Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

За електротехници и електроника един от основните закони е законът на Ом. Всеки ден работата поставя нови задачи за специалиста и често е необходимо да се избере замяна на изгорял резистор или група елементи. Електрикът често трябва да сменя кабелите, за да избере най-подходящия, за да „оцени” тока в товара, така че трябва да използваме най-простите физически закони и отношения в ежедневието. Стойността на Омския закон в електротехниката е колосална, между другото, по-голямата част от тезите в електротехническите специалности се изчисляват по 70–90% с една единствена формула.

Исторически фон

Година на откриване Законът на Ом - 1826 г. от немски учен Георг Ом. Той емпирично е определил и описал закона за съотношението на ток, напрежение и тип проводник. По-късно се оказа, че третият компонент не е нищо друго освен съпротива. Впоследствие този закон е наречен в чест на откривателя, но въпросът не се ограничава само до закона, името му се нарича физическа величина, като почит към творбите му.

Мащабът, в който се измерва резистентността, е кръстен на Джордж Ом. Например, резисторите имат две основни характеристики: мощност във ватове и съпротивление - единица мярка в ома, килохм, мегафони и др.

Законът на Ом за секцията на веригата

За да опишете електрическа верига, която не съдържа ЕРС, можете да използвате закона на Ом за секция верига. Това е най-простата форма на запис. Изглежда така:

I = U / R

Където I е ток, измерен в ампери, U е напрежението в волтове, R е съпротивлението в ома.

Тази формула ни казва, че токът е пряко пропорционален на напрежението и обратно пропорционален на съпротивлението - това е точното формулиране на закона на Ом. Физическият смисъл на тази формула е да опише зависимостта на тока от участък от верига с неговото познато съпротивление и напрежение.

Внимание! Тази формула е валидна за постоянен ток, за променлив ток има малки разлики, ще се върнем към това по-късно.

В допълнение към съотношението на електрическите величини, тази форма ни казва, че графиката на тока спрямо напрежението в резистентност е линейна и уравнението на функцията е изпълнено:

f (x) = ky или f (u) = IR или f (u) = (1 / R) * I

Законът на Ом за секция с верига се използва за изчисляване на съпротивлението на резистор в секция на веригата или за определяне на тока през него при известно напрежение и съпротивление. Например, имаме резистор R с съпротивление от 6 ома, напрежение 12 V се прилага към неговите терминали.Необходимо е да се знае какво ще тече ток през него. Да се изчисли:

I = 12 V / 6 Ohm = 2 A

Идеалният проводник няма съпротива, но поради структурата на молекулите на веществото, от което се състои, всяко провеждащо тяло има съпротива. Така например това е причината за прехода от алуминиеви проводници към медни в домашни електрически мрежи. Съпротивлението на медта (ома на метър дължина) е по-малко от алуминия. Съответно, медните проводници загряват по-малко, издържат на високи токове, така че можете да използвате по-малко напречно сечение на проводника.

Друг пример е, че спиралите на отоплителните уреди и резистори имат висока специфична устойчивост, тъй като изработени от различни метали с висока устойчивост, като нихром, кантал и др. Когато носещите носители се движат през проводник, те се сблъскват с частици в кристалната решетка, в резултат на което енергията се освобождава под формата на топлина и проводникът се загрява. Колкото повече ток - колкото повече сблъсъци - толкова повече отопление.

За да намалите топлопроводника, трябва или да скъсите или да увеличите неговата дебелина (площ на напречното сечение). Тази информация може да бъде написана по формула:

R проводник = ρ (L / S)

Където ρ е съпротивлението в Ohm * mm2 / m, L е дължината в m, S е площта на напречното сечение.

Законът на Ом за паралелна и серийна верига

В зависимост от вида на връзката, съществува различен модел на разпределение на тока и напрежението. За верижното сечение на серийното свързване на елементите напрежението, тока и съпротивлението са по формулата:

I = I1 = I2

U = U1 + U2

R = R1 + R2

Това означава, че същият ток тече във веригата от произволен брой последователно свързани елементи. В този случай напрежението, приложено към всички елементи (сумата на падащите напрежения), е равно на изходното напрежение на източника на захранване. Всеки елемент се прилага индивидуално със собствена стойност на напрежението и зависи от силата на тока и съпротивлението на специфичните:

U el = I * R елемент

Съпротивлението на секцията на веригата за паралелно свързани елементи се изчислява по формулата:

I = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

За смесено съединение трябва да приведете веригата в еквивалентна форма. Например, ако един резистор е свързан към два паралелно свързани резистора, тогава първо пребройте съпротивлението на паралелно свързани резистори. Получавате общото съпротивление на двата резистора и трябва да го добавите към третата, която е свързана последователно с тях.

Законът на Ом за пълна верига

Цялата верига изисква източник на захранване. Идеалният източник на енергия е устройство, което има една характеристика:

  • напрежение, ако е източник на ЕДС;
  • сила на тока, ако е източник на ток;

Такъв източник на захранване е способен да доставя всякаква мощност с постоянни изходни параметри. В реално захранване има и параметри като мощност и вътрешно съпротивление. Всъщност, вътрешното съпротивление е въображаем резистор, монтиран последователно с източника на ЕМП.

Формулата на закона на Ом за пълна верига изглежда подобна, но вътрешното съпротивление се добавя към ИП. За цялата верига е написана формулата:

I = е / (R + r)

Където ε е ЕМП в Volts, R е съпротивлението на натоварването, r е вътрешното съпротивление на захранването.

На практика, вътрешното съпротивление е фракции на Ом, а за галваничните източници се увеличава значително. Забелязахте това, когато едно и също напрежение се прилага към две батерии (нови и ниски), но един дава необходимия ток и работи правилно, а вторият не работи, защото пропада при най-малкото натоварване.

Законът на Ом в диференциална и интегрална форма

За хомогенна част от веригата горните формули са валидни, за нееднороден проводник е необходимо да се раздели на най-кратките възможни сегменти, така че промените в размерите му да бъдат сведени до минимум в този сегмент. Това се нарича закон на Ом в диференциална форма.

С други думи: плътността на тока е пряко пропорционална на интензивността и специфичната проводимост за безкрайно малка част от проводника.

В неразделна форма:

Закон на Ом за променлив ток

При изчисляването на веригите с променлив ток се въвежда концепцията за импеданса вместо концепцията за съпротивление. Импедансът се обозначава с буквата Z, той включва активното съпротивление на товара R a и реактивността X (или Rr ). Това се дължи на формата на синусоидалния ток (и токове на всякакви други форми) и на параметрите на индуктивните елементи, както и на законите за превключване:

  1. Токът във веригата с индуктивност не може да се промени веднага.
  2. Напрежението във веригата с капацитет не може да се промени веднага.

Така токът започва да изостава или да предвижда напрежението, а общата мощност се разделя на активна и реактивна.

U = I * Z

X L и X C са компоненти на реактивното натоварване.

Във връзка с това се въвежда cosF стойност:

Тук - Q - реактивна мощност, дължаща се на променлив ток и индуктивно-капацитивни компоненти, P - активна мощност (разпределена на активните компоненти), S - обща мощност, cosF - фактор на мощността.

Може да сте забелязали, че формулата и нейното представяне се пресичат с Питагоровата теорема. Това наистина е така и ъгълът F зависи от това колко голяма е реактивната компонента на товара - колкото е по-голяма, толкова е по-голяма. На практика това води до факта, че действителният ток, протичащ в мрежата, е по-голям от този, който се взема предвид от брояч на домакинствата, докато предприятията плащат за пълна мощност.

Съпротивлението е представено в сложна форма:

Тук j е въображаемата единица, която е типична за сложния тип уравнения. По-рядко се обозначава като i, но в електротехниката се обозначава и текущата стойност на променливия ток, следователно, за да не се бърка, е по-добре да се използва j.

Измислената единица е √-1. Логично е, че няма такъв номер при квадрат, който може да получи отрицателен резултат "-1".

Как да си спомня закона на Ом

За да запомните Закона на Ом - можете да запомните текста с прости думи като:

Колкото по-високо е напрежението - толкова по-голям е токът, толкова по-голямо е съпротивлението - толкова по-нисък е токът.

Или използвайте мнемонични снимки и правила. Първият е представянето на закона на Ом под формата на пирамида - накратко и ясно.

Мнемоничното правило е опростена форма на понятието, за просто и лесно разбиране и изучаване. Тя може да бъде или в устна форма, или в графична форма. За да намерите правилно желаната формула - затворете с пръст желаната стойност и получете отговора под формата на продукт или частен. Ето как работи:

Вторият е карикатура. Тук е показано: колкото повече Ом се опитва, толкова по-силно минава Ампер, и колкото повече Волт - толкова по-лесно преминава Ампер.

И накрая, препоръчваме ви да гледате полезен видеоклип, който обяснява закона на Ом и неговото прилагане с прости думи:

Законът на Ом - един от основните в електротехниката, без неговото знание, повечето от изчисленията са невъзможни. А в ежедневната работа често е необходимо да се конвертират амперите в киловати или да се определи токът чрез съпротива. Изобщо не е необходимо да разбираме неговото заключение и произхода на всички количества - но крайните формули са задължителни за овладяване. В заключение бих искал да отбележа, че има стара комична поговорка от електротехници: " Ако не знаеш Ом, остани си у дома." И ако във всяка шега има зрънце истина, тогава това зрънце истината е 100%. Проучете теоретичните основи, ако искате да станете професионалист на практика, а други статии от нашия сайт ще ви помогнат с това.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Знание