Ом заңы: Қалай жұмыс істейді (Формула және Ом заңы үшбұрышы)

Electrical4u

Өріс: Негізгі электротехника

China

Ом заңы деген не?

Ом заңына сәйкес, өткізгіш арқылы өтетін электр түйсіздік өткізгіш ұшақтарының арасындағы потенциалдық айырмашылық (вoltage) мен пропорционал. Бұл, өткізгіштің физикалық шарттары өзгермес екенін ұsty.

Басқа түрде айтқанда, өткізгіштің екі нүктесіндегі потенциалдық айырмашылық мен олар арасында өтетін түйсіздіктердің қатынасы тұрақты, өткізгіштің физикалық шарттары (мысалы, температура ж.б.) өзгермес екенін ұsty.

Математикалық түрде, Ом заңы мына формуламен білдіріледі,

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

Пропорционалдық тұрақтысы - өткізгіштің сопротивления R - ескерілгенде, біз мына теңдеуді аламыз,

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

Мұнда,

R - өткізгіштің сопротивления (Ω),
I - кондуктор арқылы өткен ток (Амперда, A),
V - кондуктордың екі жағында өлшенген электр түсі (Вольтта, V).

Ом заңы DC және AC үшін де қолданылады.

Электр схемасындағы электр түсі немесе потенциал айырма (V), ток (I) және сопротивление (R) арасындагы байланысты неміс физик Георг Симон Ом бірінші рет анықтады.

Сопротивление бірлігі - Ом ( $\Omega$ ) Георг Симон Ом құрметіне аталған.

Ом заңы қалай іске асырылады?

Ом заңына сәйкес, кондуктор немесе сопротивление арқылы өткен ток, кондуктор немесе сопротивление екі нүктесіндегі электр түсі (немесе потенциал айырма) артықшылығына пропорционал.

Бірақ... бұл түсіну үшін бір аз күрделі болуы мүмкін.

Демек, Ом заңын түсіну үшін бірнеше аналогияларды пайдаланып, оның мағынасын дұрыс түсінеміз.

Аналогия 1

Өткізгіштің төмен жағында шланг бар болатын белгілі бір биіктіктегі су құбырын ескеріңіз. Төменде көрсетілген суретте көрсетілген.

Analogy 1.png

Шланг аяғындагы су басының паскальдағы мәні электр цепидегі вольттың немесе потенциалдың айырмашылығына аналогиялы.
Су өрісінің литрден секундге дейінгі өрісі электр цепидегі кулондан секундге дейінгі электр ағымына аналогиялы.
Екі нүктенің арасындағы өткізгіштерде орнатылған апертуралар сияқты су өрісіне жоюштар электр цепидегі реостаттарға аналогиялы.

Демек, апертура жоюш арқылы өткен су өрісі су басының жоюштың екі жағындағы айырмашылығына пропорционал.

Осылайша, электр цепиде, екі нүктенің арасындағы өткізгіш немесе реостат арқылы өткен электр ағымы вольттың немесе потенциалдың айырмашылығына пропорционал.

Біз де айтқаныбыз шығар, су өрісіне жоюшты өткізгіштің ұзындығы, өткізгіштің материалы және құбырдың тереңдігіне байланысты.

Ом заңы электр цепиде сияқты өткізгіштің ұзындығы мен өткізгіштің материалына байланысты электр ағымына жоюш береді.

Аналогия 2

Гидравликалық су цепи және электр цепидің ортақ аналогиясы Ом заңы қалай жұмыс істейтінін сипаттайтын суретте көрсетілген.

Analogy 2.png Analogy 2.2.png

Көрсетілген сияқты, егер су басы тұрақты болса және жоюш өссе (су өткізу үшін қиындалса), онда су өрісі азаяді.

Осылайша, электр цепиде, егер вольт немесе потенциал тұрақты болса және реостат өссе (электр ағымы өткізу үшін қиындалса), онда электр заряды, яғни электр ағымы азаяді.

Егер су ағысына жолақтыру тұрақты болса және жүзгіш басының деңгейі артса, су ағыс деңгейі де артады.

Соғыста, егер қарама-қарсылық тұрақты болса және потенциалдық айырма немесе вольттау артса, электр зарядының ағыс деңгейі, яғни ағым артады.

Ом заңы формуласы

Вольттау немесе потенциалдық айырма, ағым және қарама-қарсылық арасындағы байланысты үш әдіске жазуға болады.

Егер біз үш мәннің екісін білсе, басқа белгісіз мәнді Ом заңы байланысын пайдаланып есептеуге болады. Сондықтан, Ом заңы электроникалық және электр техникасындағы формулалар мен есептерде өте пайдалы.

Белгілі электр ағымы белгілі қарама-қарсылық арқылы өткенде, қарама-қарсылықтағы вольттау төмендетілуі Ом заңы байланысын пайдаланып есептеледі:

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

Белгілі вольттау белгілі қарама-қарсылыққа қолданылғанда, қарама-қарсылықтағы ағым Ом заңы байланысын пайдаланып есептеледі:

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

Егер белгілі напыс айқын емес сопыға қолданылса және сопыққа өткен ағым да белгілі болса, онда айқын емес сопықтың мәні төмендегі өзара байланысты арқылы есептелуі мүмкін

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

Ом заңы формуласы - Күш

Жүктеме напысы мен электр ағымының көбейтіндісі болып табылады.

Енді, $V = I * R$ теңдеу (1) ішіне қойып, аламыз,

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

Бұл формула омдік жығыту формуласы немесе тұрақты соп болу формуласы деп аталады.

Енді, (1) теңдеуге $I = \frac{V}{R}$ қойып, мынаған келеміз,

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

Жоғарыдағы байланыс негізінде, егер напряжение мен соптама же ағым мен соптама белгілі болса, соптамадағы энергияны шығуын анықтауға болады.

Егер напряжение немесе ағым белгілі болса, жоғарыдағы байланысты пайдаланып, белгісіз соптаманың мәнін анықтауға да болады.

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

Егер деңгей, напряжение, ағым және соптама параметрлерінің екісі белгілі болса, Ом заңын қолданып, қалған екі параметрді де анықтауға болады.

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

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

Ом заңының шектеулері

Төмендегі Ом заңының шектеулері талқыланған.

Ом заңы барлық металлдық жолаушыларға қолданылмайды. Мысалы, силициум карбиді үшін, байланыс мына формуламен беріледі: $V = KI^m$ мұнда K және m - тұрақты, ал m<1.
Ом заңы төмендегі сызықты емес элементтерге қолданылмайды.

Кезекшіктер
Капаситор
Полупроводники
Вакуумдық лампalar
Электролиттер
Углеродные резисторы
Дуговые лампы
Зенеровский диод

(Ескертуу: Нелинейті элементтер - бұл төмен ағым және напряжение арасындағы байланыс нелинейлі болатын элементтер, яғни ағым тиімді емес пропорционалды болады.)

Ом заңы тек тұрақты температуралы метал меншіктіктерге ғана қолданылады. Температура өзгерсе, заң қолданылмайды.
Ом заңы так же қатарлы түрде қолданылмайды. Ескертуу: Қатарлы түймелер - бұл транзисторлар, диодтар сияқты қатарлы элементтер. Қатарлы элементтер - бұл тек бір бағытта ағымды өткізетін элементтер.

Ом заңының үшбұрышы

Ом заңының негізгі формулалары төмендегі Ом заңының үшбұрышында жиналған.

Ohm’s Law Triangle.png

Ом заңының практикалық есептері

Мысал 1

Төмендегі схема бойынша 4 А ағымы 15 Ом қарғысыздық арқылы өтеді. Ом заңын пайдаланып, схемадағы напряжение төмендетінін анықтаңыз.

Шешім:

Берілген деректер: $I = 4\,\,A$ және $R = 15\,\,\Omega$

Ом заңына сәйкес,

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

Сонымен, Ом заңы формуласын пайдаланып, біз контурдағы напряжение құбысын 60 В анықтаймыз.

Мысал 2

Төмендегі контурда көрсетілгендей, 24 В түріндегі тағырым напряжение 12 Ω толқындыққа қолданылады. Ом заңын пайдаланып, резистор арқылы өтетін токты анықтаңыз.

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

Шешім:

Берілген мәліметтер: $V = 24\,\,V$ және $R = 12\,\,\Omega$

Ом заңына сәйкес,

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

Сонымен, Ом заңының теңдеуін пайдаланып, резистор арқылы өтетін ток 2 А екенін табамыз.

Мысал 3

Төмендегі схемада көрсетілгендей, басқару напряжение 24 В, ал белгісіз сопротивтік резистор арқылы өтетін ток 2 А. Ом заңын пайдаланып, белгісіз сопротивтің мәнін анықтаңыз.

Шешім:

Берілген мәліметтер: $V = 24\,\,V$ және $I = 2\,\,A$

Ом заңына сәйкес,

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

Ом заңы теңдеуін пайдаланып, белгісіз токқа қарсы күшті есептей алады $12\,\,\Omega$ .

Ом заңының қолданылуы

Ом заңының бірнеше қолданылуы:

Электр цептеріндегі белгісіз потенциал айырма немесе вольтаж, сопротивление және токты есептеу үшін.
Электрондық цептерде электронды компоненттердің ішкі вольтажын анықтау үшін Ом заңы қолданылады.
Ом заңы DC өлшеріс цептерінде, әсіресе DC амперметрде, низкі сопротивление шунтты қолданып, токты бөлу үшін қолданылады.

Бастырылған: Electrical4u

Пікір: Оригиналге сыйластық, жайлы мақалалар бөлісу артуына лайық, екеуімен құқықтарды бұзылса, басып тиісті.