- класичне формулювання
- Прийняті одиниці вимірювання
- Формулювання для повного кола
- Неоднорідний ділянку ланцюга постійного струму
- Змінний струм
- практичне використання
- висновок
Вся прикладна електротехніка базується на одному догмат - це закон Ома для ділянки кола. Без розуміння принципу цього закону неможливо приступати до практики, оскільки це призводить до численних помилок. Має сенс освіжити ці знання, в цій статті ми нагадаємо трактування закону, складеного Омом, для однорідного та неоднорідного ділянки і повного кола.
класичне формулювання
Цей простий варіант трактування, відомий нам зі школи.
Формула в інтегральної формі матиме наступний вигляд:
Тобто, піднімаючи напругу, ми тим самим збільшуємо струм. У той час, як збільшення такого параметра, як «R», веде до зниження «I». Природно, що на малюнку опір ланцюга показано одним елементом, хоча це може бути послідовне, паралельне (аж до довільного) з'єднання декількох провідників.
У диференціальної формі закон ми наводити не будемо, оскільки в такому вигляді він застосовується, як правило, тільки у фізиці.
Прийняті одиниці вимірювання
Необхідно враховувати, що всі розрахунки повинні проводитися в наступних одиницях виміру:
- напруга - в вольтах;
- ток в амперах
- опір в Омасі.
Якщо вам зустрічаються інші величини, то їх необхідно буде перевести до загальноприйнятих.
Формулювання для повного кола
Трактування для повного кола буде дещо іншою, ніж для ділянки, оскільки в законі, складеному Омом, ще враховує параметр «r», це опір джерела ЕРС. На малюнку нижче проілюстрована подібна схема.
З огляду на «r» ЕРС, формула постане в наступному вигляді:
Зауважимо, якщо «R» зробити рівним 0, то з'являється можливість розрахувати «I», що виникає під час короткого замикання.
Напруга буде менше ЕРС, визначити його можна за формулою:
Власне, падіння напруги характеризується параметром «I * r». Ця властивість характерна багатьом гальванічним джерел живлення.
Неоднорідний ділянку ланцюга постійного струму
Під таким типом мається на увазі ділянку, де крім електричного заряду виробляється вплив інших сил. Зображення такого ділянки показано на малюнку нижче.
Формула для такої ділянки (узагальнений закон) буде мати наступний вигляд:
Змінний струм
Якщо в схема, підключена до змінного струму забезпечена ємністю і / або індуктивністю (котушкою), розрахунок проводиться з урахуванням величин їх реактивних опорів. Спрощений вид закону буде виглядати наступним чином:
Де «Z» являє собою імпеданс, це комплексна величина, що складається з активного (R) і пасивного (Х) опорів.
практичне використання
Відео: Закон Ома для ділянки кола - практика розрахунку ланцюгів.
Власне, до будь-якої ділянки ланцюга можна застосувати цей закон. Приклад наведено на малюнку.
Використовуючи такий план, можна обчислити всі необхідні характеристики для неразветвленного ділянки. Розглянемо більш детальні приклади.
Знаходимо силу струму
Розглянемо тепер більш конкретний приклад, припустимо, виникла необхідність дізнатися струм, що протікає через лампу розжарювання. умови:
- Напруга - 220 В;
- R нитки напруження - 500 Ом.
Рішення завдання буде виглядати наступним чином: 220В / 500Ом = 0, 44 А.
Розглянемо ще одну задачу з наступними умовами:
- R = 0, 2 МОм;
- U = 400 В.
В цьому випадку, в першу чергу, потрібно виконати перетворення: 0, 2 МОм = 200000 Ом, після чого можна приступати до вирішення: 400 В / 200000 Ом = 0, 002 А (2 мА).
обчислення напруги
Для вирішення ми також скористаємося законом, складеним Омом. Отже завдання:
- R = 20 кОм;
- I = 10 мА.
Перетворимо вихідні дані:
- 20 кОм = 20000 Ом;
- 10 мА = 0, 01 А.
Рішення: 20000 Ом х 0, 01 А = 200 В.
Незабутній перетворювати значення, оскільки досить часто ток може бути вказаний в міліампер.
Опір.
Незважаючи на те, що загальний вид способу для розрахунку параметра «R» нагадує знаходження значення «I», між цими варіантами існують принципові відмінності. Якщо струм може змінюватися в залежності від двох інших параметрів, то R (на практиці) має постійне значення. Тобто за своєю суттю воно представляється у вигляді незмінною константи.
Якщо через два різних ділянки проходить однаковий струм (I), в той час як прикладена напруга (U) різниться, то, спираючись на розглянутий нами закон, можна з упевненістю сказати, що там де низька напруга «R» буде найменшим.
Розглянемо випадок коли різні струми і однакову напругу на незв'язаних між собою ділянках. Відповідно до закону, складеним Омом, велика сила струму буде характерна невеликому параметру «R».
Розглянемо кілька прикладів.
Припустимо, є ланцюг, до якої підведена напруга U = 50 В, а споживаний струм I = 100 мА. Щоб знайти відсутній параметр, слід 50 В / 0, 1 А (100 мА), в результаті рішенням буде - 500 Ом.
Вольтамперная характеристика дозволяє наочно продемонструвати пропорційну (лінійну) залежність закону. На малюнку нижче складено графік для ділянки з опором рівним одному Ому (майже як математичне уявлення закону Ома).
Зображення вольт-амперної характеристики, де R = 1 Ом
Вертикальна вісь графіка відображає ток I (A), горизонтальна - напруга U (В). Сам графік представлений у вигляді прямої лінії, яка наочно відображає залежність від опору, який залишається незмінним. Наприклад, при 12 В і 12 А «R» дорівнюватиме одному Ому (12 В / 12 А).
Зверніть увагу, що на наведеній вольтамперної характеристиці відображені тільки позитивні значення. Це вказує, що ланцюг розрахована на протікання струму в одному напрямі. Там де допускається зворотний напрямок, графік буде продовжений на негативні значення.
Зауважимо, що обладнання, вольт-амперна характеристика якого відображена у вигляді прямої лінії, іменується - лінійним. Цей же термін використовується для позначення і інших параметрів.
Крім лінійного обладнання, є різні прилади, параметр «R» яких може змінюватися в залежності від сили струму або прикладеної напруги. У цьому випадку для розрахунку залежності можна використовувати закон Ома. Устаткування такого типу називається нелінійним, відповідно, його вольт-амперні характеристики не будуть відображені у вигляді прямих ліній.
висновок
Як уже згадувалося на початку статті, вся прикладна електротехніка базується на законі, складеному Омом. Незнання цього базового догмату може привести до неправильного розрахунку, який, в свою чергу, стане причиною аварії.
Підготовка електриків як фахівців починається з вивчення теоретичних основ електротехніки. І перше, що вони повинні запам'ятати - це закон складений Омом, оскільки на його основі виробляються практично всі розрахунки параметрів електричних ланцюгів різного призначення.
Розуміння основного закону електротехніки допоможе краще розбиратися в роботі електрообладнання і його основних компонентів. Це позитивно позначиться на технічному обслуговуванні в процесі експлуатації.
Самостійна перевірка, розробка, а також дослідне вивчення вузлів устаткування - все це істотно спрощується, якщо використовувати закон Ома для ділянки кола. При цьому не потрібно проводити всіх вимірювань, досить зняти деякі параметри і, якщо провести нескладні розрахунки, отримати необхідні значення.