For en elektriker og elektronikkingeniør er en av grunnlovene Ohms lov. Hver dag byr arbeidet på nye utfordringer for en spesialist, og ofte er det nødvendig å velge en erstatning for en utbrent motstand eller gruppe av elementer. En elektriker må ofte bytte kabler; for å velge den riktige må du "estimere" strømmen i lasten, så du må bruke de enkleste fysiske lover og relasjoner i hverdagen. Betydningen av Ohms lov i elektroteknikk er kolossal; forresten, de fleste diplomarbeider i elektrotekniske spesialiteter beregnes med 70-90% i henhold til en formel.

Historisk referanse

Året Ohms lov ble oppdaget var 1826 av den tyske vitenskapsmannen Georg Ohm. Han bestemte og beskrev empirisk loven om forholdet mellom strøm, spenning og ledertype. Senere viste det seg at den tredje komponenten ikke er noe annet enn motstand. Deretter ble denne loven oppkalt etter oppdageren, men saken var ikke begrenset til loven; en fysisk mengde ble oppkalt etter navnet hans, som en hyllest til arbeidet hans.

Mengden som motstand måles i er oppkalt etter Georg Ohm. For eksempel har motstander to hovedegenskaper: effekt i watt og motstand - måleenhet i ohm, kilo-ohm, mega-ohm, etc.

Ohms lov for en kretsseksjon

For å beskrive en elektrisk krets som ikke inneholder EMF, kan du bruke Ohms lov for en del av kretsen. Dette er den enkleste formen for opptak. Det ser slik ut:

Der I er strømmen, målt i ampere, U er spenningen i volt, R er motstanden i ohm.

Denne formelen forteller oss at strømmen er direkte proporsjonal med spenning og omvendt proporsjonal med motstand - dette er den nøyaktige formuleringen av Ohms lov. Den fysiske betydningen av denne formelen er å beskrive avhengigheten av strømmen gjennom en del av kretsen med kjent motstand og spenning.

Merk følgende! Denne formelen er gyldig for likestrøm; for vekselstrøm har den små forskjeller; vi kommer tilbake til dette senere.

I tillegg til forholdet mellom elektriske størrelser, forteller denne formen oss at grafen for strøm versus spenning i motstand er lineær og funksjonsligningen er oppfylt:

f(x) = ky eller f(u) = IR eller f(u)=(1/R)*I

Ohms lov for en del av en krets brukes til å beregne motstanden til en motstand i en del av en krets eller for å bestemme strømmen gjennom den ved en kjent spenning og motstand. For eksempel har vi en motstand R med en motstand på 6 ohm, en spenning på 12 V påføres dens terminaler. Vi må finne ut hvor mye strøm som vil flyte gjennom den. La oss regne ut:

I=12 V/6 Ohm=2 A

En ideell leder har ingen motstand, men på grunn av strukturen til molekylene til stoffet den er sammensatt av, har ethvert ledende legeme motstand. Dette var for eksempel årsaken til overgangen fra aluminium til kobberledninger i hjemmenettverk. Resistiviteten til kobber (Ohm per 1 meter lengde) er mindre enn for aluminium. Følgelig varmes kobbertråder opp mindre og tåler høyere strømmer, noe som betyr at du kan bruke en ledning med mindre tverrsnitt.

Et annet eksempel er at spiralene til varmeenheter og motstander har høy resistivitet, fordi er laget av ulike høyresistive metaller, som nikrom, kanthal osv. Når ladningsbærere beveger seg gjennom en leder, kolliderer de med partikler i krystallgitteret, som et resultat av at energi frigjøres i form av varme og lederen. varmer opp. Jo større strøm, jo ​​flere kollisjoner, jo større oppvarming.

For å redusere oppvarmingen må lederen enten forkortes eller dens tykkelse (tverrsnittsareal) økes. Denne informasjonen kan skrives som en formel:

R-ledning =ρ(L/S)

Der ρ er resistiviteten i Ohm*mm 2 /m, L er lengden i m, S er tverrsnittsarealet.

Ohms lov for parallell- og seriekretser

Avhengig av type tilkobling observeres forskjellige mønstre av strømflyt og spenningsfordeling. For en del av en krets som forbinder elementer i serie, er spenning, strøm og motstand funnet i henhold til formelen:

Dette betyr at den samme strømmen flyter i en krets med et vilkårlig antall elementer koblet i serie. I dette tilfellet er spenningen påført alle elementer (summen av spenningsfallene) lik utgangsspenningen til strømkilden. Hvert element har individuelt påført sin egen spenning og avhenger av strømstyrken og motstanden til den aktuelle:

U el =I*R element

Motstanden til en kretsseksjon for parallellkoblede elementer beregnes med formelen:

1/R=1/R1+1/R2

For en blandet forbindelse må du redusere kjeden til en tilsvarende form. For eksempel, hvis en motstand er koblet til to parallellkoblede motstander, beregner du først motstanden til de parallellkoblede. Du vil få den totale motstanden til to motstander og alt du trenger å gjøre er å legge den til den tredje, som er koblet i serie med dem.

Ohms lov for en komplett krets

En komplett krets krever en strømkilde. En ideell strømkilde er en enhet som har den eneste egenskapen:

• spenning, hvis det er en kilde til EMF;
• strømstyrke, hvis det er en strømkilde;

En slik strømkilde er i stand til å levere all kraft med uendrede utgangsparametere. I en ekte strømkilde er det også slike parametere som kraft og intern motstand. I hovedsak er intern motstand en imaginær motstand installert i serie med EMF-kilden.

Ohms lovformel for en komplett krets ser lik ut, men den interne motstanden til IP er lagt til. For en komplett kjede er det skrevet med formelen:

I=ε/(R+r)

Der ε er EMF i volt, R er belastningsmotstanden, r er den indre motstanden til strømkilden.

I praksis er den indre motstanden brøkdeler av en Ohm, og for galvaniske kilder øker den betydelig. Du har observert dette når to batterier (nye og døde) har samme spenning, men det ene produserer den nødvendige strømmen og fungerer som det skal, og det andre ikke fungerer, fordi... synker ved den minste belastningen.

Ohms lov i differensial og integral form

For en homogen del av kretsen er formlene ovenfor gyldige; for en ujevn leder er det nødvendig å dele den inn i de korteste segmentene slik at endringer i dens dimensjoner minimeres innenfor dette segmentet. Dette kalles Ohms lov i differensialform.

Med andre ord: strømtettheten er direkte proporsjonal med spenningen og konduktiviteten for en uendelig liten del av lederen.

I integrert form:

Ohms lov for vekselstrøm

Ved beregning av vekselstrømskretser, i stedet for begrepet motstand, introduseres begrepet "impedans". Impedansen er betegnet med bokstaven Z, den inkluderer aktiv lastmotstand Ra og reaktans X (eller R r). Dette skyldes formen på den sinusformede strømmen (og strømmer av andre former) og parametrene til de induktive elementene, samt kommutasjonslovene:

1. Strømmen i en krets med induktans kan ikke endres umiddelbart.
2. Spenningen i en krets med en kondensator kan ikke endres umiddelbart.

Dermed begynner strømmen å ligge etter eller lede spenningen, og den totale effekten er delt inn i aktiv og reaktiv.

X L og X C er de reaktive komponentene i lasten.

I denne forbindelse introduseres verdien cosФ:

Her – Q – reaktiv effekt på grunn av vekselstrøm og induktiv-kapasitive komponenter, P – aktiv effekt (fordelt på aktive komponenter), S – tilsynelatende effekt, cosФ – effektfaktor.

Du har kanskje lagt merke til at formelen og dens representasjon overlapper med Pythagoras teorem. Dette er faktisk sant, og vinkelen Ф avhenger av hvor stor den reaktive komponenten av lasten er - jo større den er, jo større er den. I praksis fører dette til at strømmen som faktisk flyter i nettet er større enn den som registreres av husholdningsmåleren, mens bedriftene betaler for full kraft.

I dette tilfellet presenteres motstand i kompleks form:

Her er j den imaginære enheten, som er typisk for den komplekse formen av ligninger. Det er sjeldnere betegnet som i, men i elektroteknikk er den effektive verdien av vekselstrøm også betegnet, derfor, for ikke å bli forvirret, er det bedre å bruke j.

Den imaginære enheten er lik √-1. Det er logisk at det ikke finnes et slikt tall når det kvadreres som kan resultere i et negativt resultat på "-1".

Hvordan huske Ohms lov

For å huske Ohms lov, kan du huske formuleringen i enkle ord som:

Jo høyere spenning, jo høyere strøm, jo ​​høyere motstand, jo lavere strøm.

Eller bruk mnemoniske bilder og regler. Den første er presentasjonen av Ohms lov i form av en pyramide – kort og tydelig.

En mnemonisk regel er en forenklet form for et konsept for enkel og lett å forstå og studere. Kan være enten i verbal form eller i grafisk form. For å finne riktig formel, dekk ønsket mengde med fingeren og få svaret i form av et produkt eller kvotient. Slik fungerer det:

Den andre er en karikaturfremstilling. Det vises her: jo mer Ohm prøver, jo vanskeligere er det for Ampere å passere, og jo flere volt, jo lettere er det for Ampere å passere.

Ohms lov er en av de grunnleggende innen elektroteknikk; uten dens kunnskap er de fleste beregninger umulige. Og i det daglige arbeidet er det ofte nødvendig å konvertere eller bestemme strøm ved motstand. Det er slett ikke nødvendig å forstå dens avledning og opprinnelsen til alle mengder - men de endelige formlene kreves for å mestres. Avslutningsvis vil jeg bemerke at det er en gammel vits som sier blant elektrikere: "Hvis du ikke kjenner Om, hold deg hjemme." Og hvis hver vits har et korn av sannhet, så er dette korn av sannhet 100%. Studer det teoretiske grunnlaget hvis du ønsker å bli profesjonell i praksis, og andre artikler fra siden vår vil hjelpe deg med dette.

Som( 0 ) Jeg liker ikke( 0 )

Hvis en isolert leder plasseres i et elektrisk felt \(\overhøyrepil(E)\), vil kraften \(\overhøyrepil(F) = q\overhøyrepil(E)\) virke på de frie ladningene \(q\) i lederen \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) Som et resultat av lederen er det en kortsiktig bevegelse av gratis kostnader. Denne prosessen vil avsluttes når det eget elektriske feltet til ladningene som oppstår på overflaten av lederen kompenserer fullstendig for det ytre feltet. Det resulterende elektrostatiske feltet inne i lederen vil være null.

Men i ledere, under visse forhold, kan det forekomme kontinuerlig ordnet bevegelse av frie elektriske ladningsbærere.

Den rettede bevegelsen av ladede partikler kalles elektrisk strøm.

Retningen til den elektriske strømmen er tatt for å være bevegelsesretningen til positive friladninger. For at en elektrisk strøm skal eksistere i en leder, må det opprettes et elektrisk felt i den.

Et kvantitativt mål på elektrisk strøm er strømstyrke\(I\) er en skalar fysisk størrelse lik forholdet mellom ladningen \(\Delta q\) overført gjennom tverrsnittet av lederen (fig. 1.8.1) over tidsintervallet \(\Delta t\) til dette tidsintervallet:

$$I = \frac(\Delta q)(\Delta t) $$

Hvis strømstyrken og dens retning ikke endres med tiden, kalles en slik strøm fast .

I International System of Units (SI) måles strømmen i ampere (A). Strømenheten på 1 A bestemmes av den magnetiske interaksjonen mellom to parallelle ledere med strøm.

Likestrøm kan bare lages i lukket krets , der gratis ladningsbærere sirkulerer langs lukkede baner. Det elektriske feltet ved forskjellige punkter i en slik krets er konstant over tid. Følgelig har det elektriske feltet i en likestrømskrets karakter av et frosset elektrostatisk felt. Men når en elektrisk ladning beveger seg i et elektrostatisk felt langs en lukket bane, er arbeidet utført av elektriske krefter null. Derfor, for eksistensen av likestrøm, er det nødvendig å ha en enhet i den elektriske kretsen som er i stand til å skape og opprettholde potensielle forskjeller i deler av kretsen på grunn av kraftarbeid ikke-elektrostatisk opprinnelse. Slike enheter kalles DC-kilder . Krefter av ikke-elektrostatisk opprinnelse som virker på gratis ladningsbærere fra strømkilder kalles ytre krefter .

Naturen til ytre krefter kan variere. I galvaniske celler eller batterier oppstår de som et resultat av elektrokjemiske prosesser; i likestrømsgeneratorer oppstår eksterne krefter når ledere beveger seg i et magnetfelt. Strømkilden i den elektriske kretsen spiller samme rolle som pumpen, som er nødvendig for å pumpe væske i et lukket hydraulisk system. Under påvirkning av ytre krefter beveger elektriske ladninger seg inne i strømkilden imot elektrostatiske feltkrefter, på grunn av hvilke en konstant elektrisk strøm kan opprettholdes i en lukket krets.

Når elektriske ladninger beveger seg langs en likestrømkrets, utfører ytre krefter som virker inne i strømkildene arbeid.

En fysisk mengde lik forholdet mellom arbeidet \(A_(st)\) av ytre krefter når en ladning \(q\) flyttes fra den negative polen til strømkilden til den positive til verdien av denne ladningen kalles kildens elektromotoriske kraft (EMF):

$$EMF=\varepsilon=\frac(A_(st))(q). $$

Dermed bestemmes EMF av arbeidet utført av eksterne krefter når en enkelt positiv ladning flyttes. Elektromotorisk kraft, som potensialforskjell, måles i Volt (V).

Når en enkelt positiv ladning beveger seg langs en lukket likestrømskrets, er arbeidet utført av eksterne krefter lik summen av emf som virker i denne kretsen, og arbeidet utført av det elektrostatiske feltet er null.

En DC-krets kan deles inn i separate seksjoner. De områdene der ingen ytre krefter virker (dvs. områder som ikke inneholder strømkilder) kalles homogen . Områder som inneholder aktuelle kilder kalles heterogen .

Når en enkelt positiv ladning beveger seg langs en bestemt del av kretsen, utføres arbeid av både elektrostatiske (Coulomb) og eksterne krefter. Arbeidet til elektrostatiske krefter er lik potensialforskjellen \(\Delta \phi_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)\) mellom de innledende (1) og siste (2) punktene i den inhomogene delen . Arbeidet til ytre krefter er per definisjon lik den elektromotoriske kraften \(\mathcal(E)\) som virker i et gitt område. Derfor er det totale arbeidet lik

$$U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2) + \mathcal(E)$$

Størrelse U 12 kalles vanligvis Spenning på kjedeseksjon 1-2. I tilfelle av et homogent område er spenningen lik potensialforskjellen:

$$U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)$$

Den tyske fysikeren G. Ohm etablerte eksperimentelt i 1826 at strømstyrken \(I\) som strømmer gjennom en homogen metallleder (dvs. en leder der ingen ytre krefter virker) er proporsjonal med spenningen \(U\) i endene av dirigenten:

$$I = \frac(1)(R) U; \: U = IR$$

hvor \(R\) = konst.

Størrelse R vanligvis kalt elektrisk motstand . En leder med elektrisk motstand kalles motstand . Dette forholdet uttrykker Ohms lov for homogen del av kjeden: Strømmen i en leder er direkte proporsjonal med den påførte spenningen og omvendt proporsjonal med motstanden til lederen.

SI-enheten for elektrisk motstand til ledere er Ohm (Ohm). En motstand på 1 ohm har en del av kretsen der en strøm på 1 A oppstår ved en spenning på 1 V.

Ledere som adlyder Ohms lov kalles lineær . Grafisk avhengighet av strøm \(I\) av spenning \(U\) (slike grafer kalles volt-ampere egenskaper , forkortet som CVC) er avbildet av en rett linje som går gjennom origo for koordinater. Det skal bemerkes at det er mange materialer og enheter som ikke overholder Ohms lov, for eksempel en halvlederdiode eller en gassutladningslampe. Selv med metallledere, ved tilstrekkelig høye strømmer, observeres et avvik fra Ohms lineære lov, siden den elektriske motstanden til metallledere øker med økende temperatur.

For en del av en krets som inneholder en emf, er Ohms lov skrevet i følgende form:

$$IR = U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2) + \mathcal(E) = \Delta \phi_(12) + \mathcal(E)$$
$$\farge(blå)(I = \frac(U)(R))$$

Dette forholdet kalles vanligvis generaliserte Ohms lov eller Ohms lov for en ikke-uniform del av kretsen.

I fig. 1.8.2 viser en lukket likestrømskrets. Kjedeseksjon ( CD) er homogen.

Figur 1.8.2. DC krets

I henhold til Ohms lov

$$IR = \Delta\phi_(cd)$$

Plott ( ab) inneholder en gjeldende kilde med en emf lik \(\mathcal(E)\).

I følge Ohms lov for et heterogent område,

$$Ir = \Delta \phi_(ab) + \mathcal(E)$$

Ved å legge til begge likhetene får vi:

$$I(R+r) = \Delta\phi_(cd) + \Delta \phi_(ab) + \mathcal(E)$$

Men \(\Delta\phi_(cd) = \Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab)\).

$$\farge(blå)(I=\frac(\mathcal(E))(R + r))$$

Denne formelen uttrykker Ohms lov for en komplett krets : Strømstyrken i hele kretsen er lik den elektromotoriske kraften til kilden delt på summen av motstandene til de homogene og inhomogene delene av kretsen (kildens indre motstand).

Motstand r heterogent område i fig. 1.8.2 kan tenkes som indre motstand til strømkilden . I dette tilfellet vil området ( ab) på fig. 1.8.2 er den interne delen av kilden. Hvis poeng en Og b kort med en leder hvis motstand er liten sammenlignet med den indre motstanden til kilden (\(R\ \ll r\)), da vil kretsen flyte kortslutning

$$I_(kz)=\frac(\mathcal(E))(r)$$

Kortslutningsstrøm er den maksimale strømmen som kan oppnås fra en gitt kilde med elektromotorisk kraft \(\mathcal(E)\) og intern motstand \(r\). For kilder med lav indre motstand kan kortslutningsstrømmen være svært høy og forårsake ødeleggelse av den elektriske kretsen eller kilden. For eksempel kan blybatterier som brukes i biler ha kortslutningsstrømmer på flere hundre ampere. Kortslutninger i belysningsnettverk drevet fra transformatorstasjoner (tusenvis av ampere) er spesielt farlige. For å unngå de destruktive effektene av slike store strømmer, er sikringer eller spesielle effektbrytere inkludert i kretsen.

I noen tilfeller, for å forhindre farlige verdier av kortslutningsstrøm, er noe ekstern motstand koblet i serie til kilden. Deretter motstand r er lik summen av den indre motstanden til kilden og den ytre motstanden, og under en kortslutning vil strømstyrken ikke være for stor.

Hvis den eksterne kretsen er åpen, så er \(\Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab) = \mathcal(E)\), dvs. potensialforskjellen ved polene til et åpent batteri er lik dets emf.

Hvis den eksterne belastningsmotstanden R slått på og strømmen flyter gjennom batteriet Jeg, blir potensialforskjellen ved polene lik

$$\Delta \phi_(ba) = \mathcal(E) - Ir$$

I fig. 1.8.3 viser en skjematisk fremstilling av en likestrømkilde med en emf lik \(\mathcal(E)\) og intern motstand r i tre moduser: "tomgang", lastdrift og kortslutningsmodus (kortslutning). Intensiteten \(\overrightarrow(E)\) til det elektriske feltet inne i batteriet og kreftene som virker på positive ladninger er indikert:\(\overrightarrow(F)_(e)\) - elektrisk kraft og \(\overrightarrow( F)_(st )\) er en ytre kraft. I kortslutningsmodus forsvinner det elektriske feltet inne i batteriet.

For å måle spenninger og strømmer i DC elektriske kretser, brukes spesielle instrumenter - voltmetere Og amperemeter.

Voltmeter designet for å måle potensialforskjellen påført til terminalene. Han kobler sammen parallell delen av kretsen hvor potensialforskjellen måles. Ethvert voltmeter har en viss intern motstand \(R_(V)\). For at voltmeteret ikke skal introdusere en merkbar omfordeling av strømmer når den er koblet til kretsen som måles, må dens indre motstand være stor sammenlignet med motstanden til den delen av kretsen den er koblet til. For kretsen vist i fig. 1.8.4, denne betingelsen er skrevet som:

$$R_(B)\gg R_(1)$$

Denne tilstanden betyr at strømmen \(I_(V) = \Delta \phi_(cd) / R_(V)\) som strømmer gjennom voltmeteret er mye mindre enn strømmen \(I = \Delta \phi_(cd) / R_ (1 )\), som renner gjennom den testede delen av kretsen.

Siden det ikke er noen ytre krefter som virker inne i voltmeteret, faller potensialforskjellen ved terminalene per definisjon sammen med spenningen. Derfor kan vi si at et voltmeter måler spenning.

Amperemeter designet for å måle strøm i en krets. Amperemeteret er koblet i serie til den åpne kretsen til den elektriske kretsen slik at hele den målte strømmen går gjennom den. Amperemeteret har også noe indre motstand \(R_(A)\). I motsetning til et voltmeter, må den interne motstanden til et amperemeter være ganske liten sammenlignet med den totale motstanden til hele kretsen. For kretsen i fig. 1.8.4 Motstanden til amperemeteret må tilfredsstille betingelsen

$$R_(A) \ll (r + R_(1) + R(2))$$

slik at når amperemeteret slås på, endres ikke strømmen i kretsen.

Måleinstrumenter - voltmetre og amperemeter - kommer i to typer: peker (analog) og digital. Digitale elektriske målere er komplekse elektroniske enheter. Vanligvis gir digitale instrumenter høyere målenøyaktighet.

Legg til nettsted i bokmerker

Ohms lov

Figuren viser et diagram over en kjent enkel elektrisk krets. Denne lukkede kretsen består av tre elementer:

• spenningskilde – GB-batterier;
• strømforbruker - belastning R, som for eksempel kan være glødetråden til en elektrisk lampe eller en motstand;
• ledere som kobler spenningskilden til lasten.

Forresten, hvis denne kretsen er supplert med en bryter, får du en komplett krets for en lommelykt. Lasten R, som har en viss motstand, er en del av kretsen.

Verdien av strømmen i denne delen av kretsen avhenger av spenningen som virker på den og dens motstand: jo høyere spenning og jo lavere motstand, desto større strøm vil strømmen flyte gjennom delen av kretsen.

Denne avhengigheten av strøm på spenning og motstand uttrykkes med følgende formel:

• I – strøm, uttrykt i ampere, A;
• U – spenning i volt, V;
• R – motstand i ohm, ohm.

Dette matematiske uttrykket leses som følger: strømmen i en del av kretsen er direkte proporsjonal med spenningen over den og omvendt proporsjonal med motstanden. Dette er den grunnleggende loven for elektroteknikk, kalt Ohms lov (etter G. Ohms etternavn) for en del av en elektrisk krets. Ved å bruke Ohms lov kan du finne ut den ukjente tredjedelen fra to kjente elektriske størrelser. Her er noen eksempler på praktisk anvendelse av Ohms lov:

1. Første eksempel. En spenning på 25 V påføres en del av kretsen med en motstand på 5 ohm. Det er nødvendig å finne ut verdien av strømmen i denne delen av kretsen. Løsning: I = U/R = 25 / 5 = 5 A.
2. Andre eksempel. En spenning på 12 V virker på en del av kretsen, og skaper en strøm på 20 mA i den. Hva er motstanden til denne delen av kretsen? Først av alt må gjeldende 20 mA uttrykkes i ampere. Dette vil være 0,02 A. Da er R = 12 / 0,02 = 600 Ohm.
3. Tredje eksempel. En strøm på 20 mA flyter gjennom en seksjon av en krets med en motstand på 10 kOhm. Hva er spenningen som virker på denne delen av kretsen? Her, som i forrige eksempel, må strømmen uttrykkes i ampere (20 mA = 0,02 A), motstand i ohm (10 kOhm = 10000 Ohm). Derfor er U = IR = 0,02×10000 = 200 V.

Glødelampefoten til en flat lommelykt er stemplet med: 0,28 A og 3,5 V. Hva betyr denne informasjonen? Det at lyspæren vil lyse normalt ved en strøm på 0,28 A, som bestemmes av en spenning på 3,5 V. Ved hjelp av Ohms lov er det enkelt å beregne at den oppvarmede glødetråden til lyspæren har en motstand R = 3,5 / 0,28 = 12,5 Ohm.

Dette er motstanden til det oppvarmede glødetråden til lyspæren; motstanden til det avkjølte glødetråden er mye mindre. Ohms lov gjelder ikke bare for en seksjon, men også for hele den elektriske kretsen. I dette tilfellet erstattes den totale motstanden til alle elementene i kretsen, inkludert den interne motstanden til strømkilden, med verdien av R. I de enkleste kretsberegningene blir imidlertid motstanden til forbindelseslederne og den interne motstanden til strømkilden vanligvis neglisjert.

I denne forbindelse er det nødvendig å gi et eksempel til: spenningen til det elektriske lysnettverket er 220 V. Hvilken strøm vil strømme i kretsen hvis belastningsmotstanden er 1000 Ohm? Løsning: I = U/R = 220 / 1000 = 0,22 A. En elektrisk loddebolt bruker omtrent denne strømmen.

Alle disse formlene, som følger av Ohms lov, kan også brukes til å beregne vekselstrømkretser, men forutsatt at det ikke er induktorer og kondensatorer i kretsene.

Ohms lov og beregningsformlene utledet fra den er ganske enkle å huske hvis du bruker dette grafiske diagrammet, dette er den såkalte trekanten til Ohms lov.

Det er enkelt å bruke denne trekanten; bare husk tydelig at den horisontale linjen i den betyr divisjonstegnet (ligner på brøklinjen), og den vertikale linjen betyr multiplikasjonstegnet.

Nå bør vi vurdere følgende spørsmål: hvordan påvirker en motstand koblet i kretsen i serie med belastningen eller parallelt med den strømmen? Det er bedre å forstå dette med et eksempel. Det er en lyspære fra en rund elektrisk lommelykt, designet for en spenning på 2,5 V og en strøm på 0,075 A. Er det mulig å drive denne lyspæren fra et 3336L batteri, hvis startspenning er 4,5 V?

Det er lett å beregne at det oppvarmede glødetråden til denne lyspæren har en motstand på litt mer enn 30 ohm. Hvis du driver den fra et ferskt 3336L-batteri, vil det, i henhold til Ohms lov, strømme en strøm gjennom glødetråden til lyspæren, nesten det dobbelte av strømmen den er designet for. Tråden vil ikke tåle en slik overbelastning; den vil overopphetes og kollapse. Men denne lyspæren kan fortsatt drives fra et 336L batteri hvis en ekstra 25 Ohm motstand er koblet i serie med kretsen.

I dette tilfellet vil den totale motstanden til den eksterne kretsen være omtrent 55 Ohm, det vil si 30 Ohm - motstanden til lyspæretråden H pluss 25 Ohm - motstanden til tilleggsmotstanden R. Følgelig vil en strøm lik ca. 0,08 A vil strømme i kretsen, det vil si nesten dette det samme som glødetråden til en lyspære er designet for.

Denne lyspæren kan drives fra et batteri med høyere spenning, eller til og med fra et elektrisk lysnettverk, hvis du velger en motstand med passende motstand. I dette eksemplet begrenser en ekstra motstand strømmen i kretsen til verdien vi trenger. Jo større motstanden er, jo mindre blir strømmen i kretsen. I dette tilfellet ble to motstander koblet i serie til kretsen: motstanden til lyspæretråden og motstanden til motstanden. Og med en seriekobling av motstander, er strømmen den samme på alle punkter i kretsen.

Du kan slå på amperemeteret når som helst, og det vil vise samme verdi overalt. Dette fenomenet kan sammenlignes med vannstrømmen i en elv. Elveleiet i ulike områder kan være bredt eller smalt, dypt eller grunt. Men over en viss tidsperiode passerer alltid den samme mengden vann gjennom tverrsnittet av en hvilken som helst del av elveleiet.

En ekstra motstand koblet i serie med lasten kan betraktes som en motstand som "slukker" en del av spenningen som virker i kretsen. Spenningen som slukkes av den ekstra motstanden, eller, som de sier, faller over den, vil være større, jo større motstanden til denne motstanden. Når du kjenner strømmen og motstanden til den ekstra motstanden, kan spenningsfallet over den enkelt beregnes ved å bruke den samme kjente formelen U = IR, her:

• U – spenningsfall, V;
• I – strøm i kretsen, A;
• R – motstanden til tilleggsmotstanden, Ohm.

I forhold til eksemplet slukket motstand R (se figur) overspenningen: U = IR = 0,08 × 25 = 2 V. Den gjenværende batterispenningen, lik ca. 2,5 V, falt på lyspæretrådene. Den nødvendige motstandsmotstanden kan bli funnet ved å bruke en annen formel du kjenner: R = U/I, hvor:

• R - den nødvendige motstanden til tilleggsmotstanden, Ohm;
• U – spenning som må slukkes, V;
• I – strøm i kretsen, A.

For eksempelet under vurdering er motstanden til tilleggsmotstanden: R = U/I = 2/0,075, 27 Ohm. Ved å endre motstanden kan du redusere eller øke spenningen som faller over tilleggsmotstanden, og dermed regulere strømmen i kretsen. Men tilleggsmotstanden R i en slik krets kan være variabel, det vil si en motstand hvis motstand kan endres (se figuren nedenfor).

I dette tilfellet, ved å bruke motstandsglideren, kan du jevnt endre spenningen som leveres til lasten H, og derfor jevnt regulere strømmen som flyter gjennom denne lasten. En variabel motstand koblet på denne måten kalles en reostat. Reostater brukes til å regulere strømmer i kretsene til mottakere, fjernsyn og forsterkere. På mange kinoer ble det brukt reostater for jevnt å dempe lyset i salen. Det er en annen måte å koble lasten til en strømkilde med overspenning - også ved hjelp av en variabel motstand, men koblet med et potensiometer, det vil si en spenningsdeler, som vist i figuren nedenfor.

Her er R1 en motstand forbundet med et potensiometer, og R2 er en last, som kan være den samme glødelampen eller en annen enhet. Det oppstår et spenningsfall over motstanden R1 til strømkilden, som kan tilføres helt eller delvis til lasten R2. Når motstandsglideren er i laveste posisjon, tilføres ingen spenning til lasten i det hele tatt (hvis det er en lyspære, vil den ikke lyse).

Når motstandsglideren beveger seg opp, vil vi påføre mer og mer spenning på belastningen R2 (hvis det er en lyspære, vil glødetråden lyse). Når glideren til motstanden R1 er i den øverste posisjonen, vil hele spenningen til strømkilden påføres belastningen R2 (hvis R2 er en lommelyktpære, og spenningen til strømkilden er høy, vil lyspærens glødetråd brenne ute). Du kan eksperimentelt finne posisjonen til den variable motstandsmotoren der spenningen den trenger vil bli levert til lasten.

Variable motstander aktivert av potensiometre er mye brukt for å kontrollere volumet i mottakere og forsterkere. Motstanden kan kobles direkte parallelt med lasten. I dette tilfellet forgrener strømmen i denne delen av kretsen og går i to parallelle baner: gjennom tilleggsmotstanden og hovedbelastningen. Den største strømmen vil være i grenen med minst motstand.

Summen av strømmene til begge grenene vil være lik strømmen som brukes på å drive den eksterne kretsen. En parallellkobling brukes i de tilfellene når det er nødvendig å begrense strømmen ikke i hele kretsen, som når du kobler en ekstra motstand i serie, men bare i en viss seksjon. Ekstra motstander kobles for eksempel parallelt med milliameter, slik at de kan måle store strømmer. Slike motstander kalles shunter eller shunter. Ordet shunt betyr en gren.

I 1827 publiserte Georg Ohm sin forskning, som danner grunnlaget for formelen som brukes til i dag. Ohm utførte en stor serie eksperimenter som viste forholdet mellom påført spenning og strømmen som strømmer gjennom en leder.

Denne loven er empirisk, det vil si basert på erfaring. Betegnelsen "Ohm" brukes som den offisielle SI-enheten for elektrisk motstand.

Ohms lov for en kretsseksjon sier at den elektriske strømmen i en leder er direkte proporsjonal med potensialforskjellen i den og omvendt proporsjonal med motstanden. Tatt i betraktning at motstanden til lederen (ikke å forveksle med) er en konstant verdi, kan vi formulere dette med følgende formel:

• I - strøm i ampere (A)
• V - spenning i volt (V)
• R - motstand i ohm (ohm)

For klarhetens skyld: en motstand med en motstand på 1 Ohm, gjennom hvilken en strøm på 1 A flyter, har en potensialforskjell (spenning) på 1 V på terminalene.

Den tyske fysikeren Kirchhoff (kjent for sine Kirchhoff-regler) gjorde en generalisering som er mer brukt i fysikk:

• σ – materialledningsevne
• J - strømtetthet
• E er det elektriske feltet.

Ohms lov og motstand

Motstander er passive elementer som gir motstand mot strømmen av elektrisk strøm i en krets. , som fungerer i samsvar med Ohms lov, kalles ohmsk motstand. Når strømmen går gjennom en slik motstand, er spenningsfallet over terminalene proporsjonalt med verdien av motstanden.

Ohms formel forblir gyldig for kretser med vekselspenning og strøm. Ohms lov er ikke egnet for kondensatorer og induktorer, siden deres strømspenningskarakteristikk (volt-ampere-karakteristikk) i hovedsak ikke er lineær.

Ohms formel gjelder også for kretser med flere motstander, som kan kobles i serie, parallell eller blandet. Grupper av motstander koblet i serie eller parallell kan forenkles som ekvivalent motstand.

Artiklene om og sammenheng beskriver mer detaljert hvordan du gjør dette.

Den tyske fysikeren Georg Simon Ohm publiserte sin komplette teori om elektrisitet i 1827 under navnet "galvanisk kretsteori." Han fant ut at spenningsfallet over en del av en krets er resultatet av arbeidet med strømmen som flyter gjennom motstanden til den delen av kretsen. Dette dannet grunnlaget for loven vi bruker i dag. Loven er en av de grunnleggende ligningene for motstander.

Ohms lov - formel

Ohms lovformel kan brukes når to av de tre variablene er kjent. Forholdet mellom motstand, strøm og spenning kan skrives på forskjellige måter. Ohms trekant kan være nyttig for assimilering og memorering.

Nedenfor er to eksempler på bruk av en slik trekantkalkulator.

Vi har en motstand med en motstand på 1 Ohm i en krets med et spenningsfall fra 100V til 10V på terminalene.Hvilken strøm går gjennom denne motstanden?Trekanten minner oss om at:
Vi har en motstand med en motstand på 10 Ohm som en strøm på 2 Ampere flyter gjennom med en spenning på 120V.Hva blir spenningsfallet over denne motstanden?Å bruke en trekant viser oss at:Dermed vil spenningen på pinnen være 120-20 = 100 V.

Ohms lov - kraft

Når elektrisk strøm flyter gjennom en motstand, sprer den en viss mengde strøm som varme.

Effekt er en funksjon av den flytende strømmen I (A) og den påførte spenningen V (V):

• P - effekt i watt (V)

I kombinasjon med Ohms lov for en del av en krets, kan formelen konverteres til følgende form:

En ideell motstand sprer all energi og lagrer ingen elektrisk eller magnetisk energi. Hver motstand har en grense for hvor mye strøm som kan spres uten å forårsake skade på motstanden. Dette er makt kalt nominell.

Miljøforhold kan senke eller øke denne verdien. For eksempel, hvis den omgivende luften er varm, reduseres motstandens evne til å spre overflødig varme, og tvert imot, når omgivelsestemperaturen er lav, øker motstandens spredningsevne.

I praksis har motstander sjelden en effektklasse. Imidlertid er de fleste av motstandene vurdert til 1/4 eller 1/8 watt.

Nedenfor er et kakediagram som hjelper deg raskt å bestemme forholdet mellom effekt, strøm, spenning og motstand. For hver av de fire parameterne viser den hvordan verdien beregnes.

Ohms lov - kalkulator

Denne online Ohms lov-kalkulatoren lar deg bestemme forholdet mellom strømstyrke, elektrisk spenning, ledermotstand og effekt. For å beregne, skriv inn to parametere og klikk på beregn-knappen.

Avhenger av størrelsen på effekten som strømmen kan ha på lederen, det være seg termisk, kjemisk eller magnetisk effekt av strømmen. Det vil si at ved å justere styrken på strømmen kan du kontrollere effekten. Elektrisk strøm er på sin side den ordnede bevegelsen av partikler under påvirkning av et elektrisk felt.

Avhengighet av strøm og spenning

Det er klart at jo sterkere feltet virker på partiklene, desto større blir strømstyrken i kretsen. Et elektrisk felt er preget av en mengde som kalles spenning. Derfor kommer vi til den konklusjon at strømmen avhenger av spenningen.

Faktisk var det eksperimentelt mulig å fastslå at strømstyrken er direkte proporsjonal med spenningen. I tilfeller hvor spenningen i kretsen ble endret uten å endre alle andre parametere, økte eller reduserte strømmen med samme faktor som spenningen ble endret.

Forbindelse med motstand

Imidlertid er enhver krets eller del av en krets preget av en annen viktig mengde kalt elektrisk motstand. Motstanden er omvendt proporsjonal med strømmen. Hvis du endrer motstandsverdien i en hvilken som helst del av kretsen uten å endre spenningen i endene av denne delen, vil også strømstyrken endres. Dessuten, hvis vi reduserer verdien av motstand, vil strømstyrken øke med samme mengde. Og omvendt, når motstanden øker, avtar strømmen proporsjonalt.

Ohms lovformel for en del av en krets

Ved å sammenligne disse to avhengighetene kan man komme til samme konklusjon som den tyske vitenskapsmannen Georg Ohm kom til i 1827. Han koblet sammen de tre ovennevnte fysiske størrelsene og utledet en lov som ble oppkalt etter ham. Ohms lov for en del av en krets sier:

Strømstyrken i en seksjon av en krets er direkte proporsjonal med spenningen ved endene av denne seksjonen og omvendt proporsjonal med motstanden.

hvor jeg er den nåværende styrken,
U – spenning,
R – motstand.

Anvendelse av Ohms lov

Ohms lov er en av grunnleggende fysikklover. Oppdagelsen på en gang tillot oss å gjøre et stort sprang i vitenskapen. Foreløpig er det umulig å forestille seg noen veldig elementær beregning av grunnleggende elektriske størrelser for en hvilken som helst krets uten å bruke Ohms lov. Ideen med denne loven er ikke det eksklusive domenet til elektronikkingeniører, men en nødvendig del av den grunnleggende kunnskapen til enhver mer eller mindre utdannet person. Ikke rart det er et ordtak: "Hvis du ikke kjenner Ohms lov, hold deg hjemme."

U=IR Og R=U/I

Riktignok skal det forstås at i en sammensatt krets er motstandsverdien til en viss del av kretsen en konstant verdi, derfor, når strømstyrken endres, vil bare spenningen endres og omvendt. For å endre motstanden til en del av kretsen, må kretsen settes sammen igjen. Beregning av nødvendig motstandsverdi ved utforming og montering av en krets kan gjøres i henhold til Ohms lov, basert på de forventede verdiene av strøm og spenning som vil gå gjennom en gitt del av kretsen.