Sheria ya Ohm: Jinsi Inafanya (Formula na Penzi la Sheria ya Ohm)

Electrical4u

Champu: Maelezo ya Kifupi kuhusu Umeme

China

Sheria ya Ohm ni nini?

Sheria ya Ohm inasema kuwa sasa ulio mkondo wa umeme unaozingatia mkonkezwa unaonyeshana moja kwa moja na tofauti ya ukwezi (voltage) kati ya mwisho wake, ikiwa masharti ya kimwili ya mkonkezwa hayabadiliki.

Kupitia maneno mengine, uwiano wa tofauti ya ukwezi kati ya pointi yoyote mbili za mkonkezwa kwa sasa kinazingatia kati yake ni mara kwa mara, ikiwa masharti ya kimwili (kama vile joto nk.) hayabadiliki.

Kwa namna ya hesabu, sheria ya Ohm inaweza kuandikwa kama,

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

Baada ya kuweka mara kwa mara ya uwiano, upinzani R katika equation hapo juu, tunapata,

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

Ambapo,

R ni upinzani wa mkonkezwa katika Ohm ( $\Omega$ ),
I ni amperes (A) ya kuvugana na mchakato wa umeme katika mwamba,
V ni volts (V) ya kuvugana na tofauti ya kinga au chombo cha mwamba.

Sheria ya Ohm inaweza kutumika kwa DC na AC.

Uhusiano kati ya tofauti ya kinga au volts (V), amperes (I) na ukuzaji (R) katika mzunguko wa umeme ulikuwa ukuo kufundishwa kwa mara ya kwanza na mwanasayansi wa Ujerumani, George Simon Ohm.

Namba ya ukuzaji ni Ohm ( $\Omega$ ) iliyoita kwa ajili ya kuadhiri George Simon Ohm.

Jinsi Sheria ya Ohm Inafanya Kazi

Kulingana na maana ya sheria ya Ohm, amperes zinazokwenda kati ya vipindi viwili katika mwamba au mwamba zinazozidi kwa uwiano wa moja kwa moja kwenye tofauti ya kinga (au volts) kati ya vipindi viwili katika mwamba au mwamba.

Lakini... hii inaweza kuwa ngumu kukuelewa.

Hivyo hebu tufanikiwe kuelewa vizuri zaidi sheria ya Ohm kwa kutumia maelezo mengi.

Ukazaji 1

Tafakari kuhusu chombo cha maji linaloegemea juu ya ardhi kwa urefu fulani. Kuna pipa chenye mifuko chini ya chombo cha maji kama inavyoonyeshwa katika picha hapa chini.

Analogy 1.png

Shinikizo la maji kwenye paa ya pipa ni sawa na voltage au tofauti ya potential katika mzunguko wa umeme.
Kiwango cha miambo ya maji kwa sekunde ni sawa na current ya umeme kwa coulombs kwa sekunde katika mzunguko wa umeme.
Vigezo vya kupunguza miambo ya maji kama vile viungo vilivyovuliwa katika mifuko kati ya sehemu mbili ni vipengele vilivyovipata katika mzunguko wa umeme.

Hivyo, kiwango cha miambo ya maji kati ya viungo vilivyovuliwa ni sawa na tofauti ya shinikizo la maji kati ya viungo.

Viwazo, katika mzunguko wa umeme, current iliyofuata kati ya conductor au resistor kati ya sehemu mbili ni moja kwa moja sawa na tofauti ya voltage au potential difference kati ya conductor au resistor.

Tunaweza pia kusema kuwa resistance iliyotolewa kwa miambo ya maji inategemea uzito wa mifuko, aina ya mifuko, na urefu wa chombo cha maji lililoegemea juu ya ardhi.

Sheria ya Ohm hutoa kazi njiani sawa katika mzunguko wa umeme kwamba electrical resistance iliyotolewa kwa current flow inategemea uzito wa conductor na aina ya conductor iliyotumika.

Ukazaji 2

Ukazaji rahisi kati ya mzunguko wa maji na mzunguko wa umeme kusaidia kuelezea jinsi sheria ya Ohm hufanya kazi unavyoonyeshwa katika picha hapa chini.

Analogy 2.png Analogy 2.2.png

Kama inavyoonyeshwa, ikiwa shinikizo la maji ni sawa na viungo vilivyovuliwa zinazongezeka (kufanya kwa nguvu zaidi kwa maji kutoka), basi kiwango cha miambo ya maji kinapungua.

Viwazo, katika mzunguko wa umeme, ikiwa voltage au potential difference ni sawa na resistance zinazongezeka (kufanya kwa nguvu zaidi kwa current kutoka), basi kiwango cha miambo electric charge, i.e., current kinapungua.

Sasa, ikiwa uwezo wa kutia chuki kwenye maji ni wa kawaida na uchunguzi wa pompa unongezeka, basi kiwango cha kutokomesha maji kinongezeka.

Vivyo hivyo, katika mzunguko wa umeme, ikiwa upinzani una kawaida na tofauti ya uwezo au vodi unongezeka, basi kiwango cha kutokomesha virutu za umeme, ambayo ni mwendo, unongezeka.

Serikali ya Ohm

Uhusiano kati ya vodi au tofauti ya uwezo, mwendo, na upinzani unaweza kuandikwa moja kwa moja kwa njia tatu tofauti.

Ikiwa tunajua maeneo mawili, tunaweza kupata thamani isiyotambulika tatu kwa kutumia uhusiano wa serikali ya Ohm. Hivyo, serikali ya Ohm ni muhimu sana katika mifano na hisabati za elektroniki na umeme.

Wakati mwendo wa umeme unayotambuliwa hutoka kwa upinzani unayotambuliwa, basi ongezeko la vodi kwenye upinzani linaweza kupata kwa kutumia uhusiano

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

Wakati vodi inayotambuliwa zinatumika kwenye upinzani unayotambuliwa, basi mwendo unayotokomeza kwenye upinzani unaweza kupata kwa kutumia uhusiano

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

Wakati voltage uliojulikana inatumwa kwenye upinzani usiojulikana na sasa inayopita kupitia upinzani pia imewekwa wazi, basi thamani ya upinzani usiojulikana inaweza kuhesabiwa kwa uhusiano

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

Kanuni ya Ohm kwa ajili ya Nishati

Nishati iliyotumiwa ni bidhaa ya voltage ya chanzo na sasa ya umeme.

Sasa, Weka $V = I * R$ katika mlingano (1) tunapata,

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

Fomila hii inatafsiriwa kama fomila ya upungufu wa ohm au fomila ya joto la upinzani.

Sasa, weka $I = \frac{V}{R}$ katika maelezo (1) tunapata

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

Kutokana na uhusiano huu, tunaweza kupata upungufu wa nguvu katika upinzani ikiwa voltage na upinzani au current na upinzani ni wazi.

Tunaweza pia kupata thamani isiyowazi ya upinzani kutumia uhusiano huu ikiwa voltage au current ni wazi.

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

Ikiwa mbili ya viwango vya nguvu, voltage, current na upinzani ni wazi basi tutaweza kupata viwango vyenye vingine kwa kutumia sheria ya Ohm.

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

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

Matukio ya Kisheria ya Ohm

Yapa kazi fulani za Kisheria ya Ohm zinazodhahiriwa chini.

Kisheria ya Ohm haiwezi kutumika kwa wale wa kuambatana sisi yoyote. Kwa mfano, kwa silisikaboni, uhusiano unaoelekezwa ni $V = KI^m$ kwamba K na m ni wastani na m<1.
Kisheria ya Ohm haiwezi kutumika kwa vyanzo vyenye kiwango cha kubadilika hivyo:

Ukung'ara
Kuwakakisha
Semi-conductors
Mifumo ya vacuum
Electrolytes
Resistansi ya karboni
Mwangalio wa arc
Zener diode

(Kumbuka kuwa vitu vya sio linear ni vyenye uhusiano kati ya umeme na mzunguko usio linear, yaani, umeme haupanuliwi kwa kutosha kwa kutumia voltage.)

Sheria ya Ohm inatumika tu kwa magamba ya chuma kwenye joto la wastani tu. Ikiwa joto kinabadilika, sheria haitumiki.
Sheria ya Ohm pia haitumiki kwa mitandao yasiyo linear. Kumbuka kuwa mitandao yasiyo linear yana vitu vinginevyo kama transistors, diodes, na vyenyingine. Vitu vinginevyo ni vyenye kuweka umeme tu kwa njia moja tu.

Mtandao wa Sheria ya Ohm

Maelezo ya msingi kwa sheria ya Ohm yanayofafanuliwa chini ya mtandao wa sheria ya Ohm.

Mtandao wa Sheria ya Ohm.png

Maswali ya Mfano ya Sheria ya Ohm

Mfano 1

Kama inavyoelezwa katika mzunguko chini, umeme wa 4 A unateketeza kwa upinzani wa 15 Ω. Tafuta ubadiliko wa voltage kwenye mzunguko huo kutumia sheria ya Ohm.

Suluhisho:

Takwimu Iliyotolewa: $I = 4\,\,A$ na $R = 15\,\,\Omega$

Kulingana na sheria ya Ohm,

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

Hivyo, kutumia maelezo ya sheria ya Ohm, tunapata upungufu wa volti katika mkataba ni 60 V.

Misali 2

Kama inavyoonyeshwa kwenye mkataba chini, umboaji wa volti wa 24 V unatumika kwenye ukingo wa 12 Ω. Tafuta utokaji unaofika kupitia resistor kutumia sheria ya Ohm.

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

Suluhisho:

Data iliyotolewa: $V = 24\,\,V$ na $R = 12\,\,\Omega$

Kulingana na sheria ya Ohm,

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

Basi, kutumia maelezo ya sheria ya Ohm, tunapata umeme unayofikia katika resistance ni 2 A.

Mfano 3

Kama inavyoonyeshwa kwenye mzunguko hapa chini, umeme wa supply ni 24 V na umeme unayofikia katika resistance isiyojulikana ni 2 A. Tafuta thamani isiyojulikana ya resistance kutumia sheria ya Ohm.

Suluhisho:

Data iliyotolewa: $V = 24\,\,V$ na $I = 2\,\,A$

Kulingana na sheria ya Ohm,

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

Kwa kutumia mwanachama wa Ohm, tunapata thamani ya upinzani asili $12\,\,\Omega$ .

Mfano wa Sheria ya Ohm

Baadhi ya matumizi ya sheria ya Ohm ni:

Kukagua uwezo wazi au vokiti, upinzani, na mzunguko wa umeme wa mzunguko wa umeme.
Sheria ya Ohm hutumiwa katika mzunguko wa umeme wa elektroloni kuchukua vokiti ndani ya vifaa vya elektroloni.
Sheria ya Ohm hutumiwa katika mzunguko wa umeme wa DC hasa katika ammeter wa DC ambapo shunt wa upinzani ndogo hutumiwa kutofautisha umeme.

Chanzo: Electrical4u

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