Ohmov zakon za cijeli lanac i za dio lanca: mogućnosti pisanja formule, opis i objašnjenje

Ne postoji način da profesionalni električar ili stručnjak za elektroniku zaobiđe Ohmov zakon u svojim aktivnostima, rješavajući sve probleme vezane uz postavljanje, podešavanje i popravak elektroničkih i električnih krugova.

Zapravo, svi trebaju razumjeti ovaj zakon. Jer svatko se mora nositi s strujom u svakodnevnom životu.

I iako je Ohmov zakon njemačkog fizičara predviđen srednjoškolskim nastavnim planom i programom, u praksi se ne proučava uvijek na vrijeme. Stoga ćemo u našem materijalu razmotriti tako relevantnu temu za život i razumjeti mogućnosti pisanja formule.

Pojedinačna sekcija i kompletan električni krug

Razmatrajući električni krug s gledišta primjene Ohmovog zakona na krug, treba primijetiti dvije moguće mogućnosti proračuna: za zaseban odjeljak i za puni krug.

Proračun struje dijela električnog kruga

Odjeljak električnog kruga, u pravilu, smatra se dijelom kruga koji isključuje izvor EMF-a, jer ima dodatni unutarnji otpor.

Stoga formula za izračun u ovom slučaju izgleda jednostavno:

I = U/ R,

Gdje, odnosno:

• ja – jakost struje;
• U – primijenjeni napon;
• R - otpor.

Tumačenje formule je jednostavno - struja koja teče kroz određeni dio kruga proporcionalna je naponu koji se na njega primjenjuje, a otpor je obrnuto proporcionalan.

Takozvana grafička "tratinčica", kroz koju je predstavljen čitav niz varijacija formulacija temeljenih na Ohmovom zakonu. Prikladan alat za džepno skladištenje: sektor "P" - formule snage; sektor “U” - formule napona; sektor “I” - trenutne formule; sektor “R” - formule otpora

Dakle, formula jasno opisuje ovisnost protoka struje kroz zasebni dio električnog kruga u odnosu na određene vrijednosti napona i otpora.

Formula je prikladna za korištenje, na primjer, pri izračunavanju parametara otpora koji treba zalemiti u krug ako su zadani napon i struja.

Ohmov zakon i dvije posljedice koje svaki profesionalni inženjer elektrostrojarstva, elektrotehnike, elektroničar i svatko tko se bavi radom električnih krugova mora znati. S lijeva na desno: 1 - određivanje struje; 2 - određivanje otpora; 3 - definicija napona, gdje I - struja, U - napon, R - otpor

Gornja slika pomoći će odrediti, na primjer, struju koja teče kroz otpor od 10 ohma na koji se primjenjuje napon od 12 volti. Zamjenom vrijednosti nalazimo - I = 12 / 10 = 1,2 ampera.

Na sličan način rješavaju se i zadaci nalaženja otpora (kada su poznati struja i napon) ili napona (kada su poznati napon i struja).

Tako uvijek možete odabrati željeni radni napon, potrebnu jakost struje i optimalni element otpora.

Formula koja se predlaže za korištenje ne zahtijeva uzimanje u obzir parametara izvora napona.Međutim, krug koji sadrži, na primjer, bateriju, izračunat će se pomoću druge formule. Na dijagramu: A – uključivanje ampermetra; V – uključiti voltmetar.

Usput, spojne žice bilo kojeg kruga su otpori. Količina opterećenja koju moraju podnijeti određena je naponom.

U skladu s tim, opet koristeći Ohmov zakon, postaje moguće točno odabrati potrebni presjek vodiča, ovisno o materijalu jezgre.

Na našoj web stranici imamo detaljne upute proračun poprečnog presjeka kabela u smislu snage i struje.

Mogućnost izračuna za cijeli lanac

Kompletan krug sastoji se od sekcije (sekcija), kao i izvora EMF-a. To jest, zapravo, unutarnji otpor izvora EMF dodaje se postojećoj otpornoj komponenti dijela kruga.

Stoga je logično malo promijeniti gornju formulu:

I = U / (R + r)

Naravno, vrijednost unutarnjeg otpora EMF-a u Ohmovom zakonu za cijeli električni krug može se smatrati zanemarivom, iako ta vrijednost otpora uvelike ovisi o strukturi izvora EMF-a.

Međutim, pri proračunu složenih elektroničkih sklopova, električnih krugova s ​​mnogo vodiča, prisutnost dodatnog otpora važan je čimbenik.

Za proračune u uvjetima kompletnog električnog kruga uvijek se uzima u obzir vrijednost otpora izvora EMF. Ta se vrijednost zbraja s otporom samog električnog kruga. U dijagramu: I - protok struje; R—vanjski otporni element; r je faktor otpora EMF-a (izvora energije)

I za dio kruga i za cijeli krug treba uzeti u obzir prirodni moment - korištenje stalne ili promjenljive struje.

Ako se gore navedene točke, karakteristične za Ohmov zakon, razmatraju s gledišta korištenja istosmjerne struje, prema tome s izmjeničnom strujom sve izgleda nešto drugačije.

Razmatranje učinka zakona na promjenjivu veličinu

Koncept "otpora" na uvjete prolaska izmjenične struje trebao bi se više smatrati konceptom "impedancije". Ovo se odnosi na kombinaciju otpornog opterećenja (Ra) i reaktivnog otporničkog opterećenja (Rr).

Takve pojave uzrokovane su parametrima induktivnih elemenata i zakonima sklopke u odnosu na promjenjivu vrijednost napona - sinusoidnu vrijednost struje.

Ovo je ekvivalentni krug električnog kruga izmjenične struje za proračun pomoću formulacija temeljenih na principima Ohmovog zakona: R - otporna komponenta; C je kapacitivna komponenta; L—induktivna komponenta; EMF je izvor energije; I - protok struje

Drugim riječima, postoji učinak odstupanja (kašnjenja) struja od vrijednosti napona, što je popraćeno pojavom aktivnih (otporničkih) i reaktivnih (induktivnih ili kapacitivnih) snaga.

Takvi se fenomeni izračunavaju pomoću formule:

Z=U/I ili Z = R + J * (X_L -X_C)

Gdje: Z – impedancija; R – aktivno opterećenje; x_L , x_C – induktivno i kapacitivno opterećenje; J - koeficijent.

Serijski i paralelni spoj elemenata

Za elemente električnog kruga (odsječak strujnog kruga) karakteristična točka je serijski ili paralelni spoj.

Sukladno tome, svaki tip priključka prati drugačiji uzorak toka struje i napajanja naponom.S tim u vezi, Ohmov zakon se također različito primjenjuje, ovisno o mogućnosti uključivanja elemenata.

Strujni krug serijski spojenih otpornih elemenata

U odnosu na serijski spoj (dio strujnog kruga s dvije komponente), koristi se sljedeća formulacija:

• ja = ja₁ = ja₂ ;
• U = U₁ +U₂ ;
• R = R₁ + R₂

Ova formulacija jasno pokazuje da, bez obzira na broj otpornih komponenti povezanih u seriju, struja koja teče kroz dio strujnog kruga ne mijenja vrijednost.

Veza otpornih elemenata u dio strujnog kruga u seriju jedan s drugim. Ova opcija ima svoj zakon izračuna. U dijagramu: I, I1, I2 - protok struje; R1, R2 - otporni elementi; U, U1, U2 - primijenjeni napon

Veličina napona primijenjenog na efektivne otporne komponente kruga je zbroj i ukupna vrijednost izvora emf.

U ovom slučaju napon na svakoj pojedinačnoj komponenti jednak je: Ux = I * Rx.

Ukupni otpor treba smatrati zbrojem vrijednosti svih otpornih komponenti u krugu.

Strujni krug paralelno spojenih otpornih elemenata

U slučaju kada postoji paralelna veza otpornih komponenti, sljedeća formulacija se smatra pravednom u odnosu na zakon njemačkog fizičara Ohma:

• ja = ja₁ +ja₂ … ;
• U = U₁ = U₂ … ;
• 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …

Nisu isključene opcije za stvaranje dijelova kruga "mješovitog" tipa, kada se koriste paralelne i serijske veze.

Veza otpornih elemenata na dio strujnog kruga paralelno jedan s drugim. Za ovu opciju primjenjuje se drugačiji zakon izračuna. U dijagramu: I, I1, I2 - protok struje; R1, R2 - otporni elementi; U je isporučeni napon; A, B - ulazno/izlazne točke

Za takve opcije, izračun se obično provodi početnim izračunavanjem otpornosti paralelne veze. Zatim se dobivenom rezultatu doda vrijednost otpornika spojenog u seriju.

Integralni i diferencijalni oblici prava

Sve gore navedene točke s izračunima primjenjive su na uvjete kada se u električnim krugovima koriste vodiči, da tako kažemo, "homogene" strukture.

U međuvremenu, u praksi se često mora nositi s izgradnjom shema, gdje se struktura vodiča mijenja u različitim dijelovima. Na primjer, koriste se žice većeg presjeka ili, obrnuto, manje, izrađene od različitih materijala.

Kako bi se uzele u obzir takve razlike, postoji varijacija takozvanog "diferencijalno-integralnog Ohmovog zakona". Za infinitezimalni vodič, razina gustoće struje izračunava se ovisno o vrijednosti napona i vodljivosti.

Za diferencijalni izračun koristi se sljedeća formula: J = ό * E

Za integralni izračun, prema tome, formula je: I * R = φ1 – φ2 + έ

Međutim, ovi primjeri su prilično bliži školi više matematike i zapravo se ne koriste u stvarnoj praksi jednostavnog električara.

Zaključci i koristan video na tu temu

Detaljna analiza Ohmovog zakona u videu u nastavku pomoći će da se konačno učvrsti znanje u ovom smjeru.

Jedinstvena video lekcija kvalitativno pojačava teorijsku pisanu prezentaciju:

Posao električara ili djelatnost inženjera elektronike cjelovito je povezan s trenucima kada zapravo treba promatrati zakon Georga Ohma na djelu. Ovo su neke vrste istina koje bi svaki profesionalac trebao znati.

Opsežno znanje o ovom pitanju nije potrebno - dovoljno je naučiti tri glavne varijacije formulacije kako biste je uspješno primijenili u praksi.

Želite li dopuniti gornji materijal vrijednim komentarima ili izraziti svoje mišljenje? Napišite komentare u bloku ispod članka. Ako imate pitanja, ne ustručavajte se postaviti našim stručnjacima.