Ohmov zákon pre celý reťazec a pre úsek reťazca: možnosti zápisu vzorca, popis a vysvetlenie

Pre profesionálneho elektrikára alebo odborníka na elektroniku neexistuje spôsob, ako obísť Ohmov zákon vo svojej vlastnej činnosti a vyriešiť akékoľvek problémy súvisiace s nastavovaním, nastavovaním a opravami elektronických a elektrických obvodov.

V skutočnosti každý musí pochopiť tento zákon. S elektrinou sa totiž v bežnom živote musí vysporiadať každý.

A hoci je Ohmov zákon nemeckého fyzika uvedený v učebných osnovách stredných škôl, v praxi sa nie vždy študuje včas. Preto v našom materiáli zvážime takú relevantnú tému pre život a pochopíme možnosti písania vzorca.

Jednodielny a kompletný elektrický obvod

Vzhľadom na elektrický obvod z hľadiska aplikácie Ohmovho zákona na obvod je potrebné poznamenať dve možné možnosti výpočtu: pre samostatnú sekciu a pre plnohodnotný obvod.

Výpočet prúdu úseku elektrického obvodu

Časť elektrického obvodu sa spravidla považuje za časť obvodu, ktorá vylučuje zdroj EMF, pretože má dodatočný vnútorný odpor.

Preto vzorec výpočtu v tomto prípade vyzerá jednoducho:

I = U/R,

Kde, resp.:

• ja – sila prúdu;
• U – použité napätie;
• R - odpor.

Interpretácia vzorca je jednoduchá - prúd pretekajúci určitou časťou obvodu je úmerný napätiu, ktoré sa naň aplikuje, a odpor je nepriamo úmerný.

Takzvaná grafická „sedmokráska“, prostredníctvom ktorej je prezentovaný celý súbor variácií formulácií založených na Ohmovom zákone. Pohodlný nástroj na vreckové uloženie: sektor „P“ - výkonové vzorce; sektor „U“ - vzorce napätia; sektor „I“ - súčasné vzorce; sektor „R“ - vzorce odporu

Vzorec teda jasne opisuje závislosť toku prúdu cez samostatnú časť elektrického obvodu vzhľadom na určité hodnoty napätia a odporu.

Vzorec je vhodné použiť napríklad pri výpočte parametrov odporu, ktorý je potrebné prispájkovať do obvodu, ak je dané napätie a prúd.

Ohmov zákon a dva dôsledky, ktoré musí poznať každý profesionálny elektromechanik, elektrotechnik, elektronik a každý, kto sa podieľa na prevádzke elektrických obvodov. Zľava doprava: 1 - aktuálne určenie; 2 - stanovenie odporu; 3 - definícia napätia, kde I - prúd, U - napätie, R - odpor

Vyššie uvedený obrázok pomôže určiť napríklad prúd pretekajúci cez 10-ohmový odpor, na ktorý je privedené napätie 12 voltov. Nahradením hodnôt zistíme – I = 12 / 10 = 1,2 ampéra.

Problémy hľadania odporu (keď je známy prúd a napätie) alebo napätia (keď sú známe napätie a prúd) sú riešené podobným spôsobom.

Vždy si tak môžete zvoliť požadované prevádzkové napätie, požadovanú intenzitu prúdu a optimálny odporový prvok.

Vzorec, ktorý sa navrhuje použiť, nevyžaduje zohľadnenie parametrov zdroja napätia.Obvod obsahujúci napríklad batériu sa však vypočíta pomocou iného vzorca. V schéme: A – zapnutie ampérmetra; V – zapnite voltmeter.

Mimochodom, spojovacie vodiče akéhokoľvek obvodu sú odpory. Veľkosť záťaže, ktorú musia zniesť, je určená napätím.

V súlade s tým, opäť pomocou Ohmovho zákona, je možné presne vybrať požadovaný prierez vodiča v závislosti od materiálu jadra.

Podrobný návod máme na našej stránke výpočet prierezu kábla z hľadiska výkonu a prúdu.

Možnosť výpočtu pre kompletnú reťaz

Kompletný okruh je tvorený sekciou (sekciami), ako aj zdrojom EMF. To znamená, že v skutočnosti je vnútorný odpor zdroja EMF pridaný k existujúcemu odporovému komponentu časti obvodu.

Preto je logické mierne zmeniť vyššie uvedený vzorec:

I = U / (R + r)

Samozrejme, hodnotu vnútorného odporu EMF v Ohmovom zákone pre úplný elektrický obvod možno považovať za zanedbateľnú, hoci táto hodnota odporu do značnej miery závisí od štruktúry zdroja EMF.

Pri výpočte zložitých elektronických obvodov, elektrických obvodov s mnohými vodičmi je však dôležitým faktorom prítomnosť dodatočného odporu.

Pri výpočtoch v podmienkach úplného elektrického obvodu sa vždy berie do úvahy odporová hodnota zdroja EMF. Táto hodnota sa sčítava s odporovým odporom samotného elektrického obvodu. V diagrame: I - tok prúdu; R – vonkajší odporový prvok; r je odporový faktor EMF (zdroj energie)

Pre časť obvodu aj pre úplný obvod by sa mal brať do úvahy prirodzený moment - použitie konštantného alebo premenlivého prúdu.

Ak by sa vyššie uvedené body, charakteristické pre Ohmov zákon, posudzovali z hľadiska použitia jednosmerného prúdu, so striedavým prúdom vyzerá všetko trochu inak.

Úvaha o vplyve zákona na premennú veličinu

Pojem „odpor“ voči podmienkam prechodu striedavého prúdu by sa mal považovať skôr za pojem „impedancia“. To sa týka kombinácie odporovej záťaže (Ra) a záťaže jalového odporu (Rr).

Takéto javy sú spôsobené parametrami indukčných prvkov a zákonmi spínania vo vzťahu k premennej hodnote napätia - sínusovej hodnote prúdu.

Toto je ekvivalentný obvod striedavého elektrického obvodu na výpočet pomocou formulácií založených na princípoch Ohmovho zákona: R - odporová zložka; C je kapacitná zložka; L – indukčný komponent; EMP je zdrojom energie; I - tok prúdu

Inými slovami, existuje vplyv prúdových hodnôt vedúcich (oneskorenie) od hodnôt napätia, čo je sprevádzané objavením sa aktívnych (odporových) a reaktívnych (indukčných alebo kapacitných) výkonov.

Takéto javy sa vypočítajú pomocou vzorca:

Z=U/I alebo Z = R + J* (X_L -X_C)

Kde: Z - impedancia; R – aktívne zaťaženie; X_L , X_C – indukčná a kapacitná záťaž; J - koeficient.

Sériové a paralelné spojenie prvkov

Pre prvky elektrického obvodu (časť obvodu) je charakteristickým bodom sériové alebo paralelné pripojenie.

V súlade s tým je každý typ pripojenia sprevádzaný odlišným vzorom toku prúdu a napájaním napätia.V tomto ohľade sa Ohmov zákon tiež uplatňuje odlišne v závislosti od možnosti zahrnutia prvkov.

Obvod sériovo zapojených odporových prvkov

Vo vzťahu k sériovému zapojeniu (časť obvodu s dvoma komponentmi) sa používa nasledujúca formulácia:

• ja = ja₁ = ja₂ ;
• U = U₁ +U₂ ;
• R = R₁ + R₂

Táto formulácia jasne ukazuje, že bez ohľadu na počet odporových komponentov zapojených do série, prúd pretekajúci časťou obvodu nemení hodnotu.

Zapojenie odporových prvkov v časti obvodu do série navzájom. Táto možnosť má svoj vlastný zákon výpočtu. V diagrame: I, I1, I2 - tok prúdu; R1, R2 - odporové prvky; U, U1, U2 - aplikované napätie

Veľkosť napätia aplikovaného na účinné odporové zložky obvodu je súčtom a súčtom hodnoty zdroja emf.

V tomto prípade sa napätie na každom jednotlivom komponente rovná: Ux = I * Rx.

Celkový odpor by sa mal považovať za súčet hodnôt všetkých odporových komponentov v obvode.

Obvod paralelne zapojených odporových prvkov

V prípade paralelného zapojenia odporových komponentov sa nasledujúca formulácia považuje za spravodlivú vo vzťahu k zákonu nemeckého fyzika Ohma:

• ja = ja₁ + ja₂ … ;
• U = U₁ =U₂ … ;
• 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …

Možnosti vytvárania obvodových sekcií „zmiešaného“ typu, keď sa používajú paralelné a sériové pripojenia, nie sú vylúčené.

Zapojenie odporových prvkov na časti obvodu navzájom paralelne. Pre túto možnosť sa uplatňuje iný zákon o výpočte. V diagrame: I, I1, I2 - tok prúdu; R1, R2 - odporové prvky; U je privádzané napätie; A, B - vstupné/výstupné body

Pri takýchto možnostiach sa výpočet zvyčajne vykonáva počiatočným výpočtom menovitého odporu paralelného pripojenia. Potom sa k získanému výsledku pripočíta hodnota odporu zapojeného do série.

Integrálne a diferenciálne formy práva

Všetky vyššie uvedené body s výpočtami sú použiteľné v podmienkach, keď sa v elektrických obvodoch používajú vodiče takpovediac „homogénnej“ štruktúry.

Medzitým sa v praxi často musíme zaoberať konštrukciou schém, kde sa štruktúra vodičov mení v rôznych úsekoch. Používajú sa napríklad drôty väčšieho prierezu alebo naopak menšieho, vyrobené z rôznych materiálov.

Na zohľadnenie takýchto rozdielov existuje variácia takzvaného „diferenciálne-integrálneho Ohmovho zákona“. Pre nekonečne malý vodič sa úroveň hustoty prúdu vypočíta v závislosti od hodnoty napätia a vodivosti.

Na výpočet rozdielu sa používa nasledujúci vzorec: J = ό * E

Pre integrálny výpočet je teda formulácia: I * R = φ1 – φ2 + έ

Tieto príklady sú však skôr bližšie škole vyššej matematiky a v reálnej praxi jednoduchého elektrikára sa v skutočnosti nepoužívajú.

Závery a užitočné video na túto tému

Podrobný rozbor Ohmovho zákona vo videu nižšie pomôže konečne upevniť poznatky v tomto smere.

Jedinečná video lekcia kvalitatívne posilňuje teoretickú písomnú prezentáciu:

Práca elektrikára alebo činnosť elektrotechnického inžiniera je neoddeliteľne spojená s momentmi, kedy je skutočne potrebné dodržiavať zákon Georga Ohma v akcii. Toto sú niektoré druhy pravdy, ktoré by mal poznať každý profesionál.

Nie sú potrebné rozsiahle znalosti o tejto problematike – na úspešné uplatnenie v praxi stačí naučiť sa tri hlavné variácie formulácie.

Chceli by ste doplniť vyššie uvedený materiál o cenné pripomienky alebo vyjadriť svoj názor? Komentáre píšte do bloku pod článkom. Ak máte akékoľvek otázky, neváhajte sa opýtať našich odborníkov.