Закон на Ом: Как функционира (Формула и Триаголник на Ом)

Electrical4u

Поле: Основни електрични

China

Што е законот на Ом?

Законот на Ом вели дека електричниот ток кој протече низ било кој поводник е директно пропорционален на потенцијалната разлика (напон) помеѓу нејзините краеви, при услов да физичките услови на поводникот не се менуваат.

Друго речено, соодносот на потенцијалната разлика помеѓу било кои две точки на поводник и токот кој протече помеѓу нив е константен, при услов дека физичките услови (на пример, температурата итн.) не се менуваат.

Математички, законот на Ом може да се изрази како,

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

Воведувајќи константата на пропорционалност, отпорот R во горната равенка, добиваме,

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

Каде што,

R е отпорот на поводникот во Ом ( $\Omega$ ),
I е се токот што минува низ проводникот во Ампери (A),
V е напонот или разликата во потенцијал што се мери надвор од проводникот во Волти (V).

Законот на Ом е применлив како и за DC и AC.

Односот помеѓу разликата во потенцијал или напон (V), токот (I) и отпорот (R) во електрична кола беше првично открит од германскиот физичар Џорџ Симон Ом.

Единицата за отпор е Ом ( $\Omega$ ) кој беше наречен во чест на Џорџ Симон Ом.

Како функционира законот на Ом?

Според дефиницијата на законот на Ом, токот што минува низ проводник или отпорник помеѓу две точки е директно пропорционален со разликата во напон (или разликата во потенцијал) надвор од проводникот или отпорникот.

Но… тоа може да биде малку тешко за разбирање.

Затоа, нека добиеме подобар интуитивен осет за законот на Ом користејќи неколку аналогии.

Аналогија 1

Претставете си резервоар со вода поставен на одредена висина над земјата. На дното на резервоарот има цев како што е прикажано на следната слика.

Analogy 1.png

Потискот на водата во паскали на крајот на цевта е аналогичен со напонот или потенцијалната разлика во електричката колона.
Стапката на проток на водата во литри по секунда е аналогична со електричниот ток во кулоуми по секунда во електричката колона.
Ограничувањата на протокот на водата, како што се отворите поставени во цевите помеѓу две точки, се аналогични со резисторите во електричката колона.

Така, стапката на проток на водата низ ограничителот на отворите е пропорционална со разликата во потискот на водата преку ограничителот.

Слично, во електричката колона, токот кој протече низ проводник или резистор помеѓу две точки е директно пропорционален со разликата во напонот или потенцијалната разлика преку проводникот или резисторот.

Можеме да кажеме дека отпорот предат на протокот на водата зависи од должината на цевта, материјалот од која е направена цевта и висината на резервоарот поставен над земјата.

Законот на Ом работи на сличен начин во електричката колона, така што електричниот отпор предаден на протокот на токот зависи од должината на проводникот и материјалот од кој е направен проводникот.

Аналогија 2

Едноставна аналогија помеѓу хидравличкиот воден систем и електричката колона за да се опише како работи законот на Ом е прикажана на следната слика.

Analogy 2.png Analogy 2.2.png

Како што е прикажано, ако потискот на водата е константен и ограничувањето се зголемува (што го прави подешаво за водата да текне), тогаш стапката на проток на водата се намалува.

Слично, во електричката колона, ако напонот или потенцијалната разлика е константен и отпорот се зголемува (што го прави подешаво за токот да текне), тогаш стапката на проток на електрична натпревар, т.е. токот, се намалува.

Сега, ако ограничувањето на протокот на вода е константно и притисната сила на помпата се зголемува, брзината на протокот на водата се зголемува.

Слично, во електричниот колан, ако отпорот е константен и потенцијалната разлика или напонот се зголемува, тогаш брзината на протокот на електрична полна, т.е. стрuja се зголемува.

Закон на Ом

Односот помеѓу напонот или потенцијалната разлика, стрujата и отпорот може да се запише на три различни начини.

Ако знаеме две вредности, можеме да пресметаме третата непозната вредност со користење на односот на законот на Ом. Така, законот на Ом е многу корисен во електрониката и електричните формули и пресметки.

Кога позната електрична стрuja протече низ познат отпор, тогаш напонското падение низ отпорот може да се пресмета со односот

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

Кога познат напон се применува низ познат отпор, тогаш стрujата што протече низ отпорот може да се пресмета со односот

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

Кога на познато напонско напрежение се применува преку непозната резистивност и токот што текува низ резистивноста е исто така познат, тогаш вредноста на непознатата резистивност може да се пресмета со односот

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

Формула на Омов закон за моќ

Пренесената моќ е производ од напонското напрежение и електричниот ток.

Сега, внесете $V = I * R$ во равенката (1) добиваме,

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

Оваа формула е позната како формулата за омички загуби или формулата за отпорно грејање.

Сега, ставете $I = \frac{V}{R}$ во равенката (1) добиваме,

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

Од горенаведената релација можеме да одредиме дисипација на моќ во отпорот ако се знаат напонот и отпорот или стројмот и отпорот.

Можеме исто така да одредиме непознатата вредност на отпорот користејќи горенаведената релација ако се знае напонот или стројмот.

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

Ако се знаат било кои две променливи од моќта, напонот, стројмот и отпорот, тогаш со користење на законот на Ом можеме да одредиме другите две променливи.

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

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

Ограничувањата на законот на Ом

Понатаму се објаснуваат некои ограничувања на законот на Ом.

Законот на Ом не важи за сите неметални проводници. На пример, за кремен карбид, односот е даден со $V = KI^m$ каде што К и m се константи и m<1.
Законот на Ом не важи за следните Нелинеарни елементи.

Отпорност
Капацитет
Полупроводници
Вакуумски труби
Електролити
Углеродни резистори
Дуга лампи
Ценер диод

(Забелешка: Нелинеарните елементи се тие во кои односот помеѓу струјата и напонот е нелинеарен, односно, струјата не е точно пропорционална на применетиот напон.)

Охмовиот закон важи само за метални проводници при константна температура. Ако температурата се промени, законот не важи.
Охмовиот закон исто така не важи за унилатерални мрежи. Забелешка: унилатерална мрежа содржи унилатерални елементи како транзистори, диоди итн. Унилатералните елементи се тие што дозволуваат проток на струја само во една насока.

Триаголник на Охмовиот закон

Основните формули за Охмовиот закон се сумираат подолу во триаголник на Охмовиот закон.

Ohm’s Law Triangle.png

Примерни задачи со Охмовиот закон

Пример 1

Како што е прикажано во колото подолу, струја од 4 A протече низ отпор од 15 Ω. Одредете пад на напонот во колото користејќи Охмовиот закон.

Решение:

Дадени податоци: $I = 4\,\,A$ и $R = 15\,\,\Omega$

Според законот на Ом,

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

Така, користејќи ја равенката на законот на Ом, добиваме напонски пад од 60 В на кружницата.

Пример 2

Како што е прикажано во кружницата подолу, напон од 24 В е применет на отпор од 12 Ω. Одредете токот кој протече низ отпорот користејќи го законот на Ом.

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

Решение:

Дадени податоци: $V = 24\,\,V$ и $R = 12\,\,\Omega$

Според законот на Ом,

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

Така, користејќи ја равенката на Ом, добиваме дека токот што протекува низ резисторот е 2 А.

Пример 3

Како е прикажано во колото подолу, напонот на изворот е 24 В, а токот што протекува низ непознатата резистивност е 2 А. Одредете ја непознатата вредност на резистивноста користејќи законот на Ом.

Решение:

Дадени податоци: $V = 24\,\,V$ и $I = 2\,\,A$

Според законот на Ом,

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

Така, користејќи ја Омовата закон, добиваме непознатата вредност на отпорот $12\,\,\Omega$ .

Примени на Омовиот закон

Некои од примените на Омовиот закон вклучуваат:

За пресметка на непознатата потенцијална разлика или напон, отпор и проток на струја во електрична кола.
Омовиот закон се користи во електронски кола за да се определи внатрешниот пад на напонот преку електронските компоненти.
Омовиот закон се користи во DC мерења, особено во DC амперметри, каде што се користи низкоотпорна шунта за да се одведе струјата.

Извор: Electrical4u

Забелешка: Почитувајте оригиналните статьии, добри статьии заслужуваат да се споделат, ако постои нарушение на авторските права се врзете за брисање.