Professionaalne elektrik, spetsialiseerunud elektroonikainsener ei saa Ohmi seadustest mööda oma tegevuses, lahendades elektrooniliste ja elektriliste vooluringide seadistamise, häälestamise, parandamisega seotud probleeme.
Tegelikult vajavad kõik selle seaduse mõistmist. Sest igapäevaelus peavad kõik elektriga hakkama saama.
Ja kuigi saksa füüsiku Ohmi seadused näeb ette keskkooli kursus, ei õpita seda praktikas alati õigeaegselt. Seetõttu kaalume oma materjalis sellist eluks olulist teemat ja käsitleme valemi kirjutamise võimalusi.
Eraldi sektsioon ja täielik elektriahel
Arvestades elektriahelat Ohmi seaduse kohaldamisel vooluahelale, tuleks märkida kaks võimalikku arvutusvõimalust: ühe sektsiooni ja täisväärtusliku vooluahela jaoks.
Elektriahela voolupinna arvutamine
Vooluringi seda osa loetakse reeglina vooluringi osaks, välja arvatud EMF-i allikas, millel on täiendav sisemine takistus.
Seetõttu tundub arvutusvalem sel juhul lihtne:
I = U / R,
Kus vastavalt:
- Mina - voolu tugevus;
- U - rakendatud pinge;
- R - vastupanu.
Valemi tõlgendamine on lihtne - piki vooluahela teatud osa voolav vool on võrdeline sellele rakendatud pingega ja takistus on pöördvõrdeline.
Niinimetatud graafiline karikakra, mille kaudu on esitatud Ohmi seadusel põhinevate formulatsioonide variatsioonide kogu komplekt. Mugav tööriist tasku hoiustamiseks: sektor „P” - energiavalemid; sektor “U” - pingevalemid; sektor „I” - praegused valemid; sektor R - takistusvalemid
Seega kirjeldab valem selgelt elektriahela eraldi sektsiooni kaudu voolava voolu sõltuvust teatud pinge ja takistuse väärtustest.
Mugav on kasutada valemit, näiteks selle takistuse parameetrite arvutamiseks, mida soovite vooluringisse joota, kui voolu pinge on täpsustatud.
Ohmi seadus ja kaks tagajärge, mis peavad olema igal kutselisel elektrikul, elektriinseneril, elektroonikaseadmel ja kõigil, kes on seotud elektriskeemide tööga. Vasakult paremale: 1 - voolu tuvastamine; 2 - takistuse määramine; 3 - pinge määramine, kus I - voolu tugevus, U - pinge, R - takistus
Ülaltoodud joonis aitab kindlaks teha näiteks voolu, mis voolab läbi 10-oomise takistuse, millele rakendatakse 12 volti pinget. Väärtused asendades leiame - I = 12/10 = 1,2 amprit.
Samamoodi lahendatakse takistuse (kui pingega voolutugevus on teada) või pinge (kui pinge vooluga on teada) leidmise probleemid.
Seega saate alati valida vajaliku tööpinge, vajaliku voolu tugevuse ja optimaalse takistuselemendi.
Kasutatav valem ei nõua pingeallika parameetrite arvessevõtmist. Kuid näiteks akut sisaldava vooluahela arvutamiseks kasutatakse muud valemit. Diagrammil: A - ampermeetri lisamine; V - voltmeetri kaasamine.
Muide, mis tahes vooluahela ühendusjuhtmed on takistused. Koormuse suurus, mida nad peavad kandma, määratakse pinge järgi.
Sellest tulenevalt on jällegi Ohmi seadust kasutades võimalik täpselt valida vajaliku juhi ristlõige, sõltuvalt südamiku materjalist.
Meie veebisaidil on üksikasjalikud juhised kaabli ristlõike arvutamiseks võimsuse ja voolu kohta.
Täisketi arvutusvõimalus
Terviklik ahel on juba sait (id) ja ka EMF-i allikas. See tähendab, et tegelikult lisatakse EMF-i allika sisemine takistus vooluahela sektsiooni olemasolevale takistusele.
Seetõttu on mõned muudatused ülaltoodud valemis loogilised:
I = U / (R + r)
Muidugi võib EMM-i sisemise takistuse väärtust Ohmi seaduses täieliku elektriskeemi korral pidada tühiseks, ehkki paljudes aspektides sõltub see takistuse väärtus EMF-i allika struktuurist.
Kuid keerukate elektrooniliste vooluahelate, paljude juhtmetega elektriskeemide arvutamisel on täiendava takistuse olemasolu oluline tegur.
Täisväärtusliku elektriskeemi tingimustes tehtavate arvutuste tegemisel võetakse alati arvesse EMF-i allika takistusväärtust. See väärtus lisatakse elektriskeemi enda takistusele. Diagrammil: I - praegune vool; R on väline takistuselement; r on EMF (energiaallika) takistustegur
Nii vooluringi sektsiooni kui ka kogu vooluahela puhul tuleks arvestada loomuliku momendiga - konstantse või muutuva voolu kasutamist.
Kui eelpool mainitud Ohmi seadusele iseloomulikke punkte kaalutaks alalisvoolu kasutamise seisukohast, siis vahelduvvoolu korral näeks kõik välja pisut teisiti.
Seaduse arvestamine muutujaga
Mõistet "vastupidavus" vahelduvvoolu läbimise tingimustele tuleks käsitleda rohkem kui "impedantsi" mõistet. See on aktiivse takistusliku koormuse (Ra) ja reaktiivtakisti (Rr) moodustatud koormuse kombinatsioon.
Selliseid nähtusi põhjustavad induktiivsete elementide parameetrid ja lülitusseadused, mida rakendatakse muutuva pinge väärtusele - siinusvoolu väärtusele.
See näib olevat vahelduvvoolu elektriahela samaväärne vooluring arvutamiseks, kasutades Ohmi seaduse põhimõtetel põhinevaid formulatsioone: R - takistuskomponent; C on mahtuvuslik komponent; L on induktiivne komponent; EMF on energiaallikas; I-voolu vool
Teisisõnu on vooluväärtuste edasiandmine (mahajäämus) pinge väärtustest, millega kaasneb aktiivse (takistusliku) ja reaktiivse (induktiivse või mahtuvusliku) võime ilmumine.
Selliste nähtuste arvutamiseks kasutatakse valemit:
Z = U / I või Z = R + J * (XL - XC)
Kus: Z - takistus; R - aktiivne koormus; XL , XC - induktiivne ja mahtuvuslik koormus; J - koefitsient.
Elementide jada ja paralleelne ühendamine
Elektriahela (vooluahela sektsiooni) elementide jaoks on iseloomulik moment jada- või paralleelühendus.
Sellest lähtuvalt kaasneb iga ühenduse tüübiga voolu voolu ja toiteallika erinev iseloom. Sellega seoses rakendatakse ka Ohmi seadust erinevalt, sõltuvalt elementide kaasamise võimalusest.
Takisti vooluring
Jadaühenduse (kahe komponendiga vooluringi sektsiooni) puhul kasutatakse järgmist valemit:
- I = i1 = Mina2 ;
- U = U1 + U2 ;
- R = R1 + R2
See koostis näitab selgelt, et sõltumata järjestikku ühendatud takistuskomponentide arvust, vooluringis voolav vool ei muutu.
Ahela sektsiooni takistuselementide ühendamine üksteisega jadana. Selle valiku jaoks kehtib tema enda arvutusseadus. Diagrammil: I, I1, I2 - praegune vool; R1, R2 - takistuslikud elemendid; U, U1, U2 - rakendatud pinge
Ahela aktiivse takistusega komponentidele rakendatava pinge suurus on emf-allika koguväärtuse summa.
Iga üksiku komponendi pinge on võrdne: Ux = I * Rx.
Kogutakistust tuleb arvestada vooluahela kõigi takistuslike komponentide nimiväärtuste summana.
Paralleelselt ühendatud takistuselementide vooluring
Kui takistuskomponendid on paralleelselt ühendatud, peetakse järgmist valemit Saksa füüsiku Ohmi seaduse kohaselt õiglaseks:
- I = i1 + I2 … ;
- U = U1 = U2 … ;
- 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + …
Ei ole välistatud võimalused segatüüpi ahelaosade koostamiseks paralleel- ja jadaühenduste kasutamisel.
Ahelas asuvate takistuselementide ühendamine üksteisega paralleelselt. Selle valiku puhul kehtib tema enda arvutusseadus. Diagrammil: I, I1, I2 - voolu vool; R1, R2 - takistuslikud elemendid; U on summaarne pinge; A, B - sisenemis- ja väljumiskohad
Selliste valikute korral viiakse arvutamine tavaliselt läbi paralleelühenduse takistusliku võimsuse esialgse arvutamisega. Seejärel lisatakse tulemusele jadana ühendatud takisti väärtus.
Integreeritud ja diferentseeritud õigusvormid
Kõik ülaltoodud arvutuste punktid on rakendatavad tingimuste korral, kui elektriahelates kasutatakse „homogeense” ehitusega juhte.
Samal ajal tuleb praktikas sageli tegeleda vooluahela ehitamisega, kus juhtmete struktuur erinevates piirkondades muutub. Näiteks kasutatakse suurema ristlõikega traate või, vastupidi, väiksemate, erinevate materjalide põhjal valmistatud juhtmeid.
Selliste erinevuste arvessevõtmiseks on olemas nn Ohmi diferentsiaalintegraali seaduse variatsioon. Lõpmatult väikese juhi puhul arvutatakse voolu tiheduse tase sõltuvalt tugevusest ja juhtivusest.
Diferentsiaalarvutuse jaoks võetakse järgmine valem: J = ό * E
Lahutamatu arvutuse jaoks vastavalt: I * R = φ1 - φ2 + έ
Need näited on aga pigem lähedased kõrgema matemaatika koolile ja tegelikkuses lihtsat elektrikut tegelikult ei kasutata.
Allolevas videos toodud Ohmi seaduse üksikasjalik analüüs aitab lõplikult teadmisi selles suunas kinnistada.
Omapärane videotund tugevdab kvalitatiivselt teoreetilist kirjalikku esitlust:
Elektriku töö või elektroonikainseneri tegevus on lahutamatult seotud hetkedega, kui peate tõesti tegutsema järgides Georg Ohmi seadust. Need on mõned levinud tõed, mida peaks teadma iga professionaal.
Laiaulatuslikke teadmisi selles küsimuses ei nõuta - praktikas edukaks rakendamiseks piisab, kui õppida kolm peamist sõnastuse varianti.
Kas soovite ülaltoodud materjali täiendada väärtuslike kommentaaridega või avaldada oma arvamust? Palun kirjutage kommentaarid artikli alla olevasse blokki. Kui teil on küsimusi, küsige julgelt meie ekspertidelt.