Ohmi seadus vooluringi lõigu kohta
Elektrotehnika põhiseadus, mida saate elektriahelate uurimiseks ja arvutamiseks kasutada, on Ohmi seadus, mis määrab voolu, pinge ja takistuse vahelise seose. On vaja selgelt mõista selle olemust ja osata seda praktiliste probleemide lahendamisel õigesti kasutada. Elektrotehnikas tehakse sageli vigu, kuna Ohmi seadust ei suudeta õigesti rakendada.
Ohmi seadus vooluringi sektsiooni jaoks: vool on otseselt võrdeline pingega ja pöördvõrdeline takistusega.
Kui elektriahelas toimivat pinget mitu korda suurendada, suureneb voolutugevus selles ahelas sama palju. Ja kui suurendate ahela takistust mitu korda, väheneb vool sama palju. Samamoodi on veevool torus seda suurem, seda tugevam on rõhk ja väiksem on toru takistus vee liikumisele.
Populaarsel kujul saab selle seaduse sõnastada järgmiselt: mida kõrgem on sama takistuse pinge, seda suurem on vool, ja samal ajal, mida suurem on sama pinge takistus, seda väiksem on voolutugevus.
Ohmi seaduse matemaatiliseks väljendamiseks võimalikult lihtsal viisil loetakse 1 A voolu kandva juhtme takistuseks 1 V pingel 1 Ohm.
Voolu amprites saab alati määrata, jagades pinge voltides takistusega oomides. Seetõttu on Ohmi seadus vooluringi lõigu jaoks kirjutatud järgmises valemis:
I = U / R.
Maagiline kolmnurk
Elektriahela mis tahes sektsiooni või elementi saab iseloomustada kolme omadusega: vool, pinge ja takistus.
Ohmi kolmnurga kasutamine: sulgeme vajaliku väärtuse - kaks teist sümbolit annavad selle arvutamise valemi. Muide, ainult ühte kolmnurga valemit nimetatakse Ohmi seaduseks - seda, mis peegeldab voolu sõltuvust pingest ja takistusest. Ülejäänud kaks valemit, kuigi need on selle tagajärjed, ei ole füüsiliselt mõistlikud.
Ohmi seaduse alusel tehtud arvutused vooluringi lõigu kohta on õiged, kui pinge on voltides, takistus on oomides ja vool on amprites. Kui kasutatakse nende suuruste mitut ühikut (nt milliamprid, millivoldid, megaoomid jne), tuleb need teisendada vastavalt ampriteks, voltideks ja oomideks. Selle rõhutamiseks on Ohmi seaduse valem vooluringi lõigu jaoks mõnikord kirjutatud järgmiselt:
amp = volt / ohm
Samuti saate arvutada voolu milli- ja mikroamprites, samas kui pinget tuleks väljendada voltides ja takistust vastavalt kilo- ja megaoomides.
Muud artiklid elektri kohta lihtsal ja soodsal viisil:
Mis on pinge, vool ja takistus: kuidas neid praktikas kasutatakse
Kuidas takistus sõltub temperatuurist
Elektromagnetväljade ja voolu allikad: peamised omadused ja erinevused
Elektri- ja magnetväli – mis vahe on?
Ohmi seadus kehtib vooluringi iga lõigu kohta. Kui on vaja määrata voolutugevus vooluringi antud sektsioonis, siis on vaja selles sektsioonis (joonis 1) töötav pinge jagada selle sektsiooni takistusega.
Joonis 1. Ohmi seaduse rakendamine vooluringi lõigule
Toome näite voolu arvutamisest Ohmi seaduse järgi... Olgu nõutud voolu määramine 2,5 oomi takistusega lambis, kui lambile rakendatav pinge on 5 V. 5 V jagamine 2,5-ga oomi, saame voolu väärtuseks 2 A. Teises näites määrame voolu, mis voolab 500 V pinge mõjul vooluringis, mille takistus on 0,5 MΩ. Selleks väljendame takistust oomides. Jagades 500 V 500 000 oomiga, leiame vooluahelas oleva voolu, mis on 0,001 A või 1 mA.
Sageli, teades voolu ja takistust, määratakse pinge Ohmi seaduse alusel. Kirjutame pinge määramiseks valemi
U = IR
See valem näitab, et pinge ahela antud lõigu otstes on otseselt võrdeline voolu ja takistusega... Selle sõltuvuse tähendust pole raske mõista.Kui vooluringi sektsiooni takistus ei muutu, saab voolu suurendada ainult pinge suurendamisega. See tähendab, et konstantse takistuse korral vastab suurem vool suuremale pingele. Kui erinevatel takistustel on vaja saada sama vool, siis suurema takistusega peab olema ka vastavalt kõrgem pinge.
Pinget vooluringi lõigul nimetatakse sageli pingelanguks... See põhjustab sageli arusaamatusi. Paljud inimesed arvavad, et pingelangus on raisatud tarbetu pinge. Tegelikkuses on pinge ja pingelanguse mõisted samaväärsed. Kaod ja pingelangused – mis vahe on?
Pingelangus on potentsiaali järkjärguline langus voolu kandvas ahelas, mis on tingitud asjaolust, et vooluahelal on aktiivne takistus. Ohmi seaduse kohaselt võrdub pingelang igas ahela U sektsioonis ahela R selle lõigu takistuse korrutisega selles oleva vooluga I, s.o. U - RI. Seega, mida suurem on ahela osa takistus, seda suurem on pingelang antud vooluahela selles osas.
Ohmi seaduse pinge arvutamist saab näidata järgmises näites. Laske voolutugevusel 5 mA läbida vooluahela sektsiooni takistusega 10 kOhm ja selles jaotises on vaja määrata pinge.
Korrutades A = 0,005 A väärtusel R — 10000 Ω, saame pinge, mis võrdub 50 V. Sama tulemuse saab, kui korrutada 5 mA 10 kΩ-ga: U = 50 in
Elektroonikaseadmetes väljendatakse voolu tavaliselt milliamprites ja takistust kilooomides.Seetõttu on mugav kasutada Ohmi seaduse järgi arvutustes täpselt neid mõõtühikuid.
Ohmi seadus arvutab ka takistuse, kui pinge ja vool on teada. Selle juhtumi valem on kirjutatud järgmiselt: R = U / I.
Takistus on alati pinge ja voolu suhe. Kui pinget suurendatakse või vähendatakse mitu korda, suureneb või väheneb vool sama palju kordi. Takistusega võrdne pinge-voolu suhe jääb muutumatuks.
Takistuse määramise valemit ei tohiks mõista nii, et antud juhi takistus sõltub voolust ja pingest. Teadaolevalt sõltub see traadi pikkusest, ristlõike pindalast ja materjalist. Välimuselt sarnaneb takistuse määramise valem voolu arvutamise valemiga, kuid nende vahel on põhimõtteline erinevus.
Voolu voolutugevus vooluringi antud sektsioonis sõltub tõesti pingest ja takistusest ning muutub nende muutudes. Ja selle ahela sektsiooni takistus on konstantne väärtus, mis ei sõltu pinge ja voolu muutustest, vaid on võrdne nende väärtuste suhtega.
Kui vooluahela kahes sektsioonis liigub sama vool ja neile rakendatavad pinged on erinevad, on selge, et sektsioon, millele rakendatakse suuremat pinget, on vastavalt suurema takistusega.
Ja kui vooluahela kahes erinevas osas voolab sama pinge toimel erinev vool, siis selles osas on alati väiksem vool, millel on suurem takistus.Kõik see tuleneb Ohmi seaduse põhisõnastusest vooluringi lõigu kohta, st sellest, et mida suurem on vool, seda suurem on pinge ja seda väiksem on takistus.
Takistuse arvutamine Ohmi seaduse alusel vooluringi lõigu jaoks on näidatud järgmises näites. Olgu nõutud selle lõigu takistuse leidmine, mida läbib voolutugevus 50 mA pingel 40 V. Voolu väljendamine amprites saame I = 0,05 A. Jagage 40 0,05-ga ja leiame, et takistus on 800 oomi.
Ohmi seadust saab visualiseerida nn voolu-pinge karakteristiku kujul... Teatavasti on kahe suuruse vaheline otseselt võrdeline seos alguspunkti läbiv sirgjoon. Seda sõltuvust nimetatakse tavaliselt lineaarseks.
Joonisel fig. 2 on näidatud Ohmi seaduse näidisgraafikuna 100-oomise takistusega vooluringi lõigu jaoks. Horisontaalne telg on pinge voltides ja vertikaaltelg voolutugevus amprites. Voolu ja pinge skaala saab valida vastavalt soovile. Joonistatakse sirgjoon nii, et iga selle punkti pinge ja voolu suhe on 100 oomi. Näiteks kui U = 50 V, siis I = 0,5 A ja R = 50: 0,5 = 100 oomi.
Riis. 2… Ohmi seadus (voolupinge karakteristik)
Ohmi seaduse graafik voolu ja pinge negatiivsete väärtuste jaoks on sama. See tähendab, et vooluringis voolab mõlemas suunas ühtemoodi. Mida suurem on takistus, seda vähem saadakse antud pingel voolu ja seda ettevaatlikumalt sirgjoon liigub.
Seadmeid, mille voolu-pinge karakteristikuks on alguspunkti läbiv sirgjoon ehk takistus jääb pinge või voolu muutumisel konstantseks, nimetatakse lineaarseteks seadmeteks... Kasutatakse ka termineid lineaarahelad, lineaartakistused.
On ka seadmeid, milles pinge või voolu muutumisel muutub takistus. Siis väljendatakse voolu ja pinge suhet mitte Ohmi seaduse järgi, vaid keerulisemalt. Selliste seadmete puhul ei ole voolu-pinge karakteristikuks lähtepunkti läbiv sirgjoon, vaid see on kas kõver või katkendlik joon. Neid seadmeid nimetatakse mittelineaarseteks.
Vaata ka sellel teemal: Ohmi seaduse rakendamine praktikas
