od tačke 1 do tačke 2, te stoga struja teče u tom smjeru. Upravo će se ovaj smjer struje smatrati pozitivnim I>O.

Razmotrimo najjednostavniji primjer određivanja otpora na dijelu strujnog kola koristeći Ohmov zakon. Kao rezultat eksperimenta s električnim krugom, pokazuje ampermetar (uređaj koji pokazuje jačinu struje) i voltmetar. Potrebno je odrediti otpor dijela strujnog kola.

Po definiciji Ohmovog zakona za dio lanca

Kada proučavaju Ohmov zakon za dio kola u 8. razredu škole, nastavnici često postavljaju učenicima sljedeća pitanja kako bi učvrstili naučeno gradivo:

Između kojih veličina Ohmov zakon uspostavlja odnos za dio lanca?

Tačan odgovor: između amperaže [I], napona [U] i otpora [R].

Zašto, osim napona, zavisi i jačina struje?

Tačan odgovor: Od otpora

Kako jačina struje zavisi od napona provodnika?

Tačan odgovor: Direktno proporcionalno

Kako jačina struje zavisi od otpora?

Tačan odgovor: obrnuto proporcionalno.

Ova pitanja se postavljaju kako bi u 8. razredu učenici mogli zapamtiti Ohmov zakon za dijelove strujnog kola, čija definicija kaže da je jačina struje direktno proporcionalna naponu na krajevima provodnika, ako otpor provodnika nije promijeniti.

Omov zakon je otkrio njemački fizičar Georg Ohm 1826. godine i od tada se široko primjenjuje u oblasti elektrotehnike u teoriji i praksi. Izražava se dobro poznatom formulom, pomoću koje je moguće izvršiti proračune za gotovo svaki električni krug. Međutim, Ohmov zakon za izmjeničnu struju ima svoje karakteristike i razlike od istosmjernih veza, koje su određene prisustvom reaktivnih elemenata. Da biste razumjeli suštinu njegovog rada, morate proći kroz cijeli lanac, od jednostavnog do složenog, počevši od posebnog dijela električnog kruga.

Ohmov zakon za dio strujnog kola

Smatra se da Ohmov zakon funkcionira za različite opcije električnih kola. Najviše od svega, poznato je po formuli I = U / R, primijenjenoj na odvojeni dio DC ili AC kruga.

Sadrži definicije kao što su struja (I), mjerena u amperima, napon (U), mjeren u voltima, i otpor (R), mjeren u omima.

Široko rasprostranjena definicija ove formule izražena je dobro poznatim konceptom: jačina struje je direktno proporcionalna naponu i obrnuto proporcionalna otporu na određenom dijelu kola. Ako se napon povećava, tada se povećava i jačina struje, a povećanje otpora, naprotiv, smanjuje struju. Otpor na ovom segmentu može se sastojati ne samo od jednog, već i od nekoliko elemenata povezanih jedan s drugim.

Formula Ohmovog zakona za jednosmjernu struju može se lako zapamtiti pomoću posebnog trokuta prikazanog na općoj slici. Podijeljen je u tri dijela, od kojih svaki sadrži poseban parametar. Ovaj savjet vam omogućava da brzo i jednostavno pronađete željenu vrijednost. Željeni indikator se zatvara prstom, a radnje s preostalim se izvode ovisno o njihovom položaju u odnosu jedan prema drugom.

Ako se nalaze na istom nivou, onda ih je potrebno pomnožiti, a ako su na različitim nivoima, gornji parametar se dijeli s donjim. Ova metoda će pomoći da se izbjegnu zabuna u proračunima za početnike elektroinženjera.

Ohmov zakon za kompletno kolo

Postoje određene razlike između segmenta i cijelog lanca. Dio općeg kola koji se nalazi u samom izvoru struje ili napona smatra se dijelom ili segmentom. Sastoji se od jednog ili više elemenata povezanih na izvor struje na različite načine.

Kompletan sistem kola je generički sistem sa više lanaca koji uključuje baterije, različite vrste opterećenja i žice koje ih povezuju. Također radi po Ohmovom zakonu i široko se koristi u praksi, uključujući i naizmjeničnu struju.

Princip rada Ohmovog zakona u kompletnom kolu jednosmerne struje može se jasno videti kada se izvodi jednostavan eksperiment. Kao što slika pokazuje, to će zahtijevati izvor struje s naponom U na njegovim elektrodama, bilo koji konstantan otpor R i spojne žice. Kao otpor možete uzeti običnu lampu sa žarnom niti. Kroz njegovu nit će teći struja koju stvaraju elektroni koji se kreću unutar metalnog vodiča, u skladu s formulom I = U / R.

Sistem zajedničkog kola sastojat će se od vanjskog dijela koji uključuje otpor, spojne žice i kontakte baterije i unutrašnjeg dijela koji se nalazi između elektroda izvora struje. Kroz unutrašnji dio će također teći struja koju čine joni sa pozitivnim i negativnim nabojem. Katoda i anoda će početi akumulirati naboje s plusom i minusom, nakon čega će se pojaviti među njima.

Puno kretanje jona će biti otežano unutrašnjim otporom baterije r, koji ograničava izlaz struje na vanjsko kolo i smanjuje njegovu snagu do određene granice. Posljedično, struja u zajedničkom kolu prolazi unutar unutrašnjeg i vanjskog kola, naizmjenično savladavajući ukupni otpor segmenata (R + r). Na veličinu struje utječe koncept kao što je elektromotorna sila - EMF primijenjena na elektrode, označena simbolom E.

Vrijednost EMF-a može se izmjeriti na terminalima baterije pomoću voltmetra sa isključenim vanjskim krugom. Nakon spajanja opterećenja, na voltmetru se pojavljuje napon U. Dakle, kada je opterećenje isključeno U = E, kada je spojeno vanjsko kolo U< E.

EMF daje poticaj kretanju naboja u kompletnom krugu i određuje jačinu struje I = E / (R + r). Ova formula odražava Ohmov zakon za kompletan DC električni krug. Na njemu su jasno vidljivi znakovi unutrašnjih i vanjskih kontura. Ako je opterećenje isključeno, nabijene čestice će se i dalje kretati unutar baterije. Ova pojava se naziva struja samopražnjenja, što dovodi do nepotrebne potrošnje katodnih metalnih čestica.

Pod uticajem unutrašnje energije izvora energije, otpor izaziva zagrevanje i njegovo dalje rasipanje van elementa. Postepeno, napunjenost baterije potpuno nestaje bez ikakvih ostataka.

Ohmov zakon za kolo naizmjenične struje

Ohmov zakon će izgledati drugačije za AC kola. Ako kao osnovu uzmemo formulu I = U / R, tada se uz aktivni otpor R dodaju induktivni XL i kapacitivni XC otpori, koji se odnose na reaktivne. Takvi se električni krugovi koriste mnogo češće od veza sa samo jednim aktivnim otporom i omogućuju vam izračunavanje bilo koje opcije.

Ovo također uključuje parametar ω, koji je ciklička frekvencija mreže. Njegova vrijednost je određena formulom ω = 2πf, u kojoj je f frekvencija ove mreže (Hz). Uz konstantnu struju, ova frekvencija će biti nula, a kapacitivnost će poprimiti beskonačnu vrijednost. U tom slučaju, DC električni krug će biti prekinut, odnosno nema reaktancije.

AC krug se ne razlikuje od DC kola, s izuzetkom izvora napona. Opća formula ostaje ista, ali dodavanje reaktivnih elemenata u potpunosti će promijeniti njen sadržaj. Parametar f više neće biti nula, što ukazuje na prisutnost reaktanse. Također utječe na struju koja teče u kolu i uzrokuje rezonanciju. Simbol Z se koristi za označavanje impedancije petlje.

Označena vrijednost neće biti jednaka aktivnom otporu, odnosno Z ≠ R. Ohmov zakon za naizmjeničnu struju će sada izgledati kao formula I = U / Z. Poznavanje ovih karakteristika i ispravna upotreba formula pomoći će da se izbjegnu pogrešna rješenja električnih problema i spriječi kvar pojedinih elemenata kola.