ომის კანონი: როგორ უშვებს (ფორმულა და ომის კანონის ტრიანგული)

Electrical4u

ველი: ბაზიური ელექტროტექნიკა

China

რა არის ომის კანონი?

ომის კანონი აცხადებს, რომ ელექტრული დენი, რომელიც გადის ნებისმიერ შემძღვრაში, პროპორციულად ზრდის პოტენციალური განსხვავების (ვოლტაჟის) შესაბამის მისი ბოლოების შორის, თუ შემძღვრის ფიზიკური პირობები არ იცვლება.

სხვა სიტყვებით, ნებისმიერი ორ წერტილის შორის შემძღვრის პოტენციალური განსხვავების დენთან შორის შეფარდება მუდმივია, თუ ფიზიკური პირობები (მაგალითად, ტემპერატურა და ა.შ.) არ იცვლება.

მათემატიკურად, ომის კანონი შეიძლება გამოიხატოს შემდეგნაირად,

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

შემდეგ შეფარდების მუდმივი პროპორციულობის შემდეგ, რეზისტენცია R შემდეგი განტოლებიდან, მივიღებთ,

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

სადაც,

R არის შემძღვრის რეზისტენცია ომებში ( $\Omega$ ),
I არის დენი მისაღებზე ამპერებში (A),
V არის ვოლტაჟი ან პოტენციალური განსხვავება მისაღებზე ვოლტებში (V).

ოჰმის კანონი გამოიყენება და DC-ში და AC-ში.

პოტენციალური განსხვავება ან ვოლტაჟი (V), დენი (I) და წინააღმდეგობა (R) ელექტროსისტემაში პირველად გამოიცნო გერმანელი ფიზიკოსი ჯორჯ სიმონ ოჰმი.

წინააღმდეგობის ერთეული არის ოჰმი ( $\Omega$ ) დაარქვეს ჯორჯ სიმონ ოჰმის პატივს.

როგორ მუშაობს ოჰმის კანონი?

ოჰმის კანონის განმარტებით, დენი მისაღებზე ან რეზისტორზე არის პროპორციული ვოლტაჟის ან პოტენციალური განსხვავების სხვაობას მისაღებზე ან რეზისტორზე.

მაგრამ… ეს შეიძლება ცოტა რთული იყოს გაგება.

ასე რომ, მოდით უფრო ინტუიტიური გაგება მივიღოთ ოჰმის კანონის შესახებ ანალოგიების გამოყენებით.

ანალოგია 1

გადაიფიქრეთ წყალის დანარჩენი, რომელიც დაშორებულია ზემოთ დან მიწის ზედაპირიდან კონკრეტული სიმაღლით. წყალის დანარჩენის ქვედა ნაწილზე არის ჰოზი, როგორც ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ სურათზე.

Analogy 1.png

ჰოზის ბოლოში წყალის წნევა პასკალებში ანალოგიურია ელექტრო წრედში ვოლტაჟს ან პოტენციალურ სხვაობას.
წყალის გადატევის სიჩქარე ლიტრებში წამში ანალოგიურია ელექტრო წრედში ელექტრო დენს კულონებში წამში.
წყალის გადატევის შეზღუდვები, როგორიცაა პიპებში დათვლილი აპერტურები, ანალოგიურია ელექტრო წრედში რეზისტორებს.

ასე რომ, აპერტურული შეზღუდვის მიერ წყალის გადატევის სიჩქარე პროპორციულია აპერტურის გარეშე წყალის წნევის სხვაობას.

ანალოგიურად, ელექტრო წრედში, კონდუქტორის ან რეზისტორის მიერ გადატევის დენი პროპორციულია კონდუქტორის ან რეზისტორის გარეშე ვოლტაჟის ან პოტენციალური სხვაობის სხვაობას.

ასევე შეგვიძლია ვთქვათ, რომ წყალის გადატევის შეზღუდვა დამოკიდებულია პიპის სიგრძეზე, პიპის მასალაზე და დანარჩენის სიმაღლეზე ზემოთ დან მიწის ზედაპირიდან.

ჰომის კანონი მსგავს სახით მუშაობს ელექტრო წრედში, რომ ელექტრო დენის შეზღუდვა დამოკიდებულია კონდუქტორის სიგრძეზე და კონდუქტორის მასალაზე.

ანალოგია 2

ჰიდრავლიკური წყალის წრედისა და ელექტრო წრედის შორის ადვილი ანალოგია იმის აღსაწერად, თუ როგორ მუშაობს ჰომის კანონი, ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ სურათზე.

Analogy 2.png Analogy 2.2.png

როგორც ნაჩვენებია, თუ წყალის წნევა მუდმივია და შეზღუდვა ზრდას იღებს (რაც წყალის გადატევას უფრო რთულ ხდის), მაშინ წყალის გადატევის სიჩქარე დაიკლება.

ანალოგიურად, ელექტრო წრედში, თუ ვოლტაჟი ან პოტენციალური სხვაობა მუდმივია და რეზისტენცია ზრდას იღებს (რაც დენის გადატევას უფრო რთულ ხდის), მაშინ ელექტრო დენის სიჩქარე დაიკლება.

თუ წყლის დარტყმა მუდმივია და გადარეკის წნევა ზრდის, წყლის დარტყმაც ზრდის.

ანალოგიურად, ელექტრო წრედში, თუ დაბრკოლება მუდმივია და პოტენციალური განსხვავება ან ძაბვა ზრდის, მაშინ ელექტრო დარტყმა, ანუ დენი ზრდის.

ოჰმის კანონის ფორმულა

ძაბვას ან პოტენციალურ განსხვავებას, დენს და დაბრკოლებას შორის ურთიერთდება შემდეგი სამი გზით შესაძლებელია ჩაწერა.

თუ ჩვენ ვიცით ნებისმიერი ორი მნიშვნელობა, შეგვიძლია გამოვთვალოთ მესამე უცნობი მნიშვნელობა ოჰმის კანონის ურთიერთდების გამოყენებით. ამიტომ, ოჰმის კანონი ძალიან საჭიროა ელექტრონიკასა და ელექტრო ფორმულებისა და გამოთვლებისთვის.

როცა ცნობილი დენი გადის ცნობილი დაბრკოლების მიერ, დაბრკოლების მიერ შემდეგი ურთიერთდებით შეიძლება გამოთვალოთ ძაბვის დარტყმა

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

როცა ცნობილი ძაბვა გადის ცნობილი დაბრკოლების მიერ, დენი, რომელიც გადის დაბრკოლების მიერ, შეიძლება გამოთვალოთ შემდეგი ურთიერთდებით

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

როდესაც ცნობილი ვოლტაჟი გამოყენებულია უცნობ რეზისტორზე და რეზისტორში გავლენის მქონე დენიც ცნობილია, მაშინ უცნობი რეზისტორის მნიშვნელობა შეგიძლია გამოთვალოთ შემდეგი კავშირით

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

ოჰმის კანონის ფორმულა სიმძლავრეზე

სიმძლავრის გადაცემა არის საწყისი ვოლტაჟისა და ელექტრო დენის პროდუქტი.

ახლა, ჩავსვათ $V = I * R$ კავშირში (1) ვიღებთ,

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

ამ ფორმულას ხშირად ეწოდება ოჰმის კარგვის ფორმულა ან რეზისტიული გათბობის ფორმულა.

ახლა ჩავსვათ $I = \frac{V}{R}$ პირველი განტოლებაში და მივიღებთ,

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

ზემოთ მოცემული ურთიერთდაკავშირებიდან შეგვიძლია განვსაზღვროთ ძაბვის დაკარგვა რეზისტორში, თუ ცნობილია ან ძაბვა და რეზისტორი ან დენი და რეზისტორი.

ზემოთ მოცემული ურთიერთდაკავშირების გამოყენებით შეგვიძლია განვსაზღვროთ უცნობი რეზისტორის მნიშვნელობა, თუ ცნობილია ან ძაბვა ან დენი.

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

თუ ცნობილია ძაბვა, დენი, რეზისტორი და ძაბვის დაკარგვის ნებისმიერი ორი ცვლადი, მაშინ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ოჰმის კანონი და განვსაზღვროთ დანარჩენი ორი ცვლადი.

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

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

ოჰმის კანონის შეზღუდვები

ქვემოთ განხილულია ოჰმის კანონის რამდენიმე შეზღუდვა:

ოჰმის კანონი არ გამოიყენება ყველა არ მეტალური წნევისთვის. მაგალითად, კარბიდის შემთხვევაში ურთიერთობა გამოიხატება ფორმულით $V = KI^m$ , სადაც K და m მუდმივებია და m<1.
ოჰმის კანონი არ გამოიყენება შემდეგ არწრფივ ელემენტებზე.

წინააღმდეგობა
კაპაციტანცია
ნახევროდ მიმართული
ვაკუუმის ლამპები
ელექტროლიტები
ნახშირო რეზისტორები
დугით გამწვანების ფანარები
ზენერის დიოდი

(შექმნილი ელემენტები არიან ისეთი ელემენტები, რომლებშიც მიმართულება მიმდევრობის და დაკარგული ძალის შორის არ არის წრფივი, ანუ მიმდევრობა არ არის ზუსტად პროპორციული დაკარგული ძალის მიმართ.)

ოჰმის კანონი გამოიყენება მხოლოდ მეტალურ მიმდევრებში მუდმივი ტემპერატურის პირობებში. თუ ტემპერატურა იცვლება, კანონი აღარ გამოიყენება.
ოჰმის კანონი არ გამოიყენება ერთმხრივ ქსელებში. შეიძლება შენიშვნა, რომ ერთმხრივ ქსელი შეიცავს ერთმხრივ ელემენტებს, როგორიცაა ტრანზისტორები, დიოდები და ა.შ. ერთმხრივ ელემენტები არიან ისეთი ელემენტები, რომლებიც დაკარგული ძალის მიმართულება არ არის ზუსტად პროპორციული დაკარგული ძალის მიმართ.

ოჰმის კანონის ტრიანგული

ოჰმის კანონის ძირითადი ფორმულები შეჯამებულია ქვემოთ ნაჩვენები ტრიანგულში.

Ohm’s Law Triangle.png

ოჰმის კანონის პრაქტიკული ამოცანები

მაგალითი 1

როგორც ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ქსელში, მიმდევრობის მასში 15 Ω დაკარგული ძალით დაკარგული ძალა 4 A დაკარგულია. განსაზღვრეთ ქსელში დაკარგული ძალა დაკარგული ძალის კანონის გამოყენებით.

გადაწყვეტა:

გაცნობილი მონაცემები: $I = 4\,\,A$ და $R = 15\,\,\Omega$

ოჰმის კანონის თანახმად,

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

ასე რომ, ოჰმის კანონის გამოყენებით, ვღებულობთ წნევის დაშვებას ქსელში 60 ვოლტ.

მაგალითი 2

როგორც ჩანს ქვემოთ მოცემულ ქსელში, 24 ვოლტის ძირითადი წნევა გამოყენებულია 12 Ω მიწისწერის ზედ. განსაზღვრეთ ტოკი, რომელიც მიდის მიწისწერის მიერ, გამოიყენეთ ოჰმის კანონი.

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

გადაწყვეტა:

მოცემული მონაცემები: $V = 24\,\,V$ და $R = 12\,\,\Omega$

ოჰმის კანონის თანახმად,

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

ასევე, ოჰმის კანონის გამოყენებით ვღებულობთ, რომ რეზისტორში მიმავალი დენი არის 2 A.

მაგალითი 3

როგორც ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ სქემაში, დამოკიდებულების გარეშე რეზისტორის დენი არის 2 A, ხოლო წყაროს დარჩენა 24 V. განსაზღვრეთ უცნობი რეზისტორის მნიშვნელობა გამოყენებით ოჰმის კანონს.

გადაწყვეტა:

მოცემული მონაცემები: $V = 24\,\,V$ და $I = 2\,\,A$

ოჰმის კანონის თანახმად,

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

ასეთი გზით, ოჰმის კანონის გამოყენებით ვღებულობთ უცნობ რეზისტორის მნიშვნელობას $12\,\,\Omega$ .

ოჰმის კანონის გამოყენება

ოჰმის კანონის ზოგიერთი გამოყენება შედგება:

ელექტროცული სისტემის უცნობი პოტენციალური სხვაობის, ვოლტაჟის, რეზისტორის და დენის გამოთვლისთვის.
ელექტრონულ სირთულეებში შიდა ვოლტაჟის დაქვეითების დადგენისთვის ელექტრონულ კომპონენტებზე.
დირექტული დენის სირთულეებში, განსაკუთრებით დირექტული დენის მეტრში, სადაც დაბალი რეზისტორი გადახვევის დენის გადახვევისთვის გამოიყენება.

წყარო: Electrical4u

დეკლარაცია: პირის პირი პირობის მიერ, კარგი სტატიები გაზიარების ღირებულებით, თუ არ არის ნარушებული ავტორული უფლება, გთხოვთ დაუკავშირდეთ წაშლის თანხმობისთვის.