Ohms lov for en del av en krets
Den grunnleggende loven for elektroteknikk som du kan bruke til å studere og beregne elektriske kretser er Ohms lov, som etablerer forholdet mellom strøm, spenning og motstand. Det er nødvendig å tydelig forstå essensen og være i stand til å bruke den riktig for å løse praktiske problemer. Feil gjøres ofte i elektroteknikk på grunn av manglende evne til å anvende Ohms lov riktig.
Ohms lov for en del av kretsen sier: Strøm er direkte proporsjonal med spenning og omvendt proporsjonal med motstand.
Hvis spenningen som virker i en elektrisk krets økes flere ganger, vil strømmen i den kretsen øke like mye. Og hvis du øker motstanden til kretsen flere ganger, vil strømmen reduseres med samme mengde. På samme måte er vannstrømmen i røret jo større, jo sterkere trykk og jo mindre motstand har røret mot vannbevegelse.
I en populær form kan denne loven formuleres som følger: jo høyere spenning for samme motstand, jo høyere strømstyrke, og samtidig, jo høyere motstand for samme spenning, jo lavere er strømstyrken.
For å uttrykke Ohms lov matematisk på enklest mulig måte, anses motstanden til en ledning som fører en strøm på 1 A ved en spenning på 1 V til å være 1 Ohm.
Strøm i ampere kan alltid bestemmes ved å dele spenningen i volt med motstanden i ohm. Derfor er Ohms lov for en del av en krets skrevet i følgende formel:
I = U/R.
Magisk trekant
Enhver seksjon eller element i en elektrisk krets kan karakteriseres av tre egenskaper: strøm, spenning og motstand.
Slik bruker du Ohms trekant: vi lukker den nødvendige verdien - to andre symboler vil gi formelen for beregningen. Forresten, bare én formel fra trekanten kalles Ohms lov - den som gjenspeiler strømmens avhengighet av spenning og motstand. De to andre formlene, selv om de er konsekvenser av det, gir ikke fysisk mening.
Beregninger gjort ved å bruke Ohms lov for en del av kretsen vil være korrekte når spenningen er i volt, motstanden er i ohm og strømmen er i ampere. Hvis flere enheter av disse mengdene brukes (f.eks. milliampere, millivolt, megohm, etc.), må de konverteres til henholdsvis ampere, volt og ohm. For å understreke dette er Ohms lovformel for en del av en krets noen ganger skrevet som følger:
ampere = volt / ohm
Du kan også beregne strøm i milliampere og mikroampere, mens spenning skal uttrykkes i henholdsvis volt og motstand i kilohm og megohm.
Andre artikler om elektrisitet på en enkel og rimelig måte:
Hva er spenning, strøm og motstand: hvordan de brukes i praksis
Hvordan motstand avhenger av temperatur
Kilder til EMF og strøm: hovedegenskaper og forskjeller
Hva er en elektrisk forsyning?
Elektrisk og magnetisk felt – hva er forskjellen?
Ohms lov er gyldig for hver del av kretsen. Hvis det er nødvendig å bestemme strømmen i en gitt del av kretsen, er det nødvendig å dele spenningen som virker i denne delen (fig. 1) med motstanden til denne delen.
Figur 1. Anvendelse av Ohms lov på en del av kretsen
La oss gi et eksempel på beregning av strømmen i henhold til Ohms lov... La det kreves å bestemme strømmen i en lampe med en motstand på 2,5 ohm, hvis spenningen påført lampen er 5 V. Dividere 5 V med 2,5 ohm, får vi en strømverdi lik 2 A. I det andre eksemplet bestemmer vi strømmen som vil flyte under påvirkning av en spenning på 500 V i en krets hvis motstand er 0,5 MΩ. For å gjøre dette uttrykker vi motstanden i ohm. Ved å dele 500 V med 500 000 ohm finner vi strømmen i kretsen, som er 0,001 A eller 1 mA.
Når man kjenner strømmen og motstanden, bestemmes ofte spenningen ved å bruke Ohms lov. La oss skrive formelen for å bestemme spenningen
U = IR
Denne formelen viser at spenningen i endene av en gitt del av kretsen er direkte proporsjonal med strømmen og motstanden... Betydningen av denne avhengigheten er ikke vanskelig å forstå.Hvis motstanden til kretsseksjonen ikke endres, kan strømmen bare økes ved å øke spenningen. Dette betyr at ved konstant motstand tilsvarer en større strøm en større spenning. Hvis det er nødvendig å oppnå samme strøm ved forskjellige motstander, må det med en høyere motstand være tilsvarende høyere spenning.
Spenningen over en del av en krets blir ofte referert til som spenningsfallet... Dette fører ofte til misforståelser. Mange tror at spenningsfall er noe bortkastet unødvendig spenning. I virkeligheten er begrepene spenning og spenningsfall likeverdige. Tap og spenningsfall – hva er forskjellen?
Spenningsfall er det gradvise potensialfallet over en strømførende krets på grunn av at kretsen har en aktiv motstand. I følge Ohms lov er spenningsfallet i hver seksjon av kretsen U lik produktet av motstanden til denne seksjonen av kretsen R med strømmen i den I, dvs. U — RI. Jo større motstanden til en del av kretsen er, desto større er spenningsfallet i den delen av kretsen for en gitt strøm.
Beregningen av Ohms lovspenning kan vises i følgende eksempel. La en strøm på 5 mA passere gjennom en seksjon av kretsen med en motstand på 10 kOhm, og det er nødvendig å bestemme spenningen i denne seksjonen.
Ved å multiplisere A = 0,005 A ved R — 10000 Ω, får vi en spenning lik 50 V. Det samme resultatet kan oppnås ved å multiplisere 5 mA med 10 kΩ: U = 50 in
I elektroniske enheter uttrykkes strømmen vanligvis i milliampere og motstand i kiloohm.Derfor er det praktisk å bruke nøyaktig disse måleenhetene i beregninger i henhold til Ohms lov.
Ohms lov beregner også motstand hvis spenningen og strømmen er kjent. Formelen for dette tilfellet er skrevet som følger: R = U / I.
Motstand er alltid forholdet mellom spenning og strøm. Hvis spenningen økes eller reduseres flere ganger, vil strømmen øke eller reduseres med samme antall ganger. Spennings-strømforholdet lik motstanden forblir uendret.
Formelen for å bestemme motstand skal ikke forstås slik at motstanden til en gitt leder avhenger av strøm og spenning. Det er kjent å avhenge av lengden, tverrsnittsarealet og materialet til ledningen. I utseende ligner formelen for å bestemme motstand formelen for å beregne strøm, men det er en grunnleggende forskjell mellom dem.
Strømmen i en gitt del av kretsen avhenger virkelig av spenningen og motstanden og endres etter hvert som de endres. Og motstanden til denne delen av kretsen er en konstant verdi som ikke er avhengig av endringer i spenning og strøm, men er lik forholdet mellom disse verdiene.
Når den samme strømmen flyter i to seksjoner av kretsen og spenningene som påføres dem er forskjellige, er det klart at seksjonen som den større spenningen påføres har en tilsvarende større motstand.
Og hvis det under påvirkning av samme spenning flyter en annen strøm i to forskjellige seksjoner av kretsen, vil det i denne seksjonen alltid være en mindre strøm, som har en større motstand.Alt dette følger av den grunnleggende formuleringen av Ohms lov for en seksjon av en krets, det vil si fra det faktum at jo større strømmen er, jo større er spenningen og jo lavere motstand.
Resistansberegningen ved hjelp av Ohms lov for en seksjon av en krets vil bli vist i følgende eksempel La det være nødvendig å finne motstanden til seksjonen som en strøm på 50 mA flyter gjennom ved en spenning på 40 V. Uttrykke strømmen i ampere får vi I = 0,05 A. Del 40 med 0,05 og finn ut at motstanden er 800 ohm.
Ohms lov kan visualiseres i form av den såkalte strøm-spenningskarakteristikken... Som du vet er det direkte proporsjonale forholdet mellom to størrelser en rett linje som går gjennom origo. Denne avhengigheten kalles vanligvis lineær.
I fig. 2 vist som et eksempel på en graf av Ohms lov for en del av kretsen med en motstand på 100 ohm. Den horisontale aksen er spenningen i volt og den vertikale aksen er strømmen i ampere. Strøm- og spenningsskalaen kan velges etter ønske. En rett linje er tegnet slik at for hvert av punktene er spenning-til-strøm-forholdet 100 ohm. For eksempel, hvis U = 50 V, så er I = 0,5 A og R = 50: 0,5 = 100 ohm.
Ris. 2… Ohms lov (strømspenningskarakteristikk)
Grafen til Ohms lov for negative verdier av strøm og spenning er den samme. Dette innebærer at strømmen i kretsen flyter likt i begge retninger. Jo større motstand, jo mindre strøm oppnås ved en gitt spenning og jo mer forsiktig beveger den rette linjen.
Enheter der strøm-spenningskarakteristikken er en rett linje som går gjennom startpunktet, det vil si at motstanden forblir konstant når spenningen eller strømmen endres, kalles lineære enheter... Begrepene lineære kretser, lineære motstander brukes også.
Det er også enheter der motstanden endres når spenningen eller strømmen endres. Da uttrykkes forholdet mellom strøm og spenning ikke etter Ohms lov, men på en mer kompleks måte. For slike enheter vil strøm-spenningskarakteristikken ikke være en rett linje som går gjennom startpunktet, men er enten en kurve eller en stiplet linje. Disse enhetene kalles ikke-lineære.
Se også om dette emnet: Anvendelse av Ohms lov i praksis
