Užitočné tipy

Ohmov zákon

Pin
Send
Share
Send
Send


Elektrické obvody s aktívnymi odpormi sa môžu najprv zjednodušiť kombináciou odporov zapojených paralelne alebo v sérii do bežných odporov ekvivalentných s nimi a potom pomocou Ohmovho zákona nájsť prúd alebo napätie na vypočítanom celkovom odpore. Potom môžete ísť opačným spôsobom a pomocou Ohmovho zákona zistiť napätie a prúd na každom z odporov obvodu.

Rovnice potrebné na výpočty sú uvedené v článku pred konkrétnymi príkladmi. Informácie v tomto článku sú dostatočné na výpočet elektrických obvodov sami. V prípadoch, keď je potrebných niekoľko krokov, sú uvedené postupne.

Všetky odpory v obvode sú zobrazené ako odpory (znázornené ako kľukatá čiara). Predpokladá sa, že odpor vodičov, ktoré ich spájajú (znázornené ako priame čiary), je nula (aspoň približne v porovnaní s odpormi).

Všetky hlavné kroky pre návrh obvodu sú uvedené nižšie.

  1. 1 Ak obvod obsahuje viac ako jeden odpor, nájdite ekvivalentný odpor "R" celého obvodu podľa postupu opísaného nižšie v časti "Odpory zapojené sériovo a paralelne".
  2. 2 Nahraďte zistený celkový odpor obvodu "R" v rovnici pre Ohmov zákon, ako je opísané nižšie v časti Ohmov zákon.
  3. 3 Ak obvod obsahuje viac ako jeden odpor, hodnoty napätia alebo prúdu zistené v predchádzajúcom kroku sa môžu znova nahradiť rovnicou podľa Ohmovho zákona nájdením napätia alebo prúdu na ktoromkoľvek odpore obvodu.

Ohmov zákon môže byť napísaný v troch ekvivalentných formách, v závislosti od toho, čo treba určiť:

"V" - napätie ("potenciálny rozdiel") na odpor, „I“ je prúd pretekajúci odporom a „R“ je hodnota odporu. Ak je odpor odpor (prvok obvodu so špecifickým elektrickým odporom), zvyčajne sa označuje písmenom „R“ s pridaním čísla, napríklad „R1“, „R105“ atď.

Je ľahké prejsť zo vzorca (1) do vzorca (2) alebo (3) algebraickými transformáciami. V niektorých prípadoch sa namiesto písmena „V“ používa označenie „E“ (napríklad E = IR), kde „E“ znamená EMF alebo „elektromotorickú silu“, čo je iný názov pre napätie.

Rovnica (1) sa používa, keď je známy prúd pretekajúci určitým odporom.

Rovnica (2) je vhodná pre prípady, keď je známe napätie pri danom odpore.

Rovnica (3) vám umožňuje vypočítať neznámu hodnotu odporu, ak je známy prúd prechádzajúci týmto odporom a napätie na ňom.

V medzinárodnom systéme jednotiek () sa hodnoty obsiahnuté v Ohmovom zákone merajú v týchto jednotkách:

  • Napätie cez odpor "V" je definované v skratke "B".
  • Aktuálny "I" sa meria v, označený ako "A".
  • Odpor "R" sa meria v ohmoch, skrátene "Ohm". Ak je písmeno „k“ pred označením Ohm, znamená to „tisíc“ ohmov alebo kiloom, ak písmeno „M“ je „milión“ ohmov alebo megaomov.

Ohmov zákon sa vzťahuje na všetky obvody obsahujúce iba aktívne odpory (napríklad odpory alebo vodiče s vlastným nenulovým odporom alebo počítačové jednotky). Pre niektoré prvky obvodu (induktory a kondenzátory) sa Ohmov zákon neuplatňuje vo vyššie uvedenej podobe (vo vyššie uvedených rovniciach odpor obsahuje iba „R“ bez ohľadu na prvky indukčnosti a kapacitancie). Ohmov zákon možno použiť pre obvody s aktívnym odporom, bez ohľadu na to, či je k nim pripojený (alebo prechádza nimi) konštantný odpor (prúd), striedavý odpor (prúd) alebo ľubovoľný tvar vlny, ktorý sa mení v čase. Ak sa dodávané napätie alebo prúd mení sínusovým spôsobom (s frekvenciou napríklad 50 Hz, ako v domácej elektrickej zásuvke), zvyčajne sa merajú v rms voltoch alebo ampéroch.

Ďalšie informácie o Ohmovom zákone nájdete na

Príklad: Pokles napätia pozdĺž drôtu

Predpokladajme, že chceme zistiť pokles napätia na kábli, keď ním preteká prúd 1 ampér. Odpor tejto časti drôtu je 0,5 ohmu. Použitím rovnice (1) pre Ohmov zákon vyššie vypočítame úbytok napätia:

V = IR = (1 A) (0,5 Ω) = 0,5 V (t. J. 1/2 V)

Ak je efektívna energia striedavého prúdu s frekvenciou 50 Hz (domáca sieť) 1 ampér, výsledok je rovnaký, 0,5 V, ale bude to „efektívna hodnota“ poklesu AC napätia.

Odpor série

„Sériové“ zapojenie rezistorov je také, pri ktorom je koniec predchádzajúceho rezistora pripojený na začiatok nasledujúceho rezistora, a teda rezistory tvoria reťaz (pozri obrázok), celkový odpor takejto reťazce sa rovná súčtu odporov všetkých jej rezistentných rezistorov. V prípade "n" rezistorov R1, R2 ,. Rn máme:

Paralelný odpor

Celkový odpor pripojených odporov paralelne (pozri obrázok vpravo) sa rovná:


Dve lomky („//“) sa často používajú na označenie paralelného zapojenia odporov. Napríklad paralelné pripojenie rezistorov R1 a R2 sa môže krátko označovať ako "R1 // R2". Všimnite si, že R1 // R2 = R2 // R1. Paralelné spojenie troch odporov R1, R2 a R3 je označené ako "R1 // R2 // R3".

Príklad: paralelne zapojené odpory

V prípade dvoch rovnakých odporov R1 = 10 Ohmov a R2 = 10 Ohmov zapojených paralelne, máme:

1 / Rvšeobecné = 1 / R1 + 1 / R2 = 0,1 + 0,1 = 0,2 Rvšeobecné = 1 / 0,2 = 5 ohmov

Je tiež užitočné pamätať na pravidlo „menej ako najmenej“, čo znamená, že výsledný odpor bude v danom spojení nižší ako najmenší odpor.

Odpory zapojené sériovo a paralelne


Obvody, ktoré obsahujú rôzne kombinácie odporov zapojených sériovo aj paralelne, sa môžu vypočítať kombináciou odporov na „ekvivalentný“ alebo „spoločný“ odpor.

  1. Kombinujte všetky paralelne zapojené odpory s ich ekvivalentným odporom pomocou vyššie uvedenej časti „Odpor v paralelnom zapojení“. Všimnite si, že ak paralelne zapojené vetvy obsahujú sériovo zapojené odpory, musíte najskôr nájsť ekvivalentný odpor pre tieto sériovo zapojené odpory.
  2. Skombinujte sériové odpory, aby ste zistili celkový odpor obvodu Rvšeobecné.
  3. Pomocou Ohmovho zákona vyhľadajte celkový prúd v obvode pri danom napätí alebo celkové použité napätie pri známom prúde v obvode.
  4. Celkové napätie alebo prúd vypočítané vyššie sa používa v rovniciach Ohmovho zákona pri výpočte napätia a prúdov v jednotlivých úsekoch obvodu.
  5. Nahradte predtým zistené hodnoty prúdu alebo napätia do rovníc Ohmovho zákona, aby ste našli prúd alebo napätie na jednom odpore. Táto operácia je ilustrovaná v nasledujúcom príklade.

V prípade veľkých obvodov bude možno potrebné vyššie uvedené dva kroky vykonať niekoľkokrát.

Príklad: reťazec sériových a paralelných pripojení

V prípade obvodu zobrazeného vpravo musíte najprv kombinovať paralelne zapojené odpory, nájsť ich ekvivalentný odpor R1 // R2 a potom nájsť celkový odpor obvodu podľa vzorca:

Nech R3 = 2 Ohmy, R2 = 10 Ohmov, R1 = 15 Ohmov a obvod je pripojený k 12 V batérii, takže Vvšeobecné = 12 voltov. Podľa vyššie uvedených krokov máme:

Rvšeobecné = R3 + R1 // R2 = 2 + 6 = 8 Ohmov


Teraz je napätie na odpore R3 (označené ako VR3) je možné vypočítať podľa Ohmovho zákona, pretože prúd, ktorý preteká týmto odporom, je známy a je rovný 1,5 ampéru:

VR3 = (Icelkovo) (R3) = 1,5 A x 2 Ohmov = 3 V

Napätie na odpore R2 (rovnajúce sa napätiu na odpore R1) sa môže vypočítať pomocou Ohmovho zákona vynásobením prúdu I = 1,5 ampéra ekvivalentným odporom paralelného pripojenia odporov R1 // R2 = 6 Ohmov, čo dáva 1,5 x 6 = 9 voltov. alebo nájdite odpočítaním napätia pri R3 (zistené nad VR3) celkového aplikovaného napätia 12 voltov, t. 12 voltov - 3 volty = 9 voltov. Potom nájdete prúd cez R2 (označené ako IR2) podľa Ohmovho zákona (napätie na R2 je označené ako „V“)R2"):

jaR2 = (VR2) / R2 = (9 voltov) / (10 ohmov) = 0,9 ampéru

Prúd cez R1 sa dá nájsť podobným spôsobom tak, že napätie na tomto odpore (9 voltov) sa vydelí jeho odporom (15 Ohmov), čo vedie k výsledku 0,6 ampéra. Upozorňujeme, že celkový prúd cez R2 (0,9 ampéra) spolu s prúdom cez R1 (0,6 ampéra) dáva celkový prúd cez obvod (1,5 ampéra).

Kde a kedy možno uplatniť Ohmov zákon?

Ohmov zákon v horeuvedenej podobe platí pre kovy v pomerne širokom rozsahu. Vykonáva sa, až kým sa kov nezačne topiť. Menej široká škála aplikácií v roztokoch (taveninách) elektrolytov a vo vysoko ionizovaných plynoch (plazma).

Pri práci s elektrickými obvodmi je niekedy potrebné určiť úbytok napätia na určitom prvku. Ak je to odpor so známou hodnotou odporu (je uvedený na puzdre) a prúd, ktorý ním prechádza, je tiež známy, môžete zistiť napätie pomocou Ohmovho vzorca bez pripojenia voltmetra.

Ohmov zákon

Ohmov zákon môže byť napísaný v troch ekvivalentných formách, v závislosti od toho, čo treba určiť:

"V" - napätie ("potenciálny rozdiel") na odpor, „I“ je prúd pretekajúci odporom a „R“ je hodnota odporu. Ak je odpor odpor (prvok obvodu so špecifickým elektrickým odporom), zvyčajne sa označuje písmenom „R“ s pridaním čísla, napríklad „R1“, „R105“ atď.

Je ľahké prejsť zo vzorca (1) do vzorca (2) alebo (3) algebraickými transformáciami. V niektorých prípadoch sa namiesto písmena „V“ používa označenie „E“ (napríklad E = IR), kde „E“ znamená EMF alebo „elektromotorickú silu“, čo je iný názov pre napätie.

Rovnica (1) sa používa, keď je známy prúd pretekajúci určitým odporom.

Rovnica (2) je vhodná pre prípady, keď je známe napätie pri danom odpore.

Rovnica (3) vám umožňuje vypočítať neznámu hodnotu odporu, ak je známy prúd prechádzajúci týmto odporom a napätie na ňom.

V medzinárodnom systéme jednotiek (SI) sa hodnoty obsiahnuté v Ohmovom zákone merajú v týchto jednotkách:

  • Napätie na odpore "V" sa určuje vo voltoch, skrátene na "V".
  • Aktuálny "I" sa meria v ampéroch označovaných ako "A".
  • Odpor "R" sa meria v ohmoch, skrátene "Ohm". Ak je písmeno „k“ pred označením Ohm, znamená to „tisíc“ ohmov alebo kiloom, ak písmeno „M“ je „milión“ ohmov alebo megaomov.

Ohmov zákon sa vzťahuje na všetky obvody obsahujúce iba aktívne odpory (napríklad odpory alebo vodiče s vlastným nenulovým odporom alebo počítačové jednotky). Pre niektoré prvky obvodu (induktory a kondenzátory) sa Ohmov zákon neuplatňuje vo vyššie uvedenej podobe (vo vyššie uvedených rovniciach odpor obsahuje iba „R“ bez ohľadu na prvky indukčnosti a kapacitancie). Ohmov zákon možno použiť pre obvody s aktívnym odporom, bez ohľadu na to, či je k nim pripojený (alebo prechádza nimi) konštantný odpor (prúd), striedavý odpor (prúd) alebo ľubovoľný tvar vlny, ktorý sa mení v čase. Ak sa dodávané napätie alebo prúd mení sínusovým spôsobom (s frekvenciou napríklad 50 Hz, ako v domácej elektrickej zásuvke), zvyčajne sa merajú v rms voltoch alebo ampéroch.

Ďalšie informácie o Ohm's law nájdete na Wikipedia.

Kroky Upraviť

  1. Kombinujte všetky paralelne zapojené odpory s ich ekvivalentným odporom pomocou vyššie uvedenej časti „Odpor v paralelnom zapojení“. Všimnite si, že ak paralelne zapojené vetvy obsahujú sériovo zapojené odpory, musíte najskôr nájsť ekvivalentný odpor pre tieto sériovo zapojené odpory.
  2. Skombinujte sériové odpory, aby ste zistili celkový odpor obvodu Rvšeobecné.
  3. Pomocou Ohmovho zákona vyhľadajte celkový prúd v obvode pri danom napätí alebo celkové použité napätie pri známom prúde v obvode.
  4. Celkové napätie alebo prúd vypočítané vyššie sa používa v rovniciach Ohmovho zákona pri výpočte napätia a prúdov v jednotlivých úsekoch obvodu.
  5. Nahradte predtým zistené hodnoty prúdu alebo napätia do rovníc Ohmovho zákona, aby ste našli prúd alebo napätie na jednom odpore. Táto operácia je ilustrovaná v nasledujúcom príklade.

V prípade veľkých obvodov bude možno potrebné vyššie uvedené dva kroky vykonať niekoľkokrát.

Význam Ohmovho zákona

Ohmov zákon určuje prúdovú silu v elektrickom obvode pri danom napätí a známom odpore.

Umožňuje vám vypočítať tepelné, chemické a magnetické účinky prúdu, pretože závisia od sily prúdu.

Ohmov zákon je veľmi užitočný v strojárstve (elektronický / elektrický), pretože sa týka troch základných elektrických veličín: prúdu, napätia a odporu. Ukazuje, ako sú tieto tri veličiny vzájomne závislé na makroskopickej úrovni.

Keby bolo možné charakterizovať Ohmov zákon jednoduchými slovami, potom by to vizuálne vyzeralo takto:

Z Ohmovho zákona vyplýva, že je nebezpečné uzavrieť konvenčnú sieť osvetlenia vodičom s nízkym odporom. Súčasná sila bude taká veľká, že to bude mať strašné následky.

Pin
Send
Share
Send
Send