Professzionális villanyszerelő, speciális elektronikai mérnök nem tudja megkerülni az Ohm törvényét a saját tevékenységei során, megoldava az elektronikus és elektromos áramkörök felállításával, hangolásával és javításával kapcsolatos problémákat.
Valójában mindenkinek szüksége van e törvény megértésére. Mivel a mindennapi életben mindenkinek foglalkoznia kell az elektromossággal.
És bár a német fizikus Ohm törvényét középiskolai kurzus biztosítja, a gyakorlatban ezt nem mindig tanulják meg kellő időben. Ezért anyagunkban megvizsgáljuk az élet szempontjából releváns témát, és foglalkozunk a képlet megírásának lehetőségeivel.
Külön szakasz és teljes elektromos áramkör
Az elektromos áramkört az Ohmi törvénynek az áramkörre történő alkalmazásának szempontjából két lehetséges számítási lehetőséget kell megjegyezni: egy szakaszra és egy teljes értékű áramkörre.
Az elektromos áram jelenlegi szakaszának kiszámítása
Az áramkörnek azt a részét, mint szabályt, az áramkör részének tekintik, kivéve az EMF forrását, mint amelynek további belső ellenállása van.
Ezért a számítási képlet ebben az esetben egyszerűnek tűnik:
I = U / R,
Ahol:
- én - áramszilárdság;
- U - alkalmazott feszültség;
- R - ellenállás.
A képlet értelmezése egyszerű - az áramkör egy bizonyos része mentén áramló áram arányos a rá alkalmazott feszültséggel, és az ellenállás fordítottan arányos.
Az úgynevezett grafikus „százszorszép”, amelyen keresztül az Ohm törvénye alapján készítik a készítmények variációinak teljes sorozatát. Kényelmes eszköz a zsebtároláshoz: „P” szektor - teljesítményképletek; „U” szektor - feszültségképletek; „I” szektor - jelenlegi képletek; „R” szektor - ellenállási képletek
Így a képlet egyértelműen leírja az elektromos áramkör külön szakaszán átáramló áram függését a feszültség és az ellenállás bizonyos értékeihez viszonyítva.
Kényelmes a képlet segítségével kiszámítani például az ellenállási paramétereket, amelyeket be kell forrasztani az áramkörbe, ha az árammal feszültség megadva.
Ohmi törvény és két következmény, amelyek minden profi villanyszerelőnek, villamosmérnöknek, elektronikai mérnöknek és mindenkinek, akik az elektromos áramkörök munkájához kapcsolódnak, kötelezőek. Balról jobbra: 1 - áramérzékelés; 2 - az ellenállás meghatározása; 3 - feszültség meghatározás, ahol I - áramszilárdság, U - feszültség, R - ellenállás
A fenti ábra segít meghatározni például egy 10 ohmos ellenálláson átáramló áramot, amelyre 12 V feszültséget alkalmaznak. Az értékeket helyettesítve megkapjuk - I = 12/10 = 1,2 amperes értéket.
Hasonlóképpen oldják meg az ellenállás (ha ismertek a feszültséggel rendelkező áram) vagy a feszültség (amikor az feszültség van az árammal) problémáit.
Így mindig kiválaszthatja a szükséges üzemi feszültséget, a szükséges áramszintet és az optimális ellenállás elemet.
A javasolt képlet nem igényli a feszültségforrás paramétereinek figyelembevételét. Azonban egy áramkört, például egy akkumulátort, egy másik képlet alapján számítanak ki. Az ábrán: A - ampermérő beépítése; V - a voltmérő beépítése.
Mellesleg, bármelyik áramkör csatlakozó vezetékei ellenállók. A terhelés nagyságát, amelyet el kell viselniük, a feszültség határozza meg.
Ennek megfelelően, ismét az Ohmi törvény alkalmazásával, a mag anyagától függően lehetõvé válik a megfelelõ vezetõ keresztmetszet pontos kiválasztása.
A weboldalon részletes utasításokat talál a kábel keresztmetszetének teljesítmény és áram kiszámítására.
Számítási lehetőség a teljes láncra
A teljes lánc már a hely (ek), valamint az EML forrása. Vagyis az EML-forrás belső ellenállása hozzáadódik az áramköri szakasz meglévő ellenálló eleméhez.
Ezért a fenti képlet néhány módosítása logikus:
I = U / (R + r)
Természetesen az EML belső ellenállásának értéke az Ohmi törvényben a teljes elektromos áramkör számára elhanyagolhatónak tekinthető, bár sok szempontból ez az ellenállás értéke az EML forrásának szerkezetétől függ.
Az összetett elektronikus áramkörök, sok vezetővel rendelkező elektromos áramkörök kiszámításakor azonban a kiegészítő ellenállás jelenléte fontos tényező.
A teljes értékű elektromos áramkör körülményeinek kiszámításához mindig figyelembe kell venni az EMF-forrás ellenállási értékét. Ezt az értéket hozzáadja maga az elektromos áramkör ellenállása. Az ábrán: I - áramáram; R a külső ellenállás elem; r az EMF (energiaforrás) ellenállási tényezője
Mind az áramköri szakasz, mind a teljes áramkör esetében figyelembe kell venni a természetes nyomatékot - állandó vagy változó áram használata.
Ha a fent említett Ohm-törvényre jellemző pontokat egyenáram alkalmazásának szempontjából vesszük figyelembe, akkor a váltakozó árammal minden kicsit másképp néz ki.
A törvény figyelembevétele változóra
A váltakozó áram áthaladásának feltételeivel szembeni ellenállás fogalmát inkább az "impedancia" fogalmának kell tekinteni. Ez az aktív ellenállási terhelés (Ra) és a reaktív ellenállás (Rr) által létrehozott terhelés kombinációja.
Az ilyen jelenségeket az induktív elemek paraméterei és a változó feszültségértékre - szinuszos áramértékre - történő kapcsolás törvényei okozzák.
Úgy tűnik, hogy ez egy váltakozó áramú villamos áramkör ekvivalens áramköre az Ohmi törvény alapelvein alapuló formulációk felhasználásával történő számításhoz: R - ellenállású komponens; C a kapacitív komponens; L az induktív komponens; Az EML energiaforrás; I-áram áramlás
Más szavakkal, az áramértékek előrelépése (lemaradása) a feszültségértékektől származik, amelyet aktív (ellenállás) és reaktív (induktív vagy kapacitív) kapacitások megjelenése kísér.
Az ilyen jelenségek kiszámításához a következő képletet kell felhasználni:
Z = U / I vagy Z = R + J * (XL - XC)
Ahol: Z - impedancia; R - aktív terhelés; xL , xC - induktív és kapacitív terhelés; J - együttható.
Az elemek soros és párhuzamos csatlakoztatása
Az elektromos áramkör (áramköri szakasz) elemeinek jellemzõ nyomatéka soros vagy párhuzamos csatlakozás.
Ennek megfelelően az egyes csatlakozástípusokhoz az áramlás és a feszültség eltérő jellege kapcsolódik. E tekintetben az Ohmi törvény különböző módon is alkalmazandó, az elemek beillesztésének lehetőségétől függően.
Ellenállás áramköre
A soros csatlakozáshoz (egy áramkörnek egy két részből álló része) a következő képletet kell használni:
- I = i1 = Én2 ;
- U = U1 + U2 ;
- R = R1 + R2
Ez a megfogalmazás egyértelműen igazolja, hogy függetlenül a sorosan csatlakoztatott ellenálló elemek számától, az áramkörben áramló áram nem változik.
Az ellenállás elemek egymás után sorba kapcsolása az áramköri szakaszban. Erre a lehetőségre a saját számítási törvényét kell alkalmazni. Az ábrán: I, I1, I2 - áramáram; R1, R2 - ellenálló elemek; U, U1, U2 - alkalmazott feszültség
Az áramkör meglévő ellenálló elemeire alkalmazott feszültség nagysága az EMF forrás teljes értékének összege.
Ebben az esetben az egyes komponensek feszültsége egyenlő: Ux = I * Rx.
A teljes ellenállást az áramkör minden ellenálló elemének névleges összegeként kell figyelembe venni.
Párhuzamosan kapcsolt ellenállás elemek áramköre
Abban az esetben, ha az ellenálló elemek összekapcsolódnak, az alábbi képlet méltányossá válik a német fizikus Ohm törvénye szempontjából:
- I = i1 + Én2 … ;
- U = U1 = U2 … ;
- 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + …
Ne zárja ki a "vegyes" típusú áramköri szakaszok összeállításának lehetőségét párhuzamos és soros csatlakozás esetén.
Az ellenállás elemek összekapcsolása az áramkörben egymással párhuzamosan. Erre a lehetőségre a saját számítási törvényét kell alkalmazni. Az ábrán: I, I1, I2 - áramáram; R1, R2 - ellenálló elemek; U az összesített feszültség; A, B - belépési / kilépési pontok
Ilyen opciók esetén a számítást általában a párhuzamos csatlakozás ellenállásának kezdeti számításával végzik el. Ezután a sorba kötött ellenállás értékét hozzáadjuk az eredményhez.
Integrált és differenciált jogi formák
A számítások fenti pontjai vonatkoznak olyan körülményekre, amikor „homogén” szerkezetű vezetőket használnak az elektromos áramkörökben.
Eközben a gyakorlatban gyakran kell egy áramkör felépítésével foglalkozni, ahol a vezetők szerkezete különböző területeken változik. Például nagyobb keresztmetszetű huzalokat, vagy éppen ellenkezőleg, kisebb, különböző anyagokból készült huzalokat használnak.
Az ilyen különbségek figyelembevétele érdekében megváltoztatható az úgynevezett "Ohmi differenciális integrál törvény". Végtelen kis vezető esetén az áram sűrűségét az erősségtől és a vezetőképességtől függően kell kiszámítani.
A differenciális számítás során a következő képletet kell figyelembe venni: J = ό * E
Az integrált számításhoz a következő megfogalmazást: I * R = φ1 - φ2 + έ
Ezek a példák azonban inkább a felső matematika iskolájához kapcsolódnak, és a gyakorlatban egy egyszerű villanyszerelőt nem használnak.
Az alábbi videóban szereplő Ohm-törvény részletes elemzése segít véglegesen megszilárdítani az ismereteket ebben az irányban.
Egy sajátos videotéma minőségileg megerősíti az elméleti írásbeli prezentációt:
Villanyszerelő munkája vagy elektronikus mérnök tevékenysége elválaszthatatlanul összekapcsolódik azokkal a pillanatokkal, amikor ténylegesen be kell tartania a Georg Ohm törvényét. Ez néhány általános igazság, amelyet minden szakembernek tudnia kell.
Ebben a kérdésben nem szükséges széles körű ismerete - elegendő megtanulni a megfogalmazás három fő változatát, hogy sikeresen alkalmazható legyen a gyakorlatban.
Kiegészíteni szeretné a fenti anyagot értékes megjegyzésekkel, vagy kifejezni véleményét? Kérjük, írjon megjegyzéseket a cikk alatt található blokkba. Ha bármilyen kérdése van, kérjük, bátran forduljon szakértőinkhez.