Shtoni sajtin te faqeshënuesit

Ligji i Ohmit

Figura tregon një diagram të një qarku të thjeshtë elektrik të njohur. Ky qark i mbyllur përbëhet nga tre elementë:

• burimi i tensionit – bateritë GB;
• konsumatori aktual - ngarkesa R, e cila mund të jetë, për shembull, filamenti i një llambë elektrike ose një rezistence;
• përçuesit që lidhin burimin e tensionit me ngarkesën.

Nga rruga, nëse ky qark plotësohet me një çelës, ju merrni një qark të plotë për një elektrik dore xhepi. Ngarkesa R, e cila ka një rezistencë të caktuar, është një seksion i qarkut.

Vlera e rrymës në këtë seksion të qarkut varet nga voltazhi që vepron në të dhe rezistenca e tij: sa më i lartë të jetë tensioni dhe sa më i ulët të jetë rezistenca, aq më e madhe do të rrjedhë rryma nëpër seksionin e qarkut.

Kjo varësi e rrymës nga tensioni dhe rezistenca shprehet me formulën e mëposhtme:

• I - rrymë, e shprehur në amper, A;
• U – tension në volt, V;
• R - rezistenca në ohmë, Ohm.

Kjo shprehje matematikore lexohet si më poshtë: rryma në një seksion të qarkut është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin në të dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me rezistencën e tij. Ky është ligji bazë i inxhinierisë elektrike, i quajtur ligji i Ohmit (sipas mbiemrit të G. Ohm) për një seksion të një qarku elektrik. Duke përdorur ligjin e Ohm-it, mund të zbuloni të tretën e panjohur nga dy sasi të njohura elektrike. Këtu janë disa shembuj të zbatimit praktik të ligjit të Ohm-it:

1. Shembulli i parë. Një tension prej 25 V aplikohet në një seksion të qarkut me një rezistencë prej 5 ohms. Është e nevojshme të zbulohet vlera e rrymës në këtë seksion të qarkut. Zgjidhja: I = U/R = 25 / 5 = 5 A.
2. Shembulli i dytë. Një tension prej 12 V vepron në një pjesë të qarkut, duke krijuar një rrymë prej 20 mA në të. Cila është rezistenca e këtij seksioni të qarkut? Para së gjithash, rryma 20 mA duhet të shprehet në amper. Kjo do të jetë 0,02 A. Pastaj R = 12 / 0,02 = 600 Ohms.
3. Shembulli i tretë. Një rrymë prej 20 mA rrjedh nëpër një seksion të një qarku me një rezistencë prej 10 kOhm. Cili është voltazhi që vepron në këtë seksion të qarkut? Këtu, si në shembullin e mëparshëm, rryma duhet të shprehet në amper (20 mA = 0.02 A), rezistenca në ohms (10 kOhm = 10000 Ohms). Prandaj, U = IR = 0,02×10000 = 200 V.

Baza e llambës inkandeshente të një elektrik dore të sheshtë është e stampuar me: 0,28 A dhe 3,5 V. Çfarë do të thotë ky informacion? Fakti që llamba do të shkëlqejë normalisht me një rrymë prej 0,28 A, e cila përcaktohet nga një tension prej 3,5 V. Duke përdorur ligjin e Ohm-it, është e lehtë të llogaritet se filamenti i ndezur i llambës ka një rezistencë R = 3,5 / 0,28 = 12,5 Ohm .

Kjo është rezistenca e filamentit të ndezur të llambës, rezistenca e filamentit të ftohur është shumë më e vogël. Ligji i Ohmit është i vlefshëm jo vetëm për një seksion, por edhe për të gjithë qarkun elektrik. Në këtë rast, rezistenca totale e të gjithë elementëve të qarkut, duke përfshirë rezistencën e brendshme të burimit aktual, zëvendësohet në vlerën e R. Sidoqoftë, në llogaritjet më të thjeshta të qarkut, rezistenca e përçuesve lidhës dhe rezistenca e brendshme e burimit aktual zakonisht neglizhohen.

Në këtë drejtim, është e nevojshme të jepet edhe një shembull: tensioni i rrjetit të ndriçimit elektrik është 220 V. Çfarë rryme do të rrjedhë në qark nëse rezistenca e ngarkesës është 1000 Ohms? Zgjidhja: I = U/R = 220 / 1000 = 0,22 A. Një saldim elektrik konsumon afërsisht këtë rrymë.

Të gjitha këto formula, të cilat rrjedhin nga ligji i Ohm-it, mund të përdoren gjithashtu për të llogaritur qarqet e rrymës alternative, por me kusht që të mos ketë induktorë dhe kondensatorë në qarqe.

Ligji i Ohm-it dhe formulat e llogaritjes që rrjedhin prej tij janë mjaft të lehta për t'u mbajtur mend nëse përdorni këtë diagram grafik, ky është i ashtuquajturi trekëndësh i ligjit të Ohm-it.

Është e lehtë të përdoret ky trekëndësh, thjesht mbani mend qartë se vija horizontale në të nënkupton shenjën e ndarjes (e ngjashme me vijën e pjesshme), dhe vija vertikale nënkupton shenjën e shumëzimit.

Tani duhet të shqyrtojmë pyetjen e mëposhtme: si ndikon në rrymë një rezistencë e lidhur në qark në seri me ngarkesën ose paralelisht me të? Është më mirë ta kuptojmë këtë me një shembull. Ekziston një llambë nga një elektrik dore elektrike e rrumbullakët, e projektuar për një tension prej 2,5 V dhe një rrymë prej 0,075 A. A është e mundur të fuqizohet kjo llambë nga një bateri 3336L, voltazhi fillestar i së cilës është 4,5 V?

Është e lehtë të llogaritet se filamenti i ndezur i kësaj llambë ka një rezistencë pak më shumë se 30 ohms. Nëse e ushqeni atë nga një bateri e freskët 3336L, atëherë, sipas ligjit të Ohm-it, një rrymë do të rrjedhë nëpër filamentin e llambës, pothuajse dyfishi i rrymës për të cilën është projektuar. Fije nuk do të përballojë një mbingarkesë të tillë, ajo do të mbinxehet dhe do të shembet. Por kjo llambë mund të ushqehet ende nga një bateri 336L nëse një rezistencë shtesë 25 Ohm lidhet në seri me qarkun.

Në këtë rast, rezistenca totale e qarkut të jashtëm do të jetë afërsisht 55 Ohms, domethënë 30 Ohms - rezistenca e filamentit të llambës së dritës H plus 25 Ohms - rezistenca e rezistencës shtesë R. Rrjedhimisht, një rrymë e barabartë me përafërsisht 0,08 A do të rrjedhë në qark, domethënë, pothuajse e njëjta gjë për të cilën është projektuar filamenti i një llambë të lehta.

Kjo llambë mund të ushqehet nga një bateri me një tension më të lartë, apo edhe nga një rrjet ndriçimi elektrik, nëse zgjidhni një rezistencë me rezistencë të përshtatshme. Në këtë shembull, një rezistencë shtesë kufizon rrymën në qark në vlerën që na nevojitet. Sa më e madhe rezistenca e tij, aq më e vogël do të jetë rryma në qark. Në këtë rast, dy rezistenca u lidhën në seri me qark: rezistenca e filamentit të llambës së dritës dhe rezistenca e rezistencës. Dhe me një lidhje seri rezistencash, rryma është e njëjtë në të gjitha pikat e qarkut.

Mund ta ndizni ampermetrin në çdo pikë dhe do të tregojë të njëjtën vlerë kudo. Ky fenomen mund të krahasohet me rrjedhën e ujit në një lumë. Shtrati i lumit në zona të ndryshme mund të jetë i gjerë ose i ngushtë, i thellë ose i cekët. Megjithatë, gjatë një periudhe të caktuar kohe, e njëjta sasi uji kalon gjithmonë përmes seksionit kryq të çdo seksioni të shtratit të lumit.

Një rezistencë shtesë e lidhur në seri me ngarkesën mund të konsiderohet si një rezistencë që "shuar" një pjesë të tensionit që vepron në qark. Tensioni që shuhet nga rezistenca shtesë, ose, siç thonë ata, bie në të, do të jetë më i madh, aq më e madhe është rezistenca e këtij rezistori. Duke ditur rrymën dhe rezistencën e rezistencës shtesë, rënia e tensionit në të mund të llogaritet lehtësisht duke përdorur të njëjtën formulë të njohur U = IR, këtu:

• U – rënia e tensionit, V;
• I – rryma në qark, A;
• R – rezistenca e rezistencës shtesë, Ohm.

Në lidhje me shembullin, rezistenca R (shih figurën) e shuai tensionin e tepërt: U = IR = 0,08 × 25 = 2 V. Tensioni i mbetur i baterisë, i barabartë me afërsisht 2,5 V, ra në fijet e llambës. Rezistenca e kërkuar e rezistencës mund të gjendet duke përdorur një formulë tjetër të njohur për ju: R = U/I, ku:

• R - rezistenca e kërkuar e rezistencës shtesë, Ohm;
• U – tensioni që duhet të shuhet, V;
• I - rryma në qark, A.

Për shembullin në shqyrtim, rezistenca e rezistencës shtesë është: R = U/I = 2/0,075, 27 Ohm. Duke ndryshuar rezistencën, mund të ulni ose rrisni tensionin që bie në të gjithë rezistencën shtesë, duke rregulluar kështu rrymën në qark. Por rezistenca shtesë R në një qark të tillë mund të jetë e ndryshueshme, domethënë një rezistencë, rezistenca e të cilit mund të ndryshohet (shih figurën më poshtë).

Në këtë rast, duke përdorur rrëshqitësin e rezistencës, mund të ndryshoni pa probleme tensionin e furnizuar në ngarkesën H, dhe për këtë arsye të rregulloni pa probleme rrymën që rrjedh nëpër këtë ngarkesë. Një rezistencë e ndryshueshme e lidhur në këtë mënyrë quhet reostat. Reostatët përdoren për të rregulluar rrymat në qarqet e marrësve, televizorëve dhe amplifikatorëve. Në shumë kinema, reostatët u përdorën për të zbehur pa probleme dritën në auditor. Ekziston një mënyrë tjetër për të lidhur ngarkesën me një burim aktual me tension të tepërt - gjithashtu duke përdorur një rezistencë të ndryshueshme, por të lidhur me një potenciometër, domethënë një ndarës tensioni, siç tregohet në figurën më poshtë.

Këtu R1 është një rezistencë e lidhur me një potenciometër, dhe R2 është një ngarkesë, e cila mund të jetë e njëjta llambë inkandeshente ose ndonjë pajisje tjetër. Një rënie e tensionit ndodh në rezistencën R1 të burimit aktual, i cili mund të furnizohet pjesërisht ose plotësisht për ngarkesën R2. Kur rrëshqitësi i rezistencës është në pozicionin e tij më të ulët, ngarkesa nuk furnizohet fare me tension (nëse është një llambë, nuk do të ndizet).

Ndërsa rrëshqitësi i rezistencës lëviz lart, ne do të aplikojmë gjithnjë e më shumë tension në ngarkesën R2 (nëse është një llambë, filamenti i saj do të shkëlqejë). Kur rrëshqitësi i rezistencës R1 është në pozicionin më të lartë, i gjithë voltazhi i burimit aktual do të aplikohet në ngarkesën R2 (nëse R2 është një llambë elektrik dore dhe tensioni i burimit aktual është i lartë, filamenti i llambës do të digjet jashtë). Ju mund të gjeni në mënyrë eksperimentale pozicionin e motorit të rezistencës së ndryshueshme në të cilin tensioni që i nevojitet do të furnizohet në ngarkesë.

Rezistenca të ndryshueshme të aktivizuara nga potenciometrat përdoren gjerësisht për të kontrolluar volumin në marrës dhe amplifikues. Rezistenca mund të lidhet drejtpërdrejt paralelisht me ngarkesën. Në këtë rast, rryma në këtë seksion të qarkut degëzohet dhe shkon në dy shtigje paralele: përmes rezistencës shtesë dhe ngarkesës kryesore. Rryma më e madhe do të jetë në degën me rezistencën më të vogël.

Shuma e rrymave të të dy degëve do të jetë e barabartë me rrymën e shpenzuar për fuqizimin e qarkut të jashtëm. Një lidhje paralele përdoret në ato raste kur është e nevojshme të kufizohet rryma jo në të gjithë qarkun, si kur lidhni një rezistencë shtesë në seri, por vetëm në një seksion të caktuar. Rezistenca shtesë janë të lidhura, për shembull, paralelisht me miliammetrat, në mënyrë që të mund të matin rryma të mëdha. Rezistenca të tilla quhen shunts ose shunts. Fjala shunt do të thotë një degë.

Cili është ligji i Ohm-it për një qark të plotë? Pra, kjo është një formulë në të cilën lidhja midis parametrave kryesorë të një qarku elektrik është qartë e dukshme: rryma, tensioni dhe rezistenca. Për të kuptuar thelbin e ligjit, le të kuptojmë së pari disa koncepte.

Si quhet qarku elektrik?

Një qark elektrik është një shteg në një qark elektrik përmes të cilit rrjedhin ngarkesat (elementet elektrike, telat dhe pajisjet e tjera). Sigurisht, fillimi i tij konsiderohet të jetë burimi i energjisë. Nën ndikimin e një fushe elektromagnetike, fenomeneve fotonike ose proceseve kimike, ngarkesat elektrike priren të lëvizin në terminalin e kundërt të këtij burimi të energjisë.

Çfarë është rryma elektrike?

Lëvizja e drejtuar e grimcave të ngarkuara kur ekspozohen ndaj një fushe elektrike ose forcave të tjera të jashtme quhet rrymë elektrike. Drejtimi i tij përcaktohet nga drejtimi i protoneve (ngarkesat pozitive). Rryma do të jetë konstante nëse as forca dhe as drejtimi i saj nuk kanë ndryshuar me kalimin e kohës.

Historia e Ligjit të Ohmit

Gjatë kryerjes së eksperimenteve me një përcjellës, fizikani Georg Ohm ishte në gjendje të përcaktojë se forca aktuale është proporcionale me tensionin e aplikuar në skajet e tij:

I / sim U ose I = G / U,

ku G është përçueshmëria elektrike, dhe vlera R = 1 / G është rezistenca elektrike e përcjellësit. Ky zbulim u bë nga fizikani i famshëm gjerman në 1827.

Ligjet e Ohm-it

Për një qark të plotë, përkufizimi do të jetë si më poshtë: forca aktuale në qarkun elektrik është e barabartë me raportin e forcës elektromotore (në tekstin e mëtejmë EMF) të burimit me shumën e rezistencave:

I = E / (R + r),

ku R është rezistenca e qarkut të jashtëm, dhe r është rezistenca e brendshme Shumë shpesh, formulimi i ligjit shkakton vështirësi, pasi jo të gjithë janë të njohur me konceptin e EMF, ndryshimin e tij nga voltazhi, jo të gjithë e dinë se çfarë do të thotë. dhe nga vjen rezistenca e brendshme. Kjo është arsyeja pse nevojiten shpjegime, sepse ligji i Ohmit për një qark të plotë ka një kuptim të thellë.

Formulimi i ligjit për seksionin zinxhir mund të quhet transparent. Çështja është se nuk nevojitet shpjegim shtesë për ta kuptuar atë: rryma në qark është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me rezistencën:

Kuptimi

Ligji i Ohmit për një qark të plotë është i lidhur ngushtë me ligjin e ruajtjes së energjisë. Le të supozojmë se burimi aktual nuk ka rezistencë të brendshme. Çfarë duhet të ndodhë në këtë rast? Rezulton se nëse nuk do të kishte rezistencë, atëherë një rrymë më e madhe do t'i jepej qarkut të jashtëm, dhe në përputhje me rrethanat fuqia do të ishte më e madhe.

Tani është koha për të kuptuar konceptin e forcës elektromotore. Kjo vlerë paraqet diferencën midis potencialeve elektrike në terminalet e burimit, por vetëm pa asnjë ngarkesë. Le të marrim presionin e ujit në një rezervuar të ngritur si shembull. Niveli i ujit do të qëndrojë në vend derisa të fillojë të konsumohet. Kur hapni rubinetin, niveli i lëngut do të ulet sepse nuk ka pompim. Kur uji hyn në një tub, ai përjeton rezistencë, dhe e njëjta gjë ndodh me ngarkesat elektrike në tel.

Në mungesë të ngarkesave, terminalet janë në gjendje të hapur, rezulton se EMF dhe voltazhi janë të njëjta në madhësi. Nëse, për shembull, ndezim një llambë, qarku do të mbyllet dhe forca elektromotore do të krijojë një tension në të, duke kryer punë të dobishme. Një pjesë e energjisë do të shpërndahet për shkak të rezistencës së brendshme (kjo quhet humbje).

Nëse rezistenca e konsumatorit është më e vogël se rezistenca e brendshme, atëherë më shumë energji lëshohet në burimin aktual. Dhe pastaj EMF në qarkun e jashtëm bie, dhe një pjesë e konsiderueshme e energjisë humbet në rezistencën e brendshme. Thelbi i ligjeve të ruajtjes është se natyra nuk mund të marrë më shumë se sa jep.

Thelbi i rezistencës së brendshme është i njohur mirë për banorët e apartamenteve të epokës së Hrushovit, apartamentet e të cilëve kanë ajër të kondicionuar, por instalimet elektrike të vjetra nuk janë zëvendësuar kurrë. Matësi elektrik rrotullohet me shpejtësi marramendëse, priza dhe muri nxehen në vendet ku kalojnë telat e vjetër të aluminit, si pasojë kondicioneri mezi ftoh ajrin e dhomës.

Natyra r

"Ohm i plotë" (siç janë mësuar ta quajnë ligjin elektricistët) është kuptuar keq, pasi rezistenca e brendshme e burimit, si rregull, nuk është e natyrës elektrike. Le ta shohim këtë duke përdorur shembullin e një baterie kripe. Dihet që një bateri elektrike përbëhet nga disa elementë, por ne do të shqyrtojmë vetëm një. Pra, kemi një bateri Krona të gatshme, të përbërë nga 7 elementë të lidhur në seri.

Si gjenerohet rryma? Në një enë me elektrolit vendosim një shufër karboni në një guaskë mangani, të përbërë nga elektroda ose anoda pozitive. Në këtë shembull të veçantë, shufra e karbonit vepron si një kolektor aktual. Metali i zinkut përbëhet nga elektroda negative (katoda). Bateritë e blera në dyqan zakonisht përmbajnë elektrolit xhel. Lëngu përdoret shumë rrallë. Një filxhan zinku me elektrolit dhe anoda vepron si një elektrodë negative.

Rezulton se sekreti i baterisë qëndron në faktin se potenciali elektrik i manganit nuk është aq i lartë sa ai i zinkut. Prandaj, elektronet tërhiqen në katodë, dhe ajo, nga ana tjetër, largon jonet e zinkut të ngarkuar pozitivisht në anodë. Si rezultat, katoda konsumohet gradualisht. Ndoshta të gjithë e dinë se nëse një bateri e vdekur nuk zëvendësohet në kohën e duhur, ajo mund të rrjedhë. Me çfarë lidhet kjo? Gjithçka është shumë e thjeshtë: elektroliti do të fillojë të rrjedhë jashtë përmes filxhanit të shkëputur.

Ndërsa ngarkesat lëvizin në shufrën e karbonit, ngarkesat pozitive grumbullohen në guaskën e manganit, ndërsa ngarkesat negative grumbullohen në zink. Kjo është arsyeja pse ato quhen anodë dhe katodë, por pjesa e brendshme e baterive duket ndryshe. Dallimi midis ngarkesave do të krijojë një forcë elektromotore Ngarkesat do të ndalojnë së lëvizuri në elektrolit kur diferenca potenciale në materialin e elektrodës është e barabartë me vlerën e emf, dhe forcat tërheqëse janë të barabarta me forcat refuzuese.

Tani le të mbyllim qarkun: për ta bërë këtë, thjesht lidhni llambën me baterinë. Duke kaluar nëpër një burim drite artificiale, ngarkesat do të kthehen secila në vendin e tyre ("shtëpi") dhe llamba do të ndizet. Brenda baterisë, lëvizja e elektroneve dhe joneve do të fillojë përsëri, pasi ngarkesat janë larguar dhe një forcë tërheqëse ose refuzuese është rishfaqur.

Në fakt, bateria prodhon rrymë, prandaj llamba ndizet, kjo ndodh për shkak të konsumit të zinkut, i cili në këtë proces shndërrohet në përbërje të tjera kimike. Për nxjerrjen e zinkut të pastër, sipas ligjit të ruajtjes së energjisë, është e nevojshme të shpenzohet, por jo në formë elektrike (saktësisht e njëjta sasi që i është dhënë llambës).

Tani më në fund mund të kuptojmë natyrën e rezistencës së brendshme të burimit. Në një bateri, kjo është një pengesë për lëvizjen e joneve të mëdha. Lëvizja e elektroneve pa jone është e pamundur sepse nuk ka forcë tërheqëse.

Në gjeneratorët industrialë, r shfaqet jo vetëm për shkak të rezistencës elektrike të mbështjelljeve, por edhe për arsye të jashtme. Kështu, për shembull, në hidrocentralet vlera e sasisë varet nga efikasiteti i turbinës, rezistenca e rrjedhës së ujit në kanal, si dhe nga humbjet në transmetimin mekanik. Për më tepër, temperatura e ujit dhe niveli i lymit të tij kanë njëfarë ndikimi.

Rryma alternative

Ne kemi parë tashmë ligjin e Ohm-it për të gjithë qarkun DC. Si do të ndryshojë formula me rrymë alternative? Përpara se ta kuptojmë, le të karakterizojmë vetë konceptin. Rryma alternative është lëvizja e grimcave të ngarkuara elektrike, drejtimi dhe vlera e të cilave ndryshon me kalimin e kohës. Ndryshe nga rezistenca konstante, ajo shoqërohet nga faktorë shtesë që gjenerojnë një lloj të ri të rezistencës (reaktive). Është karakteristikë e kondensatorëve dhe induktorëve.

Ligji i Ohmit për një qark të plotë për rrymë alternative është:

ku Z është një rezistencë komplekse e përbërë nga ato aktive dhe reaktive.

Nuk është e gjitha keq

Ligji i Ohmit për një qark të plotë, përveçse tregon humbjet e energjisë, sugjeron edhe mënyra për t'i eliminuar ato. Elektricistët e zakonshëm rrallë përdorin formulën për gjetjen e rezistencës komplekse kur ka kapacitete ose induktanca në një qark. Në shumicën e rasteve, rryma matet duke përdorur kapëse ose një testues special. Dhe kur dihet voltazhi, rezistenca komplekse mund të llogaritet lehtësisht (nëse kjo është vërtet e nevojshme).

Në 1827, Georg Ohm publikoi kërkimin e tij, i cili përbën bazën e formulës së përdorur deri më sot. Ohm kreu një seri të madhe eksperimentesh që treguan marrëdhënien midis tensionit të aplikuar dhe rrymës që rrjedh nëpër një përcjellës.

Ky ligj është empirik, pra i bazuar në përvojë. Emërtimi "Ohm" është miratuar si njësia zyrtare SI për rezistencën elektrike.

Ligji i Ohmit për një seksion qarku thotë se rryma elektrike në një përcjellës është drejtpërdrejt proporcionale me ndryshimin e potencialit në të dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me rezistencën e tij. Duke marrë parasysh që rezistenca e përcjellësit (për të mos u ngatërruar) është një vlerë konstante, mund ta formulojmë këtë me formulën e mëposhtme:

• I - rryma në amper (A)
• V - tension në volt (V)
• R - rezistenca në ohmë (Ohm)

Për qartësi: një rezistencë me një rezistencë prej 1 Ohm, përmes së cilës rrjedh një rrymë prej 1 A, ka një ndryshim (tension) potencial prej 1 V në terminalet e tij.

Fizikani gjerman Kirchhoff (i famshëm për rregullat e tij Kirchhoff) bëri një përgjithësim që përdoret më shumë në fizikë:

• σ – përcjellshmëria e materialit
• J - dendësia e rrymës
• E është fusha elektrike.

Ligji dhe rezistenca e Ohmit

Rezistorët janë elementë pasivë që sigurojnë rezistencë ndaj rrjedhës së rrymës elektrike në një qark. , e cila funksionon në përputhje me ligjin e Ohm-it, quhet rezistencë omike. Kur rryma kalon nëpër një rezistencë të tillë, rënia e tensionit në terminalet e saj është proporcionale me vlerën e rezistencës.

Formula e Ohmit mbetet e vlefshme për qarqet me tension dhe rrymë alternative. Ligji i Ohmit nuk është i përshtatshëm për kondensatorët dhe induktorët, pasi karakteristikat e tyre të tensionit aktual (karakteristika volt-amper) në thelb nuk janë lineare.

Formula e Ohm-it vlen edhe për qarqet me rezistorë të shumtë, të cilët mund të lidhen në seri, paralele ose të përziera. Grupet e rezistorëve të lidhur në seri ose paralele mund të thjeshtohen si rezistencë ekuivalente.

Artikujt rreth dhe lidhjes përshkruajnë më në detaje se si ta bëni këtë.

Fizikani gjerman Georg Simon Ohm botoi teorinë e tij të plotë të energjisë elektrike në 1827 me emrin "teoria e qarkut galvanik". Ai zbuloi se rënia e tensionit në një seksion të qarkut është rezultat i punës së rrymës që rrjedh nëpër rezistencën e atij seksioni të qarkut. Kjo formoi bazën e ligjit që ne përdorim sot. Ligji është një nga ekuacionet bazë për rezistorët.

Ligji i Ohm - formula

Formula e ligjit të Ohm-it mund të përdoret kur njihen dy nga tre variablat. Marrëdhënia midis rezistencës, rrymës dhe tensionit mund të shkruhet në mënyra të ndryshme. Trekëndëshi i Ohm-it mund të jetë i dobishëm për asimilimin dhe memorizimin.

Më poshtë janë dy shembuj të përdorimit të një kalkulatori të tillë trekëndëshi.

Ne kemi një rezistencë me një rezistencë prej 1 Ohm në një qark me një rënie të tensionit nga 100V në 10V në terminalet e tij.Çfarë rryme kalon nëpër këtë rezistencë?Trekëndëshi na kujton se:
Ne kemi një rezistencë me një rezistencë prej 10 Ohms përmes së cilës rrjedh një rrymë prej 2 Amperësh me një tension prej 120 V.Cila do të jetë rënia e tensionit në këtë rezistencë?Përdorimi i një trekëndëshi na tregon se:Kështu, voltazhi në pin do të jetë 120-20 = 100 V.

Ligji i Ohm - Fuqia

Kur rryma elektrike rrjedh nëpër një rezistencë, ajo shpërndan një sasi të caktuar të energjisë si nxehtësi.

Fuqia është një funksion i rrymës rrjedhëse I (A) dhe tensionit të aplikuar V (V):

• P - fuqia në vat (V)

Kur kombinohet me ligjin e Ohm-it për një seksion të qarkut, formula mund të shndërrohet në formën e mëposhtme:

Një rezistencë ideale shpërndan të gjithë energjinë dhe nuk ruan energji elektrike ose magnetike. Çdo rezistencë ka një kufi në sasinë e fuqisë që mund të shpërndahet pa shkaktuar dëme në rezistencë. Kjo është fuqi quajtur nominale.

Kushtet mjedisore mund ta ulin ose rrisin këtë vlerë. Për shembull, nëse ajri përreth është i nxehtë, atëherë aftësia e rezistencës për të shpërndarë nxehtësinë e tepërt zvogëlohet, dhe në të kundërtën, kur temperatura e ambientit është e ulët, aftësia e rezistencës për të shpërndarë rritet.

Në praktikë, rezistorët rrallë kanë një vlerësim të fuqisë. Sidoqoftë, shumica e rezistorëve vlerësohen në 1/4 ose 1/8 vat.

Më poshtë është një grafik byrek që do t'ju ndihmojë të përcaktoni shpejt marrëdhënien midis fuqisë, rrymës, tensionit dhe rezistencës. Për secilin nga katër parametrat, tregon se si të llogaritet vlera e tij.

Ligji i Ohm - kalkulator

Ky kalkulator në internet i Ligjit të Ohmit ju lejon të përcaktoni marrëdhënien midis fuqisë aktuale, tensionit elektrik, rezistencës së përcjellësit dhe fuqisë. Për të llogaritur, futni çdo dy parametra dhe klikoni butonin llogarit.

Ligji i Ohmit për një seksion të një qarku është një ligj eksperimental (empirik) që vendos një marrëdhënie midis fuqisë së rrymës në një seksion të një qarku dhe tensionit në skajet e këtij seksioni dhe rezistencës së tij. Formulimi i rreptë i ligjit të Ohm-it për një seksion të një qarku është shkruar si më poshtë: forca aktuale në qark është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin në seksionin e tij dhe në përpjesëtim të kundërt me rezistencën e këtij seksioni.

Formula për ligjin e Ohmit për një seksion të një qarku shkruhet si më poshtë:

I – forca aktuale në përcjellësin [A];

U – tensioni elektrik (diferenca potenciale) [V];

R - rezistenca elektrike (ose thjesht rezistenca) e përcjellësit [Ohm].

Historikisht, rezistenca R në ligjin e Ohmit për një seksion të një qarku konsiderohet karakteristika kryesore e një përcjellësi, pasi varet vetëm nga parametrat e këtij përcjellësi. Duhet theksuar se ligji i Ohmit në formën e përmendur vlen për metalet dhe tretësirat (shkrirjet) e elektroliteve dhe vetëm për ato qarqe ku nuk ka burim real të rrymës ose burimi i rrymës është ideal. Një burim ideal i rrymës është ai që nuk ka rezistencën e tij (të brendshme). Mund të mësoni më shumë rreth ligjit të Ohm-it siç zbatohet në një qark me një burim aktual në artikullin tonë. Le të biem dakord të marrim parasysh drejtimin pozitiv nga e majta në të djathtë (shih figurën më poshtë). Atëherë voltazhi në zonë është i barabartë me diferencën e potencialit.

φ 1 - potenciali në pikën 1 (në fillim të seksionit);

φ 2 - potenciali në pikën 2 (në fund të seksionit).

Nëse plotësohet kushti φ 1 > φ 2, atëherë tensioni U > 0. Rrjedhimisht, linjat e tensionit në përcjellës drejtohen nga pika 1 në pikën 2, që do të thotë se rryma rrjedh në këtë drejtim. Është ky drejtim i rrymës që ne do ta konsiderojmë pozitive I > O.

Le të shqyrtojmë shembullin më të thjeshtë të përcaktimit të rezistencës në një seksion të një qarku duke përdorur ligjin e Ohm-it. Si rezultat i një eksperimenti me një qark elektrik, ampermetri (një pajisje që tregon fuqinë aktuale) tregon dhe voltmetri. Është e nevojshme të përcaktohet rezistenca e seksionit të qarkut.

Sipas përkufizimit të ligjit të Ohm-it për një seksion të qarkut

Kur studiojnë ligjin e Ohm-it për një pjesë të një zinxhiri në klasën e 8-të të shkollës, mësuesit shpesh u bëjnë nxënësve pyetjet e mëposhtme për të konsoliduar materialin e mbuluar:

Midis çfarë sasish vendos ligji i Ohm-it një lidhje për një seksion të një qarku?

Përgjigja e saktë: ndërmjet rrymës [I], tensionit [U] dhe rezistencës [R].

Përveç tensionit, pse varet forca e rrymës?

Përgjigja e saktë: Nga rezistenca

Si varet forca e rrymës nga tensioni i përcjellësit?

Përgjigja e saktë: Drejtpërpjesëtimore

Si varet forca aktuale nga rezistenca?

Përgjigja e saktë: në përpjesëtim të zhdrejtë.

Këto pyetje bëhen në mënyrë që në klasën e 8-të nxënësit të mund të kujtojnë ligjin e Ohm-it për seksionet e një qarku, përkufizimi i të cilit thotë se forca e rrymës është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin në skajet e përcjellësit, nëse rezistenca e përcjellësit nuk ndryshim.

Ligji i Ohm-it u zbulua nga fizikani gjerman Georg Ohm në 1826 dhe që atëherë është përdorur gjerësisht në fushën elektrike në teori dhe praktikë. Ai shprehet me një formulë të njohur, me të cilën mund të kryeni llogaritjet në pothuajse çdo qark elektrik. Sidoqoftë, ligji i Ohmit për rrymën alternative ka karakteristikat dhe dallimet e veta nga lidhjet e rrymës së drejtpërdrejtë, të përcaktuara nga prania e elementeve reaktive. Për të kuptuar thelbin e punës së tij, duhet të kaloni nëpër të gjithë zinxhirin, nga i thjeshtë në kompleks, duke filluar me një seksion të veçantë të qarkut elektrik.

Ligji i Ohmit për një seksion qarku

Ligji i Ohm-it konsiderohet se funksionon për lloje të ndryshme të qarqeve elektrike. Njihet më mirë me formulën I = U/R, e aplikuar në një seksion të veçantë të një qarku të rrymës direkte ose alternative.

Ai përmban përkufizime të tilla si rryma (I), e matur në amper, voltazhi (U), i matur në volt dhe rezistenca (R), e matur në ohmë.

Përkufizimi i pranuar gjerësisht i kësaj formule shprehet nga koncepti i njohur: forca e rrymës është drejtpërdrejt proporcionale me tensionin dhe në përpjesëtim të kundërt me rezistencën në një seksion specifik të qarkut. Nëse voltazhi rritet, atëherë rryma rritet, dhe një rritje e rezistencës, përkundrazi, zvogëlon rrymën. Rezistenca në këtë segment mund të përbëhet jo vetëm nga një, por edhe nga disa elementë të lidhur me njëri-tjetrin.

Formula për ligjin e Ohmit për rrymën e drejtpërdrejtë mund të mbahet mend lehtësisht duke përdorur trekëndëshin special të treguar në figurën e përgjithshme. Ai është i ndarë në tre seksione, secila prej të cilave përmban një parametër të veçantë. Ky sugjerim bën të mundur gjetjen e shpejtë dhe të lehtë të vlerës së dëshiruar. Treguesi i kërkuar mbulohet me gisht, dhe veprimet me ato të mbetura kryhen në varësi të pozicionit të tyre në lidhje me njëri-tjetrin.

Nëse ato janë të vendosura në të njëjtin nivel, atëherë ato duhet të shumëzohen, dhe nëse janë në nivele të ndryshme, parametri i sipërm ndahet me atë të poshtëm. Kjo metodë do t'i ndihmojë inxhinierët elektrikë fillestarë të shmangin konfuzionin në llogaritjet.

Ligji i Ohmit për një qark të plotë

Ekzistojnë disa dallime midis një seksioni dhe një zinxhiri të tërë. Një seksion ose segment konsiderohet të jetë një pjesë e qarkut të përgjithshëm që ndodhet në vetë burimin e rrymës ose tensionit. Ai përbëhet nga një ose më shumë elementë të lidhur me një burim aktual në mënyra të ndryshme.

Një sistem qarku i plotë është një qark i përgjithshëm i përbërë nga disa qarqe, duke përfshirë bateritë, lloje të ndryshme ngarkesash dhe telat që i lidhin ato. Ai gjithashtu funksionon sipas ligjit të Ohm-it dhe përdoret gjerësisht në praktikë, duke përfshirë edhe për rrymë alternative.

Parimi i funksionimit të ligjit të Ohm-it në një qark të plotë DC mund të shihet qartë duke kryer një eksperiment të thjeshtë. Siç tregon figura, kjo do të kërkojë një burim rrymë me tension U në elektrodat e tij, çdo rezistencë konstante R dhe telat lidhës. Ju mund të përdorni një llambë të zakonshme inkandeshente si rezistencë. Një rrymë e krijuar nga elektronet që lëvizin brenda një përcjellësi metalik do të rrjedhë përmes fillit të tij, në përputhje me formulën I = U/R.

Sistemi i qarkut të përbashkët do të përbëhet nga një seksion i jashtëm, duke përfshirë rezistencën, telat lidhës dhe kontaktet e baterisë, dhe një seksion të brendshëm të vendosur midis elektrodave të burimit aktual. Një rrymë e formuar nga jone me ngarkesa pozitive dhe negative do të rrjedhë gjithashtu nëpër seksionin e brendshëm. Katoda dhe anoda do të fillojnë të grumbullojnë ngarkesa me plus dhe minus, pas së cilës do të shfaqet një ngarkesë midis tyre.

Lëvizja e plotë e joneve do të pengohet nga rezistenca e brendshme e baterisë r, e cila kufizon daljen e rrymës në qarkun e jashtëm dhe redukton fuqinë e saj në një kufi të caktuar. Rrjedhimisht, rryma në qarkun e përbashkët kalon brenda qarqeve të brendshme dhe të jashtme, duke tejkaluar në mënyrë alternative rezistencën totale të segmenteve (R+r). Madhësia e rrymës ndikohet nga një koncept i tillë si forca elektromotore - EMF e aplikuar në elektroda, e treguar me simbolin E.

Vlera EMF mund të matet në terminalet e baterisë duke përdorur një voltmetër me qarkun e jashtëm të fikur. Pas lidhjes së ngarkesës, prania e tensionit U do të shfaqet në voltmetër Kështu, kur ngarkesa shkëputet, U = E, kur lidhni qarkun e jashtëm U< E.

EMF i jep shtysë lëvizjes së ngarkesave në një qark të plotë dhe përcakton forcën aktuale I = E/(R+r). Kjo formulë pasqyron ligjin e Ohm-it për një qark elektrik të plotë DC. Tregon qartë shenjat e kontureve të brendshme dhe të jashtme. Nëse ngarkesa shkëputet, grimcat e ngarkuara do të vazhdojnë të lëvizin brenda baterisë. Ky fenomen quhet rrymë vetëshkarkuese, duke çuar në konsum të panevojshëm të grimcave metalike në katodë.

Nën ndikimin e energjisë së brendshme të burimit të energjisë, rezistenca shkakton ngrohjen dhe shpërndarjen e saj të mëtejshme jashtë elementit. Gradualisht, ngarkesa e baterisë zhduket plotësisht pa lënë gjurmë.

Ligji i Ohmit për një qark të rrymës alternative

Për qarqet AC, ligji i Ohm-it do të duket ndryshe. Nëse marrim si bazë formulën I = U/R, atëherë përveç rezistencës aktive R, i shtohen edhe rezistenca induktive XL dhe XC kapacitive, të cilat klasifikohen si reaktive. Qarqe të tilla elektrike përdoren shumë më shpesh sesa lidhjet me vetëm rezistencë aktive dhe ju lejojnë të llogaritni çdo opsion.

Këtu përfshihet edhe parametri ω, që është frekuenca ciklike e rrjetit. Vlera e tij përcaktohet me formulën ω = 2πf, në të cilën f është frekuenca e këtij rrjeti (Hz). Në rrymë konstante, kjo frekuencë do të jetë e barabartë me zero, dhe kapaciteti do të marrë një vlerë të pafundme. Në këtë rast, qarku elektrik DC do të prishet, domethënë nuk ka reaktancë.

Një qark i rrymës alternative nuk është i ndryshëm nga një qark i rrymës së drejtpërdrejtë, me përjashtim të burimit të tensionit. Formula e përgjithshme mbetet e njëjtë, por kur shtohen elementë reaktivë, përmbajtja e saj do të ndryshojë plotësisht. Parametri f nuk do të jetë më zero, gjë që tregon praninë e reaktancës. Ajo gjithashtu ndikon në rrymën që rrjedh në qark dhe shkakton rezonancë. Simboli Z përdoret për të treguar rezistencën e lakut.

Vlera e shënuar nuk do të jetë e barabartë me rezistencën aktive, domethënë Z ≠ R. Ligji i Ohmit për rrymë alternative tani do të duket si formula I = U/Z. Njohja e këtyre veçorive dhe përdorimi i saktë i formulave do të ndihmojë në shmangien e zgjidhjeve të pasakta të problemeve elektrike dhe parandalimin e dështimit të elementeve individuale të qarkut.