Profesionálny elektrikár, špecializovaný elektronický inžinier, sa nemôže obísť okolo Ohmovho zákona vo svojich vlastných činnostiach a vyriešiť všetky problémy spojené s nastavením, ladením, opravou elektronických a elektrických obvodov.
V skutočnosti každý potrebuje pochopenie tohto zákona. Pretože každý v každodennom živote sa musí vysporiadať s elektrinou.
A hoci zákon nemeckého fyzika Ohma je zabezpečený stredoškolským kurzom, v praxi to nie je vždy študované včas. Preto budeme vo svojom materiáli zvažovať takú dôležitú tému pre život a zaoberáme sa možnosťami písania vzorca.
Samostatná časť a kompletný elektrický obvod
Pokiaľ ide o elektrický obvod z hľadiska uplatňovania Ohmovho zákona na obvod, mali by sa uviesť dve možné možnosti výpočtu: pre jednu časť a pre plnohodnotný obvod.
Výpočet aktuálnej oblasti elektrického obvodu
Časť obvodu sa spravidla považuje za súčasť obvodu s výnimkou zdroja EMF, ktorá má ďalší vnútorný odpor.
Výpočtový vzorec je preto v tomto prípade jednoduchý:
I = U / R,
Kde:
- ja - súčasná sila;
- U - použité napätie;
- R - odpor.
Interpretácia vzorca je jednoduchá - prúd, ktorý tečie cez určitú časť obvodu, je úmerný napätiu, ktoré je naň pripojené, a odpor je nepriamo úmerný.
Takzvaná grafická „sedmokráska“, prostredníctvom ktorej je prezentovaná celá škála variácií formulácií založených na Ohmovom zákone. Pohodlný nástroj na odkladanie vreciek: sektor „P“ - vzorce sily; sektor „U“ - vzorce napätia; sektor „I“ - súčasné vzorce; sektor „R“ - vzorce odolnosti
Vzorec teda jasne popisuje závislosť prúdu tečúceho samostatnou časťou elektrického obvodu vzhľadom na určité hodnoty napätia a odporu.
Je vhodné použiť vzorec napríklad na výpočet parametrov odporu, ktorý chcete do obvodu pripájať, ak je uvedené napätie s prúdom.
Ohmov zákon a dva dôsledky, ktoré musí mať každý profesionálny elektrikár, elektrotechnik, elektronický inžinier a každý, kto sa podieľa na prevádzke elektrických obvodov. Zľava doprava: 1 - aktuálna detekcia; 2 - stanovenie odporu; 3 - stanovenie napätia, kde I - prúdová sila, U - napätie, R - odpor
Vyššie uvedený údaj pomôže napríklad určiť prúd tečúci cez odpor 10 ohmov, na ktorý je privedené napätie 12 voltov. Nahradením hodnôt nájdeme - I = 12/10 = 1,2 ampér.
Podobne sa riešia problémy s nájdením odporu (keď je známy prúd s napätím) alebo napätia (keď je známe napätie s prúdom).
Takto je vždy možné zvoliť požadované prevádzkové napätie, požadovanú intenzitu prúdu a optimálny odporový prvok.
Vzorec, ktorý sa má používať, nevyžaduje zohľadnenie parametrov zdroja napätia. Okruh obsahujúci napríklad batériu sa však vypočíta pomocou iného vzorca. V diagrame: A - zahrnutie ampéra; V - zahrnutie voltmetra.
Mimochodom, spojovacie vodiče ktoréhokoľvek obvodu sú odporom. Veľkosť záťaže, ktorú musia znášať, je určená napätím.
Podľa Ohmovho zákona je teda možné presne zvoliť potrebný prierez vodiča v závislosti od materiálu jadra.
Na našom webe máme podrobné pokyny týkajúce sa výpočtu prierezu káblov na napájanie a prúd.
Možnosť výpočtu pre celý reťazec
Kompletný reťazec je už miestom (-ami), ako aj zdrojom EMF. To znamená, že v skutočnosti je vnútorný odpor zdroja EMF pridaný k existujúcej odporovej zložke časti obvodu.
Preto je určitá zmena vyššie uvedeného vzorca logická:
I = U / (R + r)
Hodnota vnútorného odporu EMF podľa Ohmovho zákona pre celý elektrický obvod sa môže, samozrejme, považovať za zanedbateľnú, hoci v mnohých ohľadoch táto hodnota odporu závisí od štruktúry zdroja EMF.
Pri výpočte zložitých elektronických obvodov, elektrických obvodov s mnohými vodičmi je však dôležitý faktor prítomnosť ďalšieho odporu.
Pri výpočtoch v plnohodnotnom elektrickom obvode sa vždy zohľadňuje odporová hodnota zdroja emf. Táto hodnota sa pripočíta k odporu samotného elektrického obvodu. V diagrame: I - prúdový tok; R je vonkajší odporový prvok; r je odporový faktor EMF (zdroj energie)
Pri obvode aj pri úplnom okruhu by sa mal zohľadniť prirodzený moment - použitie konštantného alebo premenlivého prúdu.
Ak sa vyššie uvedené body, charakteristické pre Ohmov zákon, posudzovali z hľadiska použitia jednosmerného prúdu, respektíve so striedavým prúdom, všetko vyzerá trochu inak.
Posúdenie práva na premennú
Pojem „odpor“ voči podmienkam prechodu striedavého prúdu by sa mal považovať skôr za pojem „impedancia“. Toto je kombinácia aktívneho odporového zaťaženia (Ra) a zaťaženia vytvoreného reaktívnym odporom (Rr).
Takéto javy sú spôsobené parametrami indukčných prvkov a zákonmi o prepínaní, ktoré sa uplatňujú na hodnotu premenlivého napätia - sínusovú hodnotu prúdu.
Toto sa javí ako ekvivalentný obvod elektrického obvodu so striedavým prúdom na výpočet pomocou formulácií založených na zásadách Ohmovho zákona: R - odporová zložka; C je kapacitná zložka; L je indukčná zložka; EMF je zdrojom energie; Prúd I-prúdu
Inými slovami, existuje efekt postupujúcich (oneskorujúcich) prúdových hodnôt z hodnôt napätia, ktorý je sprevádzaný výskytom aktívnych (odporových) a reaktívnych (indukčných alebo kapacitných) kapacít.
Výpočet týchto javov sa vykonáva pomocou vzorca:
Z = U / I alebo Z = R + J * (XL - XC)
Kde: Z - impedancia; R - aktívne zaťaženie; XL , XC - induktívne a kapacitné zaťaženie; J - koeficient.
Sériové a paralelné zapojenie prvkov
Pre prvky elektrického obvodu (časť obvodu) je charakteristickým momentom sériové alebo paralelné pripojenie.
V súlade s tým je každý typ spojenia sprevádzaný odlišnou povahou prúdu a napájacieho napätia. V tejto súvislosti sa Ohmov zákon uplatňuje aj odlišne v závislosti od možnosti zahrnúť prvky.
Odporový obvod
Pokiaľ ide o sériové pripojenie (časť obvodu s dvoma komponentmi), používa sa tento vzorec:
- I = i1 = I2 ;
- U = U1 + U2 ;
- R = R1 + R2
Táto formulácia jasne ukazuje, že bez ohľadu na počet odporových komponentov zapojených do série, prúd tečúci v obvode sa nemení.
Spojenie odporových prvkov v obvodovej časti v sérii navzájom. Pre túto možnosť sa uplatňuje vlastný zákon o výpočte. V diagrame: I, I1, I2 - prúdový tok; R1, R2 - odporové prvky; U, U1, U2 - privedené napätie
Veľkosť napätia privedeného na existujúce odporové komponenty obvodu je súčtom celkovej hodnoty zdroja emf.
V tomto prípade je napätie na každej jednotlivej zložke rovné: Ux = I * Rx.
Celkový odpor by sa mal považovať za súčet menovitých hodnôt všetkých odporových komponentov obvodu.
Obvod paralelne zapojených odporových prvkov
V prípade paralelného spojenia odporových komponentov sa nasledujúci zákon považuje za spravodlivý z hľadiska práva nemeckého fyzika Ohma:
- I = i1 + I2 … ;
- U = U1 = U2 … ;
- 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + …
Možnosti na kompilovanie úsekov obvodu „zmiešaného“ typu pri použití paralelného a sériového pripojenia nie sú vylúčené.
Spojenie odporových prvkov v obvode súbežne navzájom. Pre túto možnosť sa uplatňuje vlastný zákon o výpočte. V diagrame: I, I1, I2 - prúdový tok; R1, R2 - odporové prvky; U je sčítané napätie; A, B - vstupné / výstupné body
Pri takýchto variantoch sa výpočet obvykle vykonáva počiatočným výpočtom odporovej hodnoty paralelného pripojenia. Potom sa k výsledku pridá hodnota odporu zapojeného do série.
Integrálne a diferenciálne formy práva
Všetky vyššie uvedené body s výpočtami sa vzťahujú na podmienky, keď sa v elektrických obvodoch používajú vodiče tzv. „Homogénnej“ štruktúry.
Medzitým sa v praxi musí často zaoberať výstavbou obvodu, kde sa štruktúra vodičov mení v rôznych oblastiach. Používajú sa napríklad drôty väčšieho prierezu alebo naopak menšie drôty vyrobené z rôznych materiálov.
S cieľom zohľadniť tieto rozdiely existuje variácia tzv. „Ohmovho diferenciálneho integrálneho zákona“. Pre nekonečne malý vodič sa úroveň prúdovej hustoty vypočíta v závislosti od sily a vodivosti.
Na základe diferenciálneho výpočtu sa použije vzorec: J = * * E
Pri integrálnom výpočte v uvedenom poradí: I * R = -1 - -2 + +
Tieto príklady sú však skôr bližšie k vysokej škole matematiky a v praxi sa obyčajný elektrikár v skutočnosti nepoužíva.
Podrobná analýza Ohmovho zákona v nižšie uvedenom videu pomôže konečne upevniť znalosti týmto smerom.
Zvláštna videonahrávka kvalitatívne posilňuje teoretickú písomnú prezentáciu:
Práca elektrikára alebo činnosť elektronického inžiniera je neoddeliteľne spojená s okamihmi, keď skutočne musíte dodržiavať zákon Georga Ohma v akcii. Toto sú niektoré bežné pravdy, ktoré by mal každý odborník vedieť.
Rozsiahle znalosti o tejto otázke sa nevyžadujú - stačí sa naučiť tri hlavné variácie formulácie, aby sa dali úspešne uplatniť v praxi.
Chcete tento materiál doplniť hodnotnými komentármi alebo vyjadriť svoj názor? Prosím, napíšte komentár do bloku pod článkom. Ak máte akékoľvek otázky, obráťte sa na našich odborníkov.