Օհմի օրենքը. Ինչպես գործում է (բանաձև և Օհմի օրենքի եռանկյուն)

Electrical4u

դաշտ: Հիմնական էլեկտրական

China

Ինչ է Օհմի օրենքը:

Օհմի օրենքը պնդում է, որ հաղորդիչով անցնող էլեկտրական հոսանքը նրա ծայրերի միջև գոյություն ունեցող պոտենցիալ տարբերության (լարում) հետ համեմատական է, եթե հաղորդիչի ֆիզիկական պայմանները չեն փոխվում:

Այլ կերպ ասած, հաղորդիչի ցանկացած երկու կետերի միջև պոտենցիալ տարբերության հարաբերությունը նրանց միջև անցնող հոսանքի հետ հաստատուն է, եթե ֆիզիկական պայմանները (օրինակ, ջերմունակություն և այլն) չեն փոխվում:

Մաթեմատիկորեն Օհմի օրենքը կարող է արտահայտվել այսպես,

$\begin{align*} I \propto V \end{align*}$

Ներմուծելով համեմատականության հաստատունը, հաղորդիչի դիմադրությունը R, ստանում ենք,

$\begin{align*} I = \frac{V}{R} \,\, or \,\, V = I * R \end{align*}$

որտեղ,

R հաղորդիչի դիմադրությունն է Օհմերով ( $\Omega$ ),
I-ն հոսանքն է արտահողի միջով Ամպեր (A) չափով,
V-ն լարումը կամ հնարավոր տարբերությունը արտահողի ծայրակետերում Վոլտ (V) չափով:

Օհմի օրենքը կիրառվում է և DC և AC հոսանքների համար:

Հնարավոր տարբերությունը կամ լարումը (V), հոսանքը (I) և դիմադրությունը (R) էլեկտրական շղթայում առաջին անգամ հայտնաբերվել է գերմանացի ֆիզիկոս Ջորջ Սիմոն Օհմի կողմից:

Դիմադրության միավորը Օհմ ( $\Omega$ ) անվանվել է Ջորջ Սիմոն Օհմի պատվին:

Ինչպե՞ս գործում է Օհմի օրենքը:

Օհմի օրենքի սահմանման համաձայն, հոսանքը արտահողի կամ դիմադրիչի երկու կետերում համամերորն է լարումի կամ հնարավոր տարբերության հետ այդ կետերում:

Բայց… դա կարող է մի փոքր դժվար լինել հասկանալ:

Այսպիսով, եկեք ստանանք Օհմի օրենքի ավելի լավ ինտուիտիվ գաղափար օգտագործելով մի քանի անալոգիաներ:

Նմանություն 1

Դիտարկեք ջրավազան, որը դիմաց է գտնվում բաց հողից որոշակի բարձրության վրա։ Ջրավազանի ներքևում է դիմաց է գտնվում խորանարդ ալյումինի հոսքը, ինչպես ցուցադրված է նկարում։

Analogy 1.png

Հոսքի վերջում գտնվող ջրի ճնշումը պասկալներով նման է էլեկտրական շղթայում լարմանը կամ պոտենցիալ տարբերությանը։
Ջրի հոսքի արագությունը լիտրերով վայրկյանում նման է էլեկտրական շղթայում էլեկտրական հոսանքին կուլոններով վայրկյանում։
Ջրի հոսքին առաջ եղած սահմանափակումները, օրինակ անցումները խորանարդների միջև, նման են էլեկտրական շղթայում գտնվող դիմադրություններին։

Այսպիսով, ջրի հոսքի արագությունը անցումի սահմանափակումներով համեմատական է ջրի ճնշման տարբերությանը սահմանափակումների վրա։

Նմանապես, էլեկտրական շղթայում հոսանքը հոսող հաղորդիչի կամ դիմադրության միջև երկու կետերում համեմատական է լարման կամ պոտենցիալ տարբերությանը հոսանքի հաղորդիչի կամ դիմադրության վրա։

Կարող ենք նաև ասել, որ ջրի հոսքին առաջ եղած դիմադրությունը կախված է խորանարդի երկարությունից, խորանարդի նյութից և ջրավազանի բարձրությունից բաց հողից։

Օհմի օրենքը նման ձևով էլեկտրական շղթայում գործում է, որ էլեկտրական դիմադրությունը հոսանքի հաղորդման համար կախված է հաղորդիչի երկարությունից և հաղորդիչի նյութից։

Նմանություն 2

Ջրային հիդրավլիկ շղթայի և էլեկտրական շղթայի միջև պարզ նմանությունը ցույց է տալիս, թե ինչպես գործում է Օհմի օրենքը նկարում ցուցադրված է։

Analogy 2.png Analogy 2.2.png

Ինչպես ցուցադրված է, եթե ջրի ճնշումը հաստատուն է և սահմանափակումը ավելանում է (դա դարձնում է ջրի հոսքը ավելի դժվար), ապա ջրի հոսքի արագությունը նվազում է։

Նմանապես, էլեկտրական շղթայում, եթե լարումը կամ պոտենցիալ տարբերությունը հաստատուն է և դիմադրությունը ավելանում է (դա դարձնում է հոսանքի հոսքը ավելի դժվար), ապա հոսանքի արագությունը նվազում է։

Հիմա, եթե ջրի հոսքի սահմանափակումը հաստատուն է և բոմպի ճնշումը ավելանում է, ջրի հոսքի արագությունը ավելանում է:

Նմանապես, էլեկտրական շղթայում, եթե դիմադրությունը հաստատուն է և պոտենցիալ տարբերությունը կամ լարումը ավելանում է, ապա էլեկտրական լիցքի հոսքի արագությունը, այսինքն հոսանքը ավելանում է:

Օհմի օրենքի բանաձև

Լարումը կամ պոտենցիալ տարբերությունը, հոսանքը և դիմադրությունը կարող են գրվել երեք տարբեր ձևերով:

Եթե մենք գիտենք երկու արժեքը, կարող ենք հաշվել երրորդ անհայտ արժեքը Օհմի օրենքի հարաբերության օգնությամբ: Այսպիսով, Օհմի օրենքը շատ օգտակար է էլեկտրոնիկայում և էլեկտրական բանաձևերում և հաշվարկներում:

Եթե հայտնի էլեկտրական հոսանքը հոսում է հայտնի դիմադրությունով, ապա դիմադրության վրա առաջացած լարումը կարող է հաշվվել հետևյալ հարաբերությամբ

$\begin{align*} V = IR \,\, i.e., \,\, Potential \,\, Difference = Current * Resistance \end{align*}$

Եթե հայտնի լարումը կիրառվում է հայտնի դիմադրության վրա, ապա հոսանքը, որը հոսում է դիմադրության միջով, կարող է հաշվվել հետևյալ հարաբերությամբ

$\begin{align*} I = \frac{V}{R} \,\, i.e., \,\, Current = \frac{Potential \,\, Diffrence}{Resistance} \end{align*}$

Երբ հայտնի լարումը կիրառվում է անհայտ դիմադրության վրա և հոսանքը, որը հոսում է դիմադրության միջոցով, նույնպես հայտնի է, ապա անհայտ դիմադրության արժեքը կարող է հաշվարկվել հետևյալ հարաբերությամբ

$\begin{align*} R = \frac{V}{I} \,\, i.e., \,\, Resistance = \frac{Potential \,\, Diffrence}{Current} \end{align*}$

Օհմի օրենքի բանաձևը հզորության համար

Հզորությունը փոխանցվում է հոսանքի և լարման արտադրյալի միջոցով։

Այժմ դնենք $V = I * R$ հավասարման (1) մեջ, ստանում ենք,

$\begin{equation*} P = IR * I = I^2*R \end{equation*}$

Այս բանաձևը հայտնի է որպես Օհմի կողմից կորսացումների բանաձև կամ դիմադրության առաջացրած ջերմության բանաձև:

Հիմա դնելով $I = \frac{V}{R}$ բանաձև (1)-ում ստանում ենք,

(3) $\begin{equation*} P = V * \frac{V}{R}= \frac{V^2}{R} \end{equation*}$

Այս հարաբերությունից հետևում է, որ կարող ենք որոշել դիմադրության մեջ կորսացող զանգվածը, եթե հայտնի են կամ լարումը և դիմադրությունը, կամ հոսանքը և դիմադրությունը:

Նաև կարող ենք որոշել անհայտ դիմադրության արժեքը, օգտագործելով այս հարաբերությունը, եթե հայտնի է կամ լարումը կամ հոսանքը:

$\begin{align*} R = \frac{V^2}{P} \,\, \& \,\, R = \frac{P}{I^2} \end{align*}$

Եթե հայտնի են հզորության, լարման, հոսանքի և դիմադրության ցանկացած երկու փոփոխական, ապա Օհմի օրենքի օգնությամբ կարող ենք որոշել մյուս երկու փոփոխականները:

$\begin{align*} P = \frac{V^2}{R} \,\,or\,\,R = \frac{V^2}{P} \,\,or\,\, V = \sqrt{PR} \end{align*}$

$\begin{align*} P = {I^2}{R} \,\,or\,\, R = \frac{P}{I^2} \,\,or\,\, I = \sqrt{\frac{P}{R}} \end{align*}$

Օհմի օրենքի սահմանափակումները

Այստեղ քննարկվում են Օհմի օրենքի որոշ սահմանափակումները։

Օհմի օրենքը չի կիրառվում բոլոր ոչ մետաղային հոսանքահաղորդիչների համար։ Օրինակ, սիլիկոն կարբոնի համար հարաբերությունը տրվում է հետևյալ ձևով՝ $V = KI^m$ , որտեղ K և m հաստատուններ են և m<1։
Օհմի օրենքը չի կիրառվում հետևյալ ոչ գծային էլեմենտների համար։

Հաղորդականություն
Կապացիտորություն
ึółուսակներ
Վակուում խորանարդներ
Էլեկտրոլիտներ
Մածուցիկ դիմաներ
Աղյուսական լամպեր
Զեների դիոդ

(Նշենք, որ ոչ գծային էլեմենտները այն էլեմենտներն են, որոնց համար հոսանքի և լարման հարաբերությունը ոչ գծային է, այսինքն, հոսանքը չի համեմատական կիրառված լարմանը։)

Օհմի օրենքը կիրառվում է միայն մետաղային հողումների համար հաստատուն ջերմունակության դեպքում։ Եթե ջերմունակությունը փոխվում է, օրենքը կիրառվում չէ։
Օհմի օրենքը նաև չի կիրառվում միակողմանի ցանցերի համար։ Նշենք, որ միակողմանի ցանցը պարունակում է միակողմանի էլեմենտներ, ինչպիսիք են տրանզիստորները, դիոդները և այլն։ Միակողմանի էլեմենտները այն էլեմենտներն են, որոնք թույլ են տալիս հոսանքի հոսքը միայն մի ուղղությամբ։

Օհմի օրենքի եռանկյուն

Օհմի օրենքի հիմնական բանաձևերը համարժեք են Օհմի օրենքի եռանկյանը։

Օհմի օրենքի եռանկյուն.png

Օհմի օրենքի պրակտիկական խնդիրներ

Օրինակ 1

Ներկայացված է հողումը ներքևում, որտեղ հոսանքը 4 A է և հողումը 15 Ω է։ Օհմի օրենքի օգնությամբ որոշեք ցանցի վրա առաջացած լարումը։

Լուծում:

Տվյալ տվյալները. $I = 4\,\,A$ և $R = 15\,\,\Omega$

Օհմի օրենքի համաձայն,

$\begin{align*} \begin{split} V = I * R \\ = 4*15 \\ V = 60 \,\, Volts \end{split} \end{align*}$

Այսպիսով, Օհմի օրենքի հավասարման օգնությամբ, ստանում ենք շղթայի վրա 60 Վ լարում:

Օրինակ 2

Ներկայացված շղթայում 24 Վ աղբյուրային լարումը կիրառվում է 12 Օմ դիմադրության վրա: Օհմի օրենքի օգնությամբ որոշեք դիմադրության միջոցով անցնող հոսանքը:

$\begin{equation*} P = V * I \end{equation*}$

Լուծում.

Արտածված տվյալները՝ $V = 24\,\,V$ և $R = 12\,\,\Omega$

Օհմի օրենքի համաձայն,

$\begin{align*} \begin{split} I = \frac{V}{R} \\ = \frac{24}{12} \\ I = 2 \,\, A (Ampere) \end{split} \end{align*}$

Այսպիսով, Օհմի օրենքի հավասարման օգնությամբ ստանում ենք, որ հոսանքը դիմացնող դիմադրությունով 2 A է:

Օրինակ 3

Ներկայացված շղթայում սեփական լարումը 24 V է, և հոսանքը անհայտ դիմադրությունով 2 A է։ Օհմի օրենքի օգնությամբ որոշել անհայտ դիմադրության արժեքը:

Լուծումը

Արտածված տվյալները՝ $V = 24\,\,V$ և $I = 2\,\,A$

Օհմի օրենքի համաձայն,

$\begin{align*} \begin{split} R = \frac{V}{I} \\ = \frac{24}{2} \\ R = 12 \,\, \Omega \end{split} \end{align*}$

Այսպիսով, Օհմի օրենքի հավասարման օգտագործմամբ մենք ստանում ենք անհայտ դիմադրության արժեքը $12\,\,\Omega$ :

Օհմի օրենքի կիրառությունները

Օհմի օրենքի որոշ կիրառությունները ներառում են.

Հաշվել էլեկտրական շղթայի անհայտ պոտենցիալ տարբերությունը կամ լարումը, դիմադրությունը և հոսանքի հոսքը։
Օհմի օրենքը օգտագործվում է էլեկտրոնային շղթայում հաշվելու էլեկտրոնային կազմակերպությունների ներքին լարման կորությունը։
Օհմի օրենքը օգտագործվում է DC չափման շղթաներում, հատկապես դիմադրության փոքր շղթայում, որտեղ հոսանքը հանձնվում է ցանցային շղթայի միջոցով։

Աղբյուր՝ Electrical4u

Հայտարարություն՝ Պահպանել նախնականը, լավ հոդվածները արժանի են կիսվել, եթե կա իրավունքի խախտում խորհուրդ է կատարել հեռացում։