Aplicarea în practică a legii lui Ohm

Aș dori să încep să explic principiul de funcționare al uneia dintre legile de bază ale ingineriei electrice cu o alegorie - care arată o mică caricatură a uneia din trei persoane numite „Tensiune U”, „Rezistență R” și „Curentul I”.

Arată că «Tok» încearcă să se târască prin contracția din țeavă, pe care «Rezistență» o strânge cu sârguință. În același timp, „Tensiune” face efortul maxim posibil pentru a trece, apăsați „Current”.

Acest desen este o reamintire a acestui lucru electricitate Este mișcarea ordonată a particulelor încărcate într-un anumit mediu. Mișcarea lor este posibilă sub influența energiei externe aplicate, care creează o diferență de potențial - tensiune. Forțele interne ale firelor și elementelor circuitului reduc amploarea curentului, rezistă mișcării acestuia.

Luați în considerare o diagramă simplă 2 care explică funcționarea legii lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit de curent continuu.

Ca sursă de tensiune U folosim baterie, pe care o conectăm la rezistența R cu fire groase și în același timp scurte în punctele A și B.Să presupunem că firele nu afectează valoarea curentului I prin rezistorul R.

Formula (1) exprimă relația dintre rezistență (ohmi), tensiune (volți) și curent (amperi). Ei o sună Legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit… Cercul cu formulă îl face ușor de reținut și utilizat pentru a exprima oricare dintre parametrii constitutivi U, R sau I (U este deasupra liniuței, iar R și I sunt dedesubt).

Dacă trebuie să determinați unul dintre ele, atunci închideți-l mental și lucrați cu celelalte două, efectuând operații aritmetice. Când valorile sunt pe un rând, le înmulțim. Și dacă sunt situate la niveluri diferite, efectuăm împărțirea superioară în cea inferioară.

Aceste relații sunt prezentate în formulele 2 și 3 din figura 3 de mai jos.

În acest circuit, se folosește un ampermetru pentru a măsura curentul, care este conectat în serie cu sarcina R, iar tensiunea este un voltmetru conectat în paralel la punctele 1 și 2 ale rezistenței. Ținând cont de caracteristicile de proiectare ale dispozitivelor, să spunem că ampermetrul nu afectează curentul din circuit, iar voltmetrul nu afectează tensiunea.

Determinarea rezistenței prin legea lui Ohm

Folosind citirile dispozitivelor (U = 12 V, I = 2,5 A), puteți utiliza formula 1 pentru a determina valoarea rezistenței R = 12 / 2,5 = 4,8 Ohm.

În practică, acest principiu este inclus în funcționarea dispozitivelor de măsurare - ohmmetre, care determină rezistența activă a diferitelor dispozitive electrice.Deoarece pot fi configurate pentru a măsura diferite intervale de valori, acestea sunt subdivizate în microohmi și miliohmi, funcționând cu rezistență scăzută, și tera-, higo- și megaohmi - măsoară valori foarte mari.

Pentru condiții specifice de lucru, se produc:

• portabil;

• scut;

• modele de laborator.

Principiul de funcționare al unui ohmmetru

Dispozitivele magnetoelectrice sunt utilizate în mod obișnuit pentru a efectua măsurători, deși dispozitivele electronice (analogice și digitale) au fost recent introduse pe scară largă.

Ohmmetrul sistemului magnetoelectric folosește un limitator de curent R care trece prin el doar miliamperi și un cap de măsurare sensibil (miliampermetru). Reacționează la fluxul de curenți mici prin dispozitiv datorită interacțiunii a două câmpuri electromagnetice de la magnetul permanent N-S și câmpul creat de curentul care trece prin înfășurarea bobinei 1 cu un arc conductor 2.

Ca urmare a interacțiunii forțelor câmpurilor magnetice, săgeata dispozitivului se abate dintr-un anumit unghi. Scara de pe cap este imediat gradată în ohmi pentru o operare mai ușoară. În acest caz, se utilizează expresia rezistenței de curent conform formulei 3.

Ohmmetrul trebuie să mențină o tensiune de alimentare stabilă de la baterie pentru a asigura măsurători precise. În acest scop, calibrarea se aplică cu ajutorul unui rezistor de reglare suplimentar R reg. Cu ajutorul acestuia, înainte de începerea măsurării, alimentarea cu tensiune în exces de la sursă este limitată la circuit, se stabilește o valoare normalizată strict stabilă.

Determinarea tensiunii prin legea lui Ohm

Când lucrați cu circuite electrice, există momente în care este necesar să se determine căderea de tensiune pe un element, de exemplu, un rezistor, dar sunt cunoscute rezistența acestuia, care este de obicei marcată pe cutie, și curentul care trece prin acesta. Pentru a face acest lucru, nu trebuie să conectați un voltmetru, dar este suficient să utilizați calculele conform formulei 2.

În cazul nostru, pentru Figura 3, facem calcule: U = 2,5 4,8 = 12 V.

Determinarea curentului conform legii lui Ohm

Acest caz este descris de formula 3. Este folosit pentru a calcula sarcinile în circuitele electrice, selectați secțiunile transversale ale firelor, cablurilor, siguranțelor sau întrerupătoarelor.

În exemplul nostru, calculul arată astfel: I = 12 / 4,8 = 2,5 A.

Chirurgie de bypass

Această metodă în inginerie electrică este utilizată pentru a dezactiva funcționarea anumitor elemente ale circuitului fără a le dezasambla. Pentru a face acest lucru, scurtcircuitați bornele de intrare și de ieșire (în Figura 1 și 2) cu un fir la un rezistor inutil - îndepărtați-le.

Ca rezultat, curentul circuitului alege o cale de rezistență mai mică prin șunt și crește brusc, iar tensiunea elementului de șunt scade la zero.

Scurt circuit

Acest mod este un caz special de bypass și este de obicei prezentat în figura de mai sus atunci când scurtcircuitul este instalat la bornele de ieșire ale sursei. Când se întâmplă acest lucru, se creează curenți înalți foarte periculoși care pot șoca oamenii și pot arde echipamente electrice neprotejate.

Protecția este utilizată pentru combaterea defecțiunilor accidentale ale rețelei electrice. Sunt setate la astfel de setări care nu interferează cu funcționarea circuitului în modul normal.Au tăiat curentul doar în caz de urgență.

De exemplu, dacă un copil conectează accidental un fir la o priză de uz casnic, atunci un comutator automat configurat corespunzător pe panoul de intrare în apartament va opri aproape imediat curentul.

Tot ceea ce este descris mai sus se referă la legea lui Ohm pentru o secțiune a unui circuit de curent continuu, nu la un circuit complet în care ar putea exista mult mai multe procese. Trebuie să ne imaginăm că aceasta este doar o mică parte din aplicarea sa în inginerie electrică.

Modelele identificate de celebrul om de știință Georg Simon Ohm între curent, tensiune și rezistență sunt descrise în moduri diferite în diferite medii și circuite de curent alternativ: monofazat și trifazat.

Iată formulele de bază care exprimă raportul parametrilor electrici în conductorii metalici.

Formule mai complexe pentru a efectua calcule speciale ale legii lui Ohm în practică.

După cum puteți vedea, cercetările efectuate de genialul om de știință Georg Simon Ohm sunt de mare importanță chiar și în timpul nostru de dezvoltare rapidă a ingineriei electrice și automatizării.