Product
Suppliers
Manufacturers
Solutions
Free tools
Knowledges
Experts
Communities

Search

Ohmov zakon: Kako deluje (formula in Ohmov trikotnik)

Electrical4u

Polje: Osnovna elektrotehnika

0

China

Kaj je Ohmov zakon?

Ohmov zakon pravi, da je električni tok, ki teče skozi katerikoli vodnik, neposredno sorazmeren s potencialno razliko (napetostjo) med njegovima koncama, če se fizične pogoje vodnika ne spremenijo.

Z drugimi besedami, razmerje potencialne razlike med katerima koli dvema točkama vodnika in toka, ki teče med njima, je konstantno, če se fizični pogoji (npr. temperatura itd.) ne spremenijo.

Matematično lahko Ohmov zakon zapišemo kot,

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

Če uvedemo konstanto sorazmernosti, upor R v zgornji enačbi, dobimo,

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

Kjer,

R je upor vodnika v Ohmi ( $\Omega$ ),

I je tok skozi vodilo v Amperjih (A),

V je napetost ali potencialna razlika, merjena čez vodilo v Voltih (V).

Ohmov zakon velja za DC in AC.

Sorazmerje med potencialno razliko ali napetost (V), tokom (I) in upornostjo (R) v električnem krugu je prvi odkril nemški fizik George Simon Ohm.

Enota za upornost je Ohm ( $\Omega$ ) in je poimensko poimenovan po Georgu Simonu Ohmu.

Kako deluje Ohmov zakon?

Po definiciji Ohmovega zakona je tok, ki teče skozi vodilo ali upornik, neposredno sorazmeren s potencialno razliko napetosti čez to vodilo ali upornik.

Toda… to lahko nekoliko težko razumeti.

Zato si bolj intuitivno predstavljajmo Ohmove zakon z uporabo analogij.

Primerjava 1

Razmislite o vodnem rezervoaru, ki je postavljen na določeno višino nad tla. Na dnu vodnega rezervoarja je cev, kot je prikazano na spodnji sliki.

Analogy 1.png

Tlak vode v paskalih na koncu cevi je analogičen napetosti ali potencialni razliki v električnem krogu.
Debit vode v litrih na sekundo je analogičen električnemu toku v kulonih na sekundo v električnem krogu.
Omejevalci pretoka vode, kot so otoki v cevovodih med dvema točkama, so analogični upornikom v električnem krogu.

Sledi, da je debit vode skozi omejevalnik odprtja sorazmeren z razliko tlaka vode preko omejevalnika.

Podobno, v električnem krogu, tok, ki teče skozi vodilo ali upornik med dvema točkama, je neposredno sorazmeren z razliko napetosti ali potencialne razlike preko vodila ali upornika.

Lahko tudi rečemo, da je upor, ki se nasprotuje pretoku vode, odvisen od dolžine cevovoda, materiala cevovoda in višine rezervoarja, ki je postavljen nad tla.

Ohmov zakon deluje podobno v električnem krogu, da je električni upor, ki se nasprotuje pretoku toka, odvisen od dolžine vodila in materiala uporabljenega vodila.

Primerjava 2

Preprosta primerjava med hidravličnim vodnim krogom in električnim krogom, ki opisuje, kako deluje Ohmov zakon, je prikazana na spodnji sliki.

Analogy 2.png Analogy 2.2.png

Kot je prikazano, če je tlak vode konstanten in omejevanje povečano (kar naredi pretok vode težjim), se debitet vode zmanjša.

Podobno, v električnem krogu, če je napetost ali potencialna razlika konstantna in upor povečan (kar naredi pretok toka težjim), se debitet električnega naboja, torej tok, zmanjša.

Če je omejevanje pretoka vode konstantno in pritisk črpalka se poveča, se poveča tudi hitrost pretoka vode.

Podobno, v električnem krogu, če je upor konstanten in potencialna razlika ali napetost se poveča, se poveča tudi hitrost pretoka električnega naboja, torej tok.

Ohmov zakon - formula

Razmerje med napetostjo ali potencialno razliko, tokom in uporom lahko zapišemo na tri različne načine.

Če poznamo dve vrednosti, lahko izračunamo tretjo neznano vrednost z uporabo Ohmovega zakona. Tako je Ohmov zakon zelo uporaben v elektroniki in električnih formulah ter izračunih.

Ko poznani električni tok teče skozi poznani upor, lahko padec napetosti skozi upor izračunamo s pomočjo razmerja

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

Ko poznana napetost deluje skozi poznani upor, lahko tok, ki teče skozi upor, izračunamo s pomočjo razmerja

$\begin{align*} I = \frac{V}{R} \,\, i.e., \,\, Toku = \frac{Potencialna \,\, razlika}{Upor} \end{align*}$

Ko je na neznani upor priključen znani napon in tok skozi upor tudi znana velikost, lahko vrednost neznanega upora izračunamo z odnosom

$\begin{align*} R = \frac{V}{I} \,\, i.e., \,\, Upor = \frac{Potencialna \,\, razlika}{Toku} \end{align*}$

Ohmov zakon za moč

Prenosljiva moč je produkt oskrbnega napajanja in električnega toka.

1)

Sedaj vstavimo $V = I * R$ v enačbo (1) in dobimo,

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

Ta formula je znana kot formula ohmihskih izgub ali formula toplinskega ogreva.

Sedaj vstavimo $I = \frac{V}{R}$ v enačbo (1) in dobimo

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

Iz zgornjega odnosa lahko določimo razsežnost moči v uporu, če poznamo napetost in upor ali tok in upor.

Če poznamo napetost ali tok, lahko s pomočjo zgornjega odnosa določimo tudi neznani upor.

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

Če poznamo dve spremenljivki med močjo, napetostjo, tokom in uporom, lahko z uporabo Ohmova zakona določimo preostali dve spremenljivki.

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

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

Omejenosti Ohmovih zakonov

Spodaj so razpravljene nekatere omejitve Ohmovih zakonov.

Ohmov zakon se ne uporablja za vse netalne vodilnike. Na primer, za silicon karbid je odnos podan z enačbo $V = KI^m$ , kjer sta K in m konstanti in m<1.
Ohmov zakon se ne uporablja za naslednje nelinearne elemente.

Upornost
Kapacitancnost
Polprevodniki
Vakuumski cevi
Elektroliti
Ugleni uporniki
Lokne svetilnice
Zenerjev diod

(Opomba: Nelinearni elementi so tisti, kjer je odnos med tokom in napetostjo nelinearen, to pomeni, da tok ni točno sorazmeren s podano napetostjo.)

Ohmov zakon velja samo za metalne vodilce pri konstantni temperaturi. Če se temperatura spremeni, zakon ne velja.
Ohmov zakon ne velja tudi za enosmerne omrežja. Opomba: Enosmerno omrežje vsebuje enosmerna elementa, kot so tranzistorji, diodi itd. Enosmerni elementi so tisti, ki dopuščajo pretok toka le v eni smeri.

Ohmov trikotnik

Osnovne formule Ohmovega zakona so povzete v Ohmovem trikotniku.

Ohm’s Law Triangle.png

Vaje z Ohmovim zakonom

Primer 1

Kot je prikazano na shemi spodaj, tok 4 A teče skozi upornik 15 Ω. Določite padec napetosti v omrežju z uporabo Ohmovega zakona.

Rešitev:

Podani podatki: $I = 4\,\,A$ in $R = 15\,\,\Omega$

Glede na Ohmov zakon,

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

S pomočjo enačbe Ohmova zakona dobimo padec napetosti v krogu 60 V.

Primer 2

Kot je prikazano na povezanem krogu, je napetost virja 24 V priključena na upor 12 Ω. Določite tok skozi upor z uporabo Ohmova zakona.

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

Rešitev:

Podatki: $V = 24\,\,V$ in $R = 12\,\,\Omega$

Po Ohmovem zakonu,

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

Tako, z uporabo Ohmovega zakona, dobimo, da tok skozi upornik znaša 2 A.

Primer 3

Kot je prikazano v strmi shemi, je napetost viru 24 V in tok, ki teče skozi neznani upornik, 2 A. Določite neznano vrednost upornika z uporabo Ohmovega zakona.

Rešitev:

Podatki: $V = 24\,\,V$ in $I = 2\,\,A$

Po Ohmovem zakonu,

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

Tako, z uporabo Ohmova zakona, dobimo vrednost neznane upornosti $12\,\,\Omega$ .

Uporabe Ohmova zakona

Nekaj uporab Ohmova zakona vključuje:

Razračunavanje neznane napetosti ali voltaze, upornosti in pretoka toka v električnem kraku.
Ohmov zakon se uporablja v elektronskem kraku za določanje notranje padca napetosti na elektronskih komponentah.
Ohmov zakon se uporablja v krakih za merjenje nizega toka, zlasti v DC ampermetru, kjer se uporablja nizka upornostna šunt za odvajanje toka.

Vir: Electrical4u

Izjava: Spoštujte izvirnike, dobre članke je vredno deliti, če je prišlo do kršitve avtorskih pravic, se obrnite za brisanje.

Podari in ohrani avtorja!

Teme:

Osnovna elektrotehnika

Ohmov zakon

O strokovnjakih

Electrical4u

Electrical4u

0

China

Področje strokovnosti

Basic Electrical

Stranski članek

Priporočeno

Napetostna neravnotežja: Zemeljska napaka, odprta vrsta ali resonanca?

Napetostna neravnotežja: Zemeljska napaka, odprta vrsta ali resonanca?

Enofazno priključevanje, prekid vodila (odkrita faza) in resonanca lahko vse povzročijo neravnotežje med faznimi napetostmi. Pravilno ločevanje teh stanj je ključno za hitro odpravljanje težav.Enofazno priključevanjeČeprav enofazno priključevanje povzroči neravnotežje med faznimi napetostmi, velikost napetosti med fazama ostane nespremenjena. To se lahko razdeli na dva tipa: metalno priključevanje in nemetalno priključevanje. Pri metalnem priključevanju napetost okvarjene faze pada na nič, medte

Elektromagneti vs. trajni magneti | Ključne razlike razložene

Elektromagneti vs. trajni magneti | Ključne razlike razložene

Elektromagneti vs. stalni magneti: razumevanje ključnih razlikElektromagneti in stalni magneti sta dve glavni vrsti materialov, ki prikazujeta magnetske lastnosti. Čeprav oba generirata magnetska polja, se bistveno razlikujeta v načinu, kako so ta polja ustvarjena.Elektromagnet generira magnetsko polje le, ko skozi njega teče električni tok. Na drugi strani stalni magnet samodejno ustvarja svoje trdno magnetsko polje, ko je magnetiziran, brez potrebe po zunanji virini energiji.Kaj je magnet?Magn

Delovno napetost razložena: Definicija pomembnost in vpliv na prenos električne energije

Delovno napetost razložena: Definicija pomembnost in vpliv na prenos električne energije

Delovno napetostIzraz "delovna napetost" se nanaša na najvišjo napetost, ki jo lahko naprava prenaša brez poškodbe ali izgoranja, pri čemer zagotavlja zanesljivost, varnost in pravilno delovanje tako naprave kot povezanih vezij.Za dolgčasno prenos električne energije je uporaba visokih napetosti prednostna. V AC sistemih je gospodarsko potrebno održati faktor naložbe čim bližje enoti. Praktično gledano so težje ravnanje s težkimi tokovi kot s visokimi napetostmi.Višje prenosne napetosti lahko pr

Kaj je čisti uporni AC krog?

Kaj je čisti uporni AC krog?

Čisti uporni AC krogKrog, ki vsebuje le čist upor R (v ohmih) v AC sistemu, se definira kot čisti uporni AC krog, brez induktivnosti in kapacitance. Nizkotronska struja in napetost v takem krogu oscilirata dvosmerno, kar generira sinusni val (sinusna valovna oblika). V tej konfiguraciji je moč odvedena z uporom, pri čemer so napetost in struja popolnoma fazno usklajeni - obe dosežeta svojo vrhovno vrednost hkrati. Kot pasivni element upor ne ustvarja niti porablja električne moči; namesto tega p

O strokovnjakih

Electrical4u

Electrical4u

0

China

Področje strokovnosti

Osnovna elektrotehnika

Stranski članek

Išči strokovnjake in partnerje za raziskovanje mrežnih in energetskih rešitev