کار انجام شده توسط جریان مستقیماً با ولتاژ متناسب است. انواع قوانین اهم

اگرمن - قدرت فعلی،U - ولتاژ، aآر - پس مقاومت

من =

این قانون استنام قانون اهم ، به نام دانشمندی که آن را کشف کرده است.

اغلب لازم است جریان در مدار تنظیم شود. برای این منظور از دستگاه های خاصی به نام رئوستات استفاده می شود. در رئوستات، یک سیم ساخته شده از ماده ای با مقاومت بالا به دور یک استوانه سرامیکی پیچیده می شود. در بالای سیم پیچ یک میله فلزی وجود دارد که تماس می تواند در امتداد آن حرکت کند. تماس در برابر سیم پیچ فشرده می شود. وقتی حرکت می کند، طول سیم پیچی که جریان از آن عبور می کند و بر این اساس مقاومت رئوستات تغییر می کند. رئوستات و نماد آن در نمودارها در شکل 17 نشان داده شده است.

قانون اهم برای یک مدار کامل

بگذار زمان ببردتی بار الکتریکی از سطح مقطع هادی عبور می کندq سپس کار نیروهای خارجی هنگام حرکت بار را می توان به صورت زیر نوشت:

Ast = q.

طبق تعریف جریان

q = آن.

از همین رو

Ast = آی تی .

هنگام انجام این کار بر روی مقاطع داخلی و خارجی مدار که مقاومت آنآر وr ، مقداری گرما آزاد می شودس . طبق قانون ژول-لنز برابر است با:

Q = I Rt + I r.

طبق قانون بقای انرژی

A = Q.

از این رو،

= IR + من r

حاصلضرب جریان و مقاومت یک بخش از مدار را اغلب افت ولتاژ در آن بخش می نامند. بنابراین، EMF برابر است با مجموع افت ولتاژ در بخش های داخلی و خارجی مدار بسته. به طور معمول این عبارت به این صورت نوشته می شود:

من = /( آر + r ).

این وابستگی به طور تجربی توسط G. Ohm به دست آمد و قانون اهم برای یک زنجیره کامل نامیده می شود و به این صورت است:

شدت جریان در یک مدار کامل نسبت مستقیم با emf منبع جریان و با مقاومت کل مدار نسبت معکوس دارد.

هنگامی که مدار باز است، emf برابر با ولتاژ در پایانه های منبع است و بنابراین، می توان آن را با یک ولت متر اندازه گیری کرد.

f214. نیروهای هسته ای

هسته حاوی پروتون هایی است که دافعه متقابل کولن را تجربه می کنند و نوترون ها. پایداری هسته‌هایی که تحت تأثیر نیروهای دافعه کولن از هم جدا نمی‌شوند، نشان می‌دهد که نیروهای جاذبه خاصی به نام نیروهای هسته‌ای در هسته‌ها عمل می‌کنند. نیروهای هسته ای نمی توانند نیروهای متقابل کولن معمولی باشند. برهم کنش کولن بین یک پروتون و یک پروتون به دافعه کاهش می یابد، اما بین یک نوترون و یک پروتون، یا یک نوترون و یک نوترون، وجود ندارد. نیروهای الکتریکی به بار بستگی دارند و در مقایسه با نیروهای هسته ای کوچک هستند. نیروهای گرانشی همچنین نمی توانند ذرات را در هسته نگه دارند زیرا آنها بسیار کوچک هستند. به عنوان مثال، برهمکنش گرانشی دو پروتون 1036 برابر کمتر از برهمکنش کولن آنها است. نیروهای برهمکنش مغناطیسی نمی توانند به عنوان نیروهای هسته ای عمل کنند. محاسبات "نشان می دهد که انرژی" برهمکنش مغناطیسی، به عنوان مثال، یک پروتون و یک نوترون در هسته یک اتم دوتریوم |H، حدود 0.1 مگا ولت است، که بسیار کمتر از انرژی اتصال نوکلئون ها در هسته (2.2 مگا ولت) است. ).

همه اینها نشان می دهد که نیروهای هسته ای را نمی توان به نیروهای الکتریکی، مغناطیسی یا گرانشی تقلیل داد، بلکه نشان دهنده نوع خاصی از نیرو است.

برهمکنش بین نوکلئون ها در یک هسته نمونه ای از برهمکنش های قوی است - برهمکنش هایی از طریق نیروهای هسته ای.

برای یک مهندس برق و الکترونیک، یکی از قوانین اساسی قانون اهم است. هر روز، کار چالش های جدیدی را برای یک متخصص ایجاد می کند و اغلب لازم است جایگزینی برای یک مقاومت سوخته یا گروهی از عناصر انتخاب شود. یک برقکار اغلب مجبور است کابل ها را برای انتخاب مناسب تغییر دهد، شما باید جریان بار را "تخمین" کنید، بنابراین باید از ساده ترین قوانین و روابط فیزیکی در زندگی روزمره استفاده کنید. اهمیت قانون اهم در مهندسی برق بسیار زیاد است.

مرجع تاریخی

سالی که قانون اهم کشف شد در سال 1826 توسط دانشمند آلمانی گئورگ اهم بود. او به طور تجربی قانون رابطه بین جریان، ولتاژ و نوع هادی را تعیین و تشریح کرد. بعدها مشخص شد که جزء سوم چیزی بیش از مقاومت نیست. پس از آن، این قانون به نام کاشف نامگذاری شد، اما موضوع به قانون محدود نشد، به عنوان قدردانی از کار او، کمیت فیزیکی به نام او نامگذاری شد.

کمیتی که در آن مقاومت اندازه گیری می شود به نام گئورگ اهم نامگذاری شده است. به عنوان مثال، مقاومت ها دو ویژگی اصلی دارند: توان بر حسب وات و مقاومت - واحد اندازه گیری بر حسب اهم، کیلو اهم، مگا اهم و غیره.

قانون اهم برای بخش مدار

برای توصیف یک مدار الکتریکی که حاوی EMF نیست، می توانید از قانون اهم برای بخشی از مدار استفاده کنید. این ساده ترین شکل ضبط است. به نظر می رسد این است:

جایی که I جریان است که با آمپر اندازه گیری می شود، U ولتاژ بر حسب ولت، R مقاومت بر حسب اهم است.

این فرمول به ما می گوید که جریان با ولتاژ نسبت مستقیم و با مقاومت نسبت معکوس دارد - این فرمول دقیق قانون اهم است. معنای فیزیکی این فرمول توصیف وابستگی جریان از طریق بخشی از مدار با مقاومت و ولتاژ مشخص است.

توجه!این فرمول برای جریان مستقیم معتبر است.

علاوه بر رابطه بین مقادیر الکتریکی، این فرم به ما می گوید که نمودار جریان در مقابل ولتاژ در مقاومت خطی است و معادله تابع برآورده می شود:

f(x) = ky یا f(u) = IR یا f(u)=(1/R)*I

قانون اهم برای مقطعی از مدار برای محاسبه مقاومت مقاومت در قسمتی از مدار یا تعیین جریان عبوری از آن در یک ولتاژ و مقاومت مشخص استفاده می شود. به عنوان مثال، ما یک مقاومت R با مقاومت 6 اهم داریم، ولتاژ 12 ولت به پایانه های آن اعمال می شود، باید بفهمیم که چه مقدار جریان از آن عبور می کند. بیایید محاسبه کنیم:

I=12 V/6 Ohm=2 A

یک هادی ایده آل هیچ مقاومتی ندارد، اما به دلیل ساختار مولکول های ماده ای که از آن تشکیل شده است، هر جسم رسانایی دارای مقاومت است. به عنوان مثال، این دلیلی برای انتقال از سیم های آلومینیومی به مسی در شبکه های برق خانگی بود. مقاومت مس (اهم در هر 1 متر طول) کمتر از مقاومت آلومینیوم است. بر این اساس، سیم های مسی کمتر گرم می شوند و جریان های بالایی را تحمل می کنند، به این معنی که می توانید از سیم با مقطع کوچکتر استفاده کنید.

مثال دیگر این است که مارپیچ دستگاه های گرمایشی و مقاومت ها دارای مقاومت بالایی هستند، زیرا از فلزات مختلف با مقاومت بالا مانند نیکروم، کانتال و غیره ساخته شده‌اند. هنگامی که حامل‌های بار در یک هادی حرکت می‌کنند، با ذرات موجود در شبکه بلوری برخورد می‌کنند و در نتیجه انرژی به شکل گرما آزاد می‌شود و رسانا گرم می شود. هرچه جریان بیشتر باشد، هر چه برخورد بیشتر باشد، گرمایش بیشتر می شود.

برای کاهش گرما، هادی یا باید کوتاه شود یا ضخامت آن (سطح مقطع) افزایش یابد. این اطلاعات را می توان به صورت فرمول نوشت:

سیم R =ρ(L/S)

جایی که ρ مقاومت بر حسب اهم * میلی‌متر 2/m است، L طول بر حسب m، S سطح مقطع است.

قانون اهم برای مدارهای موازی و سری

بسته به نوع اتصال، الگوهای مختلف جریان و توزیع ولتاژ مشاهده می شود. برای قسمتی از مدار که عناصر را به صورت سری متصل می کند، ولتاژ، جریان و مقاومت طبق فرمول یافت می شود:

این بدان معنی است که همان جریان در مداری از تعداد دلخواه از عناصر متصل به صورت سری جریان می یابد. در این حالت، ولتاژ اعمال شده به تمام عناصر (مجموع افت ولتاژ) برابر با ولتاژ خروجی منبع تغذیه است. هر عنصر به طور جداگانه دارای ولتاژ اعمال شده خاص خود است و به قدرت فعلی و مقاومت عنصر خاص بستگی دارد:

عنصر U el =I*R

مقاومت یک بخش مدار برای عناصر موازی متصل با فرمول محاسبه می شود:

1/R=1/R1+1/R2

برای اتصال مخلوط، زنجیره باید به شکلی معادل کاهش یابد. به عنوان مثال، اگر یک مقاومت به دو مقاومت موازی متصل است، ابتدا مقاومت مقاومت های موازی متصل را محاسبه کنید. مقاومت کل دو مقاومت را دریافت خواهید کرد و تنها کاری که باید انجام دهید این است که آن را به مقاومت سوم که به صورت سری به آنها متصل است اضافه کنید.

قانون اهم برای یک مدار کامل

یک مدار کامل نیاز به منبع تغذیه دارد. یک منبع تغذیه ایده آل دستگاهی است که تنها ویژگی را داشته باشد:

• ولتاژ، اگر منبع EMF باشد.
• قدرت جریان، اگر منبع جریان باشد.

چنین منبع تغذیه ای قادر به ارائه هر توانی با پارامترهای خروجی بدون تغییر است. در یک منبع برق واقعی، پارامترهایی مانند قدرت و مقاومت داخلی نیز وجود دارد. در اصل مقاومت داخلی یک مقاومت خیالی است که به صورت سری با منبع EMF نصب می شود.

فرمول قانون اهم برای یک مدار کامل مشابه به نظر می رسد، اما مقاومت داخلی IP اضافه شده است. برای یک زنجیره کامل با فرمول نوشته شده است:

I=ε/(R+r)

در جایی که ε EMF بر حسب ولت است، R مقاومت بار، r مقاومت داخلی منبع تغذیه است.

در عمل، مقاومت داخلی کسری از اهم است و برای منابع گالوانیکی به طور قابل توجهی افزایش می یابد. این را زمانی مشاهده کرده اید که دو باتری (نو و مرده) دارای ولتاژ یکسانی هستند، اما یکی جریان مورد نیاز را تولید می کند و به درستی کار می کند و دومی کار نمی کند، زیرا ... با کوچکترین بار افت می کند.

قانون اهم به صورت دیفرانسیل و انتگرال

برای یک بخش همگن مدار، فرمول های فوق برای یک هادی غیریکنواخت معتبر است، لازم است آن را به کوتاه ترین بخش ها تقسیم کنیم تا تغییرات در ابعاد آن در این بخش به حداقل برسد. به این قانون اهم در فرم دیفرانسیل می گویند.

به عبارت دیگر: چگالی جریان مستقیماً با ولتاژ و هدایت بخش بی نهایت کوچکی از هادی متناسب است.

به صورت انتگرال:

قانون اهم برای جریان متناوب

هنگام محاسبه مدارهای AC، به جای مفهوم مقاومت، مفهوم "امپدانس" معرفی می شود. امپدانس با حرف Z نشان داده می شود، شامل مقاومت بار فعال Ra و راکتانس X (یا Rr) می باشد. این به دلیل شکل جریان سینوسی (و جریان های هر شکل دیگر) و پارامترهای عناصر القایی و همچنین قوانین کموتاسیون است:

1. جریان در یک مدار با اندوکتانس نمی تواند فورا تغییر کند.
2. ولتاژ در مدار با خازن نمی تواند فورا تغییر کند.

بنابراین، جریان شروع به تاخیر یا هدایت ولتاژ می کند و توان کل به فعال و راکتیو تقسیم می شود.

X L و X C اجزای واکنش دهنده بار هستند.

در این راستا مقدار cosF معرفی شده است:

در اینجا - Q - توان راکتیو ناشی از جریان متناوب و اجزای القایی - خازنی، P - توان فعال (توزیع شده بر روی اجزای فعال)، S - قدرت ظاهری، cosФ - ضریب توان.

شاید متوجه شده باشید که فرمول و نمایش آن با قضیه فیثاغورث همپوشانی دارد. این در واقع درست است، و زاویه Ф بستگی به بزرگی مولفه راکتیو بار دارد - هر چه بزرگتر باشد، بزرگتر است. در عمل، این منجر به این واقعیت می شود که جریان واقعی در شبکه بیشتر از آن است که توسط متر خانگی ثبت شده است، در حالی که شرکت ها برای قدرت کامل هزینه می پردازند.

در این مورد، مقاومت به شکل پیچیده ارائه می شود:

در اینجا j واحد خیالی است که برای شکل پیچیده معادلات معمول است. کمتر با i نشان داده می شود، اما در مهندسی برق مقدار موثر جریان متناوب نیز نشان داده می شود، بنابراین، برای اینکه اشتباه نشود، بهتر است از j استفاده کنید.

واحد خیالی برابر است با √-1. منطقی است که در مجذور آن عددی وجود نداشته باشد که بتواند نتیجه منفی "-1" داشته باشد.

چگونه قانون اهم را به خاطر بسپاریم

برای به خاطر سپردن قانون اهم، می توانید فرمول را با کلمات ساده ای مانند:

هر چه ولتاژ بالاتر باشد، جریان بالاتر، مقاومت بالاتر، جریان کمتر است.

یا از تصاویر و قوانین یادگاری استفاده کنید. اولین مورد ارائه قانون اهم در قالب یک هرم - به طور خلاصه و واضح است.

قانون یادگاری شکل ساده شده ای از یک مفهوم برای درک و مطالعه ساده و آسان است. می تواند به صورت شفاهی یا به صورت گرافیکی باشد. برای یافتن صحیح فرمول مورد نیاز، مقدار مورد نظر را با انگشت خود بپوشانید و پاسخ را به صورت محصول یا ضریب دریافت کنید. در اینجا نحوه کار آن آمده است:

دومی نمایش کاریکاتوری است. در اینجا نشان داده شده است: هر چه اهم بیشتر تلاش کند، عبور آمپر دشوارتر است و هر چه ولت بیشتر باشد، عبور آمپر آسان تر است.

قانون اهم یکی از قوانین اساسی در مهندسی برق بدون دانش آن است، اکثر محاسبات غیرممکن است. و در کارهای روزمره اغلب لازم است که جریان را با مقاومت تبدیل یا تعیین کنیم. درک اشتقاق آن و منشأ همه کمیت ها اصلاً ضروری نیست - اما فرمول های نهایی باید تسلط داشته باشند. در پایان، مایلم یادآوری کنم که یک جوک قدیمی در بین برقکاران وجود دارد: "اگر اوم را نمی شناسید، در خانه بمانید."و اگر هر شوخی ذره ای از حقیقت داشته باشد، در اینجا این دانه حقیقت 100٪ است. اگر می خواهید در عمل حرفه ای شوید، مبانی نظری را مطالعه کنید و مقالات دیگر سایت ما در این زمینه به شما کمک می کند.

پسندیدن( 0 ) من دوست ندارم( 0 )

ما شروع به انتشار مطالب در بخش جدید "" می کنیم و در مقاله امروز در مورد مفاهیم اساسی صحبت خواهیم کرد که بدون آنها نمی توان یک دستگاه الکترونیکی یا مدار واحد را مورد بحث قرار داد. همانطور که ممکن است حدس زده باشید، منظور من است جریان، ولتاژ و مقاومت😉 علاوه بر این، از قانونی که رابطه این مقادیر را تعیین می کند غافل نخواهیم شد، اما جلوی خودمان نمی افتم، به تدریج حرکت کنیم.

پس بیایید با مفهوم شروع کنیم ولتاژ.

ولتاژ.

الف- مقدماتی ولتاژانرژی (یا کاری) است که برای انتقال یک واحد بار مثبت از نقطه ای با پتانسیل کم به نقطه ای با پتانسیل بالا صرف می شود (یعنی نقطه اول پتانسیل منفی بیشتری نسبت به نقطه دوم دارد). از درس فیزیک به یاد داریم که پتانسیل یک میدان الکترواستاتیک یک کمیت اسکالر برابر با نسبت انرژی پتانسیل یک بار در میدان به این بار است. بیایید به یک مثال کوچک نگاه کنیم:

یک میدان الکتریکی ثابت در فضا وجود دارد که شدت آن برابر است E. دو نقطه واقع در فاصله را در نظر بگیرید داز یکدیگر. بنابراین ولتاژ بین دو نقطه چیزی بیش از اختلاف پتانسیل در این نقاط نیست:

در عین حال، ارتباط بین قدرت میدان الکترواستاتیک و اختلاف پتانسیل بین دو نقطه را فراموش نکنید:

و در نتیجه، فرمولی را دریافت می کنیم که تنش و تنش را به هم متصل می کند:

در الکترونیک، هنگام در نظر گرفتن مدارهای مختلف، ولتاژ هنوز به عنوان اختلاف پتانسیل بین نقاط در نظر گرفته می شود. بر این اساس، مشخص می شود که ولتاژ در مدار مفهومی است که با دو نقطه در مدار مرتبط است. یعنی مثلاً بگوییم "ولتاژ در یک مقاومت" کاملاً صحیح نیست. و اگر آنها در مورد ولتاژ در نقطه ای صحبت کنند، منظور آنها اختلاف پتانسیل بین این نقطه و "زمین". اینگونه است که ما به آرامی به مفهوم مهم دیگری در مطالعه الکترونیک یعنی مفهوم رسیدیم "زمین":) پس اینجاست "زمین"در مدارهای الکتریکی اغلب پذیرفته شده است که نقطه پتانسیل صفر را در نظر بگیریم (یعنی پتانسیل این نقطه برابر با 0 است).

بیایید چند کلمه بیشتر در مورد واحدهایی بگوییم که به تعیین کمیت کمک می کنند ولتاژ. واحد اندازه گیری است ولت (V). با نگاهی به تعریف مفهوم ولتاژ، به راحتی می توانیم بفهمیم که برای جابجایی یک بار قدر 1 عدد آویزبین نقاط دارای اختلاف پتانسیل 1 ولت، لازم است کار برابر با 1 ژول. با این، به نظر می رسد همه چیز روشن است و می توانیم ادامه دهیم

و در ردیف بعدی یک مفهوم دیگر داریم، یعنی جاری.

جریان، قدرت جریان در یک مدار.

چیست؟ برق?

بیایید فکر کنیم اگر ذرات باردار مثلاً الکترون ها تحت تأثیر میدان الکتریکی قرار گیرند چه اتفاقی می افتد... هادی را در نظر بگیرید که یک ولتاژ:

از جهت شدت میدان الکتریکی ( E) می توانیم نتیجه بگیریم که title="Rendered by QuickLaTeX.com" height="16" width="60" style="vertical-align: -4px;"> (вектор напряженности всегда направлен в сторону уменьшения потенциала). На каждый электрон начинает действовать сила:!}

جایی که e بار الکترون است.

و از آنجایی که الکترون یک ذره با بار منفی است، بردار نیرو در جهت مخالف جهت بردار شدت میدان هدایت خواهد شد. بنابراین ذرات تحت تأثیر نیرو، همراه با حرکت آشفته، حرکت جهتی نیز پیدا می کنند (بردار سرعت V در شکل). در نتیجه، بوجود می آید برق 🙂

جریان حرکت منظم ذرات باردار تحت تأثیر میدان الکتریکی است.

نکته مهم این است که فرض می شود جریان از نقطه ای با پتانسیل مثبت تر به نقطه ای با پتانسیل منفی تر می رود، حتی اگر الکترون در جهت مخالف حرکت کند.

نه تنها الکترون ها می توانند به عنوان حامل بار عمل کنند. به عنوان مثال، در الکترولیت ها و گازهای یونیزه شده، جریان جریان در درجه اول با حرکت یون ها مرتبط است که ذرات با بار مثبت هستند. بر این اساس، جهت بردار نیروی وارد بر آنها (و در عین حال بردار سرعت) با جهت بردار منطبق خواهد بود. E. و در این حالت ، هیچ تناقضی ایجاد نمی شود ، زیرا جریان دقیقاً در جهتی که ذرات در آن حرکت می کنند جریان می یابد :)

برای تخمین جریان در مدار، مقداری به عنوان قدرت جریان بدست آوردند. بنابراین، قدرت فعلی (من) کمیتی است که سرعت حرکت بار الکتریکی را در یک نقطه مشخص می کند. واحد جریان است آمپر. قدرت جریان در هادی برابر است با 1 آمپر، اگر برای 1 ثانیهبار از سطح مقطع هادی عبور می کند 1 عدد آویز.

ما قبلاً مفاهیم را پوشش داده ایم جریان و ولتاژ، اکنون بیایید بفهمیم که این مقادیر چگونه به هم مرتبط هستند. و برای این باید مطالعه کنیم که چیست مقاومت هادی.

مقاومت هادی/مدار.

عبارت " مقاومت” قبلاً برای خودش صحبت می کند 😉

بنابراین، مقاومت- کمیت فیزیکی مشخص کننده خواص هادی برای جلوگیری از ( مقاومت کردن) عبور جریان الکتریکی.

یک هادی مسی با طول در نظر بگیرید لبا سطح مقطع برابر است اس:

مقاومت هادی به عوامل مختلفی بستگی دارد:

مقاومت ویژه یک مقدار جدولی است.

فرمولی که با آن می توانید مقاومت یک هادی را محاسبه کنید به شرح زیر است:

برای مورد ما برابر خواهد بود 0.0175 (اهم * میلی متر در متر مربع)- مقاومت مس طول هادی را بگذارید 0.5 متر، و سطح مقطع برابر است با 0.2 متر مربع میلی متر. سپس:

همانطور که قبلاً از مثال متوجه شدید، واحد اندازه گیری است مقاومتاست اهم 😉

با مقاومت هادیهمه چیز روشن است، وقت آن است که رابطه را مطالعه کنید مقاومت ولتاژ، جریان و مدار.

و در اینجا قانون اساسی همه الکترونیک به کمک ما می آید - قانون اهم:

جریان در مدار با ولتاژ نسبت مستقیم و با مقاومت مقطع مدار مورد نظر نسبت معکوس دارد.

بیایید ساده ترین مدار الکتریکی را در نظر بگیریم:

مطابق قانون اهم، ولتاژ و جریان در مدار به صورت زیر مرتبط هستند:

بگذارید ولتاژ 10 ولت و مقاومت مدار 200 اهم باشد. سپس جریان در مدار به صورت زیر محاسبه می شود:

همانطور که می بینید، همه چیز سخت نیست :)

شاید اینجا جایی است که مقاله امروز را تمام کنیم، از توجه شما متشکرم و به زودی شما را می بینیم! 🙂

اگر ولتاژ عمل کننده در یک مدار الکتریکی را چندین بار افزایش دهید، جریان در این مدار به همان میزان افزایش می یابد. و اگر مقاومت مدار را چندین بار افزایش دهید، جریان به همان میزان کاهش می یابد. به طور مشابه، هرچه فشار بیشتر و مقاومت کمتری در برابر حرکت آب ایجاد کند، جریان آب در لوله بیشتر می شود.

برای بیان ساده ترین قانون اهم به صورت ریاضی، اعتقاد بر این است که مقاومت هادی که در آن جریان 1 A با ولتاژ 1 ولت عبور می کند، 1 اهم است.

جریان در آمپر را همیشه می توان با تقسیم ولتاژ بر حسب ولت بر مقاومت بر حسب اهم تعیین کرد. از همین رو قانون اهم برای بخش مداربا فرمول زیر نوشته می شود:

محاسباتی که با استفاده از قانون اهم برای مقطعی از مدار انجام می شود، زمانی درست خواهد بود که ولتاژ بر حسب ولت، مقاومت بر حسب اهم و جریان بر حسب آمپر بیان شود. اگر از چندین واحد اندازه گیری این کمیت ها استفاده شود (مثلاً میلی آمپر، میلی ولت، مگا اهم و غیره) باید به ترتیب به آمپر، ولت و اهم تبدیل شوند. برای تأکید بر این موضوع، گاهی اوقات فرمول قانون اهم برای یک بخش از مدار به صورت زیر نوشته می شود:

آمپر = ولت/اهم

همچنین می توانید جریان را بر حسب میلی آمپر و میکرو آمپر محاسبه کنید، در حالی که ولتاژ باید به ترتیب بر حسب ولت و مقاومت به ترتیب بر حسب کیلو اهم و مگا اهم بیان شود.

قانون اهم برای هر بخش از مدار معتبر است. اگر لازم است جریان در یک بخش معین از مدار تعیین شود، لازم است ولتاژ موجود در این بخش (شکل 1) بر مقاومت این بخش خاص تقسیم شود.

شکل 1. استفاده از قانون اهم در مقطعی از مدار

بیایید مثالی از محاسبه جریان با استفاده از قانون اهم ارائه دهیم. فرض کنید می خواهید جریان یک لامپ با مقاومت 2.5 اهم را تعیین کنید، اگر ولتاژ اعمال شده به لامپ 5 ولت باشد. با تقسیم 5 ولت بر 2.5 اهم، مقدار جریان 2 A به دست می آید. در مثال دوم، ما جریانی را که تحت تأثیر ولتاژ 500 ولت در مداری که مقاومت آن 0.5 مواهم است تعیین کنید. برای این کار مقاومت را بر حسب اهم بیان می کنیم. با تقسیم 500 ولت بر 500000 اهم، مقدار جریان موجود در مدار را می یابیم که برابر با 0.001 A یا 1 میلی آمپر است.

اغلب با دانستن جریان و مقاومت، ولتاژ با استفاده از قانون اهم تعیین می شود. بیایید فرمول تعیین ولتاژ را بنویسیم

از این فرمول مشخص می شود که ولتاژ در انتهای یک بخش معین از مدار مستقیماً با جریان و مقاومت متناسب است. درک معنای این وابستگی دشوار نیست. اگر مقاومت بخشی از مدار را تغییر ندهید، تنها با افزایش ولتاژ می توانید جریان را افزایش دهید. این بدان معنی است که با مقاومت ثابت، جریان بیشتر مربوط به ولتاژ بیشتر است. اگر لازم است جریان یکسانی در مقاومت های مختلف به دست آید، با مقاومت بالاتر باید ولتاژ مربوطه بالاتری وجود داشته باشد.

ولتاژ در یک بخش از مدار اغلب نامیده می شود افت ولتاژ. این اغلب منجر به سوء تفاهم می شود. بسیاری از مردم فکر می کنند که افت ولتاژ نوعی ولتاژ هدر رفته غیر ضروری است. در واقع، مفاهیم ولتاژ و افت ولتاژ معادل هستند.

محاسبه ولتاژ با استفاده از قانون اهم را می توان با مثال زیر نشان داد. اجازه دهید جریانی معادل 5 میلی آمپر از قسمتی از مدار با مقاومت 10 کیلو اهم عبور کند و باید ولتاژ این قسمت را تعیین کنید.

ضرب I = 0.005 A در R -10000 اهم ولتاژ 50 ولت به دست می دهد. ما می توانیم با ضرب 5 میلی آمپر در 10 کیلو اهم به همان نتیجه برسیم: U = 50 ولت

در دستگاه های الکترونیکی جریان معمولا بر حسب میلی آمپر و مقاومت بر حسب کیلو اهم بیان می شود. بنابراین، استفاده از این واحدهای اندازه گیری در محاسبات طبق قانون اهم راحت است.

اگر ولتاژ و جریان مشخص باشد، قانون اهم نیز مقاومت را محاسبه می کند. فرمول این مورد به صورت زیر نوشته شده است: R = U/I.

مقاومت همیشه نسبت ولتاژ به جریان است.اگر ولتاژ چندین بار کم یا زیاد شود، جریان به همان تعداد بار کم یا زیاد می شود. نسبت ولتاژ به جریان، برابر با مقاومت، بدون تغییر باقی می ماند.

فرمول تعیین مقاومت نباید به این معنا باشد که مقاومت یک هادی معین به جریان خروجی و ولتاژ بستگی دارد. مشخص است که بستگی به طول، سطح مقطع و مواد هادی دارد. در ظاهر، فرمول تعیین مقاومت شبیه فرمول محاسبه جریان است، اما یک تفاوت اساسی بین آنها وجود دارد. جریان در یک بخش معین از مدار واقعاً به ولتاژ و مقاومت بستگی دارد و با تغییر آنها تغییر می کند. و مقاومت یک بخش معین از مدار یک مقدار ثابت است، مستقل از تغییرات ولتاژ و جریان، اما برابر با نسبت این مقادیر.

هنگامی که جریان یکسانی در دو بخش از یک مدار عبور می کند و ولتاژهای اعمال شده به آنها متفاوت است، واضح است که قسمتی که ولتاژ بیشتری به آن اعمال می شود به نسبت مقاومت بیشتری دارد. و اگر تحت تأثیر ولتاژ یکسان، جریانهای متفاوتی در دو بخش مختلف مدار بگذرد، جریان کوچکتر همیشه در قسمتی خواهد بود که مقاومت بیشتری دارد. همه اینها از فرمول اساسی قانون اهم برای یک بخش از مدار ناشی می شود، یعنی از این واقعیت که هر چه جریان بیشتر باشد، ولتاژ بیشتر و مقاومت کمتر است.

محاسبه مقاومت را با استفاده از قانون اهم برای بخشی از مدار با استفاده از مثال زیر نشان خواهیم داد. اجازه دهید باید مقاومت بخشی را پیدا کنید که از آن جریان 50 میلی آمپر با ولتاژ 40 ولت عبور می کند. با بیان جریان بر حسب آمپر، I = 0.05 A بدست می آوریم. 40 را بر 0.05 تقسیم می کنیم و می بینیم که مقاومت 800 اهم است.

قانون اهم را می توان به وضوح به عنوان به اصطلاح نشان داد مشخصات جریان-ولتاژ. همانطور که می دانید رابطه مستقیم بین دو کمیت، خط مستقیمی است که از مبدا می گذرد. این وابستگی معمولا نامیده می شود خطی.

در سال 1826 دانشمند آلمانی گئورگ اهم کشفی کرد و شرح داد
یک قانون تجربی در مورد رابطه بین شاخص هایی مانند قدرت جریان، ولتاژ و ویژگی های هادی در مدار. پس از آن، پس از نام دانشمند، شروع به نامگذاری قانون اهم شد.

بعدها مشخص شد که این ویژگی ها چیزی نیست جز مقاومت هادی که در هنگام تماس آن با الکتریسیته ایجاد می شود. این مقاومت خارجی (R) است. همچنین یک مقاومت داخلی (r) مشخصه منبع جریان وجود دارد.

قانون اهم برای بخش مدار

طبق قانون تعمیم یافته اهم برای بخش خاصی از مدار، شدت جریان در یک بخش از مدار با ولتاژ انتهای بخش نسبت مستقیم و با مقاومت نسبت عکس دارد.

جایی که U ولتاژ انتهای بخش، I قدرت جریان، R مقاومت هادی است.

با در نظر گرفتن فرمول فوق، می توان مقادیر مجهول U و R را با انجام عملیات ساده ریاضی یافت.

فرمول های فوق فقط زمانی معتبر هستند که شبکه فقط مقاومت را تجربه کند.

قانون اهم برای مدار بسته

قدرت جریان مدار کامل برابر است با EMF تقسیم بر مجموع مقاومت های مقاطع همگن و ناهمگن مدار.

یک شبکه بسته دارای مقاومت داخلی و خارجی است. بنابراین، فرمول های رابطه متفاوت خواهد بود.

در جایی که E نیروی الکتروموتور (EMF)، R مقاومت خارجی منبع، r مقاومت داخلی منبع است.

قانون اهم برای بخش غیر یکنواخت مدار

یک شبکه الکتریکی بسته شامل بخش هایی با ماهیت خطی و غیرخطی است. مقاطعی که منبع جریان ندارند و به تأثیرات خارجی وابسته نیستند خطی هستند و مقاطعی حاوی منبع غیرخطی هستند.

قانون اهم برای بخشی از یک شبکه با ماهیت همگن در بالا بیان شد. قانون بخش غیر خطی به شکل زیر خواهد بود:

I = U/ R = f1 – f2 + E/ R

جایی که f1 – f2 اختلاف پتانسیل در نقاط انتهایی بخش شبکه در نظر گرفته شده است

R - مقاومت کل بخش غیر خطی مدار

emf یک مقطع غیر خطی مدار می تواند بزرگتر از صفر یا کمتر باشد. اگر جهت حرکت جریانی که از منبع می آید با حرکت جریان در شبکه الکتریکی منطبق باشد، حرکت بارهای مثبت غالب شده و EMF مثبت خواهد بود. اگر جهت ها منطبق باشند، حرکت بارهای منفی ایجاد شده توسط EMF در شبکه افزایش می یابد.

قانون اهم برای جریان متناوب

در صورت وجود خازن یا اینرسی در شبکه، باید در محاسبات در نظر گرفت که مقاومت خود را تولید می کنند که از آن جریان متغیر می شود.

قانون اهم برای جریان متناوب به صورت زیر است:

که در آن Z مقاومت در تمام طول شبکه الکتریکی است. به آن امپدانس نیز می گویند. امپدانس از مقاومت فعال و واکنشی تشکیل شده است.

قانون اهم یک قانون اساسی علمی نیست، بلکه فقط یک رابطه تجربی است و در برخی شرایط ممکن است رعایت نشود:

• هنگامی که شبکه دارای فرکانس بالا است، میدان الکترومغناطیسی با سرعت بالا تغییر می کند و اینرسی حامل های بار باید در محاسبات در نظر گرفته شود.
• در شرایط دمای پایین با موادی که دارای ابررسانایی هستند.
• هنگامی که هادی توسط ولتاژ عبوری به شدت گرم می شود، نسبت جریان به ولتاژ متغیر می شود و ممکن است با قانون کلی مطابقت نداشته باشد.
• هنگامی که یک هادی یا دی الکتریک تحت ولتاژ بالا است.
• در لامپ های LED;
• در نیمه هادی ها و دستگاه های نیمه هادی.

به نوبه خود، عناصر و هادی هایی که با قانون اهم مطابقت دارند، اهمی نامیده می شوند.

قانون اهم می تواند توضیحی برای برخی از پدیده های طبیعی ارائه دهد. به عنوان مثال، وقتی پرندگانی را می بینیم که روی سیم های فشار قوی نشسته اند، یک سوال برای ما پیش می آید - چرا جریان الکتریکی بر آنها تأثیر نمی گذارد؟ این کاملاً ساده توضیح داده شده است. پرندگان که روی سیم ها نشسته اند نوعی هادی هستند. بیشتر ولتاژ روی شکاف بین پرنده ها می افتد و بخشی که روی خود "رساناها" می افتد برای آنها خطری ایجاد نمی کند.

اما این قانون فقط با یک تماس کار می کند. اگر پرنده ای با منقار یا بال خود سیم یا تیر تلگراف را لمس کند، ناگزیر از ولتاژ بسیار زیاد این نواحی خواهد مرد. چنین مواردی در همه جا اتفاق می افتد. از این رو به دلایل ایمنی در برخی از شهرک ها دستگاه های خاصی برای محافظت از پرندگان در برابر ولتاژ خطرناک تعبیه شده است. پرندگان در چنین سکوهایی کاملاً ایمن هستند.

قانون اهم نیز در عمل بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. الکتریسیته فقط با دست زدن به یک سیم خالی برای انسان کشنده است. اما در برخی موارد، مقاومت بدن انسان ممکن است متفاوت باشد.

به عنوان مثال، پوست خشک و دست نخورده نسبت به زخم یا پوستی که با عرق پوشیده شده است، مقاومت بیشتری در برابر اثرات الکتریسیته دارد. به دلیل کار زیاد، فشار عصبی و مسمومیت حتی با یک ولتاژ کم، فرد می تواند شوک الکتریکی شدیدی دریافت کند.

به طور متوسط، مقاومت بدن انسان 700 اهم است، به این معنی که ولتاژ 35 ولت برای انسان در هنگام کار با ولتاژ بالا، متخصصان استفاده می کنند.