Ohmin lain soveltaminen käytännössä

Haluaisin aloittaa yhden sähkötekniikan peruslain toimintaperiaatteen selittämisen allegorialla – näyttäen pienen karikatyyrin yhdestä kolmesta ihmisestä nimeltä "Voltage U", "Resistance R" ja "Current I".

Se osoittaa, että «Tok» yrittää ryömiä putken supistuksen läpi, jota «Resistance» ahkerasti kiristää. Samanaikaisesti «Voltage» pyrkii parhaansa mukaan ohittamaan, paina «Virta».

Tämä piirros on muistutus siitä sähköä Onko varattujen hiukkasten säännöllinen liike tietyssä väliaineessa. Niiden liike on mahdollista käytetyn ulkoisen energian vaikutuksesta, mikä luo potentiaalieron - jännitteen. Piirin johtojen ja elementtien sisäiset voimat vähentävät virran suuruutta, vastustavat sen liikettä.

Tarkastellaan yksinkertaista kaaviota 2, joka selittää Ohmin lain toiminnan tasavirtapiirin osassa.

Käytämme jännitelähteenä U akku, jonka yhdistämme resistanssiin R paksuilla ja samalla lyhyillä johdoilla pisteissä A ja B.Oletetaan, että johdot eivät vaikuta vastuksen R läpi kulkevan virran I arvoon.

Kaava (1) ilmaisee resistanssin (ohmit), jännitteen (voltit) ja virran (ampeerit) välisen suhteen. He kutsuvat häntä Ohmin laki piirin osalle… Kaavaympyrän avulla on helppo muistaa ja käyttää mitä tahansa osaparametria U, R tai I (U on viivan yläpuolella ja R ja I ovat alla).

Jos sinun on määritettävä yksi niistä, sulje se henkisesti ja työskentele kahden muun kanssa suorittamalla aritmeettisia operaatioita. Kun arvot ovat yhdellä rivillä, kerromme ne. Ja jos ne sijaitsevat eri tasoilla, jaamme ylemmän alempaan.

Nämä suhteet on esitetty alla olevan kuvan 3 kaavoissa 2 ja 3.

Tässä piirissä virran mittaamiseen käytetään ampeerimittaria, joka on kytketty sarjaan kuorman R kanssa, ja jännite on volttimittari, joka on kytketty rinnan vastuksen pisteisiin 1 ja 2. Ottaen huomioon laitteiden suunnitteluominaisuudet, sanotaan, että ampeerimittari ei vaikuta virtapiirin virtaan ja volttimittari ei vaikuta jännitteeseen.

Resistanssin määritys Ohmin lain mukaan

Laitteiden lukemien (U = 12 V, I = 2,5 A) avulla voit määrittää kaavan 1 avulla resistanssiarvon R = 12 / 2,5 = 4,8 Ohm.

Käytännössä tämä periaate sisältyy mittauslaitteiden toimintaan - ohmimetrit, jotka määrittävät erilaisten sähkölaitteiden aktiivisen vastuksen.Koska ne voidaan konfiguroida mittaamaan erilaisia ​​arvoalueita, ne on jaettu mikroohmiin ja milliohmiin, jotka toimivat pienellä resistanssilla, sekä tera-, hygo- ja megaohmeihin, jotka mittaavat erittäin suuria arvoja.

Erityisiä työolosuhteita varten ne valmistetaan:

• kannettava;

• kilpi;

• laboratoriomallit.

Ohmimittarin toimintaperiaate

Magnetosähköisiä laitteita käytetään yleisesti mittausten tekemiseen, vaikka elektronisia (analogisia ja digitaalisia) laitteita on viime aikoina otettu laajalti käyttöön.

Magnetosähköisen järjestelmän ohmimittari käyttää virranrajoitinta R, joka kuljettaa vain milliampeerit, ja herkkää mittapäätä (millimetrimetriä) sen läpi. Se reagoi pienten virtojen virtaukseen laitteen läpi johtuen kestomagneetin N-S kahden sähkömagneettisen kentän vuorovaikutuksesta ja kelan 1 käämin läpi kulkevan virran muodostamasta kentästä johtavalla jousella 2.

Magneettikenttien voimien vuorovaikutuksen seurauksena laitteen nuoli poikkeaa tietystä kulmasta. Päässä oleva asteikko on välittömästi jaettu ohmeiksi käytön helpottamiseksi. Tässä tapauksessa käytetään kaavan 3 mukaista virtaresistanssin ilmaisua.

Ohmimittarin on ylläpidettävä vakaa syöttöjännite akusta tarkkojen mittausten varmistamiseksi. Tätä tarkoitusta varten suoritetaan kalibrointi käyttämällä ylimääräistä säätövastusta R reg. Sen avulla ennen mittauksen aloittamista ylimääräisen jännitteen syöttö lähteestä rajoitetaan piiriin, asetetaan tiukasti vakaa, normalisoitu arvo.

Jännitteen määritys Ohmin lain mukaan

Sähköpiirien kanssa työskennellessä on aikoja, jolloin on tarpeen määrittää elementin, esimerkiksi vastuksen, jännitehäviö, mutta sen resistanssi, joka on yleensä merkitty laatikkoon, ja sen läpi kulkeva virta tunnetaan. Tätä varten sinun ei tarvitse kytkeä volttimittaria, mutta riittää, että käytät kaavan 2 mukaisia ​​laskelmia.

Meidän tapauksessamme kuvalle 3 teemme laskelmia: U = 2,5 4,8 = 12 V.

Virran määritys Ohmin lain mukaan

Tätä tapausta kuvataan kaavalla 3. Sitä käytetään sähköpiirien kuormien laskemiseen, johtojen, kaapeleiden, sulakkeiden tai katkaisijoiden poikkileikkausten valitsemiseen.

Esimerkissämme laskenta näyttää tältä: I = 12 / 4,8 = 2,5 A.

Ohitusleikkaus

Tätä sähkötekniikan menetelmää käytetään piirin tiettyjen osien toiminnan poistamiseen purkamatta niitä. Tätä varten oikosulje tulo- ja lähtöliittimet (kuvassa 1 ja 2) johdolla tarpeettomaan vastukseen - poista ne.

Seurauksena on, että piirivirta valitsee vähemmän vastuksen reitin shuntin läpi ja nousee jyrkästi, ja shunttielementin jännite putoaa nollaan.

Oikosulku

Tämä tila on ohituksen erikoistapaus, ja se näkyy yleensä yllä olevassa kuvassa, kun oikosulku on asennettu lähteen lähtöliittimiin. Kun näin tapahtuu, syntyy erittäin vaarallisia suuria virtoja, jotka voivat aiheuttaa sähköiskun ja polttaa suojaamattomia sähkölaitteita.

Suojausta käytetään sähköverkon tahattomien vikojen torjuntaan. Ne on asetettu sellaisiin asetuksiin, jotka eivät häiritse piirin toimintaa normaalitilassa.Ne katkaisivat virran vain hätätapauksessa.

Jos lapsi esimerkiksi kytkee vahingossa johdon pistorasiaan, oikein konfiguroitu automaattinen kytkin huoneiston sisääntulolaudassa katkaisee virran melkein välittömästi.

Kaikki edellä kuvattu viittaa Ohmin lakiin DC-piirin osalle, ei kokonaiselle piirille, jossa voi olla paljon enemmän prosesseja. Meidän on kuviteltava, että tämä on vain pieni osa sen sovelluksesta sähkötekniikassa.

Kuuluisan tiedemiehen Georg Simon Ohmin tunnistamia kuvioita virran, jännitteen ja vastuksen välillä kuvataan eri tavoin eri vaihtovirtaympäristöissä ja -piireissä: yksivaiheisissa ja kolmivaiheisissa.

Tässä ovat peruskaavat, jotka ilmaisevat sähköisten parametrien suhteen metallijohtimissa.

Monimutkaisempia kaavoja erityisten Ohmin lain laskelmien suorittamiseen käytännössä.

Kuten näette, loistavan tiedemiehen Georg Simon Ohmin tekemä tutkimus on erittäin tärkeä myös sähkötekniikan ja automaation nopean kehityksen aikana.