Ohmin laki piirin osalle

Sähkötekniikan peruslaki, jota voit käyttää sähköpiirien tutkimiseen ja laskemiseen, on Ohmin laki, joka määrittää virran, jännitteen ja vastuksen välisen suhteen. Sen olemus on ymmärrettävä selvästi ja osattava käyttää sitä oikein käytännön ongelmien ratkaisemisessa. Sähkötekniikassa tehdään usein virheitä, koska Ohmin lakia ei voida soveltaa oikein.

Ohmin laki piirin osalle: virta on suoraan verrannollinen jännitteeseen ja kääntäen verrannollinen vastukseen.

Jos sähköpiirissä vaikuttavaa jännitettä nostetaan useita kertoja, virta kyseisessä piirissä kasvaa saman verran. Ja jos lisäät piirin vastusta useita kertoja, virta pienenee samalla määrällä. Samalla tavalla veden virtaus putkessa on sitä suurempi, mitä voimakkaampi paine ja sitä pienempi putken vastus veden liikkeelle.

Suositussa muodossa tämä laki voidaan muotoilla seuraavasti: mitä korkeampi jännite samalle vastukselle, sitä suurempi on virta, ja samaan aikaan, mitä suurempi vastus samalle jännitteelle, sitä pienempi on ampeeri.

Ohmin lain ilmaisemiseksi matemaattisesti yksinkertaisimmalla mahdollisella tavalla 1 A:n virtaa kuljettavan johtimen resistanssiksi 1 V:n jännitteellä pidetään 1 ohmia.

Virta ampeereina voidaan aina määrittää jakamalla voltteina ilmoitettu jännite ohmeissa ilmaistulla resistanssilla. Siksi Ohmin laki piirin osuudelle kirjoitetaan seuraavalla kaavalla:

I = U / R.

Maaginen kolmio

Mikä tahansa sähköpiirin osa tai elementti voidaan luonnehtia kolmella ominaisuudella: virta, jännite ja vastus.

Ohmin kolmion käyttö: suljemme vaaditun arvon - kaksi muuta symbolia antavat kaavan sen laskemiseen. Muuten, vain yhtä kaavaa kolmiosta kutsutaan Ohmin laiksi - se, joka heijastaa virran riippuvuutta jännitteestä ja resistanssista. Kaksi muuta kaavaa, vaikka ne ovatkin sen seurauksia, eivät ole fyysisesti järkeviä.

Ohmin lailla piirin osalle tehdyt laskelmat ovat oikein, kun jännite on voltteina, vastus on ohmeina ja virta on ampeereissa. Jos näistä suureista käytetään useita yksiköitä (esim. milliampeerit, millivoltit, megaohmit jne.), ne on muutettava ampeereiksi, voltteiksi ja ohmeiksi. Tämän korostamiseksi Ohmin lain kaava piirin osuudelle kirjoitetaan joskus seuraavasti:

amp = voltti / ohm

Voit myös laskea virran milliampeereina ja mikroampeereina, kun taas jännite on ilmaistava voltteina ja vastus kiloohmeina ja megaohmeina.

Muita artikkeleita sähköstä yksinkertaisella ja edullisella tavalla:

Mitä ovat jännite, virta ja vastus: miten niitä käytetään käytännössä

Kuinka vastus riippuu lämpötilasta

EMF:n ja virran lähteet: tärkeimmät ominaisuudet ja erot

Mikä on sähkönsyöttö?

Sähkö- ja magneettikenttä – mitä eroa niillä on?

Ohmin laki pätee jokaisessa piirin osassa. Jos on tarpeen määrittää virta tietyssä piirin osassa, on tarpeen jakaa tässä osassa vaikuttava jännite (kuva 1) tämän osan resistanssilla.

Kuva 1. Ohmin lain soveltaminen piirin osaan

Otetaan esimerkki virran laskemisesta Ohmin lain mukaan... Olkoon, että 2,5 ohmin resistanssin lampun virta on määritettävä, jos lamppuun syötetty jännite on 5 V. Jakamalla 5 V luvulla 2,5 ohmia, saamme virran arvon, joka on 2 A. Toisessa esimerkissä määritetään virta, joka kulkee 500 V jännitteen vaikutuksesta piirissä, jonka resistanssi on 0,5 MΩ. Tätä varten ilmaisemme vastuksen ohmeina. Jakamalla 500 V 500 000 ohmilla saadaan virta piirissä, joka on 0,001 A tai 1 mA.

Usein, kun tiedetään virta ja vastus, jännite määritetään Ohmin lain avulla. Kirjoitetaan kaava jännitteen määrittämiseksi

U = IR

Tämä kaava osoittaa, että jännite piirin tietyn osan päissä on suoraan verrannollinen virtaan ja vastukseen... Tämän riippuvuuden merkitys ei ole vaikea ymmärtää.Jos piiriosan resistanssi ei muutu, virtaa voidaan lisätä vain nostamalla jännitettä. Tämä tarkoittaa, että vakioresistanssilla suurempi virta vastaa suurempaa jännitettä. Jos on tarpeen saada sama virta eri vastuksilla, niin suuremmalla resistanssilla on oltava vastaavasti suurempi jännite.

Piirin osan yli olevaa jännitettä kutsutaan usein jännitehäviöksi… Tämä johtaa usein väärinkäsityksiin. Monet ihmiset ajattelevat, että jännitehäviö on turhaa hukattua jännitettä. Todellisuudessa jännitteen ja jännitehäviön käsitteet ovat samat. Häviöt ja jännitehäviöt – mitä eroa niillä on?

Jännitteen pudotus on asteittainen potentiaalin pudotus virtaa kuljettavan piirin poikki, mikä johtuu siitä, että piirissä on aktiivinen vastus. Ohmin lain mukaan jännitehäviö piirin U jokaisessa osassa on yhtä suuri kuin piirin R tämän osan resistanssin tulo siinä olevalla virralla I, ts. U - RI. Siten mitä suurempi piirin osan resistanssi on, sitä suurempi on jännitehäviö piirin kyseisessä osassa tietyllä virralla.

Ohmin lain jännitteen laskeminen voidaan esittää seuraavassa esimerkissä. Anna 5 mA virran kulkea piirin osan läpi, jonka resistanssi on 10 kOhm, ja on tarpeen määrittää tämän osan jännite.

Kertomalla A = 0,005 A arvolla R — 10000 Ω, saadaan jännite, joka on 50 V. Sama tulos voidaan saada kertomalla 5 mA 10 kΩ:lla: U = 50 in

Elektronisissa laitteissa virta ilmaistaan ​​yleensä milliampereina ja vastus kiloohmeina.Siksi on kätevää käyttää juuri näitä mittayksiköitä Ohmin lain mukaisissa laskelmissa.

Ohmin laki laskee myös resistanssin, jos jännite ja virta tunnetaan. Tämän tapauksen kaava kirjoitetaan seuraavasti: R = U / I.

Resistanssi on aina jännitteen ja virran suhde. Jos jännitettä nostetaan tai vähennetään useita kertoja, virta kasvaa tai pienenee saman verran. Vastusta vastaava jännite-virtasuhde pysyy ennallaan.

Resistanssin määrityskaavaa ei pidä ymmärtää tarkoittavan, että tietyn johtimen resistanssi riippuu virrasta ja jännitteestä. Sen tiedetään riippuvan langan pituudesta, poikkileikkausalasta ja materiaalista. Ulkonäöltään resistanssin määrityskaava muistuttaa virran laskentakaavaa, mutta niiden välillä on perustavanlaatuinen ero.

Virta tietyssä piirin osassa riippuu todella jännitteestä ja resistanssista ja muuttuu niiden muuttuessa. Ja tämän piirin osan vastus on vakioarvo, joka ei riipu jännitteen ja virran muutoksista, mutta on yhtä suuri kuin näiden arvojen suhde.

Kun piirin kahdessa osassa kulkee sama virta ja niihin syötetyt jännitteet ovat erilaisia, on selvää, että osuudella, johon on kytketty suurempi jännite, on vastaavasti suurempi vastus.

Ja jos saman jännitteen vaikutuksesta eri virta virtaa piirin kahdessa eri osassa, niin tässä osassa on aina pienempi virta, jolla on suurempi vastus.Kaikki tämä seuraa Ohmin lain perusmuotoilusta piirin osuudelle, eli siitä tosiasiasta, että mitä suurempi virta on, sitä suurempi on jännite ja sitä pienempi vastus.

Ohmin lain mukainen resistanssin laskenta piirin osuudelle esitetään seuraavassa esimerkissä, jossa vaaditaan sen osan resistanssin selvittämistä, jonka läpi virtaa 50 mA virtaa 40 V jännitteellä. ampeereina saadaan I = 0,05 A. Jaa 40 0,05:llä ja huomaa, että resistanssi on 800 ohmia.

Ohmin laki voidaan visualisoida ns. virta-jännite-ominaisuuden muodossa... Kuten tiedät, kahden suuren välinen suoraan verrannollinen suhde on origon kautta kulkeva suora. Tätä riippuvuutta kutsutaan yleensä lineaariseksi.

Kuvassa Kuva 2 on esitetty esimerkkikaaviona Ohmin laista piirin osalle, jonka resistanssi on 100 ohmia. Vaaka-akselilla on jännite voltteina ja pystyakselilla virta ampeereina. Virta- ja jänniteasteikko voidaan valita haluamallasi tavalla. Piirretään suora viiva siten, että sen jokaisen pisteen jännite-virtasuhde on 100 ohmia. Esimerkiksi jos U = 50 V, niin I = 0,5 A ja R = 50: 0,5 = 100 ohmia.

Riisi. 2… Ohmin laki (virtajännitteen ominaisuus)

Ohmin lain kaavio virran ja jännitteen negatiivisille arvoille on sama. Tämä tarkoittaa, että virtapiirissä virtaa samalla tavalla molempiin suuntiin. Mitä suurempi vastus, sitä vähemmän virtaa saadaan tietyllä jännitteellä ja sitä varovaisemmin suora liikkuu.

Laitteita, joissa virta-jännite-ominaiskäyrä on aloituspisteen kautta kulkeva suora, eli vastus pysyy vakiona jännitteen tai virran muuttuessa, kutsutaan lineaariseksi laitteeksi... Käytetään myös termejä lineaariset piirit, lineaarivastukset.

On myös laitteita, joissa vastus muuttuu jännitteen tai virran muuttuessa. Tällöin virran ja jännitteen välinen suhde ilmaistaan ​​ei Ohmin lain mukaan, vaan monimutkaisemmalla tavalla. Tällaisten laitteiden virta-jännite-ominaisuus ei ole suora viiva, joka kulkee aloituspisteen kautta, vaan se on joko käyrä tai katkoviiva. Näitä laitteita kutsutaan epälineaariseksi.

Katso myös tästä aiheesta: Ohmin lain soveltaminen käytännössä

Ohmin lain muistokaavio