Закон на Ом за пълна верига и за част от верига: опции за писане на формулата, описание и обяснение

Няма начин професионален електротехник или специалист по електроника да заобиколи закона на Ом в собствената си дейност, решавайки всякакви проблеми, свързани с настройката, настройката и ремонта на електронни и електрически вериги.

Всъщност всеки трябва да разбере този закон. Защото всеки трябва да се сблъсква с електричество в ежедневието.

И въпреки че законът на немския физик Ом е предвиден в учебната програма на средното училище, на практика той не винаги се изучава навреме. Ето защо в нашия материал ще разгледаме такава актуална тема за живота и ще разберем опциите за писане на формулата.

Единична секция и пълна електрическа верига

Разглеждайки електрическа верига от гледна точка на прилагане на закона на Ом към верига, трябва да се отбележат две възможни опции за изчисление: за отделна секция и за пълноценна верига.

Изчисляване на тока на участък от електрическа верига

Част от електрическа верига, като правило, се счита за част от веригата, която изключва източника на ЕМП, тъй като има допълнително вътрешно съпротивление.

Следователно формулата за изчисление в този случай изглежда проста:

I = U/R,

Където съответно:

  • аз – сила на тока;
  • U – приложено напрежение;
  • Р - съпротива.

Тълкуването на формулата е просто - токът, протичащ през определен участък от веригата, е пропорционален на приложеното към него напрежение, а съпротивлението е обратно пропорционално.

Пълна картография на закона на Ом
Така наречената графична „маргаритка“, чрез която е представен целият набор от варианти на формулировки, базирани на закона на Ом. Удобен инструмент за джобно съхранение: сектор “P” - мощностни формули; сектор “U” - формули за напрежение; сектор “I” - текущи формули; сектор “R” - формули за съпротивление

По този начин формулата ясно описва зависимостта на тока през отделен участък от електрическата верига спрямо определени стойности на напрежение и съпротивление.

Формулата е удобна за използване, например, при изчисляване на параметрите на съпротивлението, което трябва да бъде запоено във веригата, ако са дадени напрежението и токът.

Три основни формулировки на закона на Ом
Законът на Ом и две последствия, които всеки професионален електромеханичен инженер, електроинженер, електроник и всеки, който се занимава с работата на електрически вериги, трябва да знае. Отляво надясно: 1 - определяне на тока; 2 - определяне на съпротивлението; 3 - дефиниция на напрежението, където I - ток, U - напрежение, R - съпротивление

Горната фигура ще помогне да се определи, например, токът, протичащ през съпротивление от 10 ома, към което е приложено напрежение от 12 волта. Замествайки стойностите, намираме – I = 12 / 10 = 1,2 ампера.

Задачите за намиране на съпротивление (когато са известни токът и напрежението) или напрежение (когато са известни напрежението и токът) се решават по подобен начин.

Така винаги можете да изберете необходимото работно напрежение, необходимата сила на тока и оптималния резистивен елемент.

Действието на закона върху участък от електрическа верига
Формулата, която се предлага да се използва, не изисква отчитане на параметрите на източника на напрежение.Обаче верига, съдържаща например батерия, ще бъде изчислена по различна формула. На схемата: А – включване на амперметъра; V – включване на волтметъра.

Между другото, свързващите проводници на всяка верига са съпротивления. Количеството натоварване, което трябва да понесат, се определя от напрежението.

Съответно, отново с помощта на закона на Ом, става възможно точно да се избере необходимото напречно сечение на проводника в зависимост от материала на сърцевината.

Имаме подробни инструкции на нашия уебсайт изчисляване на напречното сечение на кабела по отношение на мощност и ток.

Възможност за изчисление за цялостна верига

Цялата верига се състои от секция (секции), както и източник на ЕМП. Това означава, че вътрешното съпротивление на източника на ЕМП се добавя към съществуващия резистивен компонент на секцията на веригата.

Следователно е логично леко да променим горната формула:

I = U / (R + r)

Разбира се, стойността на вътрешното съпротивление на ЕМП в закона на Ом за пълна електрическа верига може да се счита за незначителна, въпреки че тази стойност на съпротивление до голяма степен зависи от структурата на източника на ЕМП.

Въпреки това, когато се изчисляват сложни електронни вериги, електрически вериги с много проводници, наличието на допълнително съпротивление е важен фактор.

Прилагане на закона към цялата верига
За изчисления при условия на пълна електрическа верига винаги се взема предвид резистивната стойност на източника на ЕМП. Тази стойност се сумира с резистивното съпротивление на самата електрическа верига. В диаграмата: I - текущият поток; R—външен резистивен елемент; r е съпротивителният фактор на ЕМП (източник на енергия)

Както за участък от верига, така и за пълна верига трябва да се вземе предвид естественият момент - използването на постоянен или променлив ток.

Ако точките, отбелязани по-горе, характерни за закона на Ом, се разглеждат от гледна точка на използването на постоянен ток, съответно с променлив ток всичко изглежда малко по-различно.

Разглеждане на ефекта на закона върху променлива величина

Концепцията за „устойчивост“ към условията на преминаване на променлив ток трябва да се разглежда по-скоро като концепцията за „импеданс“. Това се отнася до комбинацията от резистивен товар (Ra) и реактивен резисторен товар (Rr).

Такива явления се причиняват от параметрите на индуктивните елементи и законите на превключване по отношение на променлива стойност на напрежението - синусоидална стойност на тока.

Закон на Ом за верига с променлив ток
Това е еквивалентна схема на електрическа верига с променлив ток за изчисляване с помощта на формулировки, базирани на принципите на закона на Ом: R - резистивен компонент; C е капацитивният компонент; L—индуктивен компонент; ЕМП е източник на енергия; I - текущият поток

С други думи, има ефект на текущите стойности, водещи (закъснение) от стойностите на напрежението, което е придружено от появата на активни (резистивни) и реактивни (индуктивни или капацитивни) мощности.

Такива явления се изчисляват по формулата:

Z=U/I или Z = R + J * (XЛ° С)

Където: З – импеданс; Р – активно натоварване; хЛ , х° С – индуктивен и капацитивен товар; Дж - коеф.

Последователно и паралелно свързване на елементи

За елементи на електрическа верига (част от верига) характерна точка е последователна или паралелна връзка.

Съответно, всеки тип връзка е придружен от различен модел на протичане на ток и захранване с напрежение.В тази връзка законът на Ом също се прилага по различен начин, в зависимост от възможността за включване на елементи.

Схема от последователно свързани съпротивителни елементи

По отношение на последователно свързване (част от верига с два компонента) се използва следната формулировка:

  • аз = аз1 =Аз2 ;
  • U = U1 +U2 ;
  • R = R1 + Р2

Тази формулировка ясно демонстрира, че независимо от броя на резистивните компоненти, свързани последователно, токът, протичащ през част от веригата, не променя стойността си.

Последователно свързване по закона на Ом
Свързване на резистивни елементи в участък от веригата последователно един с друг. Тази опция има свой собствен закон за изчисление. На диаграмата: I, I1, I2 - протичане на ток; R1, R2 - резистивни елементи; U, U1, U2 - приложено напрежение

Големината на напрежението, приложено към ефективните резистивни компоненти на веригата, е сумата и общата стойност на източника на ЕДС.

В този случай напрежението на всеки отделен компонент е равно на: Ux = I * Rx.

Общото съпротивление трябва да се счита за сумата от стойностите на всички резистивни компоненти във веригата.

Схема от паралелно свързани съпротивителни елементи

В случай, че има паралелно свързване на резистивни компоненти, следната формулировка се счита за справедлива по отношение на закона на немския физик Ом:

  • аз = аз1 + аз2 ;
  • U = U1 = U2 ;
  • 1/R = 1/R1 + 1/R2 + …

Не са изключени опции за създаване на секции от верига от „смесен“ тип, когато се използват паралелни и последователни връзки.

Паралелно свързване по закона на Ом
Свързване на резистивни елементи в участък от верига паралелно един на друг. За тази опция се прилага различен закон за изчисление. На диаграмата: I, I1, I2 - протичане на ток; R1, R2 - резистивни елементи; U е доставеното напрежение; A, B - входно/изходни точки

За такива опции изчислението обикновено се извършва чрез първоначално изчисляване на резистивния рейтинг на паралелната връзка. След това стойността на последователно свързания резистор се добавя към получения резултат.

Интегрални и диференциални форми на правото

Всички горепосочени точки с изчисления са приложими за условия, когато в електрически вериги се използват проводници с, така да се каже, „хомогенна“ структура.

Междувременно на практика често трябва да се занимаваме с изграждането на схеми, където структурата на проводниците се променя в различни секции. Например, се използват проводници с по-голямо напречно сечение или, обратно, по-малко, изработени от различни материали.

За да се вземат предвид тези разлики, има вариант на така наречения „диференциално-интегрален закон на Ом“. За безкрайно малък проводник нивото на плътност на тока се изчислява в зависимост от стойността на напрежението и проводимостта.

Следната формула се използва за диференциално изчисление: J = ό * E

Съответно за интегралното изчисление формулировката е: I * R = φ1 – φ2 + έ

Тези примери обаче са доста по-близо до школата на висшата математика и всъщност не се използват в реалната практика на обикновен електротехник.

Изводи и полезно видео по темата

Подробният анализ на закона на Ом във видеото по-долу ще помогне най-накрая да консолидира знанията в тази посока.

Уникален видео урок качествено подсилва теоретичната писмена презентация:

Работата на електротехника или дейността на инженера по електроника е неразривно свързана с моменти, когато човек действително трябва да спазва закона на Георг Ом в действие. Това са някакви истини, които всеки професионалист трябва да знае.

Не са необходими обширни познания по този въпрос - достатъчно е да научите трите основни варианта на формулировката, за да я приложите успешно на практика.

Искате ли да допълните горния материал с ценни коментари или да изразите своето мнение? Моля, напишете коментари в блока под статията. Ако имате въпроси, не се колебайте да ги зададете на нашите експерти.

Отопление

вентилация

Електрика