2. Prawo Ohma dla odcinka i całego obwodu

Prawo Ohma dla całego łańcucha i dla odcinka łańcucha: opcje formuł, opis i wyjaśnienie

Zawodowy elektryk, elektronik nie może we własnej działalności ominąć prawa Ohma, rozwiązując wszelkie problemy związane z regulacją, strojeniem, naprawą obwodów elektronicznych i elektrycznych.

Właściwie zrozumienie tego prawa jest konieczne dla każdego. Ponieważ każdy w życiu codziennym ma do czynienia z elektrycznością.

I choć prawo niemieckiego fizyka Ohma jest przewidziane w programie nauczania szkoły średniej, w praktyce nie zawsze jest ono terminowo studiowane. Dlatego rozważymy w naszym materiale tak istotny temat na całe życie i zajmiemy się opcjami pisania formuły.

Oddzielna sekcja i kompletny obwód elektryczny

Biorąc pod uwagę obwód elektryczny z punktu widzenia zastosowania prawa Ohma do obwodu, należy zwrócić uwagę na dwie możliwe opcje obliczeniowe: dla pojedynczej sekcji i dla pełnoprawnego obwodu.

Obliczanie aktualnego odcinka obwodu elektrycznego

Odcinek obwodu elektrycznego z reguły traktuje część obwodu, która wyklucza źródło pola elektromagnetycznego, jako mającą dodatkową rezystancję wewnętrzną.

Dlatego wzór obliczeniowy w tym przypadku wygląda prosto:

I = U/R,

Interpretacja wzoru jest prosta – prąd płynący przez pewien odcinek obwodu jest proporcjonalny do przyłożonego do niego napięcia, a rezystancja jest odwrotnie proporcjonalna.

Kompletna kartografia prawa Ohma

Tak zwany graficzny „rumianek”, poprzez który przedstawiony jest cały zestaw wariacji sformułowań opartych na prawie Ohma. Poręczne narzędzie do przechowywania w kieszeni: Sektor “P” – formuły mocy; sektor „U” – wzory napięciowe; sektor „I” – aktualne formuły; sektor „R” – wzory odporności

Zatem wzór wyraźnie opisuje zależność przepływu prądu przez oddzielny odcinek obwodu elektrycznego od określonych wartości napięcia i rezystancji.

Wygodnie jest użyć wzoru na przykład przy obliczaniu parametrów rezystancji, którą chcesz wlutować w obwód, jeśli podane jest napięcie i prąd.

Trzy główne sformułowania prawa Ohma

Prawo Ohma i dwie konsekwencje, które musi znać każdy zawodowy elektromechanik, inżynier elektryk, elektronik i wszyscy zaangażowani w działanie obwodów elektrycznych. Od lewej do prawej: 1 – aktualna definicja; 2 – określenie oporu; 3 – określenie napięcia, gdzie I – natężenie prądu, U – napięcie, R – rezystancja

Powyższy rysunek pomoże na przykład określić prąd płynący przez rezystor 10 omów, do którego przykładane jest napięcie 12 woltów. Zastępując wartości, znajdujemy – I u12d 10/1.2 uXNUMXd XNUMX ampera.

READ
Przegląd schematów połączeń rozrusznika magnetycznego.

Podobnie rozwiązywane są problemy wyszukiwania rezystancji (gdy znany jest prąd z napięciem) lub napięcia (gdy znane jest napięcie z prądem).

W ten sposób zawsze można wybrać wymagane napięcie robocze, pożądaną siłę prądu i optymalny element rezystancyjny.

Wpływ prawa na odcinek obwodu elektrycznego

Proponowana do zastosowania formuła nie wymaga uwzględniania parametrów źródła napięcia. Jednak obwód zawierający na przykład baterię zostanie obliczony przy użyciu innego wzoru. Na schemacie: A – włączenie amperomierza; V – włącz woltomierz.

Nawiasem mówiąc, przewody łączące dowolnego obwodu są rezystancjami. Wielkość obciążenia, jakie muszą wytrzymać, zależy od napięcia.

W związku z tym, ponownie stosując prawo Ohma, dopuszczalne staje się dokładne dobranie wymaganego przekroju przewodu, w zależności od materiału rdzenia.

Na naszej stronie internetowej mamy szczegółowe instrukcje obliczania przekroju kabla pod względem mocy i prądu.

Opcja kalkulacji dla kompletnego łańcucha

Kompletny obwód jest już sekcją (sekcje), a także źródłem pola elektromagnetycznego. Oznacza to, że w rzeczywistości rezystancja wewnętrzna źródła pola elektromagnetycznego jest dodawana do istniejącego elementu rezystancyjnego sekcji obwodu.

Dlatego logiczne jest, aby zmienić powyższy wzór:

Ja = U / (R + r)

Oczywiście wartość rezystancji wewnętrznej pola elektromagnetycznego w prawie Ohma dla całego obwodu elektrycznego można uznać za nieistotną, chociaż pod wieloma względami wartość rezystancji zależy od struktury źródła pola elektromagnetycznego.

Jednak przy obliczaniu złożonych obwodów elektronicznych, obwodów elektrycznych z wieloma przewodnikami, ważnym czynnikiem jest obecność dodatkowej rezystancji.

Stosowanie prawa dla całego łańcucha

Do obliczeń w warunkach pełnoprawnego obwodu elektrycznego zawsze brana jest pod uwagę wartość rezystancyjna źródła pola elektromagnetycznego. Wartość ta jest dodawana do rezystancji samego obwodu elektrycznego. Na schemacie: I – przepływ prądu; R – zewnętrzny element rezystancyjny; r – współczynnik oporności pola elektromagnetycznego (źródło energii)

Zarówno dla odcinka obwodu, jak i dla całego obwodu należy wziąć pod uwagę moment naturalny – zastosowanie prądu stałego lub zmiennego.

Jeśli powyższe punkty, charakterystyczne dla prawa Ohma, zostały rozważone z punktu widzenia zastosowania prądu stałego, odpowiednio z prądem przemiennym wszystko wygląda trochę inaczej.

Uwzględnienie działania prawa na zmiennej

Pojęcie „odporności” na warunki przepływu prądu przemiennego należy traktować bardziej jako pojęcie „impedancji”. Odnosi się to do kombinacji aktywnego obciążenia rezystancyjnego (Ra) i obciążenia utworzonego przez rezystor reaktywny (Rr).

READ
Fotoprzekaźnik do oświetlenia ulicznego: wybór, schematy instalacji

Zjawiska takie wynikają z parametrów elementów indukcyjnych oraz praw przełączania w odniesieniu do zmiennej wartości napięcia – sinusoidalnej wartości prądu.

Prawo Ohma do obwodu prądu przemiennego

Jest to równoważny obwód obwodu elektrycznego prądu przemiennego do obliczeń przy użyciu formuł opartych na zasadach prawa Ohma: R jest składnikiem rezystancyjnym; C to składnik pojemnościowy; L jest składnikiem indukcyjnym; EMF – źródło energii; ja – przepływ prądu

Innymi słowy występuje efekt wyprzedzenia (opóźnienia) wartości prądu od wartości napięcia, któremu towarzyszy pojawienie się mocy czynnej (rezystancyjnej) i biernej (indukcyjnej lub pojemnościowej).

Obliczenie takich zjawisk odbywa się za pomocą wzoru:

Z=U/I lub Z = R + J * (XL – XC)

gdzie: Z jest impedancją; R – obciążenie czynne; XL , XC – obciążenie indukcyjne i pojemnościowe; J – współczynnik.

Szeregowe i równoległe połączenie elementów

Dla elementów obwodu elektrycznego (odcinka obwodu) momentem charakterystycznym jest połączenie szeregowe lub równoległe.

W związku z tym każdemu rodzajowi połączenia towarzyszy inny charakter przepływu prądu i zasilania napięciem. Z tego powodu prawo Ohma jest również stosowane na różne sposoby, w zależności od opcji włączenia elementów.

Łańcuch połączonych szeregowo elementów rezystancyjnych

W odniesieniu do połączenia szeregowego (odcinka obwodu z dwoma elementami) stosuje się sformułowanie:

Sformułowanie to wyraźnie pokazuje, że niezależnie od liczby elementów rezystancyjnych połączonych szeregowo, prąd płynący w odcinku obwodu nie zmienia wartości.

Połączenie szeregowe zgodnie z prawem Ohma

Łączenie elementów rezystancyjnych w odcinku obwodu szeregowo ze sobą. Ta opcja ma swoje własne prawo obliczeniowe. Na schemacie: I, I1, I2 – przepływ prądu; R1, R2 – elementy rezystancyjne; U, U1, U2 – przyłożone napięcie

Ilość napięcia przyłożonego do aktywnych elementów rezystancyjnych obwodu jest sumą i sumuje się do wartości źródła pola elektromagnetycznego.

W takim przypadku napięcie na każdym elemencie jest równe: Ux=I*Rx.

Całkowitą rezystancję należy traktować jako sumę wartości wszystkich elementów rezystancyjnych obwodu.

Łańcuch równolegle połączonych elementów rezystancyjnych

W przypadku równoległego połączenia elementów rezystancyjnych, sformułowanie uważa się za sprawiedliwe w stosunku do prawa niemieckiego fizyka Ohma:

Opcje kompilacji sekcji obwodu typu „mieszanego” nie są wykluczone, gdy używane są połączenia równoległe i szeregowe.

Połączenie równoległe zgodnie z prawem Ohma

Połączenie elementów rezystancyjnych w odcinku obwodu równolegle ze sobą. W przypadku tej opcji stosuje się własne prawo obliczeniowe. Na schemacie: I, I1, I2 – przepływ prądu; R1, R2 – elementy rezystancyjne; U – przyłożone napięcie; A, B – punkty wejścia/wyjścia

READ
Kanał kablowy do przewodów elektrycznych: rodzaje konstrukcji i ich klasyfikacja © Geostart

W przypadku takich opcji obliczenia są zwykle przeprowadzane przez wstępne obliczenie rezystancji połączenia równoległego. Następnie do wyniku dodawana jest wartość rezystora połączonego szeregowo.

Całkowe i różniczkowe formy prawa

Wszystkie powyższe punkty z obliczeniami mają zastosowanie do warunków, w których jako część obwodów elektrycznych stosuje się przewodniki o „jednorodnej” strukturze.

Tymczasem w praktyce często mamy do czynienia z budową schematu, w którym struktura przewodników zmienia się w różnych obszarach. Na przykład stosuje się druty o większym przekroju lub przeciwnie, mniejsze, wykonane na bazie różnych materiałów.

Aby uwzględnić takie różnice, istnieje odmiana tak zwanego „różnicowo-całkowego prawa Ohma”. Dla nieskończenie małego przewodnika poziom gęstości prądu jest obliczany w zależności od natężenia i wartości przewodności.

W ramach obliczenia różniczkowego przyjmuje się wzór: J = ό * E

Dla obliczenia całkowego, odpowiednio, formuła to: I * R u1d φ2 – φXNUMX + έ

Jednak przykłady te są raczej bliższe szkole wyższej matematyki i nie są faktycznie stosowane w rzeczywistej praktyce prostego elektryka.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Szczegółowa analiza prawa Ohma w poniższym filmie pomoże ostatecznie skonsolidować wiedzę w tym kierunku.

Rodzaj lekcji wideo jakościowo wzmacnia teoretyczną prezentację pisemną:

Praca elektryka czy działalność elektronika nieodłącznie wiąże się z momentami, w których naprawdę trzeba przestrzegać prawa George’a Ohma w działaniu. To są pewne powszechne prawdy, które każdy profesjonalista powinien znać.

Wiedza wolumetryczna na ten temat nie jest wymagana – wystarczy poznać trzy główne warianty sformułowania, aby z powodzeniem zastosować je w praktyce.

Chcesz uzupełnić powyższy materiał cennymi uwagami lub wyrazić swoją opinię? Prosimy o wpisywanie komentarzy w bloku pod artykułem. Jeśli masz jakieś pytania, zwróć się do naszych ekspertów.

2. Prawo Ohma dla odcinka i całego obwodu

Formuła prawna: I=. Stąd piszemy formułyU= IR и R =.

Rys.1. Sekcja łańcucha Rys.2. Kompletny łańcuch

Prawo Ohma dla pełnego obwodu: natężenie w amperach I kompletny obwód elektryczny równa EMF (siła elektromotoryczna) źródła prądu Еpodzielone przez impedancję obwodu (R + r). Całkowita rezystancja obwodu jest równa sumie rezystancji obwodu zewnętrznego R i wewnętrzne r obecne źródło. Formuła prawa Ja = . Na ryc. 1 i 2 to schematy obwodów elektrycznych.

3. Szeregowe i równoległe połączenie przewodów

Możliwość podłączenia przewodów w obwodach elektrycznych konsekwentnie и równolegle. Mieszany związek łączy oba te związki.

READ
Rodzaje włączników światła do domu - przegląd producentów i wskazówek instalacyjnych (wideo 145 zdjęć)

Opór po włączeniu zamiast wszystkich innych przewodów między dwoma punktami obwodu prąd i napięcie pozostają niezmienione, nazwie równoważny opór tych przewodników.

Połączenie szeregowe

Połączenie nazywa się szeregowym, jeśli każdy przewód jest podłączony tylko do jednego poprzedniego i jednego kolejnego przewodu.

Jak wynika z pierwszego Zasady Kirchhoffaw W szeregowym połączeniu przewodników siła prądu płynącego przez wszystkie przewodniki jest taka sama (zgodnie z zasadą zachowania ładunku).

1. Po połączeniu szeregowym przewodniki (rys. 1) siła prądu we wszystkich przewodach jest taka sama: I1 = I2 = I3 = I

Ryż. 1. Szeregowe połączenie dwóch przewodów.

2. Zgodnie z prawem Ohma napięcia U1 и U2 na przewodach są równe U1 = IR1, U2 = IR2, U3 = IR3.

Napięcie, gdy przewody są połączone szeregowo, jest równe sumie napięć w poszczególnych sekcjach (przewodach) obwodu elektrycznego.

U = U1 + U2 + U3

Zgodnie z prawem Ohma napięcie U1, U2 na przewodach są równe U1 = IR1, U2 = IR2, Zgodnie z drugą zasadą Kirchhoffa napięcie na całej sekcji:

U = U1 + U2 = IR1+ IR2 = I(R1+ R2)= Ja R. Dostajemy: R = R1 + R2

Ogólne napięcie U na przewodach jest równa sumie napięć U1, U2,U3 na równi: U = U1 + U2 + U3 = I·(R1 + R2 + R3) = IR

gdzie REKVrównowartość rezystancja całego obwodu. Stąd: REKV = R1 + R2 + R3

Po połączeniu szeregowym równoważna rezystancja obwodu jest równa sumie rezystancji poszczególnych odcinków obwodu: R EKV= R1 + R2 + R3+ .

Ten wynik jest prawidłowy dla dowolnej liczby przewody połączone szeregowo.

Wynika to z prawa Ohma: jeśli prądy są równe w połączeniu szeregowym:

I = ,I = . Stąd = lub =tj. napięcia w poszczególnych sekcjach obwodu są wprost proporcjonalne do rezystancji sekcji.

Z połączeniem szeregowym n identyczne przewodniki, całkowite napięcie jest równe iloczynowi napięcia jednego U1 za ich liczbę n:

UPO URODZENIU= n ·U1. Podobnie dla oporów: RPO URODZENIU = n· R1

Gdy obwód jednego z połączonych szeregowo odbiorców jest otwarty, prąd znika w całym obwodzie, więc połączenie szeregowe w praktyce nie zawsze jest wygodne.

Rating
( No ratings yet )
Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: