Hukum Ohm untuk keratan litar
Undang-undang asas kejuruteraan elektrik yang boleh anda gunakan untuk mengkaji dan mengira litar elektrik ialah hukum Ohm, yang mewujudkan hubungan antara arus, voltan dan rintangan. Ia adalah perlu untuk memahami dengan jelas intipatinya dan dapat menggunakannya dengan betul dalam menyelesaikan masalah praktikal. Kesilapan sering dilakukan dalam kejuruteraan elektrik kerana ketidakupayaan untuk menggunakan hukum Ohm dengan betul.
Hukum Ohm untuk bahagian litar menyatakan: arus berkadar terus dengan voltan dan berkadar songsang dengan rintangan.
Jika voltan yang bertindak dalam litar elektrik dinaikkan beberapa kali, arus dalam litar itu akan meningkat dengan jumlah yang sama. Dan jika anda meningkatkan rintangan litar beberapa kali, arus akan berkurangan dengan jumlah yang sama. Dengan cara yang sama, aliran air dalam paip adalah lebih besar, lebih kuat tekanan dan lebih kecil rintangan paip terhadap pergerakan air.
Dalam bentuk yang popular, undang-undang ini boleh dirumuskan seperti berikut: semakin tinggi voltan untuk rintangan yang sama, semakin tinggi arus, dan pada masa yang sama, semakin tinggi rintangan untuk voltan yang sama, semakin rendah amperage.
Untuk menyatakan hukum Ohm secara matematik dengan cara yang paling mudah, rintangan wayar yang membawa arus 1 A pada voltan 1 V dianggap sebagai 1 Ohm.
Arus dalam ampere sentiasa boleh ditentukan dengan membahagikan voltan dalam volt dengan rintangan dalam ohm. Oleh itu, Hukum Ohm untuk bahagian litar ditulis dalam formula berikut:
I = U / R.
Segitiga ajaib
Mana-mana bahagian atau elemen litar elektrik boleh dicirikan oleh tiga ciri: arus, voltan dan rintangan.
Cara menggunakan segi tiga Ohm: kami menutup nilai yang diperlukan — dua simbol lain akan memberikan formula untuk pengiraannya. Dengan cara ini, hanya satu formula dari segi tiga dipanggil undang-undang Ohm - yang mencerminkan pergantungan arus pada voltan dan rintangan. Dua formula lain, walaupun ia adalah akibat daripadanya, tidak masuk akal secara fizikal.
Pengiraan yang dibuat menggunakan hukum Ohm untuk bahagian litar akan betul apabila voltan dalam volt, rintangan dalam ohm, dan arus dalam ampere. Jika berbilang unit kuantiti ini digunakan (cth., miliamp, milivolt, megohm, dsb.), mereka mesti ditukar kepada ampere, volt dan ohm, masing-masing. Untuk menekankan ini, formula hukum Ohm untuk bahagian litar kadangkala ditulis seperti berikut:
amp = volt / ohm
Anda juga boleh mengira arus dalam miliamp dan mikroamp, manakala voltan hendaklah dinyatakan dalam volt dan rintangan dalam kilohms dan megohm, masing-masing.
Artikel lain tentang elektrik dengan cara yang mudah dan berpatutan:
Apakah voltan, arus dan rintangan: bagaimana ia digunakan dalam amalan
Bagaimana rintangan bergantung pada suhu
Sumber EMF dan semasa: ciri dan perbezaan utama
Medan Elektrik dan Magnet—Apakah Perbezaannya?
Hukum Ohm adalah sah untuk setiap bahagian litar. Sekiranya perlu untuk menentukan arus dalam bahagian tertentu litar, maka perlu membahagikan voltan yang bertindak dalam bahagian ini (Rajah 1) dengan rintangan bahagian ini.
Rajah 1. Penggunaan hukum Ohm pada keratan litar
Mari kita berikan contoh pengiraan arus mengikut hukum Ohm... Biarkan ia dikehendaki untuk menentukan arus dalam lampu dengan rintangan 2.5 ohm, jika voltan yang dikenakan pada lampu ialah 5 V. Membahagi 5 V dengan 2.5 ohm, kita mendapat nilai arus bersamaan dengan 2 A. Dalam contoh kedua, kita menentukan arus yang akan mengalir di bawah pengaruh voltan 500 V dalam litar yang rintangannya ialah 0.5 MΩ. Untuk melakukan ini, kami menyatakan rintangan dalam ohm. Membahagikan 500 V dengan 500,000 ohm, kita dapati arus dalam litar, iaitu 0.001 A atau 1 mA.
Selalunya, mengetahui arus dan rintangan, voltan ditentukan menggunakan hukum Ohm. Mari kita tulis formula untuk menentukan voltan
U = IR
Formula ini menunjukkan bahawa voltan pada hujung bahagian tertentu litar adalah berkadar terus dengan arus dan rintangan... Maksud pergantungan ini tidak sukar untuk difahami.Jika rintangan bahagian litar tidak berubah, arus hanya boleh ditingkatkan dengan meningkatkan voltan. Ini bermakna bahawa pada rintangan malar, arus yang lebih besar sepadan dengan voltan yang lebih besar. Sekiranya perlu untuk mendapatkan arus yang sama pada rintangan yang berbeza, maka dengan rintangan yang lebih tinggi mesti ada voltan yang lebih tinggi.
Voltan merentasi bahagian litar sering dirujuk sebagai kejatuhan voltan... Ini selalunya membawa kepada salah faham. Ramai orang berfikir bahawa penurunan voltan adalah voltan terbuang yang tidak diperlukan. Pada hakikatnya, konsep voltan dan penurunan voltan adalah setara. Kerugian dan Penurunan Voltan—Apakah Perbezaannya?
Penurunan voltan ialah penurunan potensi secara beransur-ansur merentasi litar pembawa arus disebabkan oleh fakta bahawa litar mempunyai rintangan aktif. Mengikut undang-undang Ohm, penurunan voltan dalam setiap bahagian litar U adalah sama dengan produk rintangan bahagian litar R ini dengan arus di dalamnya I, i.e. U - RI. Oleh itu, lebih besar rintangan bahagian litar, lebih besar penurunan voltan dalam bahagian litar itu untuk arus tertentu.
Pengiraan voltan hukum Ohm boleh ditunjukkan dalam contoh berikut. Biarkan arus 5 mA melalui bahagian litar dengan rintangan 10 kOhm, dan adalah perlu untuk menentukan voltan dalam bahagian ini.
Dengan mendarabkan A = 0.005 A pada R — 10000 Ω, kita memperoleh voltan bersamaan dengan 50 V. Keputusan yang sama boleh diperolehi dengan mendarabkan 5 mA dengan 10 kΩ: U = 50 in
Dalam peranti elektronik, arus biasanya dinyatakan dalam miliampere dan rintangan dalam kiloohms.Oleh itu, adalah mudah untuk menggunakan unit ukuran ini dengan tepat dalam pengiraan mengikut hukum Ohm.
Hukum Ohm juga mengira rintangan jika voltan dan arus diketahui. Formula untuk kes ini ditulis seperti berikut: R = U / I.
Rintangan sentiasa nisbah voltan kepada arus. Jika voltan dinaikkan atau dikurangkan beberapa kali, arus akan meningkat atau berkurangan dengan bilangan kali yang sama. Nisbah voltan-arus yang sama dengan rintangan kekal tidak berubah.
Formula untuk menentukan rintangan tidak sepatutnya difahami bermaksud bahawa rintangan konduktor tertentu bergantung kepada arus dan voltan. Ia diketahui bergantung pada panjang, luas keratan rentas dan bahan wayar. Dari segi penampilan, formula untuk menentukan rintangan menyerupai formula untuk mengira arus, tetapi terdapat perbezaan asas di antara mereka.
Arus dalam bahagian tertentu litar benar-benar bergantung pada voltan dan rintangan dan berubah apabila ia berubah. Dan rintangan bahagian litar ini adalah nilai malar yang tidak bergantung pada perubahan voltan dan arus, tetapi sama dengan nisbah nilai-nilai ini.
Apabila arus yang sama mengalir dalam dua bahagian litar dan voltan yang dikenakan padanya adalah berbeza, jelas bahawa bahagian yang dikenakan voltan yang lebih besar mempunyai rintangan yang lebih besar.
Dan jika, di bawah tindakan voltan yang sama, arus yang berbeza mengalir dalam dua bahagian litar yang berbeza, maka dalam bahagian ini akan sentiasa ada arus yang lebih kecil, yang mempunyai rintangan yang lebih besar.Semua ini mengikuti rumusan asas undang-undang Ohm untuk bahagian litar, iaitu, dari fakta bahawa semakin besar arus, semakin besar voltan dan semakin rendah rintangan.
Pengiraan rintangan menggunakan hukum Ohm untuk keratan litar akan ditunjukkan dalam contoh berikut. Biarkan diperlukan untuk mencari rintangan keratan yang melaluinya arus 50 mA mengalir pada voltan 40 V. Menyatakan arus dalam ampere, kita dapat I = 0.05 A. Bahagikan 40 dengan 0.05 dan dapatkan rintangannya ialah 800 ohm.
Hukum Ohm boleh divisualisasikan dalam bentuk apa yang dipanggil ciri voltan arus... Seperti yang anda tahu, hubungan berkadar terus antara dua kuantiti ialah garis lurus yang melalui asalan. Pergantungan ini biasanya dipanggil linear.
Dalam rajah. 2 ditunjukkan sebagai contoh graf hukum Ohm untuk keratan litar dengan rintangan 100 ohm. Paksi mendatar ialah voltan dalam volt dan paksi menegak ialah arus dalam ampere. Skala arus dan voltan boleh dipilih mengikut kehendak. Satu garis lurus dilukis supaya bagi setiap titiknya nisbah voltan-ke-arus ialah 100 ohm. Sebagai contoh, jika U = 50 V, maka I = 0.5 A dan R = 50: 0.5 = 100 ohm.
nasi. 2… Hukum Ohm (Ciri Voltan Semasa)
Graf hukum Ohm untuk nilai negatif arus dan voltan adalah sama. Ini menunjukkan bahawa arus dalam litar mengalir dengan cara yang sama dalam kedua-dua arah. Semakin besar rintangan, semakin sedikit arus yang diperoleh pada voltan tertentu dan semakin berhati-hati garis lurus itu bergerak.
Peranti di mana ciri voltan semasa adalah garis lurus yang melalui titik permulaan, iaitu rintangan kekal malar apabila voltan atau arus berubah, dipanggil peranti linear... Istilah litar linear, rintangan linear juga digunakan.
Terdapat juga peranti di mana rintangan berubah apabila voltan atau arus berubah. Kemudian hubungan antara arus dan voltan dinyatakan bukan mengikut hukum Ohm, tetapi dengan cara yang lebih kompleks. Untuk peranti sedemikian, ciri voltan semasa tidak akan menjadi garis lurus yang melalui titik permulaan, tetapi sama ada lengkung atau garis putus-putus. Peranti ini dipanggil bukan linear.
Lihat juga mengenai topik ini: Penggunaan hukum Ohm dalam amalan
