Ohm törvénye az áramkör egy szakaszára
Az elektromos áramkörök tanulmányozásához és kiszámításához használható elektrotechnika alaptörvénye az Ohm-törvény, amely meghatározza az áram, a feszültség és az ellenállás közötti kapcsolatot. Világosan meg kell érteni a lényegét, és tudni kell helyesen használni a gyakorlati problémák megoldásában. Az elektrotechnikában gyakran követnek el hibákat az Ohm-törvény helyes alkalmazásának képtelensége miatt.
Ohm törvénye az áramkör szakaszára: az áram egyenesen arányos a feszültséggel és fordítottan arányos az ellenállással.
Ha az elektromos áramkörben ható feszültséget többször megnöveljük, akkor az áramkörben lévő áram is ugyanannyival nő. És ha többször növeli az áramkör ellenállását, akkor az áramerősség ugyanannyival csökken. Ugyanígy minél nagyobb a vízáramlás a csőben, annál erősebb a nyomás és annál kisebb a cső ellenállása a víz mozgásával szemben.
Népszerű formában ez a törvény a következőképpen fogalmazható meg: minél nagyobb a feszültség azonos ellenállás mellett, annál nagyobb az áramerősség, ugyanakkor minél nagyobb az ellenállás azonos feszültség mellett, annál kisebb az áramerősség.
Ahhoz, hogy az Ohm-törvényt matematikailag a lehető legegyszerűbben kifejezzük, egy 1 A áramot vivő vezeték ellenállását 1 V feszültségen 1 Ohmnak tekintjük.
Az áramerősség amperben mindig meghatározható úgy, hogy a voltban megadott feszültséget elosztjuk az ohmban mért ellenállással. Ezért az Ohm-törvény az áramkör egy szakaszára a következő képlettel van felírva:
I = U / R.
Varázslatos háromszög
Az elektromos áramkör bármely szakasza vagy eleme három jellemzővel jellemezhető: áram, feszültség és ellenállás.
Az Ohm-háromszög használata: bezárjuk a kívánt értéket - két másik szimbólum adja meg a képletet a kiszámításához. Mellesleg, a háromszögből csak egy képletet neveznek Ohm törvényének - azt, amely tükrözi az áram feszültségtől és ellenállástól való függőségét. A másik két képletnek, bár ennek következményei, nincs fizikai értelme.
Az Ohm törvénye alapján végzett számítások az áramkör egy szakaszára akkor lesznek helyesek, ha a feszültség voltban van, az ellenállás ohmban és az áramerősség amperben. Ha ezeknek a mennyiségeknek több egységét használjuk (pl. milliamper, millivolt, megohm stb.), akkor ezeket amperre, voltra és ohmra kell konvertálni. Ennek hangsúlyozására az Ohm-törvény képletét az áramkör egy szakaszára néha a következőképpen írják le:
amp = volt / ohm
Az áramerősséget milliamperben és mikroamperben is számíthatja, míg a feszültséget voltban, az ellenállást pedig kilohmban és megohmban kell kifejezni.
További cikkek az elektromosságról egyszerű és megfizethető módon:
Mi a feszültség, áram és ellenállás: hogyan használják őket a gyakorlatban
Hogyan függ az ellenállás a hőmérséklettől
EMF és áramforrások: főbb jellemzők és különbségek
Elektromos és mágneses mező – mi a különbség?
Ohm törvénye az áramkör minden szakaszára érvényes. Ha az áramkör egy adott szakaszán meg kell határozni az áramerősséget, akkor az ebben a szakaszban ható feszültséget (1. ábra) el kell osztani ennek a szakasznak az ellenállásával.
1. ábra Ohm törvényének alkalmazása az áramkör egy szakaszára
Mondjunk egy példát az áram Ohm-törvény szerinti kiszámítására... Legyen szükség egy 2,5 ohm ellenállású lámpa áramának meghatározására, ha a lámpára adott feszültség 5 V. 5 V osztva 2,5-tel Ohm, akkor 2 A-rel egyenlő áramértéket kapunk. A második példában meghatározzuk azt az áramot, amely 500 V feszültség hatására fog folyni egy olyan áramkörben, amelynek ellenállása 0,5 MΩ. Ehhez az ellenállást ohmban fejezzük ki. 500 V feszültséget 500 000 ohmmal elosztva megtaláljuk az áramkörben az áramerősséget, amely 0,001 A vagy 1 mA.
Gyakran az áramerősség és az ellenállás ismeretében a feszültséget Ohm törvénye alapján határozzák meg. Írjuk fel a képletet a feszültség meghatározásához
U = IR
Ez a képlet azt mutatja, hogy az áramkör adott szakaszának végein a feszültség egyenesen arányos az áramerősséggel és az ellenállással... Ennek a függőségnek a jelentését nem nehéz megérteni.Ha az áramköri szakasz ellenállása nem változik, az áramerősség csak a feszültség növelésével növelhető. Ez azt jelenti, hogy állandó ellenállás mellett nagyobb áram nagyobb feszültségnek felel meg. Ha ugyanazt az áramot kell elérni különböző ellenállásokon, akkor nagyobb ellenállásnál ennek megfelelően nagyobb feszültségnek kell lennie.
Az áramkör egy szakaszán fellépő feszültséget gyakran feszültségesésnek nevezik… Ez gyakran félreértésekhez vezet. Sokan úgy gondolják, hogy a feszültségesés egy felesleges, elpazarolt feszültség. A valóságban a feszültség és a feszültségesés fogalma egyenértékű. Veszteségek és feszültségesések – mi a különbség?
A feszültségesés a potenciál fokozatos csökkenése egy áramvezető áramkörön, ami annak a ténynek köszönhető, hogy az áramkör aktív ellenállással rendelkezik. Ohm törvénye szerint az U áramkör egyes szakaszaiban a feszültségesés egyenlő az R áramkör ezen szakaszának ellenállásának az I árammal, azaz. U – RI. Így minél nagyobb az áramkör egy szakaszának ellenállása, annál nagyobb a feszültségesés az áramkör azon szakaszában egy adott áram mellett.
Az Ohm-féle feszültség kiszámítása a következő példában látható. Hagyjon 5 mA áramot áthaladni az áramkör 10 kOhm ellenállású szakaszán, és meg kell határozni a feszültséget ebben a szakaszban.
Ha megszorozzuk A = 0,005 A-t R — 10000 Ω mellett, 50 V-nak megfelelő feszültséget kapunk. Ugyanezt az eredményt kaphatjuk, ha 5 mA-t megszorozunk 10 kΩ-mal: U = 50 in
Az elektronikus eszközökben az áramerősséget általában milliamperben, az ellenállást pedig kiloohmban fejezik ki.Ezért célszerű pontosan ezeket a mértékegységeket használni az Ohm-törvény szerinti számításokban.
Ohm törvénye az ellenállást is kiszámítja, ha a feszültség és az áram ismert. Ennek az esetnek a képlete a következő: R = U / I.
Az ellenállás mindig a feszültség és az áram aránya. Ha a feszültséget többször növeljük vagy csökkentjük, az áramerősség ugyanannyiszor nő vagy csökken. Az ellenállással megegyező feszültség-áram arány változatlan marad.
Az ellenállás meghatározására szolgáló képletet nem úgy kell érteni, hogy egy adott vezető ellenállása áramtól és feszültségtől függ. Ismeretes, hogy a huzal hosszától, keresztmetszeti területétől és anyagától függ. Kinézetre az ellenállás meghatározására szolgáló képlet hasonlít az áram kiszámításának képletére, de alapvető különbség van közöttük.
Az áramkör egy adott szakaszában az áramerősség valóban függ a feszültségtől és az ellenállástól, és ezek változásával változik. És az áramkör ezen szakaszának ellenállása egy állandó érték, amely nem függ a feszültség és az áram változásaitól, de megegyezik ezen értékek arányával.
Ha az áramkör két szakaszán ugyanaz az áram folyik, és a rájuk kapcsolt feszültségek eltérőek, akkor nyilvánvaló, hogy az a szakasz, amelyre a nagyobb feszültséget kapcsolják, ennek megfelelően nagyobb ellenállással rendelkezik.
És ha ugyanazon feszültség hatására az áramkör két különböző szakaszában eltérő áram folyik, akkor ebben a szakaszban mindig kisebb áram lesz, amelynek nagyobb az ellenállása.Mindez az áramkör egy szakaszára vonatkozó Ohm-törvény alapvető megfogalmazásából következik, vagyis abból, hogy minél nagyobb az áramerősség, annál nagyobb a feszültség és annál kisebb az ellenállás.
Az ellenállás számítását Ohm törvénye alapján egy áramkör egy szakaszára a következő példa mutatja be: meg kell keresni annak a szakasznak az ellenállását, amelyen keresztül 50 mA áram folyik 40 V feszültség mellett. amperben azt kapjuk, hogy I = 0,05 A. Osszuk el 40-et 0,05-tel, és állapítsuk meg, hogy az ellenállás 800 ohm.
Az Ohm-törvény az úgynevezett áram-feszültség karakterisztika formájában jeleníthető meg... Tudniillik két mennyiség között egyenesen arányos kapcsolat az origón áthaladó egyenes. Ezt a függőséget általában lineárisnak nevezik.
ábrán. A 2. ábra az Ohm-törvény példadiagramja egy 100 ohmos ellenállású áramkör szakaszra. A vízszintes tengely a feszültség voltban, a függőleges tengely pedig az áramerősség amperben. Az áram és feszültség skála tetszés szerint választható. Egy egyenes vonalat húzunk úgy, hogy minden pontjában a feszültség/áram arány 100 ohm legyen. Például, ha U = 50 V, akkor I = 0,5 A és R = 50: 0,5 = 100 ohm.
Rizs. 2… Ohm törvénye (áram-feszültség karakterisztikája)
Az Ohm-törvény grafikonja az áram és a feszültség negatív értékeire ugyanaz. Ez azt jelenti, hogy az áramkörben az áram mindkét irányban azonos módon folyik. Minél nagyobb az ellenállás, annál kisebb az áramerősség egy adott feszültség mellett, és annál óvatosabban mozog az egyenes.
Lineáris eszközöknek nevezzük azokat az eszközöket, amelyeknél az áram-feszültség karakterisztika a kiindulási ponton áthaladó egyenes, vagyis az ellenállás állandó marad a feszültség vagy az áram változása esetén... A lineáris áramkörök, lineáris ellenállások kifejezéseket is használják.
Vannak olyan eszközök is, amelyekben az ellenállás megváltozik, ha a feszültség vagy az áram változik. Ekkor az áram és a feszültség kapcsolatát nem Ohm törvénye szerint fejezzük ki, hanem összetettebben. Az ilyen készülékeknél az áram-feszültség karakterisztika nem a kezdőponton áthaladó egyenes, hanem egy görbe vagy egy szaggatott vonal. Ezeket az eszközöket nemlineárisnak nevezzük.
Lásd még ebben a témában: Ohm törvényének alkalmazása a gyakorlatban
