Ohmov zakon- fizikalni zakon, ki določa razmerje med električnimi količinami - napetostjo, uporom in tokom za vodnike.
Prvič ga je odkril in opisal leta 1826 nemški fizik Georg Ohm, ki je (z uporabo galvanometra) pokazal količinsko razmerje med elektromotorno silo, električnim tokom in lastnostmi prevodnika kot sorazmerno razmerje.
Kasneje so se lastnosti prevodnika, ki je sposoben upreti električnemu toku na podlagi te odvisnosti, začele imenovati električni upor (upor), ki je v izračunih in diagramih označen s črko R in merjeno v Ohmih v čast odkritelja.
Tudi sam vir električne energije ima notranji upor, ki ga običajno označujemo s črko r.
Ohmov zakon za odsek vezja
Iz šolskega tečaja fizike se vsi dobro zavedajo klasične razlage Ohmovega zakona:
Jakost toka v prevodniku je premo sorazmerna z napetostjo na koncih prevodnika in obratno sorazmerna z njegovim uporom.
To pomeni, če obstaja upor na koncih prevodnika R= uporabljena napetost 1 ohm U= 1 volt, potem je velikost toka jaz v prevodniku bo enaka 1/1 = 1 Amper.
To vodi do dveh uporabnih odnosov:
Če v prevodniku z uporom 1 Ohm teče tok 1 ampera, je na koncih prevodnika napetost 1 volt (padec napetosti).
Če je na koncih vodnika napetost 1 Volt in po njem teče tok 1 Ampera, potem je upor prevodnika 1 Ohm.
Zgornje formule v tej obliki lahko uporabimo za izmenični tok samo, če je vezje sestavljeno samo iz aktivnega upora R.
Poleg tega je treba zapomniti, da Ohmov zakon velja samo za linearne elemente vezja.
Za praktične izračune je na voljo preprost spletni kalkulator.
Ohmov zakon. Izračun napetosti, upora, toka, moči.
Po ponastavitvi vnesite katera koli dva znana parametra.
Ohmov zakon za zaprt krog
Če priključite zunanje vezje z uporom na vir napajanja R, bo tok tekel v vezju ob upoštevanju notranjega upora vira:
jaz- Jakost toka v tokokrogu.
- Elektromotorna sila (EMF) - velikost napetosti vira energije, neodvisna od zunanjega tokokroga (brez obremenitve). Značilen s potencialno energijo vira.
r- Notranji upor napajalnika.
Za elektromotorno silo zunanji upor R in notranji r so vezani zaporedno, kar pomeni, da je velikost toka v vezju določena z vrednostjo emf in vsoto uporov: I = /(R+r) .
Napetost na sponkah zunanjega vezja bo določena na podlagi toka in upora R odnos, o katerem smo že govorili zgoraj: U = IR.
Napetost U, pri priključitvi bremena R, bo vedno manjši od EMF za vrednost izdelka jaz*r, ki se imenuje padec napetosti na notranjem uporu napajalnika.
S tem pojavom se pogosto srečujemo, ko vidimo delujoče delno izpraznjene baterije ali akumulatorje.
Z napredovanjem razelektritve se njihov notranji upor poveča, zato se poveča padec napetosti znotraj vira, kar pomeni zmanjšanje zunanje napetosti U = - jaz*r.
Manjši kot sta tok in notranji upor vira, bližje sta mu EMF in napetost na sponkah U.
Če je tok v tokokrogu enak nič, je torej = U. Vezje je odprto, emf vira je enak napetosti na njegovih sponkah.
V primerih, ko je notranji upor vira mogoče zanemariti ( r≈ 0), bo napetost na sponkah vira enaka EMF ( ≈ U) ne glede na zunanji upor tokokroga R.
Ta vir energije se imenuje vir napetosti.
Ohmov zakon za izmenični tok
Če je v tokokrogu AC induktivnost ali kapacitivnost, je treba upoštevati njegovo reaktanco.
V tem primeru bo vnos za Ohmov zakon videti takole:
Tukaj Z- skupni (kompleksni) upor vezja - impedanca. Vključuje aktivno R in reaktivno X komponente.
Reaktanca je odvisna od moči reaktivnih elementov, od frekvence in oblike toka v vezju.
Več o kompleksnem uporu lahko izveste na strani z impedanco.
Ob upoštevanju faznega premika φ
ki ga ustvarjajo reaktivni elementi, je Ohmov zakon običajno zapisan za sinusni izmenični tok v kompleksni obliki:
Kompleksna amplituda toka. = Jaz amp e jφ
- kompleksna amplituda napetosti. = U amp e jφ
- kompleksna odpornost. Impedanca.
φ
- kot faznega premika med tokom in napetostjo.
e- konstanta, osnova naravnega logaritma.
j- imaginarna enota.
Jaz amp, U amp- vrednosti amplitude sinusnega toka in napetosti.
Nelinearni elementi in vezja
Ohmov zakon ni temeljni zakon narave in ga je mogoče uporabiti v omejenih primerih, na primer za večino prevodnikov.
Ni ga mogoče uporabiti za izračun napetosti in toka v polprevodniških ali vakuumskih napravah, kjer ta odvisnost ni sorazmerna in jo je mogoče določiti le z uporabo tokovno-napetostne karakteristike (volt-amperska karakteristika). V to kategorijo elementov spadajo vse polprevodniške naprave (diode, tranzistorji, zener diode, tiristorji, varikapi itd.) in vakuumske cevi.
Takšni elementi in vezja, v katerih se uporabljajo, se imenujejo nelinearni.
Ohmov zakon se pogosto imenuje temeljni zakon elektrike. Slavni nemški fizik Georg Simon Ohm, ki ga je odkril leta 1826, je vzpostavil razmerje med osnovnimi fizikalnimi količinami električnega tokokroga - uporom, napetostjo in tokom.
Električni tokokrog
Da bi bolje razumeli pomen Ohmovega zakona, morate razumeti, kako deluje električno vezje.
Kaj je električni krog? To je pot, po kateri potujejo električno nabiti delci (elektroni) v električnem krogu.
Da bi v električnem tokokrogu obstajal tok, je v njem potrebna naprava, ki bi zaradi sil neelektričnega izvora ustvarjala in vzdrževala potencialno razliko v odsekih tokokroga. Takšna naprava se imenuje DC vir, in sile - zunanje sile.
Imenujem električni tokokrog, v katerem je vir toka T popolno električno vezje. Vir toka v takem krogu opravlja približno enako funkcijo kot črpalka, ki črpa tekočino v zaprtem hidravličnem sistemu.
Najenostavnejši sklenjen električni tokokrog je sestavljen iz enega vira in enega porabnika električne energije, ki sta povezana s prevodniki.
Parametri električnega tokokroga
Ohm je eksperimentalno izpeljal svoj slavni zakon.
Naredimo preprost poskus.
Sestavimo električni tokokrog, v katerem je vir toka baterija, instrument za merjenje toka pa ampermeter, ki je zaporedno vezan na tokokrog. Obremenitev je žična spirala. Napetost bomo izmerili z voltmetrom, priključenim vzporedno na spiralo. Zaključimo z s ključem povežite električni tokokrog in zabeležite odčitke instrumenta.
Povežimo drugo baterijo s popolnoma enakimi parametri na prvo baterijo. Ponovno sklenimo tokokrog. Instrumenti bodo pokazali, da sta se tok in napetost podvojila.
Če 2 baterijama dodate še enega istega tipa, se bo tok potrojil in napetost tudi potrojila.
Zaključek je očiten: Tok v prevodniku je neposredno sorazmeren z napetostjo, ki se uporablja na koncih prevodnika.
V našem poskusu je vrednost upora ostala konstantna. Spremenili smo samo velikost toka in napetosti na odseku prevodnika. Pustimo samo eno baterijo. Toda kot obremenitev bomo uporabili spirale iz različnih materialov. Njihovi odpornosti so različni. Če jih povežemo enega za drugim, bomo zabeležili tudi odčitke instrumentov. Videli bomo, da je tukaj ravno nasprotno. Večja kot je vrednost upora, manjši je tok. Tok v tokokrogu je obratno sorazmeren z uporom.
Naše izkušnje so nam torej omogočile ugotoviti odvisnost toka od napetosti in upora.
Seveda je bila Ohmova izkušnja drugačna. V tistih časih ni bilo ampermetrov in za merjenje toka je Ohm uporabil Coulombovo torzijsko tehtnico. Vir toka je bil Voltin element iz cinka in bakra, ki sta bila v raztopini klorovodikove kisline. Bakrene žice so dali v skodelice z živim srebrom. Tja so pripeljali tudi konce žic iz tokovnega vira. Žice so bile enakega prereza, vendar različnih dolžin. Zaradi tega se je vrednost upora spremenila. Z izmeničnim vstavljanjem različnih žic v verigo smo opazovali kot zasuka magnetne igle v torzijski tehtnici. Pravzaprav ni bila izmerjena sama jakost toka, temveč sprememba magnetnega učinka toka zaradi vključitve žic različnih uporov v vezje. Om je to imenoval "izguba moči".
Toda tako ali drugače so znanstvenikovi poskusi omogočili izpeljavo njegovega slavnega zakona.
Georg Simon Ohm
Ohmov zakon za popolno vezje
Medtem je formula, ki jo je izpeljal sam Ohm, izgledala takole:
To ni nič drugega kot formula Ohmovega zakona za celotno električno vezje: "Jakost toka v tokokrogu je sorazmerna z EMF, ki deluje v tokokrogu, in obratno sorazmerna z vsoto upora zunanjega tokokroga in notranjega upora vira».
V Ohmovih poskusih je količina X je pokazala spremembo trenutne vrednosti. V sodobni formuli ustreza trenutni močijaz teče v tokokrogu. Magnituda A karakterizira lastnosti vira napetosti, ki ustreza sodobni oznaki elektromotorne sile (EMF) ε . Vrednost vrednostil odvisno od dolžine vodnikov, ki povezujejo elemente električnega tokokroga. Ta vrednost je bila analogna uporu zunanjega električnega tokokrogaR . Parameter b karakterizira lastnosti celotne naprave, na kateri je bil izveden poskus. V sodobnem zapisu je tor – notranji upor tokovnega vira.
Kako je izpeljana sodobna formula za Ohmov zakon za celotno vezje?
EMF vira je enak vsoti padcev napetosti na zunanjem tokokrogu (U ) in pri samem viru (U 1 ).
ε = U + U 1 .
Iz Ohmovega zakona jaz = U / R temu sledi U = jaz · R , A U 1 = jaz · r .
Če te izraze nadomestimo s prejšnjim, dobimo:
ε = I R + I r = I (R + r) , kje
Po Ohmovem zakonu je napetost v zunanjem tokokrogu enaka toku, pomnoženemu z uporom. U = I · R. Vedno je manjša od izvorne emf. Razlika je enaka vrednosti U 1 = I r .
Kaj se zgodi, ko baterija ali akumulator deluje? Ko se baterija prazni, se njen notranji upor poveča. Posledično se povečuje U 1 in se zmanjša U .
Celoten Ohmov zakon se spremeni v Ohmov zakon za odsek vezja, če mu odstranimo izvorne parametre.
Kratek stik
Kaj se zgodi, če upor zunanjega tokokroga nenadoma postane nič? V vsakdanjem življenju lahko to opazimo, če se na primer poškoduje električna izolacija žic in pride do kratkega stika. Pojavi se pojav, ki se imenuje kratek stik. Trenutni klic tok kratkega stika, bo izjemno velik. Pri tem se bo sprostila velika količina toplote, kar lahko povzroči požar. Da se to ne bi zgodilo, so v tokokrog nameščene naprave, imenovane varovalke. Zasnovani so tako, da lahko v trenutku kratkega stika prekinejo električni tokokrog.
Ohmov zakon za izmenični tok
V krogu izmenične napetosti je poleg običajnega aktivnega upora še reaktanca (kapacitivnost, induktivnost).
Za takšna vezja U = jaz · Z , Kje Z - skupni upor, ki vključuje aktivne in reaktivne komponente.
Toda močni električni stroji in elektrarne imajo visoko reaktanco. V gospodinjskih aparatih okoli nas je reaktivna komponenta tako majhna, da jo lahko zanemarimo in za izračune uporabimo preprosto obliko zapisa Ohmovega zakona:
jaz = U / R
Moč in Ohmov zakon
Ohm ni samo vzpostavil razmerja med napetostjo, tokom in uporom električnega tokokroga, temveč je izpeljal tudi enačbo za določanje moči:
p = U · jaz = jaz 2 · R
Kot lahko vidite, večji kot je tok ali napetost, večja je moč. Ker prevodnik ali upor ni uporabna obremenitev, se moč, ki pade nanj, šteje za izgubo moči. Uporablja se za ogrevanje vodnika. In večji kot je upor takega prevodnika, večja moč se izgubi na njem. Za zmanjšanje toplotnih izgub se v vezju uporabljajo vodniki z nižjim uporom. To se naredi na primer v močnih zvočnih instalacijah.
Namesto epiloga
Majhen namig za tiste, ki so zmedeni in se ne spomnijo formule Ohmovega zakona.
Trikotnik razdelite na 3 dele. Poleg tega je povsem nepomembno, kako to naredimo. V vsako od njih vpišimo količine, ki so vključene v Ohmov zakon - kot je prikazano na sliki.
Zaprimo vrednost, ki jo je treba najti. Če so preostale vrednosti na isti ravni, jih je treba pomnožiti. Če se nahajajo na različnih ravneh, je treba vrednost, ki se nahaja zgoraj, deliti z nižjo.
Ohmov zakon se v praksi pogosto uporablja pri načrtovanju električnih omrežij v proizvodnji in doma.
Osnovni zakon elektrotehnike, s katerim lahko preučujete in izračunate električna vezja, je Ohmov zakon, ki določa razmerje med tokom, napetostjo in uporom. Treba je jasno razumeti njegovo bistvo in ga znati pravilno uporabiti pri reševanju praktičnih problemov. Pogosto pride do napak v elektrotehniki zaradi nezmožnosti pravilne uporabe Ohmovega zakona.
Ohmov zakon za odsek vezja pravi: tok je premo sorazmeren z napetostjo in obratno sorazmeren z uporom.
Če večkrat povečate napetost, ki deluje v električnem tokokrogu, se bo tok v tem tokokrogu povečal za enako količino. In če večkrat povečate upor vezja, se bo tok zmanjšal za enako količino. Podobno, večji kot je tlak in manjši upor, ki ga cev zagotavlja gibanju vode, večji je pretok vode v cevi.
V priljubljeni obliki je ta zakon mogoče formulirati na naslednji način: višja kot je napetost pri isti upornosti, večji je tok, hkrati pa je večji upor pri isti napetosti, manjši je tok.
Za najpreprostejše matematično izražanje Ohmovega zakona velja, da Upornost prevodnika, po katerem teče tok 1 A pri napetosti 1 V, je 1 ohm.
Tok v amperih lahko vedno določite tako, da napetost v voltih delite z uporom v ohmih. Zato Ohmov zakon za odsek vezja se zapiše z naslednjo formulo:
I = U/R.
Čarobni trikotnik
Vsak odsek ali element električnega tokokroga je mogoče označiti s tremi značilnostmi: tok, napetost in upor.
Kako uporabljati Ohmov trikotnik: zaprite želeno vrednost - druga dva simbola bosta dala formulo za izračun. Mimogrede, Ohmov zakon se imenuje samo ena formula iz trikotnika - tista, ki odraža odvisnost toka od napetosti in upora. Drugi dve formuli, čeprav sta njeni posledici, nimata fizičnega pomena.
Izračuni, izvedeni z uporabo Ohmovega zakona za odsek vezja, bodo pravilni, če je napetost izražena v voltih, upor v ohmih in tok v amperih. Če se uporablja več merskih enot teh količin (na primer miliamperov, milivoltov, megaomov itd.), jih je treba pretvoriti v ampere, volte in ohme. Da bi to poudarili, je včasih formula Ohmovega zakona za del vezja zapisana takole:
amper = volt/ohm
Tok lahko izračunate tudi v miliamperih in mikroamperih, medtem ko naj bo napetost izražena v voltih, upor pa v kiloohmih oziroma megaohmih.
Drugi članki o elektriki v preprosti in dostopni predstavitvi:
Ohmov zakon velja za kateri koli del vezja. Če je treba določiti tok v določenem odseku tokokroga, je treba napetost, ki deluje v tem odseku (slika 1), razdeliti z uporom tega določenega odseka.
Slika 1. Uporaba Ohmovega zakona na odseku vezja
Navedimo primer izračuna toka z uporabo Ohmovega zakona. Recimo, da želite določiti tok v žarnici z uporom 2,5 ohma, če je napetost, uporabljena za žarnico, 5 V. Če 5 V delimo z 2,5 ohma, dobimo trenutno vrednost 2 A. V drugem primeru smo določi tok, ki bo tekel pod vplivom napetosti 500 V v tokokrogu z uporom 0,5 MOhm. Da bi to naredili, izrazimo upor v ohmih. Če 500 V delimo s 500.000 Ohmi, dobimo vrednost toka v vezju, ki je enaka 0,001 A ali 1 mA.
Pogosto, če poznamo tok in upor, se napetost določi z uporabo Ohmovega zakona. Zapišimo formulo za določitev napetosti
U = IR
Iz te formule je razvidno, da napetost na koncih danega odseka vezja je neposredno sorazmerna s tokom in uporom. Pomena te odvisnosti ni težko razumeti. Če ne spremenite upora odseka tokokroga, lahko povečate tok samo s povečanjem napetosti. To pomeni, da pri konstantnem uporu večji tok ustreza večji napetosti. Če je treba doseči enak tok pri različnih uporih, potem mora biti pri večjem uporu ustrezno višja napetost.
Napetost na odseku vezja se pogosto imenuje padec napetosti. To pogosto vodi v nesporazume. Mnogi mislijo, da je padec napetosti nekakšna izgubljena nepotrebna napetost. V resnici sta pojma napetost in padec napetosti enakovredna.
Izračun napetosti z uporabo Ohmovega zakona lahko ponazorimo z naslednjim primerom. Naj teče tok 5 mA skozi odsek vezja z uporom 10 kOhm in določiti morate napetost v tem odseku.
Množenje I = 0,005 A pri R -10000 Ohm, dobimo napetost enako 5 0 V. Enak rezultat lahko dobimo, če pomnožimo 5 mA z 10 kOhm: U = 50 V
V elektronskih napravah je tok običajno izražen v miliamperih, upor pa v kiloohmih. Zato je priročno uporabljati te merske enote v izračunih po Ohmovem zakonu.
Ohmov zakon izračuna tudi upor, če sta napetost in tok znana. Formula za ta primer je zapisana takole: R = U/I.
Upornost je vedno razmerje med napetostjo in tokom.Če napetost povečamo ali zmanjšamo večkrat, se bo tok povečal ali zmanjšal za enako število krat. Razmerje med napetostjo in tokom, enako uporu, ostane nespremenjeno.
Formule za določanje upora ne smemo razumeti tako, da je upor danega vodnika odvisen od odtoka in napetosti. Znano je, da je odvisno od dolžine, površine preseka in materiala prevodnika. Po videzu je formula za določanje upora podobna formuli za izračun toka, vendar je med njima bistvena razlika.
Tok v danem odseku vezja je res odvisen od napetosti in upora ter se spreminja, ko se spreminjata. In upornost danega odseka vezja je konstantna vrednost, neodvisna od sprememb napetosti in toka, vendar enaka razmerju teh vrednosti.
Ko isti tok teče v dveh odsekih tokokroga in sta napetosti, ki se uporabljata zanju, različni, je jasno, da ima odsek, na katerega se uporablja večja napetost, ustrezno večji upor.
In če pod vplivom iste napetosti različni tokovi potekajo v dveh različnih odsekih vezja, potem bo manjši tok vedno v odseku, ki ima večji upor. Vse to izhaja iz osnovne formulacije Ohmovega zakona za odsek vezja, to je iz dejstva, da večji kot je tok, večja je napetost in manjši upor.
Na naslednjem primeru bomo prikazali izračun upora z uporabo Ohmovega zakona za odsek vezja. Najti morate upor odseka, skozi katerega teče tok 50 mA pri napetosti 40 V. Če izrazimo tok v amperih, dobimo I = 0,05 A. 40 delimo z 0,05 in ugotovimo, da je upor 800 Ohmov.
Ohmov zakon lahko jasno predstavimo kot t.i tokovno-napetostne karakteristike. Kot veste, je neposredno sorazmerno razmerje med dvema količinama ravna črta, ki poteka skozi izvor. To odvisnost običajno imenujemo linearna.
Na sl. Slika 2 prikazuje kot primer graf Ohmovega zakona za odsek vezja z uporom 100 Ohmov. Vodoravna os predstavlja napetost v voltih, navpična os pa tok v amperih. Lestvica toka in napetosti se lahko izbira po želji. Ravna črta je narisana tako, da je za katero koli točko razmerje med napetostjo in tokom 100 Ohmov. Na primer, če je U = 50 V, potem je I = 0,5 A in R = 50: 0,5 = 100 Ohm.
riž. 2. Ohmov zakon (volt-amperska karakteristika)
Graf Ohmovega zakona za negativne vrednosti toka in napetosti ima enak videz. To pomeni, da tok v tokokrogu teče enako v obe smeri. Večji kot je upor, manjši je tok pri dani napetosti in bolj ravna je ravna črta.
Naprave, pri katerih je tokovno-napetostna karakteristika ravna črta, ki poteka skozi koordinatno izhodišče, tj. upor ostane konstanten, ko se spremeni napetost ali tok, se imenujejo linearne naprave. Uporabljata se tudi izraza linearna vezja in linearni upor.
Obstajajo tudi naprave, v katerih se upor spremeni, ko se spremeni napetost ali tok. Nato razmerje med tokom in napetostjo ni izraženo po Ohmovem zakonu, ampak na bolj zapleten način. Pri takšnih napravah tokovno-napetostna karakteristika ne bo ravna črta, ki poteka skozi izhodišče koordinat, ampak bo krivulja ali lomljena črta. Te naprave se imenujejo nelinearne.
Mnemonski diagram za Ohmov zakon
Pozdravljeni, dragi bralci spletnega mesta Električarjevi zapiski..
Danes odpiram novo rubriko na spletnem mestu, imenovano.
V tem razdelku vam bom poskušal na jasen in preprost način razložiti vprašanja elektrotehnike. Takoj bom rekel, da se ne bomo preveč poglabljali v teoretično znanje, ampak bomo dovolj dobro spoznali osnove.
Prva stvar, ki vam jo želim predstaviti, je Ohmov zakon za del verige. To je najosnovnejši zakon, ki bi ga morali poznati vsi.
Poznavanje tega zakona nam bo omogočilo enostavno in natančno določitev vrednosti toka, napetosti (potencialne razlike) in upora v odseku vezja.
Kdo je Om? Malo zgodovine
Ohmov zakon je leta 1826 odkril slavni nemški fizik Georg Simon Ohm. Takole je izgledal.
Ne bom vam povedal celotne biografije Georga Ohma. Več o tem lahko izveste na drugih virih.
Povedal bom samo najpomembnejše.
Po njem je poimenovan najosnovnejši zakon elektrotehnike, ki ga aktivno uporabljamo pri kompleksnih izračunih v načrtovanju, proizvodnji in vsakdanjem življenju.
Ohmov zakon za homogeni del verige je naslednji:
I - vrednost toka, ki teče skozi odsek vezja (merjeno v amperih)
U – vrednost napetosti na odseku vezja (merjeno v voltih)
R – vrednost upora odseka vezja (merjeno v Ohmih)
Če formulo razložimo z besedami, se izkaže, da je jakost toka sorazmerna z napetostjo in obratno sorazmerna z uporom odseka vezja.
Izvedimo poskus
Če želite formulo razumeti ne z besedami, ampak z dejanji, morate sestaviti naslednji diagram:
Namen tega članka je jasno pokazati, kako uporabiti Ohmov zakon za del vezja. Zato sem to vezje sestavil na svoji delovni mizi. Spodaj si oglejte, kako izgleda.
S krmilno (izbirno) tipko lahko na izhodu izberete konstantno napetost ali izmenično napetost. V našem primeru se uporablja konstantna napetost. Nivo napetosti spremenim z uporabo laboratorijskega avtotransformatorja (LATR).
V našem poskusu bom uporabil napetost na odseku vezja, ki je enaka 220 (V). Izhodno napetost preverimo z voltmetrom.
Zdaj smo popolnoma pripravljeni za izvedbo lastnega eksperimenta in preizkus Ohmovega zakona v resnici.
Spodaj bom navedel 3 primere. V vsakem primeru bomo zahtevano vrednost določili z 2 metodama: s formulo in na praktičen način.
Primer št. 1
V prvem primeru moramo najti tok (I) v vezju, pri čemer poznamo velikost vira konstantne napetosti in vrednost upora LED žarnice.
Napetost vira enosmerne napetosti je U = 220 (V). Upornost LED žarnice je R = 40740 (Ohm).
S formulo najdemo tok v vezju:
I = U/R = 220 / 40740 = 0,0054 (A)
Zaporedno povežemo z LED žarnico, vklopljeno v ampermetrskem načinu, in merimo tok v tokokrogu.
Zaslon multimetra prikazuje tok tokokroga. Njegova vrednost je 5,4 (mA) ali 0,0054 (A), kar ustreza toku, ugotovljenemu s formulo.
Primer št. 2
V drugem primeru moramo najti napetost (U) odseka vezja, pri čemer poznamo količino toka v vezju in vrednost upora LED žarnice.
I = 0,0054 (A)
R = 40740 (Ohm)
S formulo najdemo napetost odseka vezja:
U = I*R = 0,0054 *40740 = 219,9 (V) = 220 (V)
Zdaj pa preverimo dobljeni rezultat na praktičen način.
Multimeter, vklopljen v voltmetrskem načinu, priključimo vzporedno na LED žarnico in izmerimo napetost.
Zaslon multimetra prikazuje izmerjeno napetost. Njegova vrednost je 220 (V), kar ustreza napetosti, ugotovljeni s formulo Ohmovega zakona za odsek vezja.
Primer št. 3
V tretjem primeru moramo najti upor (R) odseka tokokroga, pri čemer poznamo velikost toka v tokokrogu in vrednost napetosti odseka tokokroga.
I = 0,0054 (A)
U = 220 (V)
Spet uporabimo formulo in poiščimo upor odseka vezja:
R = U/I = 220/0,0054 = 40740,7 (Ohm)
Zdaj pa preverimo dobljeni rezultat na praktičen način.
Upornost LED žarnice merimo z multimetrom.
Dobljena vrednost je bila R = 40740 (Ohm), kar ustreza uporu, ugotovljenemu s formulo.
Kako preprosto si je zapomniti Ohmov zakon za odsek vezja!!!
Da se ne bi zmedli in si zlahka zapomnili formulo, lahko uporabite majhen namig, ki ga lahko naredite sami.
Narišite trikotnik in vanj vnesite parametre električnega tokokroga, kot je prikazano na spodnji sliki. Moral bi dobiti takole.
Kako ga uporabljati?
Uporaba namigovnega trikotnika je zelo enostavna in preprosta. S prstom zaprite parameter vezja, ki ga morate najti.
Če se preostali parametri na trikotniku nahajajo na isti ravni, jih je treba pomnožiti.
Če se preostali parametri na trikotniku nahajajo na različnih ravneh, je treba zgornji parameter razdeliti na spodnji.
S pomočjo namigovnega trikotnika se v formuli ne boste zmedli. Vendar se je bolje naučiti kot tabelo množenja.
zaključki
Na koncu članka bom naredil zaključek.
Električni tok je usmerjen tok elektronov od točke B z minus potencialom do točke A s plus potencialom. In večja kot je potencialna razlika med temi točkami, več elektronov se bo premaknilo od točke B do točke A, tj. Tok v vezju se bo povečal, če upor vezja ostane nespremenjen.
Toda upor žarnice nasprotuje toku električnega toka. In večji kot je upor v tokokrogu (zaporedna povezava več žarnic), manjši bo tok v tokokrogu pri konstantni omrežni napetosti.
P.S. Tukaj na internetu sem našel smešno, a razlagalno risanko na temo Ohmovega zakona za odsek vezja.
Pravijo: "Če ne poznate Ohmovega zakona, ostanite doma." Ugotovimo torej (zapomnimo si), kakšen zakon je to, in pogumno pojdimo na sprehod.
Osnovni pojmi Ohmovega zakona
Kako razumeti Ohmov zakon? Samo ugotoviti morate, kaj je kaj v njegovi definiciji. In začeti morate z določitvijo toka, napetosti in upora.
Moč toka I
Naj v nekem vodniku teče tok. To pomeni, da obstaja usmerjeno gibanje nabitih delcev - na primer, to so elektroni. Vsak elektron ima elementarni električni naboj (e= -1,60217662 × 10 -19 Coulomb). V tem primeru bo določen električni naboj, ki je enak vsoti vseh nabojev tekočih elektronov, prešel skozi določeno površino v določenem časovnem obdobju.
Razmerje med nabojem in časom se imenuje moč toka. Več naboja kot gre skozi prevodnik v določenem času, večji je tok. Jakost toka se meri v Amper.
Napetost U ali potencialna razlika
To je ravno tisto, zaradi česar se elektroni premikajo. Električni potencial označuje sposobnost polja, da opravi delo za prenos naboja iz ene točke v drugo. Torej je med dvema točkama prevodnika potencialna razlika in električno polje opravlja delo za prenos naboja.
Fizikalna količina, ki je enaka delu efektivnega električnega polja pri prenosu električnega naboja, se imenuje napetost. Merjeno v Voltach. ena volt je napetost, ki pri premikanju naboja 1 Cl opravlja delo enako 1 Joule.
Odpornost R
Tok, kot vemo, teče v prevodniku. Naj bo nekakšna žica. Med premikanjem po žici pod vplivom polja elektroni trčijo ob atome žice, prevodnik se segreje in atomi v kristalni mreži začnejo vibrirati, kar elektronom povzroča še večje težave pri gibanju. Ta pojav imenujemo odpornost. Odvisen je od temperature, materiala, prereza prevodnika in se meri v Omaha.
Oblikovanje in razlaga Ohmovega zakona
Zakon nemškega učitelja Georga Ohma je zelo preprost. Piše:
Jakost toka v odseku vezja je premo sorazmerna z napetostjo in obratno sorazmerna z uporom.
Georg Ohm je ta zakon eksperimentalno (empirično) izpeljal leta 1826 leto. Seveda, večji kot je upor odseka vezja, manjši bo tok. V skladu s tem višja kot je napetost, večji je tok.
Mimogrede! Za naše bralce je zdaj 10% popust na
Ta formulacija Ohmovega zakona je najpreprostejša in primerna za odsek vezja. Z izrazom "odsek vezja" mislimo, da je to homogeni odsek, v katerem ni tokovnih virov z EMF. Preprosto povedano, ta del vsebuje nekakšen upor, vendar na njem ni baterije, ki bi sama zagotavljala tok.
Če upoštevamo Ohmov zakon za celotno vezje, bo njegova formulacija nekoliko drugačna.
Naj imamo vezje, ima vir toka, ki ustvarja napetost, in nekakšen upor.
Zakon bo napisan takole:
Razlaga Ohmovega zakona za votlo verigo se bistveno ne razlikuje od razlage za del verige. Kot lahko vidite, je upor sestavljen iz samega upora in notranjega upora tokovnega vira, namesto napetosti pa se v formuli pojavi elektromotorna sila vira.
Mimogrede, preberite o tem, kaj je EMF, v našem ločenem članku.
Kako razumeti Ohmov zakon?
Da bi intuitivno razumeli Ohmov zakon, si poglejmo analogijo predstavljanja toka kot tekočine. Točno to je mislil Georg Ohm, ko je izvajal poskuse, ki so pripeljali do odkritja zakona, poimenovanega po njem.
Predstavljajmo si, da tok ni gibanje delcev nosilca naboja v prevodniku, temveč gibanje toka vode v cevi. Najprej se voda s črpalko dvigne v črpališče, od tam pa pod vplivom potencialne energije teži navzdol in teče po cevi. Poleg tega, višje kot črpalka črpa vodo, hitreje bo tekla v cevi.
Iz tega sledi, da bo hitrost toka vode (moč toka v žici) tem večja, čim večja je potencialna energija vode (potencialna razlika)
Moč toka je neposredno sorazmerna z napetostjo.
Zdaj pa se obrnemo na odpor. Hidravlični upor je upor cevi zaradi njenega premera in hrapavosti stene. Logično je domnevati, da večji kot je premer, manjši je upor cevi in večja količina vode (večji tok) bo tekla skozi njen prerez.
Jakost toka je obratno sorazmerna z uporom.
To analogijo lahko uporabimo le za temeljno razumevanje Ohmovega zakona, saj je njegova prvotna oblika pravzaprav precej grob približek, ki pa kljub temu najde odlično uporabo v praksi.
V resnici je upor snovi posledica nihanja atomov kristalne mreže, tok pa gibanja prostih nosilcev naboja. V kovinah so prosti nosilci elektroni, ki so ušli iz atomskih orbit.
V tem članku smo poskušali podati preprosto razlago Ohmovega zakona. Poznavanje teh na videz preprostih stvari vam lahko dobro služi na izpitu. Seveda smo podali njegovo najpreprostejšo formulacijo Ohmovega zakona in se zdaj ne bomo spuščali v džunglo višje fizike, ki se ukvarja z aktivnim in reaktivnim uporom ter drugimi tankostmi.
Če imate tako potrebo, vam bo naše osebje z veseljem pomagalo. In na koncu vas vabimo k ogledu zanimivega videa o Ohmovem zakonu. To je res poučno!