Legea lui Ohm pentru un lanț complet și pentru o secțiune a unui lanț: opțiuni pentru scrierea formulei, descrierea și explicația

Nu există nicio modalitate ca un electrician profesionist sau un specialist în electronică să ocolească legea lui Ohm în propriile sale activități, rezolvând orice probleme legate de configurarea, reglarea și repararea circuitelor electronice și electrice.

De fapt, toată lumea trebuie să înțeleagă această lege. Pentru că toată lumea are de-a face cu electricitatea în viața de zi cu zi.

Și, deși legea fizicianului german Ohm este prevăzută în programa școlii secundare, în practică nu este întotdeauna studiată în timp util. Prin urmare, în materialul nostru vom lua în considerare un subiect atât de relevant pentru viață și vom înțelege opțiunile pentru scrierea formulei.

O singură secțiune și circuit electric complet

Luând în considerare un circuit electric din punctul de vedere al aplicării legii lui Ohm unui circuit, trebuie remarcate două posibile opțiuni de calcul: pentru o secțiune separată și pentru un circuit cu drepturi depline.

Calculul curentului unei secțiuni de circuit electric

O secțiune a unui circuit electric, de regulă, este considerată a fi partea din circuit care exclude sursa EMF, ca având rezistență internă suplimentară.

Prin urmare, formula de calcul, în acest caz, pare simplă:

I = U/R,

Unde, respectiv:

• eu – puterea curentului;
• U – tensiunea aplicată;
• R - rezistenta.

Interpretarea formulei este simplă - curentul care curge printr-o anumită secțiune a circuitului este proporțional cu tensiunea aplicată acesteia, iar rezistența este invers proporțională.

Așa-numita „margaretă” grafică, prin care este prezentat întregul set de variații de formulări bazate pe legea lui Ohm. Instrument convenabil pentru depozitarea de buzunar: sectorul „P” - formule de putere; sectorul „U” - formule de tensiune; sectorul „I” - formule curente; sectorul „R” - formule de rezistență

Astfel, formula descrie în mod clar dependența fluxului de curent printr-o secțiune separată a circuitului electric în raport cu anumite valori ale tensiunii și rezistenței.

Formula este convenabilă de utilizat, de exemplu, atunci când se calculează parametrii rezistenței care trebuie lipite în circuit dacă sunt date tensiunea și curentul.

Legea lui Ohm și două consecințe pe care trebuie să le cunoască orice inginer electromecanic profesionist, inginer electrician, inginer electronic și orice persoană implicată în operarea circuitelor electrice. De la stânga la dreapta: 1 - determinarea curentului; 2 - determinarea rezistentei; 3 - definiția tensiunii, unde I - curent, U - tensiune, R - rezistență

Figura de mai sus va ajuta la determinarea, de exemplu, a curentului care curge printr-o rezistență de 10 ohmi la care se aplică o tensiune de 12 volți. Înlocuind valorile, găsim – I = 12 / 10 = 1,2 amperi.

Problemele de găsire a rezistenței (când se cunosc curentul și tensiunea) sau tensiunea (când se cunosc tensiunea și curentul) sunt rezolvate în mod similar.

Astfel, puteți selecta întotdeauna tensiunea de funcționare necesară, puterea curentului necesară și elementul rezistiv optim.

Formula care se propune a fi utilizată nu necesită luarea în considerare a parametrilor sursei de tensiune.Cu toate acestea, un circuit care conține, de exemplu, o baterie, va fi calculat folosind o formulă diferită. În diagramă: A – pornirea ampermetrului; V – porniți voltmetrul.

Apropo, firele de conectare ale oricărui circuit sunt rezistențe. Cantitatea de sarcină pe care trebuie să o suporte este determinată de tensiune.

În consecință, folosind din nou legea lui Ohm, devine posibilă selectarea cu precizie a secțiunii transversale a conductorului necesară, în funcție de materialul miezului.

Avem instrucțiuni detaliate pe site-ul nostru calculul secțiunii transversale a cablurilor în ceea ce privește puterea și curentul.

Opțiune de calcul pentru un lanț complet

Un circuit complet este format dintr-o secțiune (secțiuni), precum și o sursă de EMF. Adică, de fapt, rezistența internă a sursei EMF este adăugată la componenta rezistivă existentă a secțiunii circuitului.

Prin urmare, este logic să modificați ușor formula de mai sus:

I = U / (R + r)

Desigur, valoarea rezistenței interne a EMF în legea lui Ohm pentru un circuit electric complet poate fi considerată neglijabilă, deși această valoare a rezistenței depinde în mare măsură de structura sursei EMF.

Cu toate acestea, atunci când se calculează circuite electronice complexe, circuite electrice cu mulți conductori, prezența rezistenței suplimentare este un factor important.

Pentru calculele în condițiile unui circuit electric complet, valoarea rezistivă a sursei EMF este întotdeauna luată în considerare. Această valoare se însumează cu rezistența rezistivă a circuitului electric însuși. În diagramă: I - fluxul de curent; R—element rezistiv extern; r este factorul rezistiv al EMF (sursa de energie)

Atât pentru o secțiune a unui circuit, cât și pentru un circuit complet, trebuie luat în considerare momentul natural - utilizarea curentului constant sau variabil.

Dacă punctele notate mai sus, caracteristice legii lui Ohm, au fost luate în considerare din punctul de vedere al utilizării curentului continuu, în consecință, în cazul curentului alternativ, totul arată oarecum diferit.

Luarea în considerare a efectului legii asupra unei mărimi variabile

Conceptul de „rezistență” la condițiile de trecere a curentului alternativ ar trebui considerat mai mult ca conceptul de „impedanță”. Aceasta se referă la combinația dintre o sarcină rezistivă (Ra) și o sarcină rezistivă reactivă (Rr).

Astfel de fenomene sunt cauzate de parametrii elementelor inductive și de legile comutării în raport cu o valoare variabilă a tensiunii - o valoare a curentului sinusoidal.

Acesta este circuitul echivalent al unui circuit electric de curent alternativ pentru calcul folosind formulări bazate pe principiile legii lui Ohm: R - componentă rezistivă; C este componenta capacitivă; L—componenta inductivă; EMF este o sursă de energie; I - fluxul de curent

Cu alte cuvinte, există un efect al valorilor de curent care conduce (întârziere) de la valorile tensiunii, care este însoțit de apariția puterilor active (rezistive) și reactive (inductive sau capacitive).

Astfel de fenomene sunt calculate folosind formula:

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

Unde: Z - impedanta; R – sarcina activa; X_L , X_C – sarcină inductivă și capacitivă; J - coeficient.

Conectarea în serie și paralelă a elementelor

Pentru elementele unui circuit electric (secțiunea unui circuit), un punct caracteristic este o conexiune în serie sau paralelă.

În consecință, fiecare tip de conexiune este însoțit de un model diferit de flux de curent și alimentare cu tensiune.În acest sens, legea lui Ohm se aplică și ea diferit, în funcție de opțiunea de includere a elementelor.

Circuit al elementelor rezistive conectate în serie

În legătură cu o conexiune în serie (o secțiune a unui circuit cu două componente), se utilizează următoarea formulare:

• eu = eu₁ = eu₂ ;
• U = U₁ +U₂ ;
• R = R₁ + R₂

Această formulare demonstrează clar că, indiferent de numărul de componente rezistive conectate în serie, curentul care curge printr-o secțiune a circuitului nu se modifică în valoare.

Conectarea elementelor rezistive într-o secțiune a circuitului în serie între ele. Această opțiune are propria lege de calcul. În diagramă: I, I1, I2 - fluxul de curent; R1, R2 - elemente rezistive; U, U1, U2 - tensiune aplicată

Mărimea tensiunii aplicate componentelor rezistive efective ale circuitului este suma și totalizează valoarea sursei EMF.

În acest caz, tensiunea pe fiecare componentă individuală este egală cu: Ux = I * Rx.

Rezistența totală ar trebui considerată suma valorilor tuturor componentelor rezistive din circuit.

Circuitul elementelor rezistive conectate în paralel

În cazul în care există o conexiune paralelă a componentelor rezistive, următoarea formulare este considerată corectă în raport cu legea fizicianului german Ohm:

• eu = eu₁ +I₂ … ;
• U = U₁ =U₂ … ;
• 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …

Opțiunile pentru crearea secțiunilor de circuit de tip „mixt”, atunci când sunt utilizate conexiuni paralele și seriale, nu sunt excluse.

Conectarea elementelor rezistive pe o secțiune a unui circuit în paralel între ele. Pentru această opțiune se aplică o lege de calcul diferită. În diagramă: I, I1, I2 - fluxul de curent; R1, R2 - elemente rezistive; U este tensiunea de alimentare; A, B - puncte de intrare/ieșire

Pentru astfel de opțiuni, calculul se efectuează de obicei prin calcularea inițială a valorii rezistive a conexiunii paralele. Apoi valoarea rezistorului conectat în serie se adaugă rezultatului obținut.

Forme integrale și diferențiate ale dreptului

Toate punctele de mai sus cu calcule sunt aplicabile condițiilor în care conductorii de, ca să spunem așa, o structură „omogenă” sunt utilizați în circuitele electrice.

Între timp, în practică, de multe ori trebuie să se ocupe de construcția de scheme, în care structura conductorilor se modifică în diferite secțiuni. De exemplu, se folosesc fire cu o secțiune transversală mai mare sau, dimpotrivă, una mai mică, realizate din materiale diferite.

Pentru a lua în considerare astfel de diferențe, există o variație a așa-numitei „lege a lui Ohm diferențial-integral”. Pentru un conductor infinitezimal, nivelul densității de curent se calculează în funcție de tensiunea și valoarea conductibilității.

Următoarea formulă este utilizată pentru calculul diferențial: J = ό * E

Pentru calculul integral, în consecință, formularea este: I * R = φ1 – φ2 + έ

Cu toate acestea, aceste exemple sunt destul de apropiate de școala de matematică superioară și nu sunt de fapt folosite în practica reală a unui simplu electrician.

Concluzii și video util pe această temă

O analiză detaliată a legii lui Ohm în videoclipul de mai jos va ajuta la consolidarea cunoștințelor în această direcție.

O lecție video unică întărește calitativ prezentarea teoretică scrisă:

Munca unui electrician sau activitatea unui inginer electronic este integral legată de momentele în care trebuie să respectați legea lui Georg Ohm în acțiune. Acestea sunt niște adevăruri pe care fiecare profesionist ar trebui să le cunoască.

Nu sunt necesare cunoștințe extinse pe această problemă - este suficient să învățați cele trei variante principale ale formulării pentru a o aplica cu succes în practică.

Doriți să completați materialul de mai sus cu comentarii valoroase sau să vă exprimați opinia? Vă rugăm să scrieți comentarii în blocul de sub articol. Dacă aveți întrebări, nu ezitați să întrebați experții noștri.