Закон на Ом за цялата верига и за секцията на веригата: формули за писане, описание и обяснение

Професионален електротехник, специализиран електронен инженер не може да заобиколи закона на Ом в своите собствени дейности, решавайки всички проблеми, свързани с настройката, настройката, ремонта на електронни и електрически вериги.

Всъщност всеки има нужда от разбиране на този закон. Защото всички в ежедневието трябва да се справят с електричеството.

И въпреки че законът на германския физик Ом е предвиден от курс за средно образование, на практика той не винаги се изучава своевременно. Затова ще разгледаме в нашия материал такава тема, която е релевантна за живота и ще се спрем на вариантите за писане на формулата.

Отделна секция и пълна електрическа верига

Като се има предвид електрическата верига от гледна точка на прилагането на закона на Ом към веригата, трябва да се отбележат два възможни варианта за изчисление: за един участък и за пълноправна верига.

Изчисляване на текущата секция на електрическата верига

Частта от веригата, като правило, се счита за част от веригата, с изключение на източника на ЕМП, 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;
• R - устойчивост.

Интерпретацията на формулата е проста - токът, протичащ по определена част от веригата, е пропорционален на напрежението, приложено към нея, а съпротивлението е обратно пропорционално.

Така наречената графична „маргаритка“, чрез която е представен целият набор от вариации на формулировки, основани на закона на Ом. Удобен инструмент за джобно съхранение: сектор „P” - формули за захранване; сектор “U” - формули за напрежение; сектор “I” - текущи формули; сектор „R” - формули за съпротива

По този начин формулата ясно описва зависимостта на тока, протичащ през отделна секция на електрическата верига, спрямо определени стойности на напрежение и съпротивление.

Удобно е да се използва формулата, например, да се изчислят параметрите на съпротивлението, които трябва да бъдат запоени във веригата, ако е посочено напрежението с ток.

Законът на Ом и две последици, които трябва да имат всеки професионален електротехник, електроинженер, електронен инженер и всеки, свързан с работата на електрически вериги. Отляво надясно: 1 - откриване на ток; 2 - определяне на съпротивлението; 3 - определяне на напрежението, където I - сила на тока, U - напрежение, R - съпротивление

Горната фигура ще ви помогне например да определите тока, протичащ през съпротивление от 10 ома, към което се прилага напрежение от 12 волта. Замествайки стойностите, намираме - I = 12/10 = 1,2 ампера.

По подобен начин се решават задачите за намиране на съпротивление (когато са известни ток с напрежение) или напрежение (когато напрежението с ток са известни).

По този начин винаги е възможно да изберете необходимото работно напрежение, необходимия ампераж и оптималния резистивен елемент.

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. В диаграмата: A - включване на амперметър; V - включване на волтметъра.

Между другото, свързващите проводници на всяка схема са съпротивление. Величината на товара, който трябва да понесат, се определя от напрежението.

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

На уебсайта имаме подробни инструкции напречно сечение на кабела по мощност и ток.

Опция за изчисление за пълна верига

Пълна верига вече е сайтът (ите), както и източникът на EMF. Тоест, всъщност вътрешното съпротивление на източника на ЕМП се добавя към съществуващия резистивен компонент на секцията на веригата.

Следователно, някои промени в горната формула са логични:

I = U / (R + r)

Разбира се, стойността на вътрешното съпротивление на ЕМП в закона на Ом за цялостна електрическа верига може да се счита за незначителна, въпреки че в много отношения тази стойност на съпротивлението зависи от структурата на източника на ЕМП.

Въпреки това, при изчисляване на сложни електронни вериги, електрически вериги с много проводници, наличието на допълнително съпротивление е важен фактор.

За изчисления в пълноправна електрическа верига, резистивната стойност на източника на ЕМП винаги се взема предвид. Тази стойност се добавя към съпротивлението на самата електрическа верига. На диаграмата: I - токов поток; R е резистивният елемент външен; r е резистивният фактор на ЕМП (енергиен източник)

Както за секцията на веригата, така и за цялата 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 закона към променлива

Понятието "устойчивост" към условията на преминаване на променлив ток трябва да се разглежда повече като понятието "импеданс". Това е комбинация от активното резистивно натоварване (Ra) и натоварването, образувано от реактивния резистор (Rr).

Такива явления се причиняват от параметрите на индуктивните елементи и законите на превключването, приложени към променлива стойност на напрежението - стойност на синусоидалния ток.

Това изглежда е еквивалентната схема на електрическа верига с променлив ток за изчисление, използвайки формулировки, основани на принципите на закона на Ом: R - резистивен компонент; С е капацитивният компонент; L е индуктивният компонент; EMF е източник на енергия; I-токов поток

С други думи, има ефект на напредване (изоставане) на стойностите на тока от стойностите на напрежението, което е придружено от появата на активни (резистивни) и реактивни (индуктивни или капацитивни) мощности.

Изчисляването на такива явления се извършва по формулата:

Z = U / I или Z = R + J * (X_L - X_C)

когато: Z - импеданс; R - активно натоварване; X_L , X_C - индуктивен и капацитивен товар; J - коефициент.

Серия и паралелно свързване на елементи

За елементи на електрическа верига (верижна секция) характерен момент е серия или паралелна връзка.

Съответно всеки тип връзка е придружен от различен характер на текущия поток и захранване. В тази връзка законът на Ом също се прилага по различни начини, в зависимост от възможността за включване на елементи.

Резисторна верига

По отношение на серийна връзка (секция от верига с два компонента) се използва следната формула:

• I = i₁ = Аз₂ ;
• U = U₁ + U₂ ;
• R = R₁ + R₂

Тази формулировка ясно показва, че независимо от броя на резистивните компоненти, свързани последователно, токът, протичащ във веригата, не се променя.

Свързването на резистивни елементи в секцията на веригата последователно един с друг. За тази опция се прилага собственият закон за изчисление. На диаграмата: I, I1, I2 - токов поток; R1, R2 - резистивни елементи; U, U1, U2 - приложено напрежение

Величината на напрежението, приложено към активните резистивни компоненти на веригата, е сумата от общата стойност на източника на емф.

Напрежението на всеки отделен компонент е равно на: Ux = I * Rx.

Общото съпротивление трябва да се счита за сумата от номиналите на всички съпротивителни компоненти на веригата.

Верига от паралелно свързани резистивни елементи

В случай, че има паралелна връзка на резистивни компоненти, следната формула се счита за справедлива по отношение на закона на немския физик Ом:

• I = i₁ + Аз₂ … ;
• U = U₁ = U₂ … ;
• 1 / R = 1 / R₁ + 1 / R₂ + …

Опции за компилиране на секции на вериги от „смесен“ тип, когато се използват паралелна и серийна връзка, не се изключват.

Свързването на резистивни елементи във веригата паралелно един с друг. За тази опция се прилага собственият закон за изчисление. На диаграмата: I, I1, I2 - токов поток; R1, R2 - резистивни елементи; U е сумираното напрежение; A, B - входни / изходни точки

За такива опции изчислението обикновено се извършва чрез първоначалното изчисляване на резистивния рейтинг на паралелната връзка. След това към резултата се добавя стойността на резистора, свързан последователно.

Интегрални и диференциални форми на правото

Всички горепосочени точки с изчисленията са приложими при условия, когато в електрическите вериги се използват проводници с "хомогенна" структура.

Междувременно на практика човек често трябва да се занимава с изграждането на верига, при която структурата на проводниците се променя в различни области. Например се използват проводници с по-голямо напречно сечение или, напротив, по-малки, направени въз основа на различни материали.

За да се отчетат такива различия, съществува вариант на така наречения „диференциално-интегрален закон на Ом“. За безкрайно малък проводник нивото на плътността на тока се изчислява в зависимост от силата и проводимостта.

Под диференциалното изчисление се приема формулата: J = ό * E

За цялостно изчисление съответно формулировката: I * R = φ1 - φ2 + έ

Тези примери обаче са по-близо до училището на висшата математика и в действителната практика всъщност не се използва обикновен електротехник.

Изводи и полезно видео по темата

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

Един своеобразен видео урок качествено подсилва теоретичната писмена презентация:

Работата на електротехника или дейността на електронен инженер е неразривно свързана с моментите, когато наистина трябва да спазвате закона на Георг Ом в действие. Това са някои общи истини, които всеки професионалист трябва да знае.

Не се изискват широки познания по този въпрос - достатъчно е да научите трите основни варианта на формулировката, за да се прилагате успешно на практика.

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