Ohm’s lög: Hvernig það virkar (Formúla og Ohm’s lögatriangel)

Electrical4u

Svæði: Grunnar af elektrú

China

Hvað er Ohm’s lög?

Ohm’s lög segir að rafstraumur sem fer í gegnum allan leiðara sé í beinu hlutfalli við spennuskilann (rafspenna) á endapunktum hans, ef efnahugslegar skilyrði leiðarans eru óbreytt.

Annað orð með öðrum, hlutfallið milli spennuskilsins á tveimur punktum í leiðara og straumnum sem fer milli þeirra er fast, ef efnahugslegar skilyrði (t.d. hitastig o.s.frv.) eru óbreytt.

Stærðfræðilega má útfæra Ohm’s lög svona,

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

Með því að koma inn fastanúverndarsölutölu, móttegundina R í ofangreindu jöfnunni, fáum við,

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

Þar sem,

R er móttegund leiðarans í ohmum ( $\Omega$ ),

I er straumurinn í leitara í amperum (A),

V er spennan eða spennafræði mæld yfir leitara í voltum (V).

Ohm's lög gilda bæði fyrir DC og AC.

Sambandið milli spennu eða spennafræði (V), straumsins (I) og móttaka (R) í rafkerfi var fyrst uppgötvað af þýskvísindamanni George Simon Ohm.

Eining móttakar er ohm ( $\Omega$ ) sem var nefnd í heiðursminningu á George Simon Ohm.

Hvernig virkar Ohm's lög?

Samkvæmt skilgreiningu Ohm's laga er straumurinn sem fer í gegnum leitara eða móttaka á milli tveggja punkta dreifur í háð við mismun spennu (eða spennafræði) yfir leitara eða móttaka.

En... það getur verið að þetta sé einhverjum erfitt að skilja.

Svo skulum við fá betri ímynd fyrir Ohm's lög með hjálp af dæmum.

Myndun 1

Hér er hægt að hugsa sér vatnsskrif með ákveðinn hæð yfir jarð. Það er slökkvihala á botninum af vatnsskrifi eins og sýnt er í myndinni hér fyrir neðan.

Myndun 1.png

Þrýstingur vatns í pascalum á endanum slökkvihalans er jafngild spennu eða spennafrávik í rafmengi.
Rennsluvatnsins í lítrum á sekúndu er jafngild straumi í kúlómbum á sekúndu í rafmengi.
Þrýstingar sem takast við vatnsrennslu, eins og apertúrur settar í rør milli tveggja punkta, eru jafngild við mótstandi í rafmengi.

Þannig er rennsluvatnsins gegnum apertúru mótstandarmikil við muninn í vatnthrýstingu á báðum hliðum apertúrunnar.

Samanburðarlega í rafmengi er straumurinn sem fer gegnum leitarara eða mótstandi milli tveggja punkta beint sameiginlegt við muninn í spennu eða spennafrávik á báðum hliðum leitarara eða mótstandsins.

Við getum einnig sagt að mótstandurinn sem tekur við vatnsrennslu fer eftir lengd rórsins, efni rórsins og hæð vatnsskrifsins yfir jarð.

Ohms lög virka á sama hátt í rafmengi þar sem rafmagnsmótstandurinn sem tekur við straumferð fer eftir lengd leitarara og efni leitarara sem notuð er.

Myndun 2

Einfald myndun milli vatnshydraulískra skrif og rafmengja til að lýsa hvernig Ohms lögin virka er sýnt í myndinni hér fyrir neðan.

Myndun 2.png Myndun 2.2.png

Svo sem sýnt er, ef vatnthrýstingurinn er fastur og mótstandurinn stækkar (gerir það erfitt fyrir vatnið að renna), þá lækkar rennsluvatnsins.

Samanburðarlega í rafmengi, ef spennan eða spennafrávik er fast og mótstandurinn stækkar (gerir það erfitt fyrir straumnum að ferðast), þá lækkar ferð rafefnis, þ.e. straumurinn.

Ef skorða á vatnsvæðinu er fast og pumpuprestur aukast, þá aukast flæðisferð vatns.

Svipað er í rafkerfi, ef viðmiðun er fast og spenna eða rafspenna aukast, þá aukast ferð rafhlekkjar, þ.e. straumur.

Ohm’s Law Formula

Samhengið milli spennu eða spennumismunar, straums og viðmiðunar getur verið skrifað á þremur mismunandi vegu.

Ef við vitum tvo gildi, getum við reiknað þriðja óþekktu gildi með hjálp Ohm's laga samhengis. Þannig er Ohm's lag sérstakt gagnlegt í tölvutekníku og rafverksreikningum.

Þegar þekktur rafstraum fer í gegnum þekkta viðmiðun, þá getur spennufall yfir viðmiðuninni verið reiknað með samhenginu

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

Þegar þekkt spenna er lagð yfir þekkta viðmiðun, þá getur straumur sem fer í gegnum viðmiðunina verið reiknaður með samhenginu

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

Þegar þekkt spenna er lagð á við óþekkta viðbótarhætti og straumurinn sem fer gegnum viðbótarhættið er einnig þekktur, þá getur gildi óþekkta viðbótarhættisins verið reiknað með eftirfarandi samböndi

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

Ohm’s Law Formula for Power

Orkaflutningurinn er margfeldi af stöðugri spennu og elektrískum straumi.

Nú, setjið $V = I * R$ í jöfnu (1) fáum við,

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

Þessi jafna er kend sem spennaflæðisformúla eða viðmótshittingarformúla.

Settu $I = \frac{V}{R}$ í jöfnu (1) fáum við,

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

Úr þessari tengslamengi getum við ákveðið aflsleyslu í viðmot ef annaðhvort spenna og viðmót eða straumur og viðmót eru þekkt.

Við getum einnig ákveðið óþekkt viðmótsgildi með því að nota þessa tengslamengi ef annaðhvort spenna eða straumur er þekkt.

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

Ef tvær breytur af afl, spennu, straumi og viðmót eru þekktar, þá getum við ákveðið aðrar tvær breytur með því að nota Ohm's lög.

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

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

Ohms laga takmarkanir

Það eru nokkrar takmarkanir á Ohms lag sem verða lýst hér fyrir neðan.

Ohms lög gildir ekki fyrir allar ómetalleikara leiðara. Til dæmis, fyrir sílícíkarbid er sambandið gefið með $V = KI^m$ þar sem K og m eru fastastærðir og m<1.
Ohms lög gildir ekki fyrir eftirtöld ólínuar atriði.

Spenna
Kapassvið
Semicundúktur
Tómyndarrör
Elektrolýt
Kolvetöflur
Bogalýsir
Zener-diod

(Athugið að ekki-línulegar hlutir eru þeir sem tengslin milli straums og spennu eru ekki-línuleg, þ.a. straumur er ekki nákvæmlega í samhengi við beðinn spennu.)

Ohm's lög gilda aðeins fyrir metalleitra á fastri hitastigi. Ef hitastig breytist, gilda lögin ekki.
Ohm's lög gilda einnig ekki fyrir einstefna net. Athugið að einstefna net innihaldi einstefna hluti eins og rafmagnsþyngdir, dioder o.s.frv. Einstefna hlutar eru þeir sem leyfa straum til að flyta aðeins í einni stefnu.

Ohm's Law Triangle

Grunnformúlurnar fyrir Ohm's lög eru samfelltar hér fyrir neðan í Ohm's law triangle.

Ohm’s Law Triangle.png

Próf dæmi um Ohm's lög

Dæmi 1

Svo sem sýnt er í straumkerfinu hér fyrir neðan, fer straumur af 4 A yfir viðmót af 15 Ω. Ákvarða spennufall í kerfinu með Ohm's lögum.

Lausn:

Gefin gögn: $I = 4\,\,A$ og $R = 15\,\,\Omega$

Samkvæmt lögum Ohms,

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

Þannig fáum við, með því að nota jöfnu Ohms, spennufall á 60 V í straumnetinu.

Dæmi 2

Svo sem sýnt er í straumnetinu hér að neðan, er spenna af 24 V beitt á viðmot af 12 Ω. Ákvarðaðu strauminn sem fer gegnum viðmótet með lögum Ohms.

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

Lausn:

Gefin gögn: $V = 24\,\,V$ og $R = 12\,\,\Omega$

Eftir Óhm's lög,

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

Þannig fáum við með hjálp jöfnunnar í Óhm's lög að straumurinn sem fer gegnum viðstandan er 2 A.

Dæmi 3

Svo sem sýnt er í straumarásinu hér að neðan, er spennaframlag 24 V og straumurinn sem fer gegnum óþekkta viðstandan er 2 A. Ákvarðaðu óþekkta gildi viðstandsins með hjálp Óhm's lags.

Lausn:

Gefin gögn: $V = 24\,\,V$ og $I = 2\,\,A$

Eftir Óhm's lög,

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

Með því að nota Ohm's lög fáum við upplýsingar um óþekkta viðmot. $12\,\,\Omega$ .

Notkun Ohm's lags

Sumar notkunar Ohm's lags eru:

Til að reikna óþekkt spenna, viðmot eða straum í rafverki.
Ohm's lag er notað til að ákvarða innskotaða spennuleit í rafrænum kerfum.
Ohm's lag er notað í DC mælingakerfum, sérstaklega í DC ammetrum þar sem læg viðmótsflæði er notað til að stjórna straumi.

Uppruni: Electrical4u

Skilaboð: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.