Bir zincirin bir bölümü ve tam bir zincir için Ohm yasası: formüller ve açıklama

Bir elektrikçi ve elektronik mühendisi için temel yasalardan biri Ohm Yasasıdır. Her gün iş, uzman için yeni görevler belirler ve çoğu zaman yanmış bir direnç veya bir grup eleman için bir yedek bulmak gerekir. Bir elektrikçi genellikle kabloları değiştirmek zorundadır, doğru olanı seçmek için yükteki akımı "tahmin etmeniz" gerekir, bu nedenle günlük yaşamdaki en basit fiziksel yasaları ve oranları kullanmanız gerekir. Ohm Yasasının elektrik mühendisliğindeki önemi muazzamdır, bu arada, elektrik mühendisliği uzmanlıklarının diploma çalışmalarının çoğu tek bir formüle göre %70-90 oranında hesaplanmaktadır.

Tarihsel referans

Ohm Yasası, 1826'da Alman bilim adamı Georg Ohm tarafından keşfedildi. Akım gücü, voltaj ve iletken tipi arasındaki ilişkinin yasasını ampirik olarak tanımladı ve tanımladı. Daha sonra üçüncü bileşenin dirençten başka bir şey olmadığı ortaya çıktı. Daha sonra, bu yasa, keşfeden kişinin onuruna adlandırıldı, ancak yasa maddeyle sınırlı kalmadı, soyadı ve fiziksel niceliği, çalışmalarına bir övgü olarak adlandırıldı.

Direncin ölçüldüğü değer, adını Georg Ohm'dan alır. Örneğin, dirençlerin iki ana özelliği vardır: watt cinsinden güç ve direnç - ohm, kilo-ohm, mega-ohm vb. cinsinden bir ölçüm birimi.

Bir zincirin bir bölümü için Ohm yasası

EMF içermeyen bir elektrik devresini tanımlamak için devrenin bir bölümü için Ohm yasasını kullanabilirsiniz. Bu en basit kayıt şeklidir. Şuna benziyor:

ben = U / R

I akım olduğunda, Amper cinsinden ölçülür, U volt cinsinden voltaj, R ise ohm cinsinden dirençtir.

Bu formül bize akımın voltajla doğru orantılı ve dirençle ters orantılı olduğunu söyler - bu, Ohm Yasasının tam formülasyonudur. Bu formülün fiziksel anlamı, bilinen bir direnç ve voltajda devrenin bir bölümünden geçen akımın bağımlılığını tanımlamaktır.

Dikkat! Bu formül doğru akım için geçerlidir, alternatif akım için küçük farklılıklar vardır, buna daha sonra döneceğiz.

Elektriksel büyüklüklerin oranına ek olarak, bu form bize akımın dirençteki gerilime bağımlılığının grafiğinin doğrusal olduğunu ve fonksiyonun denkleminin yerine getirildiğini söyler:

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

Bir devrenin bir bölümü için Ohm yasası, bir devrenin bir bölümündeki bir direncin direncini hesaplamak veya bilinen bir voltaj ve dirençte içinden geçen akımı belirlemek için kullanılır. Örneğin, terminallerine 12 V voltaj uygulanan 6 ohm'luk bir R direncimiz var. İçinden ne kadar akım geçeceğini bulmak gerekir. Hesaplayalım:

ben = 12V / 6 Ohm = 2A

İdeal bir iletkenin direnci yoktur, ancak oluştuğu maddenin moleküllerinin yapısı nedeniyle herhangi bir iletken gövdenin direnci vardır. Örneğin, ev elektrik şebekelerinde alüminyumdan bakır tellere geçişin nedeni buydu. Bakırın özdirenci (ohm/metre uzunluk) alüminyumdan daha azdır. Buna göre, bakır teller daha az ısınır, yüksek akımlara dayanır, bu da daha küçük kesitli bir tel kullanabileceğiniz anlamına gelir.

Başka bir örnek - ısıtma cihazlarının ve dirençlerin spiralleri yüksek bir özgül dirence sahiptir, çünkü nikrom, kantal vb. gibi çeşitli yüksek dirençli metallerden yapılmıştır. Yük taşıyıcılar bir iletkenden geçerken kristal kafes içindeki parçacıklarla çarpışırlar, bunun sonucunda ısı şeklinde enerji açığa çıkar ve iletken ısınır. Daha fazla akım - daha fazla çarpışma - daha fazla ısınma.

Isınmayı azaltmak için iletken kısaltılmalı veya kalınlık arttırılmalıdır (kesit alanı). Bu bilgi bir formül olarak yazılabilir:

r_tel= ρ (L / S)

ρ, Ohm * mm cinsinden dirençtir²/ m, L - m cinsinden uzunluk, S - kesit alanı.

Paralel ve seri devre için Ohm kanunu

Bağlantı türüne bağlı olarak, farklı bir akım akışı ve voltaj dağılımı modeli vardır. Elemanların seri bağlantı zincirinin bir bölümü için voltaj, akım ve direnç aşağıdaki formülle bulunur:

ben = I1 = I2

U = U1 + U2

R = R1 + R2

Bu, aynı akımın rastgele sayıda seri bağlı elemanın devresinde aktığı anlamına gelir. Bu durumda tüm elemanlara uygulanan voltaj (gerilim düşüşlerinin toplamı) güç kaynağının çıkış voltajına eşittir. Her elemanın ayrı ayrı kendi voltaj değeri vardır ve akım gücüne ve spesifik dirence bağlıdır:

sen_e-posta= ben * R_eleman

Paralel bağlı elemanlar için devre bölümünün direnci aşağıdaki formülle hesaplanır:

ben = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

Karışık bir bağlantı için zinciri eşdeğer bir forma getirmeniz gerekir. Örneğin, paralel bağlı iki dirence bir direnç bağlıysa, önce paralel bağlı olanların direncini hesaplayın. İki direncin toplam direncini elde edeceksiniz ve bunu, onlarla seri olarak bağlı olan üçüncüye eklemeniz yeterli.

Tam bir devre için Ohm yasası

Tam bir devre bir güç kaynağı olduğunu varsayar. İdeal bir güç kaynağı, bir özelliği olan bir cihazdır:

• voltaj, eğer bir EMF kaynağı ise;
• bir akım kaynağı ise mevcut güç;

Böyle bir güç kaynağı, sabit çıkış parametreleriyle herhangi bir gücü sağlayabilir. Gerçek bir güç kaynağında güç ve iç direnç gibi parametreler de vardır. Aslında, iç direnç, EMF kaynağı ile seri olarak kurulmuş hayali bir dirençtir.

Tam bir devre için Ohm Yasası formülü benzer görünüyor, ancak PI'nin iç direnci eklendi. Tam bir zincir için şu formülle yazılır:

ben = ε / (R + r)

ε Volt cinsinden EMF olduğunda, R yük direnci, r güç kaynağının iç direncidir.

Pratikte, iç direnç Ohm'un küçük bir kısmıdır, ancak galvanik kaynaklar için önemli ölçüde artar. Bunu, iki pilin (yeni ve bitmiş) aynı voltaja sahip olduğu, ancak biri gerekli akımı verip düzgün çalıştığı ve ikincisi çalışmadığı için gözlemlediniz. en ufak yükte sarkar.

Ohm kanunu diferansiyel ve integral formda

Devrenin homojen bir bölümü için yukarıdaki formüller geçerlidir; homojen olmayan bir iletken için gereklidir mümkün olan en kısa parçalara bölünür, böylece boyutundaki değişiklikler bu süre içinde en aza indirilir segment. Buna diferansiyel formda Ohm Yasası denir.

Başka bir deyişle: akım yoğunluğu, iletkenin sonsuz küçük bir bölümü için güç ve iletkenlik ile doğru orantılıdır.

İntegral formda:

Alternatif akım için Ohm yasası

AC devreleri hesaplanırken direnç kavramı yerine "empedans" kavramı getirilir. Empedans Z harfi ile gösterilir, R yükünün direncini içerir._a ve reaktans X (veya R_r). Bu, sinüzoidal akımın (ve diğer formların akımlarının) şeklinden ve endüktif elemanların parametrelerinden ve ayrıca komütasyon yasalarından kaynaklanmaktadır:

1. Endüktanslı bir devrede akım anında değişemez.
2. Kapasitanslı bir devredeki voltaj anında değişemez.

Böylece akım, voltajın gerisinde veya önünde kalmaya başlar ve görünen güç, aktif ve reaktif olarak ikiye ayrılır.

U = ben * Z

x_L ve X_C Yükün reaktif bileşenleridir.

Bu bağlamda, cosF değeri tanıtılır:

Burada - Q - alternatif akım ve endüktif kapasitif bileşenlerden kaynaklanan reaktif güç, P - aktif güç (aktif bileşenlere tahsis edilmiştir), S - görünen güç, cosФ - katsayısı güç.

Formülün ve sunumunun Pisagor teoremi ile örtüştüğünü fark etmiş olabilirsiniz. Bu gerçekten de böyledir ve Ф açısı, yükün reaktif bileşeninin ne kadar büyük olduğuna bağlıdır - ne kadar fazlaysa, o kadar fazladır. Uygulamada, bu, şebekede fiilen akan akımın, hane halkı sayacı tarafından dikkate alınandan daha büyük olmasına ve işletmelerin tam kapasite için ödeme yapmasına yol açar.

Bu durumda, direnç karmaşık bir biçimde sunulur:

Burada j, karmaşık denklemler için tipik olan hayali birimdir. Daha az yaygın olarak i olarak belirtilir, ancak elektrik mühendisliğinde alternatif akımın rms değeri de belirtilir, bu nedenle, kafa karıştırmamak için j kullanmak daha iyidir.

Hayali birim √-1'dir. Kare alırken "-1" negatif bir sonuç alabilecek böyle bir sayı olmaması mantıklıdır.

Ohm kanunu nasıl hatırlanır

Ohm Yasasını ezberlemek için, formülasyonu aşağıdaki gibi basit kelimelerle ezberleyebilirsiniz:

Voltaj ne kadar yüksekse, akım o kadar yüksek, direnç o kadar yüksek, akım o kadar düşük olur.

Veya anımsatıcı resimler ve kurallar kullanın. Birincisi, Ohm yasasının piramit benzeri bir temsilidir - kısa ve anlaşılır.

Anımsatıcı bir kural, basit ve kolay anlaşılması ve incelenmesi için bir kavramın basitleştirilmiş bir şeklidir. Sözel veya grafiksel olabilir. Doğru formülü doğru bulmak için gerekli değeri parmağınızla kapatın ve cevabı çarpım veya bölüm şeklinde alın. Bu nasıl çalışır:

İkincisi bir karikatür gösterisi. Burada gösterilir: Ohm ne kadar çok denerse, Amper o kadar zor geçer ve Volt ne kadar fazlaysa Amper o kadar kolay geçer.

Son olarak, Ohm Yasasını ve uygulamasını basit kelimelerle açıklayan faydalı bir video izlemenizi öneririz:

Ohm yasası, elektrik mühendisliğinin temellerinden biridir, bilgisi olmadan, hesaplamaların çoğu imkansızdır. Ve günlük işlerde genellikle tercüme etmek zorunda kalırsınız. amper kaç kilovat veya akımı dirençle belirleyin. Tüm miktarların sonucunu ve kökenini anlamak hiç gerekli değildir - ancak son formüller ustalaşmak için zorunludur. Sonuç olarak, elektrikçilerden eski bir komik atasözü olduğunu belirtmek isterim: "Om'u bilmiyorsan, evde kal." Ve her şakada bir doğruluk payı varsa, o zaman burada bu doğruluk payı %100'dür. Pratikte profesyonel olmak istiyorsanız teorik temelleri inceleyin ve sitemizdeki diğer makaleler bu konuda size yardımcı olacaktır.