Marcați acest site

Legea lui Ohm

Figura prezintă o diagramă a celui mai simplu circuit electric cunoscut. Acest circuit închis este format din trei elemente:

• sursa de tensiune - baterii GB;
• consumator de curent - sarcina R, care poate fi, de exemplu, un filament al unei lămpi electrice sau un rezistor;
• conductoare care conectează sursa de tensiune la sarcină.

Apropo, dacă acest circuit este completat cu un comutator, obțineți un circuit complet al unei lanterne electrice de buzunar. Sarcina R, care are o anumită rezistență, este o secțiune a circuitului.

Valoarea curentului în această secțiune a circuitului depinde de tensiunea care acționează asupra acestuia și de rezistența acesteia: cu cât tensiunea este mai mare și cu cât rezistența este mai mică, cu atât curentul va curge mai mare prin secțiunea circuitului.

Această dependență a curentului de tensiune și rezistență este exprimată prin următoarea formulă:

• I - curent, exprimat în amperi, A;
• U - tensiune în volți, V;
• R - rezistența în ohmi, Ohm.

Această expresie matematică se citește astfel: curentul din secțiunea circuitului este direct proporțional cu tensiunea de pe acesta și este invers proporțional cu rezistența acestuia. Aceasta este legea de bază a ingineriei electrice, numită legea lui Ohm (sub numele de G. Ohm) pentru o secțiune a unui circuit electric. Folosind legea lui Ohm, puteți afla treimea necunoscută cu două mărimi electrice cunoscute. Iată câteva exemple de aplicații practice ale Legii lui Ohm:

1. Primul exemplu. Pe o secțiune a circuitului cu o rezistență de 5 ohmi acționează o tensiune de 25 V. Este necesar să se afle valoarea curentului în această secțiune a circuitului. Rezolvare: I = U / R = 25/5 = 5 A.
2. Al doilea exemplu. O tensiune de 12 V acționează asupra secțiunii circuitului, creând în ea un curent egal cu 20 mA. Care este rezistența acestei secțiuni a circuitului? În primul rând, curentul de 20 mA trebuie exprimat în amperi. Acesta va fi 0,02 A. Atunci R = 12 / 0,02 = 600 Ohm.
3. Al treilea exemplu. Un curent de 20 mA trece prin secțiunea de 10 kΩ a circuitului. Care este tensiunea care acționează pe această secțiune a circuitului? Aici, ca și în exemplul precedent, curentul trebuie exprimat în amperi (20 mA = 0,02 A), rezistența în ohmi (10 kΩ = 10.000 ohmi). Prin urmare, U = IR = 0,02 × 10000 = 200 V.

Pe baza lămpii cu incandescență a unei lămpi de buzunar plat este ștanțat: 0,28 A și 3,5 V. Ce spun această informație? Faptul că becul va străluci normal la un curent de 0,28 A, ceea ce se datorează unei tensiuni de 3,5 V. Folosind legea lui Ohm, este ușor de calculat că filamentul incandescent al becului are o rezistență R = 3,5 / 0,28 = 12,5 Ohm...

Aceasta este rezistența filamentului incandescent al becului, rezistența filamentului răcit este mult mai mică. Legea lui Ohm este valabilă nu numai pentru șantier, ci și pentru întregul circuit electric. În acest caz, rezistența totală a tuturor elementelor circuitului este înlocuită în valoarea R, inclusiv rezistența internă a sursei de curent. Cu toate acestea, în cele mai simple calcule de circuit, rezistența conductorilor de conectare și rezistența internă a sursei de curent sunt de obicei neglijate.

În acest sens, este necesar să mai dăm un exemplu: tensiunea rețelei de iluminat electric este de 220 V. Ce curent va circula în circuit dacă rezistența de sarcină este de 1000 Ohm? Rezolvare: I = U / R = 220/1000 = 0,22 A. Aproximativ acest curent este consumat de un fier de lipit electric.

Toate aceste formule, urmând din legea lui Ohm, pot fi folosite pentru a calcula circuite de curent alternativ, dar cu condiția ca în circuite să nu existe inductori și condensatori.

Legea lui Ohm și formulele de calcul derivate din aceasta sunt destul de ușor de reținut, dacă utilizați această diagramă grafică, acesta este așa-numitul triunghi al legii lui Ohm.

Este ușor de utilizat acest triunghi, este suficient să ne amintim clar că linia orizontală din el înseamnă semnul diviziunii (prin analogie cu bara fracțională), iar linia verticală înseamnă semnul înmulțirii.

Acum ar trebui să luăm în considerare următoarea întrebare: cum afectează rezistorul conectat la circuit în serie cu sarcina sau paralel cu acesta curentul? Este mai bine să înțelegeți acest lucru cu un exemplu. Există un bec de la o lampă electrică rotundă, proiectată pentru o tensiune de 2,5 V și un curent de 0,075 A. Este posibil să alimenteze acest bec de la o baterie 3336L, a cărei tensiune inițială este de 4,5 V?

Este ușor de calculat că filamentul incandescent al acestui bec are o rezistență de puțin peste 30 ohmi. Dacă îl alimentați de la o baterie proaspătă de 3336L, atunci, conform legii lui Ohm, prin filamentul becului va curge un curent, aproape dublu față de curentul pentru care este proiectat. Firul nu va rezista la o astfel de suprasarcină, se va supraîncălzi și se va prăbuși. Dar acest bec poate fi alimentat în continuare de la o baterie de 336L dacă un rezistor suplimentar de 25 Ohm este conectat în serie în circuit.

În acest caz, rezistența totală a circuitului extern va fi de aproximativ 55 ohmi, adică 30 ohmi - rezistența filamentului lămpii H plus 25 ohmi - rezistența rezistorului suplimentar R. Prin urmare, în circuit, va curge un curent egal cu aproximativ 0,08 A, adică aproape același pentru care este proiectat filamentul becului.

Acest bec poate fi alimentat de la o baterie și cu o tensiune mai mare, și chiar de la o rețea de iluminat electric, dacă selectați un rezistor cu rezistența corespunzătoare. În acest exemplu, un rezistor suplimentar limitează curentul din circuit la valoarea de care avem nevoie. Cu cât rezistența sa este mai mare, cu atât curentul din circuit va fi mai mic. În acest caz, două rezistențe au fost conectate în serie în circuit: rezistența filamentului lămpii și rezistența rezistorului. Și cu o conexiune în serie de rezistențe, curentul este același în toate punctele circuitului.

Puteți porni ampermetrul în orice moment și peste tot va afișa o singură valoare. Acest fenomen poate fi comparat cu debitul de apă dintr-un râu. Albia râului în diferite secțiuni poate fi lată sau îngustă, adâncă sau puțin adâncă. Cu toate acestea, pentru o anumită perioadă de timp, aceeași cantitate de apă trece întotdeauna prin secțiunea transversală a oricărei secțiuni a canalului râului.

Un rezistor suplimentar conectat la circuit în serie cu sarcina poate fi considerat un rezistor care „amortizează” o parte din tensiunea care acționează în circuit. Tensiunea care este stinsă de rezistența suplimentară sau, după cum se spune, scade peste el, va fi cu atât mai mare, cu atât rezistența acestui rezistor este mai mare. Cunoscând curentul și rezistența rezistorului suplimentar, căderea de tensiune pe acesta este ușor de calculat folosind aceeași formulă familiară U = IR, aici:

• U - cădere de tensiune, V;
• I este curentul din circuit, A;
• R este rezistența rezistorului suplimentar, Ohm.

De exemplu, rezistorul R (vezi fig.) a stins excesul de tensiune: U = IR = 0,08 × 25 = 2 V. Restul tensiunii bateriei, egală cu aproximativ 2,5 V, a căzut pe filamentul becului. Rezistența necesară a rezistorului poate fi găsită printr-o altă formulă familiară R = U / I, unde:

• R este rezistența necesară a rezistorului suplimentar, Ohm;
• U este tensiunea de stins, V;
• I este curentul din circuit, A.

Pentru exemplul luat în considerare, rezistența rezistorului suplimentar este egală cu: R = U / I = 2 / 0,075, 27 Ohm. Schimbând rezistența, puteți scădea sau crește tensiunea care scade pe rezistorul suplimentar, reglând astfel curentul din circuit. Dar rezistorul suplimentar R într-un astfel de circuit poate fi variabil, adică un rezistor a cărui rezistență poate fi modificată (a se vedea figura de mai jos).

În acest caz, cu ajutorul cursorului de rezistență, este posibil să se schimbe fără probleme tensiunea furnizată sarcinii H, ceea ce înseamnă că curentul care circulă prin această sarcină poate fi reglat fără probleme. Rezistorul variabil inclus în acest fel se numește reostat. Cu ajutorul reostatelor se reglează curenții din circuitele receptoarelor, televizoarelor și amplificatoarelor. În multe cinematografe, reostatele au fost folosite pentru a stinge fără probleme lumina din sala. Există o altă modalitate de a conecta sarcina la o sursă de curent cu exces de tensiune - folosind tot un rezistor variabil, dar pornit de un potențiometru, adică un divizor de tensiune, așa cum se arată în figura de mai jos.

Aici R1 este un rezistor conectat printr-un potențiometru, iar R2 este o sarcină, care poate fi același bec cu incandescență sau un alt dispozitiv. O cădere de tensiune a sursei de curent are loc pe rezistorul R1, care poate fi alimentat parțial sau complet la sarcina R2. Când glisorul rezistenței este în poziția cea mai joasă, sarcina nu este deloc furnizată de tensiune (dacă este un bec, acesta nu se va aprinde).

Pe măsură ce glisorul rezistenței se mișcă în sus, vom furniza din ce în ce mai multă tensiune sarcinii R2 (dacă este un bec, filamentul acestuia va străluci). Când cursorul rezistorului R1 este în poziția cea mai sus, întreaga tensiune a sursei de curent va fi aplicată sarcinii R2 (dacă R2 este o lampă de lanternă și tensiunea sursei de curent este mare, firul lămpii va arde afară). Puteți găsi experimental o astfel de poziție a cursorului de rezistență variabilă, la care tensiunea de care are nevoie va fi furnizată sarcinii.

Rezistoarele variabile, pornite de potențiometre, sunt utilizate pe scară largă pentru controlul volumului în receptoare și amplificatoare. Rezistorul poate fi conectat direct în paralel cu sarcina. În acest caz, curentul din această secțiune a circuitului se bifurcă și merge în două căi paralele: prin rezistența suplimentară și sarcina principală. Cel mai mare curent va fi în ramura cu cea mai mică rezistență.

Suma curenților ambelor ramuri va fi egală cu curentul consumat pentru alimentarea circuitului extern. Se recurge la conexiunea în paralel în acele cazuri când este necesară limitarea curentului nu în întregul circuit, ca atunci când rezistorul suplimentar este conectat în serie, dar numai într-o anumită zonă. Rezistoarele suplimentare sunt conectate, de exemplu, în paralel cu miliametri, astfel încât să poată măsura curenți mari. Astfel de rezistențe sunt numite rezistențe de șunt sau șunturi. Cuvântul șunt înseamnă o ramură.

Care este legea lui Ohm pentru un lanț complet? Deci, aceasta este o formulă în care conexiunea dintre principalii parametri ai unui circuit electric este clar vizibilă: curent, tensiune și rezistență. Pentru a înțelege esența legii, să înțelegem mai întâi câteva dintre concepte.

Ce se numește circuit electric?

Un circuit electric este o cale într-un circuit electric prin care circulă sarcini (elemente electrice, fire și alte dispozitive). Desigur, sursa de energie este considerată a fi începutul ei. Sub influența unui câmp electromagnetic, a fenomenelor fotonice sau a proceselor chimice, sarcinile electrice tind să se deplaseze la terminalul opus acestei surse de energie.

Ce este curentul electric?

Mișcarea direcțională a particulelor încărcate atunci când sunt expuse la un câmp electric sau la alte forțe externe se numește curent electric. Direcția sa este determinată de direcționalitatea protonilor (sarcini pozitive). Curentul va fi constant dacă în timp nici puterea și nici direcția nu s-au schimbat.

Istoria legii lui Ohm

Când a efectuat experimente cu un conductor, fizicianul Georg Ohm a reușit să stabilească că puterea curentului este proporțională cu tensiunea care este aplicată la capete:

I / sim U sau I = G / U,

unde G este conductivitatea electrică, iar valoarea R = 1 / G este rezistența electrică a conductorului. Această descoperire a fost stabilită de celebrul fizician german în 1827.

legile lui Ohm

Pentru un circuit complet, definiția va fi următoarea: curentul din circuit este egal cu raportul dintre forța electromotoare (denumită în continuare EMF) a sursei și suma rezistențelor:

I = E / (R + r),

unde R este rezistența circuitului extern și r este rezistența internă Destul de des, formularea legii provoacă dificultăți, deoarece nu toată lumea este familiarizată cu conceptul EMF, diferența sa față de tensiune, nu toată lumea știe ce înseamnă rezistența internă si de unde vine. Pentru aceasta, sunt necesare explicații, deoarece legea lui Ohm pentru un lanț complet are un sens profund.

Formularea legii pentru o secțiune a lanțului poate fi numită transparentă. Ideea este că nu sunt necesare explicații suplimentare pentru a înțelege: curentul din circuit este direct proporțional cu tensiunea și invers proporțional cu rezistența:

Sens

Legea lui Ohm pentru un circuit complet este strâns legată de legea conservării energiei. Să presupunem că sursa de curent nu are rezistență internă. Atunci ce ar trebui să se întâmple? Se pare că, dacă nu ar exista rezistență, atunci un curent mai mare ar fi dat circuitului extern și, în consecință, puterea ar fi mai mare.

Acum este timpul să descoperim conceptul de forță electromotoare. Această valoare este diferența dintre potențialele electrice de la bornele sursei, dar numai fără sarcină. Să luăm ca exemplu presiunea apei dintr-un rezervor ridicat. Nivelul apei va rămâne pe loc până când este consumat. Când robinetul este deschis, nivelul lichidului va scădea, deoarece nu există pompare. Intrând în conductă, apa are rezistență, același lucru se întâmplă și cu sarcinile electrice din fir.

În absența sarcinilor, bornele sunt într-o stare deschisă, se dovedește că EMF și tensiunea sunt aceleași ca mărime. Dacă, de exemplu, aprindem un bec, circuitul se va închide, iar forța electromotoare va crea o tensiune în el, făcând o muncă utilă. O parte din energie se va disipa din cauza rezistenței interne (aceasta se numește pierdere).

În cazul în care rezistența consumatorului este mai mică decât cea internă, atunci se eliberează o putere mare la sursa de curent. Și apoi există o scădere a EMF în circuitul extern și o parte semnificativă a energiei se pierde pe rezistența internă. Esența legilor de conservare este că natura nu poate lua mai mult decât oferă.

Esența rezistenței interne este bine cunoscută de locuitorii din „Hrușciov”, care au aparate de aer condiționat în apartamentele lor, iar cablajul vechi nu a fost înlocuit. Contorul electric se rotește cu o viteză vertiginoasă, priza și peretele se încălzesc în acele locuri unde trec fire vechi de aluminiu, drept urmare aparatul de aer condiționat abia răcește aerul din cameră.

Natura r

„Full Ohm” (cum obișnuiesc electricienii să numească legea) este prost înțeles, deoarece rezistența internă a sursei, de regulă, nu este de natură electrică. Să ne uităm la asta cu o baterie de sare ca exemplu. Se știe că o baterie electrică este formată din mai multe elemente, dar vom lua în considerare doar unul. Deci, avem o baterie gata făcută „Krona”, constând din 7 celule conectate în serie.

Cum se desfășoară generația actuală? Într-un vas cu electrolit, punem o tijă de carbon într-o teacă de mangan, constând din electrozi pozitivi sau anozi. Mai exact, în acest exemplu, tija de carbon acționează ca un colector de curent. Metalul zinc este alcătuit din electrozi negativi (catozi). Bateriile comerciale conțin de obicei electrolit gel. Lichidul este folosit foarte rar. O cană de zinc cu electrolit și anozi acționează ca un electrod negativ.

Se pare că secretul bateriei constă în faptul că potențialul electric al manganului nu este la fel de mare ca cel al zincului. Prin urmare, electronii sunt atrași de catod, care, la rândul său, respinge ionii de zinc încărcați pozitiv către anod. Ca rezultat, catodul este consumat treptat. Poate că toată lumea știe că, dacă o baterie descărcată nu este înlocuită în timp util, se poate scurge. Care este motivul pentru aceasta? Totul este foarte simplu: electrolitul va începe să curgă prin sticla deconectată.

Când sarcinile se deplasează pe o tijă de carbon, sarcinile pozitive se acumulează în învelișul de mangan, în timp ce sarcinile negative sunt colectate pe zinc. Prin urmare, se numesc anod și catod, dar în interiorul bateriilor arată diferit. Diferența dintre sarcini va crea o forță electromotoare, sarcinile se vor opri în mișcare în electrolit atunci când diferența de potențial a materialului electrodului este egală cu valoarea EMF, iar forțele de atracție sunt egale cu forțele de respingere.

Să închidem circuitul acum: tot ce trebuie să faci este să conectezi becul la baterie. Trecând printr-o sursă de lumină artificială, fiecare încărcare se va întoarce la locul său („acasă”), iar becul se va aprinde. În interiorul bateriei, mișcarea electronilor și ionilor va începe din nou, deoarece sarcinile s-au stins și a reapărut o forță atractivă sau respingătoare.

De fapt, bateria generează un curent, motiv pentru care becul luminează, acest lucru se datorează consumului de zinc, care este transformat în acest proces în alți compuși chimici. Pentru a extrage zinc pur, conform legii conservării energiei, trebuie să-l cheltuiți, dar nu sub formă electrică (exact aceeași cantitate cu care a fost dată becului).

Acum ne putem da seama în sfârșit de natura rezistenței interne a sursei. Într-o baterie, acesta este un obstacol în calea mișcării ionilor mari. Mișcarea electronilor fără ioni este imposibilă, deoarece nu există forță de atracție.

La generatoarele industriale, r apare nu numai din cauza rezistentei electrice a infasurarilor, ci si din cauze externe. Deci, de exemplu, în centralele hidroelectrice, valoarea cantității depinde de randamentul turbinei, de rezistența curgerii apei în conducta de apă, precum și de pierderile în transmisia mecanică. În plus, temperatura apei și modul în care este nămol are o anumită influență.

Curent alternativ

Am luat în considerare deja legea lui Ohm pentru întregul circuit pentru curent continuu. Cum se va schimba formula cu curentul alternativ? Înainte să știm asta, să caracterizăm conceptul în sine. Curentul alternativ este mișcarea particulelor încărcate electric, a căror direcție și valoare se modifică în timp. Spre deosebire de constantă, ea este însoțită de factori suplimentari care dau naștere unui nou tip de rezistență (reactivă). Este caracteristic condensatoarelor și inductorilor.

Legea lui Ohm pentru un circuit complet pentru curent alternativ este:

unde Z - rezistență complexă, constând din activ și reactiv.

Nu este totul rău

Legea lui Ohm pentru un circuit complet, pe lângă faptul că indică pierderile de energie, sugerează și modalități de a le elimina. Electricienii obișnuiți folosesc rar formula pentru a găsi rezistența complexă atunci când există condensatoare sau inductori în circuit. În cele mai multe cazuri, curentul este măsurat cu o clemă sau un tester special. Și când cunoașteți tensiunea, puteți calcula cu ușurință rezistența complexă (dacă este cu adevărat necesar).

În 1827, Georg Ohm și-a publicat cercetările, care stau la baza formulei folosite până în prezent. Ohm a efectuat o serie mare de experimente care au arătat relația dintre o tensiune aplicată și un curent care curge printr-un conductor.

Această lege este empirică, adică bazată pe experiență. Denumirea „Ohm” este adoptată ca unitate oficială SI pentru rezistența electrică.

Legea lui Ohm pentru o secțiune a unui lanț afirmă că curentul electric dintr-un conductor este direct proporțional cu diferența de potențial din acesta și invers proporțional cu rezistența acestuia. Ținând cont de faptul că rezistența conductorului (a nu se confunda cu) este o valoare constantă, puteți oficializa aceasta cu următoarea formulă:

• I - curent în amperi (A)
• V - tensiune în volți (V)
• R - rezistența în ohmi (Ohm)

Pentru claritate: un rezistor cu o rezistență de 1 Ohm, prin care trece un curent de 1 A, la bornele sale are o diferență de potențial (tensiune) de 1 V.

Fizicianul german Kirchhoff (cunoscut pentru regulile sale Kirchhoff) a făcut o generalizare care este mai folosită în fizică:

• σ - conductivitatea materialului
• J - densitatea curentului
• E - câmp electric.

Legea lui Ohm și rezistența

Rezistoarele sunt elemente pasive care rezistă fluxului de curent electric într-un circuit. care funcţionează conform legii lui Ohm se numeşte rezistenţă ohmică. Când curentul trece printr-un astfel de rezistor, căderea de tensiune la bornele sale este proporțională cu valoarea rezistenței.

Formula lui Ohm rămâne valabilă pentru circuitele cu tensiune și curent alternativ. Legea lui Ohm nu este potrivită pentru condensatoare și inductori, deoarece VAC (caracteristica curent-tensiune) a acestora nu este în esență liniară.

Formula lui Ohm funcționează și pentru circuite cu mai multe rezistențe, care pot fi conectate în serie, în paralel sau mixte. Grupurile de rezistențe conectate în serie sau în paralel pot fi simplificate din punct de vedere al rezistenței echivalente.

Articolele despre și conectare descriu mai detaliat cum să faceți acest lucru.

Fizicianul german Georg Simon Ohm și-a publicat teoria completă a electricității în 1827 sub titlul „Teoria circuitului galvanic”. El a descoperit că căderea de tensiune pe o secțiune a circuitului este rezultatul muncii curentului care trece prin rezistența acelei secțiuni a circuitului. Aceasta a stat la baza legii pe care o folosim astăzi. Legea este una dintre ecuațiile de bază pentru rezistențe.

Legea lui Ohm - formula

Formula legii lui Ohm poate fi utilizată atunci când două dintre cele trei variabile sunt cunoscute. Relația dintre rezistență, curent și tensiune poate fi scrisă în moduri diferite. Pentru asimilare și memorare poate fi util „triunghiul Ohm”.

Mai jos sunt două exemple de utilizare a unui astfel de calculator triunghiular.

Avem un rezistor de 1 Ohm într-un circuit cu o cădere de tensiune de la 100V la 10V la bornele sale.Ce curent trece prin acest rezistor?Triunghiul ne amintește că:
Avem un rezistor de 10 Ohm prin care trece un curent de 2 Amperi la o tensiune de 120V.Care va fi scăderea de tensiune pe acest rezistor?Folosind un triunghi ne arată că:Astfel, tensiunea la pin va fi 120-20 = 100 V.

Legea lui Ohm - Puterea

Când un curent electric trece printr-un rezistor, acesta disipă o parte din putere sub formă de căldură.

Puterea este o funcție a curentului I (A) și a tensiunii aplicate V (V):

• P - puterea în wați (V)

În combinație cu legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit, formula poate fi transformată în următoarea formă:

Un rezistor ideal disipă toată energia și nu stochează energie electrică sau magnetică. Fiecare rezistor are o limită de putere care poate fi disipată fără a deteriora rezistența. Aceasta este puterea numite nominale.

Condițiile de mediu pot scădea sau crește această valoare. De exemplu, dacă aerul ambiental este fierbinte, atunci capacitatea rezistorului de a disipa căldura în exces este redusă, iar pe de altă parte, la temperaturi ambientale scăzute, capacitatea de disipare a rezistenței crește.

În practică, rezistențele au rareori putere nominală. Cu toate acestea, majoritatea rezistențelor sunt evaluate pentru 1/4 sau 1/8 wați.

Mai jos este o diagramă circulară pentru a vă ajuta să identificați rapid relația dintre putere, amperaj, tensiune și rezistență. Fiecare dintre cei patru parametri arată cum să-și calculeze valoarea.

Legea lui Ohm - calculator

Acest calculator online a legii lui Ohm vă permite să determinați relația dintre amperaj, tensiune, rezistența conductorului și putere. Pentru a calcula, introduceți oricare doi parametri și faceți clic pe butonul de calcul.

Legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit este o lege obținută experimental (empiric) care stabilește o relație între puterea curentului într-o secțiune a unui circuit cu tensiunea de la capetele acestei secțiuni și rezistența acesteia. Formularea strictă a legii lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit este scrisă astfel: curentul dintr-un circuit este direct proporțional cu tensiunea din secțiunea sa și invers proporțional cu rezistența acestei secțiuni.

Formula legii lui Ohm pentru o secțiune de lanț este scrisă după cum urmează:

I este curentul din conductorul [A];

U - tensiunea electrică (diferența de potențial) [V];

R - rezistența electrică (sau doar rezistența) conductorului [Ohm].

Din punct de vedere istoric, rezistența R din legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit este considerată principala caracteristică a unui conductor, deoarece depinde numai de parametrii acestui conductor. De menționat că legea lui Ohm în forma de mai sus este valabilă pentru metale și soluții (topite) de electroliți și numai pentru acele circuite în care nu există o sursă de curent reală sau sursa de curent este ideală. O sursă de curent ideală este una care nu are rezistență proprie (internă). Mai multe informații despre legea lui Ohm aplicată unui circuit cu o sursă de curent pot fi găsite în articolul nostru. Să fim de acord să luăm în considerare direcția pozitivă de la stânga la dreapta (vezi figura de mai jos). Atunci tensiunea pe secțiune este egală cu diferența de potențial.

φ 1 - potenţial la punctul 1 (la începutul secţiunii);

φ 2 - potenţial în punctul 2 (la sfârşitul secţiunii).

Dacă condiția φ 1> φ 2 este îndeplinită, atunci tensiunea U> 0. În consecință, liniile de tensiune din conductor sunt direcționate de la punctul 1 la punctul 2 și, prin urmare, curentul circulă în acest sens. Această direcție a curentului va fi considerată pozitivă I> O.

Luați în considerare cel mai simplu exemplu de determinare a rezistenței pe o secțiune a unui circuit folosind legea lui Ohm. Ca rezultat al unui experiment cu un circuit electric, apare un ampermetru (un dispozitiv care arată puterea curentului) și un voltmetru. Este necesar să se determine rezistența secțiunii circuitului.

După definiția legii lui Ohm pentru o secțiune a unui lanț

Când studiază Legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit în școala de clasa a 8-a, profesorii pun adesea elevilor următoarele întrebări pentru a consolida materialul pe care l-au învățat:

Între ce mărimi stabilește legea lui Ohm o relație pentru o secțiune a unui lanț?

Răspuns corect: între amperaj [I], tensiune [U] și rezistență [R].

De ce, în afară de tensiune, depinde puterea curentului?

Răspuns corect: Din rezistență

Cum depinde puterea curentului de tensiunea conductorului?

Răspuns corect: direct proporțional

Cum depinde puterea curentului de rezistență?

Răspuns corect: invers proporțional.

Aceste întrebări sunt adresate astfel încât elevii din clasa a VIII-a să-și poată aminti legea lui Ohm pentru secțiunile unui circuit, a cărei definiție prevede că puterea curentului este direct proporțională cu tensiunea de la capetele conductorului, dacă rezistența conductorului nu este Schimbare.

Legea lui Ohm a fost descoperită de fizicianul german Georg Ohm în 1826 și de atunci a fost aplicată pe scară largă în domeniul ingineriei electrice în teorie și practică. Este exprimat printr-o formulă binecunoscută, cu care este posibil să se efectueze calcule pentru aproape orice circuit electric. Totuși, legea lui Ohm pentru AC are propriile sale caracteristici și diferențe față de conexiunile DC, determinate de prezența elementelor reactive. Pentru a înțelege esența lucrării sale, trebuie să parcurgeți întregul lanț, de la simplu la complex, începând cu o secțiune separată a circuitului electric.

Legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit

Se consideră că legea lui Ohm funcționează pentru diferite opțiuni pentru circuitele electrice. Cel mai mult, este cunoscut prin formula I = U / R, aplicată unei secțiuni separate a unui circuit DC sau AC.

Conține definiții precum curentul (I), măsurat în amperi, tensiunea (U), măsurată în volți și rezistența (R), măsurată în ohmi.

Definiția pe scară largă a acestei formule este exprimată prin binecunoscutul concept: puterea curentului este direct proporțională cu tensiunea și invers proporțională cu rezistența pe o anumită secțiune a circuitului. Dacă tensiunea crește, atunci crește și puterea curentului, iar creșterea rezistenței, dimpotrivă, scade curentul. Rezistența pe acest segment poate consta nu numai din unul, ci și din mai multe elemente conectate între ele.

Formula legii lui Ohm pentru curentul continuu poate fi memorată cu ușurință folosind un triunghi special prezentat în figura generală. Este împărțit în trei secțiuni, fiecare dintre ele conține un parametru separat. Un astfel de indiciu vă permite să găsiți rapid și ușor valoarea dorită. Indicatorul dorit este închis cu un deget, iar acțiunile cu cele rămase sunt efectuate în funcție de poziția acestora unul față de celălalt.

Dacă sunt situate la același nivel, atunci trebuie înmulțite, iar dacă sunt la niveluri diferite, parametrul superior este împărțit la cel inferior. Această metodă va ajuta la evitarea confuziei în calcule pentru inginerii electrici începători.

Legea lui Ohm pentru un circuit complet

Există anumite diferențe între un segment și un întreg lanț. O parte a circuitului general situată în sursa de curent sau tensiune în sine este considerată o secțiune sau un segment. Este format din unul sau mai multe elemente conectate la o sursă de curent în moduri diferite.

Un sistem de circuit complet este un sistem generic cu mai multe lanțuri care include baterii, diferite tipuri de sarcini și firele care le conectează. De asemenea, funcționează conform legii lui Ohm și este utilizat pe scară largă în practică, inclusiv pentru curent alternativ.

Principiul de funcționare al legii lui Ohm într-un circuit complet de curent continuu poate fi văzut clar atunci când se efectuează un experiment simplu. După cum arată figura, aceasta va necesita o sursă de curent cu o tensiune U la electrozii săi, orice rezistență constantă R și fire de conectare. Ca rezistență, puteți lua o lampă incandescentă obișnuită. Prin filamentul său va curge un curent, creat de electroni care se deplasează în interiorul conductorului metalic, în conformitate cu formula I = U / R.

Sistemul de circuit comun va consta dintr-o secțiune exterioară care include o rezistență, fire de conectare și contacte ale bateriei și o secțiune interioară situată între electrozii sursei de curent. Prin secțiunea interioară va curge și un curent format din ioni cu sarcini pozitive și negative. Catodul și anodul vor începe să acumuleze sarcini cu plus și minus, după care vor apărea printre ele.

Mișcarea completă a ionilor va fi împiedicată de rezistența internă a bateriei r, care limitează curentul de ieșire către circuitul extern și îi reduce puterea la o anumită limită. În consecință, curentul din circuitul comun trece în interiorul circuitelor interioare și exterioare, depășind alternativ rezistența totală a segmentelor (R + r). Mărimea curentului este influențată de un astfel de concept precum forța electromotoare - EMF aplicată electrozilor, indicată de simbolul E.

Valoarea EMF poate fi măsurată la bornele bateriei folosind un voltmetru cu circuitul extern deconectat. După conectarea sarcinii, pe voltmetru apare o tensiune U. Astfel, când sarcina este deconectată U = E, când circuitul extern este conectat U< E.

EMF dă un impuls mișcării sarcinilor într-un circuit complet și determină puterea curentului I = E / (R + r). Această formulă reflectă legea lui Ohm pentru un circuit electric complet de curent continuu. Semnele contururilor interioare și exterioare sunt clar vizibile în el. Dacă sarcina este deconectată, particulele încărcate se vor mișca în continuare în interiorul bateriei. Acest fenomen se numește curent de autodescărcare, ceea ce duce la un consum inutil de particule de metal catodic.

Sub influența energiei interne a sursei de alimentare, rezistența provoacă încălzire și disiparea ei ulterioară în afara elementului. Treptat, încărcarea bateriei dispare complet, fără reziduuri.

Legea lui Ohm pentru un circuit de curent alternativ

Legea lui Ohm va arăta diferit pentru circuitele AC. Dacă luăm ca bază formula I = U / R, atunci pe lângă rezistența activă R, i se adaugă rezistențe inductive XL și capacitive XC, legate de cele reactive. Astfel de circuite electrice sunt folosite mult mai des decât conexiunile cu o singură rezistență activă și vă permit să calculați orice opțiune.

Acesta include și parametrul ω, care este frecvența ciclică a rețelei. Valoarea sa este determinată de formula ω = 2πf, în care f este frecvența acestei rețele (Hz). Cu curent constant, această frecvență va fi zero, iar capacitatea va lua o valoare infinită. În acest caz, circuitul electric DC va fi întrerupt, adică nu există reactanță.

Un circuit de curent alternativ nu este diferit de un circuit de curent continuu, cu excepția sursei de tensiune. Formula generală rămâne aceeași, dar adăugarea de elemente reactive îi va schimba complet conținutul. Parametrul f nu va mai fi zero, ceea ce indică prezența reactanței. De asemenea, afectează curentul care curge în circuit și provoacă rezonanță. Simbolul Z este folosit pentru a indica impedanța buclei.

Valoarea marcată nu va fi egală cu rezistența activă, adică Z ≠ R. Legea lui Ohm pentru curent alternativ va arăta acum ca formula I = U / Z. Cunoașterea acestor caracteristici și utilizarea corectă a formulelor vor ajuta la evitarea soluțiilor incorecte la problemele electrice și la prevenirea defecțiunii elementelor individuale ale circuitului.