Dacăeu - puterea curentului,U - tensiune, aR - rezistență, atunci
eu =
Această lege estenumele legii lui Ohm , numit după omul de știință care l-a descoperit.
Este adesea necesară reglarea curentului într-un circuit. În acest scop se folosesc dispozitive speciale numite reostate. Într-un reostat, un fir dintr-un material cu rezistivitate ridicată este înfășurat în jurul unui cilindru ceramic. Deasupra înfășurării există o tijă metalică de-a lungul căreia contactul se poate mișca. Contactul este presat pe înfășurare; când se mișcă, se modifică lungimea înfășurării prin care trece curentul și, în consecință, rezistența reostatului. Reostatul și simbolul său din diagrame sunt prezentate în Figura 17.
Legea lui Ohm pentru un circuit complet
Lasă-l să ia timpt o sarcină electrică va trece prin secțiunea transversală a conductoruluiq. Apoi, munca forțelor externe atunci când se mișcă o sarcină poate fi scrisă după cum urmează:
Ast = q.
Conform definiţiei curentului
q = It.
De aceea
Ast = Ea .
La efectuarea acestei lucrări pe secțiunile interne și externe ale circuitului, a căror rezistențăR Şir , se eliberează ceva căldurăQ . Conform legii Joule-Lenz, este egal cu:
Q = I Rt + I r.
Conform legii conservării energiei
A = Q.
Prin urmare,
= IR + eu r.
Produsul dintre curent și rezistența unei secțiuni a unui circuit este adesea numit cădere de tensiune pe acea secțiune. Astfel, EMF este egal cu suma căderilor de tensiune din secțiunile interne și externe ale circuitului închis. De obicei, această expresie este scrisă astfel:
eu = /( R + r ).
Această dependență a fost obținută experimental de G. Ohm și se numește legea lui Ohm pentru un circuit complet și se citește astfel:
Puterea curentului într-un circuit complet este direct proporțională cu fem-ul sursei de curent și invers proporțională cu rezistența totală a circuitului.
Când circuitul este deschis, fem este egală cu tensiunea la bornele sursei și, prin urmare, poate fi măsurată cu un voltmetru.
f214. Forţe nucleare
Nucleul conține protoni, care experimentează repulsie reciprocă de Coulomb, și neutroni. Stabilitatea nucleelor care nu se despart sub influența forțelor de respingere Coulomb indică faptul că în nuclee operează forțe de atracție specifice, numite forțe nucleare. Forțele nucleare nu pot fi forțe obișnuite de interacțiune Coulomb. Interacțiunea coulombiană dintre un proton și un proton este redusă la repulsie, dar între un neutron și un proton, sau un neutron și un neutron, este absentă. Forțele electrice depind de sarcină și sunt mici în comparație cu forțele nucleare. De asemenea, forțele gravitaționale nu pot reține particulele în miez, deoarece sunt prea mici. De exemplu, interacțiunea gravitațională a doi protoni este de 1036 de ori mai mică decât interacțiunea lor Coulomb. Forțele interacțiunii magnetice nu pot acționa ca forțe nucleare. Calculele „arată că energia” interacțiunii magnetice, de exemplu, un proton și un neutron în nucleul unui atom de deuteriu |H, este de aproximativ 0,1 MeV, ceea ce este mult mai mică decât energia de legare a nucleonilor din nucleu (2,2 MeV). ).
Toate acestea sugerează că forțele nucleare nu pot fi reduse la forțe electrice, magnetice sau gravitaționale, ci reprezintă un anumit tip de forță.
Interacțiunea dintre nucleoni dintr-un nucleu este un exemplu de interacțiuni puternice - interacțiuni prin forțe nucleare.
Pentru un electrician și inginer electronic, una dintre legile de bază este Legea lui Ohm. În fiecare zi, munca prezintă noi provocări pentru un specialist și adesea este necesar să se selecteze un înlocuitor pentru un rezistor ars sau un grup de elemente. Un electrician trebuie să schimbe adesea cablurile pentru a-l alege pe cel potrivit, trebuie să „estimați” curentul din sarcină, așa că trebuie să utilizați cele mai simple legi și relații fizice în viața de zi cu zi. Importanța Legii lui Ohm în inginerie electrică este colosală de altfel, majoritatea lucrărilor de diplomă în specialitățile de inginerie electrică sunt calculate cu 70-90% după o singură formulă.
Context istoric
Anul în care a fost descoperită Legea lui Ohm a fost 1826 de către omul de știință german Georg Ohm. El a determinat și descris empiric legea privind relația dintre curent, tensiune și tipul conductorului. Mai târziu s-a dovedit că a treia componentă nu este altceva decât rezistență. Ulterior, această lege a fost numită după descoperitor, dar problema nu s-a limitat la lege, o cantitate fizică a fost numită după numele său, ca un tribut adus lucrării sale.
Mărimea în care se măsoară rezistența este numită după Georg Ohm. De exemplu, rezistențele au două caracteristici principale: puterea în wați și rezistența - unitate de măsură în ohmi, kilo-ohmi, mega-ohmi etc.
Legea lui Ohm pentru o secțiune de circuit
Pentru a descrie un circuit electric care nu conține EMF, puteți utiliza legea lui Ohm pentru o secțiune a circuitului. Aceasta este cea mai simplă formă de înregistrare. Arata cam asa:
Unde I este curentul, măsurat în Amperi, U este tensiunea în volți, R este rezistența în Ohmi.
Această formulă ne spune că curentul este direct proporțional cu tensiunea și invers proporțional cu rezistența - aceasta este formularea exactă a Legii lui Ohm. Sensul fizic al acestei formule este de a descrie dependența curentului printr-o secțiune a circuitului cu o rezistență și o tensiune cunoscute.
Atenţie! Această formulă este valabilă pentru curent continuu, are mici diferențe;
În plus față de relația dintre mărimile electrice, această formă ne spune că graficul curentului față de tensiune în rezistență este liniar și ecuația funcției este satisfăcută:
f(x) = ky sau f(u) = IR sau f(u)=(1/R)*I
Legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit este utilizată pentru a calcula rezistența unui rezistor într-o secțiune a unui circuit sau pentru a determina curentul prin acesta la o tensiune și rezistență cunoscute. De exemplu, avem un rezistor R cu o rezistență de 6 ohmi, o tensiune de 12 V este aplicată la bornele sale. Trebuie să aflăm cât de mult curent va curge prin el. Să calculăm:
I=12 V/6 Ohm=2 A
Un conductor ideal nu are rezistență, dar datorită structurii moleculelor substanței din care este compus, orice corp conductor are rezistență. De exemplu, acesta a fost motivul tranziției de la firele de aluminiu la fire de cupru în rețelele electrice de acasă. Rezistivitatea cuprului (Ohm pe 1 metru lungime) este mai mică decât cea a aluminiului. În consecință, firele de cupru se încălzesc mai puțin și rezistă la curenți mari, ceea ce înseamnă că puteți utiliza un fir cu o secțiune transversală mai mică.
Un alt exemplu este că spiralele dispozitivelor și rezistențelor de încălzire au o rezistivitate ridicată, deoarece sunt fabricate din diferite metale cu rezistivitate ridicată, cum ar fi nicrom, kanthal etc. Când purtătorii de sarcină se deplasează printr-un conductor, se ciocnesc cu particulele din rețeaua cristalină, în urma cărora energia este eliberată sub formă de căldură și conductorul. se încălzește. Cu cât curentul este mai mare, cu atât mai multe ciocniri, cu atât încălzirea este mai mare.
Pentru a reduce încălzirea, conductorul trebuie fie scurtat, fie mărită grosimea lui (aria secțiunii transversale). Aceste informații pot fi scrise sub formă de formulă:
fir R =ρ(L/S)
Unde ρ este rezistivitatea în Ohm*mm 2 /m, L este lungimea în m, S este aria secțiunii transversale.
Legea lui Ohm pentru circuite paralele și serie
În funcție de tipul de conexiune, se observă diferite modele de flux de curent și distribuție a tensiunii. Pentru o secțiune a unui circuit, elementele de conectare în serie, tensiunea, curentul și rezistența se găsesc după formula:
Aceasta înseamnă că același curent circulă într-un circuit dintr-un număr arbitrar de elemente conectate în serie. În acest caz, tensiunea aplicată tuturor elementelor (suma căderilor de tensiune) este egală cu tensiunea de ieșire a sursei de alimentare. Fiecare element individual are propria sa tensiune aplicată și depinde de puterea și rezistența curentului respectiv:
U el =I*R element
Rezistența unei secțiuni de circuit pentru elementele conectate în paralel se calculează prin formula:
1/R=1/R1+1/R2
Pentru o conexiune mixtă, trebuie să reduceți lanțul la o formă echivalentă. De exemplu, dacă un rezistor este conectat la două rezistențe conectate în paralel, atunci calculați mai întâi rezistența celor conectate în paralel. Veți obține rezistența totală a două rezistențe și tot ce trebuie să faceți este să o adăugați la al treilea, care este conectat în serie cu ele.
Legea lui Ohm pentru un circuit complet
Un circuit complet necesită o sursă de alimentare. O sursă de alimentare ideală este un dispozitiv care are singura caracteristică:
- tensiune, dacă este o sursă de EMF;
- puterea curentului, dacă este o sursă de curent;
O astfel de sursă de energie este capabilă să furnizeze orice putere cu parametrii de ieșire neschimbați. Într-o sursă de energie reală, există și parametri precum puterea și rezistența internă. În esență, rezistența internă este un rezistor imaginar instalat în serie cu sursa EMF.
Formula Legii lui Ohm pentru un circuit complet arată similară, dar se adaugă rezistența internă a IP-ului. Pentru un lanț complet se scrie după formula:
I=ε/(R+r)
Unde ε este EMF în Volți, R este rezistența de sarcină, r este rezistența internă a sursei de alimentare.
În practică, rezistența internă este de fracțiuni de ohm, iar pentru sursele galvanice crește semnificativ. Ați observat acest lucru când două baterii (nouă și descărcată) au aceeași tensiune, dar una produce curentul necesar și funcționează corect, iar a doua nu funcționează, pentru că... se lasa la cea mai mica sarcina.
Legea lui Ohm în formă diferențială și integrală
Pentru o secțiune omogenă a circuitului, formulele de mai sus sunt valabile pentru un conductor neuniform, este necesar să îl împarți în cele mai scurte segmente, astfel încât modificările dimensiunilor sale să fie minimizate în cadrul acestui segment. Aceasta se numește Legea lui Ohm în formă diferențială.
Cu alte cuvinte: densitatea de curent este direct proporțională cu tensiunea și conductibilitatea pentru o secțiune infinit de mică a conductorului.
În formă integrală:
Legea lui Ohm pentru curent alternativ
La calcularea circuitelor AC, în locul conceptului de rezistență, este introdus conceptul de „impedanță”. Impedanța este notată cu litera Z, include rezistența la sarcină activă Ra și reactanța X (sau R r). Acest lucru se datorează formei curentului sinusoidal (și curenților de orice alte forme) și parametrilor elementelor inductive, precum și legilor comutației:
- Curentul dintr-un circuit cu inductanță nu se poate schimba instantaneu.
- Tensiunea dintr-un circuit cu un condensator nu se poate schimba instantaneu.
Astfel, curentul începe să întârzie sau să conducă tensiunea, iar puterea totală este împărțită în activă și reactivă.
X L și X C sunt componentele reactive ale sarcinii.
În acest sens, se introduce valoarea cosФ:
Aici – Q – puterea reactivă datorată curentului alternativ și componentelor inductiv-capacitive, P – puterea activă (distribuită pe componentele active), S – puterea aparentă, cosФ – factorul de putere.
Poate ați observat că formula și prezentarea ei se suprapun cu teorema lui Pitagora. Acest lucru este într-adevăr adevărat, iar unghiul Ф depinde de cât de mare este componenta reactivă a sarcinii - cu cât este mai mare, cu atât este mai mare. În practică, acest lucru duce la faptul că curentul care curge efectiv în rețea este mai mare decât cel înregistrat de contorul de uz casnic, în timp ce întreprinderile plătesc pentru puterea maximă.
În acest caz, rezistența este prezentată sub formă complexă:
Aici j este unitatea imaginară, care este tipică pentru forma complexă a ecuațiilor. Este mai rar notat ca i, dar în inginerie electrică se notează și valoarea efectivă a curentului alternativ, prin urmare, pentru a nu fi confundat, este mai bine să folosiți j.
Unitatea imaginară este egală cu √-1. Este logic că nu există un astfel de număr la pătrat care să poată avea ca rezultat un rezultat negativ de „-1”.
Cum să ne amintim legea lui Ohm
Pentru a vă aminti Legea lui Ohm, puteți memora formularea în cuvinte simple precum:
Cu cât tensiunea este mai mare, cu atât este mai mare rezistența, cu atât este mai mică.
Sau folosiți imagini și reguli mnemonice. Prima este prezentarea legii lui Ohm sub forma unei piramide - pe scurt și clar.
O regulă mnemonică este o formă simplificată a unui concept pentru înțelegere și studiu simplă și ușoară. Poate fi sub formă verbală sau sub formă grafică. Pentru a găsi corect formula necesară, acoperiți cantitatea dorită cu degetul și obțineți răspunsul sub forma unui produs sau coeficient. Iată cum funcționează:
A doua este o reprezentare caricaturală. Este prezentat aici: cu cât încearcă mai mult Ohm, cu atât este mai dificil pentru Ampere să treacă și cu cât mai mulți Volți, cu atât este mai ușor pentru Ampere să treacă.
Legea lui Ohm este una dintre cele fundamentale în inginerie electrică fără știrea ei, majoritatea calculelor sunt imposibile. Și în munca de zi cu zi este adesea necesară convertirea sau determinarea curentului prin rezistență. Nu este deloc necesar să înțelegem derivarea acesteia și originea tuturor cantităților - dar formulele finale trebuie să fie stăpânite. În concluzie, aș dori să observ că există o veche glumă care spune printre electricieni: „Dacă nu-l cunoști pe Om, stai acasă.”Și dacă fiecare glumă are un sâmbure de adevăr, atunci aici acest sâmbure de adevăr este 100%. Studiază bazele teoretice dacă vrei să devii un profesionist în practică, iar alte articole de pe site-ul nostru te vor ajuta în acest sens.
Ca( 0 ) Nu-mi place( 0 )
Începem să publicăm materiale într-o nouă secțiune „” iar în articolul de astăzi vom vorbi despre concepte fundamentale, fără de care nici un singur dispozitiv electronic sau circuit nu poate fi discutat. După cum probabil ați ghicit, vreau să spun curent, tensiune și rezistență😉 În plus, nu vom ignora legea care determină relația acestor cantități, dar nu mă voi devansa, hai să trecem treptat.
Deci, să începem cu conceptul Voltaj.
Voltaj.
Prin definiție Voltaj este energia (sau munca) care este cheltuită pentru a muta o unitate de sarcină pozitivă dintr-un punct cu un potențial scăzut într-un punct cu un potențial ridicat (adică primul punct are un potențial mai negativ în comparație cu al doilea). Ne amintim de la cursul de fizică că potențialul unui câmp electrostatic este o mărime scalară egală cu raportul dintre energia potențială a unei sarcini din câmp și această sarcină. Să ne uităm la un mic exemplu:
Există un câmp electric constant în spațiu, a cărui intensitate este egală cu E. Luați în considerare două puncte situate la distanță d unul de altul. Deci, tensiunea dintre două puncte nu este altceva decât diferența de potențial în aceste puncte:
În același timp, nu uitați de legătura dintre intensitatea câmpului electrostatic și diferența de potențial dintre două puncte:
Și, ca rezultat, obținem o formulă care conectează stresul și tensiunea:
În electronică, atunci când se iau în considerare diferite circuite, tensiunea este încă considerată diferența de potențial dintre puncte. În consecință, devine clar că tensiunea dintr-un circuit este un concept asociat cu două puncte din circuit. Adică, de exemplu, „tensiunea într-un rezistor” nu este în întregime corectă. Și dacă vorbesc despre tensiune la un moment dat, atunci se referă la diferența de potențial dintre acest punct și "pământ". Așa am ajuns fără probleme la un alt concept cel mai important în studiul electronicii și anume conceptul "Pământ":) Deci iată-l "pământ"în circuitele electrice, cel mai adesea se acceptă să se ia în considerare punctul de potențial zero (adică potențialul acestui punct este egal cu 0).
Să mai spunem câteva cuvinte despre unitățile care ajută la caracterizarea cantității Voltaj. Unitatea de măsură este Volt (V). Privind definiția conceptului de tensiune, putem înțelege cu ușurință că pentru a muta o sarcină de magnitudine 1 pandantivîntre punctele care au o diferență de potențial 1 Volt, este necesar să faceți o muncă egală cu 1 Joule. Cu asta, totul pare a fi clar și putem merge mai departe 😉
Și în continuare mai avem un concept și anume actual.
Curent, puterea curentului într-un circuit.
Ce este curent electric?
Să ne gândim la ce se va întâmpla dacă particulele încărcate, de exemplu, electronii, vor intra sub influența unui câmp electric... Să considerăm un conductor la care un anumit Voltaj:
Din direcția intensității câmpului electric ( E) putem concluziona că 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:!}
Unde e este sarcina electronului.
Și deoarece electronul este o particulă încărcată negativ, vectorul forță va fi direcționat în direcția opusă direcției vectorului intensității câmpului. Astfel, sub influența forței, particulele, împreună cu mișcarea haotică, capătă și mișcare direcțională (vector viteză V din figură). Ca urmare, apare curent electric 🙂
Curentul este mișcarea ordonată a particulelor încărcate sub influența unui câmp electric.
Punctul important este că se presupune că curentul curge dintr-un punct cu un potențial mai pozitiv către un punct cu un potențial mai negativ, chiar dacă electronul se mișcă în direcția opusă.
Nu numai electronii pot acționa ca purtători de sarcină. De exemplu, în electroliți și gaze ionizate, fluxul de curent este asociat în principal cu mișcarea ionilor, care sunt particule încărcate pozitiv. În consecință, direcția vectorului forță care acționează asupra lor (și, în același timp, vectorul viteză) va coincide cu direcția vectorului. E. Și în acest caz, nu va apărea nicio contradicție, deoarece curentul va curge exact în direcția în care se mișcă particulele :)
Pentru a estima curentul dintr-un circuit, au venit cu o astfel de cantitate ca puterea curentului. Aşa, puterea curentului (eu) este o mărime care caracterizează viteza de mișcare a unei sarcini electrice într-un punct. Unitatea de măsură a curentului este Amper. Puterea curentului în conductor este egală cu 1 Amperi, dacă pentru 1 secundă sarcina trece prin secțiunea transversală a conductorului 1 pandantiv.
Am acoperit deja conceptele curent si tensiune, acum să ne dăm seama cum sunt legate aceste cantități. Și pentru asta trebuie să studiem ce este rezistența conductorului.
Rezistența conductorului/circuitului.
Termenul „ rezistenţă” vorbește deja de la sine 😉
Aşa, rezistenţă– mărime fizică care caracterizează proprietățile unui conductor de a împiedica ( rezista) trecerea curentului electric.
Luați în considerare un conductor de cupru de lungime l cu o suprafață a secțiunii transversale egală cu S:
Rezistența conductorului depinde de mai mulți factori:
Rezistența specifică este o valoare tabelară.
Formula cu care puteți calcula rezistența unui conductor este următoarea:
Pentru cazul nostru va fi egal 0,0175 (Ohm * mm pătrați/m)– rezistivitatea cuprului. Fie lungimea conductorului 0,5 m, iar aria secțiunii transversale este egală cu 0,2 mp mm. Apoi:
După cum ați înțeles deja din exemplu, unitatea de măsură rezistenţă este Ohm 😉
CU rezistența conductorului totul este clar, este timpul să studiem relația tensiune, curent și rezistența circuitului.
Și aici ne vine în ajutor legea fundamentală a tuturor electronicelor - legea lui Ohm:
Curentul dintr-un circuit este direct proporțional cu tensiunea și invers proporțional cu rezistența secțiunii circuitului în cauză.
Să luăm în considerare cel mai simplu circuit electric:
După cum rezultă din legea lui Ohm, tensiunea și curentul dintr-un circuit sunt legate după cum urmează:
Fie ca tensiunea să fie de 10 V și rezistența circuitului de 200 ohmi. Apoi, curentul din circuit este calculat după cum urmează:
După cum puteți vedea, totul nu este dificil :)
Poate că aici vom încheia articolul de astăzi, vă mulțumim pentru atenție și ne vedem curând! 🙂
Dacă creșteți de mai multe ori tensiunea care acționează într-un circuit electric, atunci curentul din acest circuit va crește cu aceeași cantitate. Și dacă creșteți rezistența circuitului de mai multe ori, curentul va scădea cu aceeași cantitate. În mod similar, cu cât presiunea este mai mare și cu cât conducta oferă mai puțină rezistență la mișcarea apei, cu atât debitul de apă în conductă este mai mare.
Pentru a exprima legea lui Ohm cel mai simplu matematic, se crede că Rezistența unui conductor care transportă un curent de 1 A la o tensiune de 1 V este de 1 ohm.
Curentul în amperi poate fi întotdeauna determinat prin împărțirea tensiunii în volți la rezistența în ohmi. De aceea Legea lui Ohm pentru o secțiune de circuit se scrie cu următoarea formulă:
Calculele efectuate folosind legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit vor fi corecte atunci când tensiunea este exprimată în volți, rezistența în ohmi și curentul în amperi. Dacă sunt utilizate mai multe unități de măsură ale acestor cantități (de exemplu, miliamperi, milivolți, megaohmi etc.), atunci acestea ar trebui convertite în amperi, volți și, respectiv, ohmi. Pentru a sublinia acest lucru, uneori formula pentru legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit este scrisă astfel:
amper = volt/ohm
De asemenea, puteți calcula curentul în miliamperi și microamperi, în timp ce tensiunea ar trebui exprimată în volți, iar rezistența în kilo-ohmi și, respectiv, mega-ohmi.
Legea lui Ohm este valabilă pentru orice secțiune a circuitului. Dacă este necesar să se determine curentul într-o anumită secțiune a circuitului, atunci este necesar să se împartă tensiunea care acționează în această secțiune (Fig. 1) la rezistența acestei secțiuni particulare.
Fig 1. Aplicarea legii lui Ohm la o secțiune a unui circuit
Să dăm un exemplu de calcul al curentului folosind legea lui Ohm. Să presupunem că doriți să determinați curentul dintr-o lampă având o rezistență de 2,5 ohmi, dacă tensiunea aplicată lămpii este de 5 V. Împărțind 5 V la 2,5 ohmi, obținem o valoare a curentului de 2 A. În al doilea exemplu, vom determinați curentul care va circula sub influența unei tensiuni de 500 V într-un circuit a cărui rezistență este de 0,5 MOhm. Pentru a face acest lucru, exprimăm rezistența în ohmi. Împărțind 500 V la 500.000 ohmi, găsim valoarea curentului din circuit, care este egală cu 0,001 A sau 1 mA.
Adesea, cunoscând curentul și rezistența, tensiunea este determinată folosind legea lui Ohm. Să scriem formula pentru determinarea tensiunii
Din această formulă reiese clar că tensiunea la capetele unei secțiuni date a circuitului este direct proporțională cu curentul și rezistența. Sensul acestei dependențe nu este greu de înțeles. Dacă nu modificați rezistența unei secțiuni a circuitului, atunci puteți crește curentul numai prin creșterea tensiunii. Aceasta înseamnă că, cu rezistență constantă, un curent mai mare corespunde unei tensiuni mai mari. Dacă este necesar să se obțină același curent la diferite rezistențe, atunci cu o rezistență mai mare ar trebui să existe o tensiune în mod corespunzător mai mare.
Tensiunea pe o secțiune a unui circuit este adesea numită cădere de tensiune. Acest lucru duce adesea la neînțelegeri. Mulți oameni cred că căderea de tensiune este un fel de tensiune inutilă irosită. În realitate, conceptele de tensiune și cădere de tensiune sunt echivalente.
Calcularea tensiunii folosind legea lui Ohm poate fi ilustrată cu următorul exemplu. Lăsați un curent de 5 mA să treacă printr-o secțiune a unui circuit cu o rezistență de 10 kOhm și trebuie să determinați tensiunea în această secțiune.
Înmulțirea I = 0,005 A cu R -10000 Ohm dă o tensiune de 50 V. Am putea obține același rezultat prin înmulțirea a 5 mA cu 10 kOhm: U = 50 V
În dispozitivele electronice, curentul este de obicei exprimat în miliamperi și rezistența în kilo-ohmi. Prin urmare, este convenabil să folosiți aceste unități de măsură în calcule conform legii lui Ohm.
Legea lui Ohm calculează și rezistența dacă tensiunea și curentul sunt cunoscute. Formula pentru acest caz se scrie astfel: R = U/I.
Rezistența este întotdeauna un raport dintre tensiune și curent. Dacă tensiunea crește sau scade de mai multe ori, curentul va crește sau scade de același număr de ori. Raportul dintre tensiune și curent, egal cu rezistența, rămâne neschimbat.
Formula pentru determinarea rezistenței nu trebuie înțeleasă ca însemnând că rezistența unui conductor dat depinde de fluxul de ieșire și tensiune. Se știe că depinde de lungimea, aria secțiunii transversale și materialul conductorului. În aparență, formula pentru determinarea rezistenței seamănă cu formula pentru calcularea curentului, dar există o diferență fundamentală între ele. Curentul într-o anumită secțiune a circuitului depinde într-adevăr de tensiune și rezistență și se modifică atunci când se schimbă. Și rezistența unei anumite secțiuni a circuitului este o valoare constantă, independentă de modificările tensiunii și curentului, dar egală cu raportul acestor valori.
Când același curent trece în două secțiuni ale unui circuit și tensiunile aplicate acestora sunt diferite, este clar că secțiunea căreia i se aplică tensiunea mai mare are o rezistență în mod corespunzător mai mare. Și dacă, sub influența aceleiași tensiuni, trec curenți diferiți în două secțiuni diferite ale circuitului, atunci curentul mai mic va fi întotdeauna în secțiunea care are o rezistență mai mare. Toate acestea decurg din formularea de bază a legii lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit, adică din faptul că, cu cât curentul este mai mare, cu atât este mai mare tensiunea și cu atât rezistența este mai mică.
Vom arăta calculul rezistenței folosind legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit folosind următorul exemplu. Trebuie să găsiți rezistența secțiunii prin care trece un curent de 50 mA la o tensiune de 40 V. Exprimând curentul în amperi, obținem I = 0,05 A. Împărțiți 40 la 0,05 și găsiți că rezistența este de 800 Ohmi.
Legea lui Ohm poate fi reprezentată clar ca așa-numita caracteristicile curent-tensiune. După cum știți, o relație direct proporțională între două mărimi este o linie dreaptă care trece prin origine. Această dependență este de obicei numită liniar.
În 1826, omul de știință german Georg Ohm a făcut o descoperire și a descris-o
o lege empirică despre relația dintre indicatori precum puterea curentului, tensiunea și caracteristicile conductorului din circuit. Ulterior, după numele omului de știință, a început să se numească legea lui Ohm.
Mai târziu s-a dovedit că aceste caracteristici nu sunt altceva decât rezistența conductorului care apare în timpul contactului său cu electricitatea. Aceasta este rezistența externă (R). Există și o rezistență internă (r) caracteristică sursei de curent.
Legea lui Ohm pentru o secțiune de circuit
Conform legii generalizate a lui Ohm pentru o anumită secțiune a unui circuit, puterea curentului într-o secțiune a circuitului este direct proporțională cu tensiunea de la capetele secțiunii și invers proporțională cu rezistența.
Unde U este tensiunea de la capetele secțiunii, I este puterea curentului, R este rezistența conductorului.
Luând în considerare formula de mai sus, este posibil să se găsească valorile necunoscute ale lui U și R prin efectuarea de operații matematice simple.
Formulele de mai sus sunt valabile numai atunci când rețeaua întâmpină doar rezistență.
Legea lui Ohm pentru un circuit închis
Puterea de curent a circuitului complet este egală cu EMF împărțit la suma rezistențelor secțiunilor omogene și neomogene ale circuitului.
O rețea închisă are atât rezistențe interne, cât și externe. Prin urmare, formulele de relație vor fi diferite.
Unde E este forța electromotoare (EMF), R este rezistența externă a sursei, r este rezistența internă a sursei.
Legea lui Ohm pentru o secțiune neuniformă a unui circuit
O rețea electrică închisă conține secțiuni de natură liniară și neliniară. Secțiunile care nu au o sursă de curent și nu depind de influențele externe sunt liniare, iar secțiunile care conțin o sursă sunt neliniare.
Legea lui Ohm pentru o secțiune a unei rețele de natură omogenă a fost enunțată mai sus. Legea secțiunii neliniare va avea următoarea formă:
I = U/ R = f1 – f2 + E/ R
Unde f1 – f2 este diferența de potențial la punctele de capăt ale secțiunii de rețea luate în considerare
R – rezistența totală a secțiunii neliniare a circuitului
FEM a unei secțiuni neliniare a unui circuit poate fi mai mare decât zero sau mai mică. Dacă direcția de mișcare a curentului provenit de la sursă cu deplasarea curentului în rețeaua electrică coincide, mișcarea sarcinilor pozitive va predomina și EMF va fi pozitiv. Dacă direcțiile coincid, mișcarea sarcinilor negative create de EMF va crește în rețea.
Legea lui Ohm pentru curent alternativ
Dacă în rețea există capacități sau inerție, este necesar să se țină cont în calcule că își produc rezistența, din care curentul devine variabil.
Legea lui Ohm pentru curent alternativ arată astfel:
unde Z este rezistența de-a lungul întregii lungimi a rețelei electrice. Se mai numește și impedanță. Impedanța constă în rezistență activă și reactivă.
Legea lui Ohm nu este o lege științifică de bază, ci doar o relație empirică și, în unele condiții, este posibil să nu fie respectată:
- Când rețeaua are o frecvență mare, câmpul electromagnetic se modifică cu viteză mare, iar inerția purtătorilor de sarcină trebuie luată în considerare în calcule;
- În condiții de temperatură scăzută cu substanțe care au supraconductivitate;
- Când un conductor este puternic încălzit de tensiunea de trecere, raportul dintre curent și tensiune devine variabil și poate să nu corespundă legii generale;
- Când un conductor sau dielectric este sub tensiune înaltă;
- În lămpi LED;
- În dispozitive semiconductoare și semiconductoare.
La rândul lor, elementele și conductorii care respectă legea lui Ohm se numesc ohmici.
Legea lui Ohm poate oferi o explicație pentru unele fenomene naturale. De exemplu, când vedem păsări așezate pe fire de înaltă tensiune, avem o întrebare - de ce nu sunt afectate de curentul electric? Acest lucru este explicat destul de simplu. Păsările, așezate pe fire, sunt un fel de conductori. Cea mai mare parte a tensiunii cade pe golurile dintre păsări, iar porțiunea care cade pe „conductori” înșiși nu reprezintă un pericol pentru ele.
Dar această regulă funcționează doar cu un singur contact. Dacă o pasăre atinge un fir sau un stâlp de telegraf cu ciocul sau aripa, inevitabil va muri din cauza cantității enorme de tensiune pe care o transportă aceste zone. Astfel de cazuri se întâmplă peste tot. Prin urmare, din motive de siguranță, în unele așezări au fost instalate dispozitive speciale pentru a proteja păsările de tensiuni periculoase. Păsările sunt complet în siguranță pe astfel de bibani.
Legea lui Ohm este, de asemenea, utilizată pe scară largă în practică. Electricitatea este mortală pentru oameni doar prin atingerea unui fir gol. Dar, în unele cazuri, rezistența corpului uman poate fi diferită.
De exemplu, pielea uscată și intactă are o rezistență mai mare la efectele electricității decât o rană sau pielea acoperită cu transpirație. Din cauza suprasolicitarii, tensiunii nervoase și intoxicației, chiar și cu o tensiune mică, o persoană poate primi un șoc electric puternic.
În medie, rezistența corpului uman este de 700 de ohmi, ceea ce înseamnă că o tensiune de 35 V este sigură pentru oameni atunci când lucrează cu tensiuni înalte.
