Hej kära läsare av Elektrikerns anteckningars hemsida..

Idag öppnar jag ett nytt avsnitt på sajten som heter.

I det här avsnittet ska jag försöka förklara eltekniska frågor för dig på ett tydligt och enkelt sätt. Jag kommer genast att säga att vi inte kommer att fördjupa oss för långt i teoretisk kunskap, men vi kommer att lära känna grunderna i tillräcklig ordning.

Det första jag vill presentera för dig är Ohms lag för en del av en kedja. Detta är den mest grundläggande lagen som alla borde känna till.

Kunskap om denna lag gör det möjligt för oss att enkelt och exakt bestämma värdena för ström, spänning (potentialskillnad) och motstånd i en del av kretsen.

Vem är Om? Lite historia

Ohms lag upptäcktes av den berömde tyske fysikern Georg Simon Ohm 1826. Så här såg han ut.

Jag kommer inte att berätta hela biografin om Georg Ohm. Du kan ta reda på mer om detta på andra resurser.

Jag ska bara säga det viktigaste.

Den mest grundläggande lagen inom elektroteknik är uppkallad efter honom, som vi aktivt använder i komplexa beräkningar i design, i produktion och i vardagen.

Ohms lag för en homogen sektion av en kedja är följande:

I – värdet på strömmen som flyter genom en del av kretsen (mätt i ampere)

U – spänningsvärde på en del av kretsen (mätt i volt)

R – resistansvärde för kretssektionen (mätt i ohm)

Om formeln förklaras i ord visar det sig att strömstyrkan är proportionell mot spänningen och omvänt proportionell mot kretssektionens resistans.

Låt oss göra ett experiment

För att förstå formeln inte i ord, utan i handlingar, måste du sätta ihop följande diagram:

Syftet med den här artikeln är att tydligt visa hur man använder Ohms lag för en del av en krets. Därför monterade jag den här kretsen på min arbetsbänk. Se nedan hur hon ser ut.

Med hjälp av kontrollknappen (val) kan du välja antingen konstant spänning eller växelspänning vid utgången. I vårt fall används konstant spänning. Jag ändrar spänningsnivån med en laboratorieautotransformator (LATR).

I vårt experiment kommer jag att använda en spänning över en del av kretsen lika med 220 (V). Vi kontrollerar utspänningen med en voltmeter.

Nu är vi helt redo att genomföra vårt eget experiment och testa Ohms lag i verkligheten.

Nedan ska jag ge 3 exempel. I varje exempel kommer vi att bestämma det nödvändiga värdet med hjälp av två metoder: med hjälp av en formel och på ett praktiskt sätt.

Exempel #1

I det första exemplet måste vi hitta strömmen (I) i kretsen, känna till storleken på den konstanta spänningskällan och resistansvärdet för LED-glödlampan.

DC-spänningskällans spänning är U = 220 (V). Motståndet hos en LED-lampa är R = 40740 (Ohm).

Med hjälp av formeln hittar vi strömmen i kretsen:

I = U/R = 220 / 40740 = 0,0054 (A)

Vi ansluter i serie med LED-glödlampan, påslagen i amperemeterläge, och mäter strömmen i kretsen.

Multimeterdisplayen visar kretsströmmen. Dess värde är 5,4 (mA) eller 0,0054 (A), vilket motsvarar strömmen som hittas av formeln.

Exempel nr 2

I det andra exemplet måste vi hitta spänningen (U) för en del av kretsen, känna till mängden ström i kretsen och resistansvärdet för LED-glödlampan.

I = 0,0054 (A)

R = 40740 (Ohm)

Med hjälp av formeln hittar vi spänningen för kretssektionen:

U = I*R = 0,0054 *40740 = 219,9 (V) = 220 (V)

Låt oss nu kontrollera resultatet som erhållits på ett praktiskt sätt.

Vi kopplar en multimeter påslagen i voltmeterläge parallellt med LED-lampan och mäter spänningen.

Multimeterdisplayen visar den uppmätta spänningen. Dess värde är 220 (V), vilket motsvarar spänningen som hittas med formeln för Ohms lag för en del av kretsen.

Exempel nr 3

I det tredje exemplet måste vi hitta resistansen (R) för en kretssektion, att känna till storleken på strömmen i kretsen och spänningsvärdet för kretssektionen.

I = 0,0054 (A)

U = 220 (V)

Återigen, låt oss använda formeln och hitta resistansen för kretssektionen:

R = U/I = 220/0,0054 = 40740,7 (Ohm)

Låt oss nu kontrollera resultatet som erhållits på ett praktiskt sätt.

Vi mäter resistansen hos en LED-lampa med hjälp av en multimeter.

Det resulterande värdet var R = 40740 (Ohm), vilket motsvarar det motstånd som hittas av formeln.

Hur lätt det är att komma ihåg Ohms lag för en del av en krets!!!

För att inte bli förvirrad och lätt komma ihåg formeln kan du använda en liten hint som du kan göra själv.

Rita en triangel och ange parametrarna för den elektriska kretsen i den, enligt figuren nedan. Du borde få det så här.

Hur man använder det?

Att använda tipstriangeln är väldigt enkelt och enkelt. Stäng med fingret kretsparametern som behöver hittas.

Om de återstående parametrarna på triangeln är placerade på samma nivå, måste de multipliceras.

Om de återstående parametrarna på triangeln är placerade på olika nivåer, är det nödvändigt att dela den övre parametern med den nedre.

Med hjälp av en tipstriangel blir du inte förvirrad i formeln. Men det är bättre att lära sig det som multiplikationstabellen.

Slutsatser

I slutet av artikeln kommer jag att dra en slutsats.

Elektrisk ström är ett riktat flöde av elektroner från punkt B med minuspotential till punkt A med pluspotential. Och ju högre potentialskillnaden är mellan dessa punkter, desto fler elektroner kommer att röra sig från punkt B till punkt A, d.v.s. Strömmen i kretsen kommer att öka, förutsatt att kretsresistansen förblir oförändrad.

Men glödlampans motstånd motverkar flödet av elektrisk ström. Och ju större motstånd i kretsen (seriekoppling av flera glödlampor), desto mindre blir strömmen i kretsen, vid en konstant nätverksspänning.

P.S. Här på Internet hittade jag en rolig men förklarande tecknad serie om ämnet Ohms lag för en del av en krets.

År 1826 publicerade den största tyska fysikern Georg Simon Ohm sitt verk "Definition av lagen enligt vilken metaller leder kontaktelektricitet", där han ger formuleringen av den berömda lagen. Den tidens vetenskapsmän hälsade den store fysikerns publikationer med fientlighet. Och först efter att en annan forskare, Claude Poulier, kommit till samma slutsatser experimentellt, erkändes Ohms lag över hela världen.

– ett fysiskt mönster som bestämmer förhållandet mellan ström, spänning och resistans hos en ledare.Den har två huvudformer.

Formulering Ohms lag för en del av en krets – Strömmen är direkt proportionell mot spänningen och omvänt proportionell mot resistansen .

Detta enkla uttryck hjälper i praktiken att lösa ett brett spektrum av problem. För bättre memorering, låt oss lösa problemet.

Problem 1.1

Uppgiften är enkel: att hitta resistansen hos en koppartråd och sedan beräkna strömmen med hjälp av Ohms lagformel för en del av kretsen. Låt oss börja.

Formulering Ohms lag för en komplett krets - strömstyrkan är direkt proportionell mot summan av kretsens EMF, och omvänt proportionell mot summan av resistanserna för källan och kretsen, där E är emk, R är kretsresistansen, r är källans inre resistans.

Frågor kan uppstå här. Till exempel, vad är EMF? Elektromotorisk kraft är en fysisk storhet som kännetecknar arbetet av yttre krafter i en EMF-källa. Till exempel, i ett vanligt AA-batteri är EMF en kemisk reaktion som får laddningar att flytta från en pol till den andra. Ordet i sig är elektro körning säger att denna kraft flyttar elektricitet, det vill säga laddning.

Var och en har ett internt motstånd r, det beror på parametrarna för själva källan. Det finns också ett motstånd R i kretsen, det beror på parametrarna för själva kretsen.

Formeln för Ohms lag för en komplett kedja kan presenteras i en annan form. Nämligen: kretskällans EMF är lika med summan av spänningsfallen på källan och på den externa kretsen.

För att konsolidera materialet kommer vi att lösa två problem med hjälp av formelnOhms lag för en komplett krets.

Problem 2.1

Hitta strömstyrkan i kretsen om det är känt att kretsresistansen är 11 ohm, och källan som är ansluten till den har en emk på 12 V och en intern resistans på 1 ohm.

Låt oss nu lösa ett svårare problem.

Problem 2.2

EMF-källan är ansluten till ett motstånd med ett motstånd på 10 ohm med hjälp av en koppartråd 1 m lång och en tvärsnittsarea på 1 mm 2. Hitta strömstyrkan, med vetskap om att källemk är 12 V och det inre motståndet är 1,9825 ohm.

Låt oss börja.

Grundlagen för elektroteknik, med vilken du kan studera och beräkna elektriska kretsar, är Ohms lag, som fastställer sambandet mellan ström, spänning och resistans. Det är nödvändigt att tydligt förstå dess väsen och kunna använda den korrekt när du löser praktiska problem. Ofta görs misstag inom elektroteknik på grund av oförmågan att korrekt tillämpa Ohms lag.

Ohms lag för en kretssektion säger: strömmen är direkt proportionell mot spänningen och omvänt proportionell mot resistansen.

Om du ökar spänningen som verkar i en elektrisk krets flera gånger, kommer strömmen i denna krets att öka med samma mängd. Och om du ökar kretsresistansen flera gånger, kommer strömmen att minska med samma mängd. På samma sätt gäller att ju högre tryck och ju mindre motstånd röret ger mot vattnets rörelse, desto större vattenflöde i röret.

I en populär form kan denna lag formuleras på följande sätt: ju högre spänning vid samma resistans, desto högre ström, och samtidigt, ju högre resistans vid samma spänning, desto lägre ström.

För att uttrycka Ohms lag enklast matematiskt, tror man att Motståndet hos en ledare där en ström på 1 A passerar vid en spänning på 1 V är 1 Ohm.

Strömmen i ampere kan alltid bestämmas genom att dividera spänningen i volt med resistansen i ohm. Det är därför Ohms lag för en kretssektion skrivs med följande formel:

I = U/R.

Magisk triangel

Varje sektion eller element i en elektrisk krets kan karakteriseras med hjälp av tre egenskaper: ström, spänning och motstånd.

Så här använder du Ohms triangel: stäng önskat värde - de andra två symbolerna ger formeln för att beräkna det. Förresten, Ohms lag kallas bara en formel från triangeln - den som återspeglar strömberoendet av spänning och resistans. De andra två formlerna, även om de är dess konsekvenser, har ingen fysisk betydelse.

Beräkningar som utförs med Ohms lag för en sektion av en krets blir korrekta när spänningen uttrycks i volt, resistans i ohm och ström i ampere. Om flera måttenheter för dessa storheter används (till exempel milliampere, millivolt, megaohm, etc.), bör de omvandlas till ampere, volt respektive ohm. För att betona detta skrivs ibland Ohms lagformel för en sektion av en krets så här:

ampere = volt/ohm

Du kan också beräkna strömmen i milliampere och mikroampere, medan spänningen ska uttryckas i volt, och resistansen i kilo-ohm respektive mega-ohm.

Andra artiklar om el i en enkel och tillgänglig presentation:

Ohms lag är giltig för alla delar av kretsen. Om det är nödvändigt att bestämma strömmen i en given sektion av kretsen, är det nödvändigt att dela spänningen som verkar i denna sektion (fig. 1) med resistansen i denna speciella sektion.

Fig 1. Tillämpning av Ohms lag på en sektion av en krets

Låt oss ge ett exempel på att beräkna ström med Ohms lag. Anta att du vill bestämma strömmen i en lampa som har ett motstånd på 2,5 ohm, om spänningen som appliceras på lampan är 5 V. Dividera 5 V med 2,5 ohm får vi ett strömvärde på 2 A. I det andra exemplet, vi bestämma strömmen som kommer att flyta under påverkan av en spänning på 500 V i en krets vars motstånd är 0,5 MOhm. För att göra detta uttrycker vi motståndet i ohm. Om vi dividerar 500 V med 500 000 Ohm hittar vi värdet på strömmen i kretsen, vilket är lika med 0,001 A eller 1 mA.

När man känner till strömmen och resistansen bestäms ofta spänningen med Ohms lag. Låt oss skriva formeln för att bestämma spänningen

U = IR

Av denna formel är det tydligt att spänningen vid ändarna av en given sektion av kretsen är direkt proportionell mot strömmen och motståndet. Innebörden av detta beroende är inte svår att förstå. Om du inte ändrar motståndet i en del av kretsen, kan du bara öka strömmen genom att öka spänningen. Det betyder att med konstant motstånd motsvarar större ström högre spänning. Om det är nödvändigt att erhålla samma ström vid olika resistanser, bör det med ett högre motstånd vara en motsvarande högre spänning.

Spänningen över en sektion av en krets kallas ofta spänningsfall. Detta leder ofta till missförstånd. Många tror att spänningsfall är någon form av bortkastad onödig spänning. I verkligheten är begreppen spänning och spänningsfall likvärdiga.

Beräkning av spänning med Ohms lag kan illustreras med följande exempel. Låt en ström på 5 mA passera genom en sektion av en krets med ett motstånd på 10 kOhm och du måste bestämma spänningen i detta avsnitt.

Multiplicera I = 0,005 A vid R -10000 Ohm, får vi en spänning lika med 5 0 V. Vi skulle kunna få samma resultat genom att multiplicera 5 mA med 10 kOhm: U = 50 V

I elektroniska enheter uttrycks ström vanligtvis i milliampere och resistans i kilo-ohm. Därför är det bekvämt att använda dessa måttenheter i beräkningar enligt Ohms lag.

Ohms lag beräknar också resistans om spänningen och strömmen är kända. Formeln för detta fall skrivs enligt följande: R = U/I.

Motstånd är alltid ett förhållande mellan spänning och ström. Om spänningen ökas eller minskas flera gånger, kommer strömmen att öka eller minska med samma antal gånger. Förhållandet mellan spänning och ström, lika med motstånd, förblir oförändrat.

Formeln för att bestämma resistans ska inte förstås som att resistansen hos en given ledare beror på utflödet och spänningen. Det är känt att det beror på ledarens längd, tvärsnittsarea och material. Till utseendet liknar formeln för att bestämma resistans formeln för beräkning av ström, men det finns en grundläggande skillnad mellan dem.

Strömmen i en given sektion av kretsen beror verkligen på spänning och resistans och ändras när de ändras. Och motståndet för en given sektion av kretsen är ett konstant värde, oberoende av förändringar i spänning och ström, men lika med förhållandet mellan dessa värden.

När samma ström passerar i två sektioner av en krets, och spänningarna som appliceras på dem är olika, är det tydligt att den sektion till vilken den större spänningen appliceras har ett motsvarande större motstånd.

Och om, under påverkan av samma spänning, olika strömmar passerar i två olika sektioner av kretsen, kommer den mindre strömmen alltid att finnas i den sektion som har större motstånd. Allt detta följer av den grundläggande formuleringen av Ohms lag för en sektion av en krets, d.v.s. av det faktum att ju större strömmen är, desto högre spänning och desto lägre resistans.

Vi kommer att visa beräkningen av resistans med Ohms lag för en sektion av en krets med hjälp av följande exempel. Låt dig hitta motståndet för den sektion genom vilken en ström på 50 mA passerar vid en spänning på 40 V. Om vi uttrycker strömmen i ampere får vi I = 0,05 A. Dela 40 med 0,05 och se att motståndet är 800 Ohm.

Ohms lag kan tydligt representeras som den sk ström-spänningsegenskaper. Som ni vet är ett direkt proportionellt förhållande mellan två kvantiteter en rät linje som går genom origo. Detta beroende brukar kallas linjärt.

I fig. Figur 2 visar som ett exempel en graf över Ohms lag för en sektion av en krets med ett motstånd på 100 Ohm. Den horisontella axeln representerar spänning i volt, och den vertikala axeln representerar ström i ampere. Skalan för ström och spänning kan väljas efter önskemål. En rät linje dras så att förhållandet mellan spänning och ström för varje punkt är 100 ohm. Till exempel, om U = 50 V, då I = 0,5 A och R = 50: 0,5 = 100 Ohm.

Ris. 2. Ohms lag (volt-ampere karakteristik)

Grafen för Ohms lag för negativa värden på ström och spänning har samma utseende. Detta indikerar att strömmen i kretsen flyter lika i båda riktningarna. Ju större resistans, desto mindre ström erhålls vid en given spänning och desto plattare är den räta linjen.

Enheter där ström-spänningskarakteristiken är en rät linje som går genom origo för koordinater, dvs motståndet förblir konstant när spänningen eller strömmen ändras, kallas linjära enheter. Termerna linjära kretsar och linjära resistanser används också.

Det finns också enheter där motståndet ändras när spänningen eller strömmen ändras. Då uttrycks förhållandet mellan ström och spänning inte enligt Ohms lag, utan på ett mer komplext sätt. För sådana anordningar kommer ström-spänningskarakteristiken inte att vara en rät linje som går genom koordinaternas ursprung, utan kommer att vara antingen en kurva eller en bruten linje. Dessa enheter kallas olinjära.

Mnemondiagram för Ohms lag

Lägg till webbplats till bokmärken

Ohms lag

Figuren visar ett diagram över en bekant enkel elektrisk krets. Denna slutna krets består av tre element:

spänningskälla – GB-batterier;
strömkonsument - belastning R, som till exempel kan vara glödtråden hos en elektrisk lampa eller ett motstånd;
ledare som ansluter spänningskällan till lasten.

Förresten, om denna krets kompletteras med en strömbrytare, får du en komplett krets för en ficklampa. Belastningen R, som har ett visst motstånd, är en del av kretsen.

Värdet på strömmen i denna sektion av kretsen beror på spänningen som verkar på den och dess motstånd: ju högre spänning och ju lägre motstånd, desto större kommer strömmen att flyta genom kretsens sektion.

Detta strömberoende på spänning och resistans uttrycks med följande formel:

I – ström, uttryckt i ampere, A;
U – spänning i volt, V;
R – motstånd i ohm, ohm.

Detta matematiska uttryck läses enligt följande: strömmen i en sektion av kretsen är direkt proportionell mot spänningen över den och omvänt proportionell mot dess motstånd. Detta är den grundläggande lagen för elektroteknik, som kallas Ohms lag (efter G. Ohms efternamn) för en del av en elektrisk krets. Med hjälp av Ohms lag kan du ta reda på den okända tredjedelen från två kända elektriska storheter. Här är några exempel på praktisk tillämpning av Ohms lag:

Första exemplet. En spänning på 25 V appliceras på en sektion av kretsen med ett motstånd på 5 ohm. Det är nödvändigt att ta reda på värdet på strömmen i denna sektion av kretsen. Lösning: I = U/R = 25 / 5 = 5 A.
Andra exemplet. En spänning på 12 V verkar på en del av kretsen och skapar en ström på 20 mA i den. Vad är motståndet för denna del av kretsen? Först och främst måste strömmen 20 mA uttryckas i ampere. Detta blir 0,02 A. Då är R = 12 / 0,02 = 600 Ohm.
Tredje exemplet. En ström på 20 mA flyter genom en sektion av en krets med ett motstånd på 10 kOhm. Vilken spänning verkar på denna del av kretsen? Här, liksom i föregående exempel, måste strömmen uttryckas i ampere (20 mA = 0,02 A), resistans i ohm (10 kOhm = 10 000 ohm). Därför är U = IR = 0,02×10000 = 200 V.

Glödlampsfoten på en platt ficklampa är stämplad med: 0,28 A och 3,5 V. Vad betyder denna information? Det faktum att glödlampan kommer att lysa normalt vid en ström på 0,28 A, vilket bestäms av en spänning på 3,5 V. Med hjälp av Ohms lag är det lätt att räkna ut att glödlampans uppvärmda glödtråd har ett motstånd R = 3,5 / 0,28 = 12,5 Ohm.

Detta är motståndet för den uppvärmda glödtråden i glödlampan; motståndet hos den kylda glödtråden är mycket mindre. Ohms lag gäller inte bara för en sektion, utan också för hela den elektriska kretsen. I det här fallet ersätts det totala motståndet för alla element i kretsen, inklusive strömkällans inre motstånd, med värdet på R. Men i de enklaste kretsberäkningarna försummas vanligtvis anslutningsledarnas resistans och strömkällans inre resistans.

I detta avseende är det nödvändigt att ge ytterligare ett exempel: spänningen på det elektriska belysningsnätverket är 220 V. Vilken ström kommer att flyta i kretsen om belastningsmotståndet är 1000 Ohm? Lösning: I = U/R = 220 / 1000 = 0,22 A. En elektrisk lödkolv förbrukar ungefär denna ström.

Alla dessa formler, som följer av Ohms lag, kan också användas för att beräkna växelströmskretsar, men förutsatt att det inte finns några induktorer och kondensatorer i kretsarna.

Ohms lag och beräkningsformlerna som härrör från den är ganska lätta att komma ihåg om man använder detta grafiska diagram, detta är den så kallade triangeln av Ohms lag.

Det är lätt att använda den här triangeln; kom bara ihåg att den horisontella linjen i den betyder divisionstecknet (liknande bråklinjen), och den vertikala linjen betyder multiplikationstecknet.

Nu bör vi överväga följande fråga: hur påverkar ett motstånd anslutet i kretsen i serie med lasten eller parallellt med den strömmen? Det är bättre att förstå detta med ett exempel. Det finns en glödlampa från en rund elektrisk ficklampa, designad för en spänning på 2,5 V och en ström på 0,075 A. Är det möjligt att driva denna glödlampa från ett 3336L batteri, vars initiala spänning är 4,5 V?

Det är lätt att beräkna att den uppvärmda glödtråden i denna glödlampa har ett motstånd på något mer än 30 ohm. Om du driver den från ett nytt 3336L-batteri, kommer, enligt Ohms lag, en ström att flyta genom glödlampans glödtråd, nästan dubbelt så stor ström som den är designad för. Tråden kommer inte att motstå en sådan överbelastning, den kommer att överhettas och kollapsa. Men denna glödlampa kan fortfarande drivas från ett 336L batteri om ytterligare ett 25 Ohm motstånd är anslutet i serie med kretsen.

I det här fallet kommer den externa kretsens totala resistans att vara cirka 55 ohm, det vill säga 30 ohm - resistansen hos glödlampans glödtråd H plus 25 ohm - resistansen för det extra motståndet R. Följaktligen en ström lika med cirka 0,08 A kommer att flöda i kretsen, det vill säga nästan detsamma som glödtråden i en glödlampa är konstruerad för.

Denna glödlampa kan drivas från ett batteri med högre spänning, eller till och med från ett elektriskt belysningsnätverk, om du väljer ett motstånd med lämpligt motstånd. I det här exemplet begränsar ett extra motstånd strömmen i kretsen till det värde vi behöver. Ju större motståndet är, desto mindre blir strömmen i kretsen. I det här fallet kopplades två resistanser i serie till kretsen: resistansen hos glödlampans glödtråd och resistansen hos motståndet. Och med en seriekoppling av motstånd är strömmen densamma på alla punkter i kretsen.

Du kan slå på amperemetern när som helst, och den kommer att visa samma värde överallt. Detta fenomen kan jämföras med vattenflödet i en flod. Flodbädden i olika områden kan vara bred eller smal, djup eller grunt. Men under en viss tidsperiod passerar alltid samma mängd vatten genom tvärsnittet av någon del av flodbädden.

Ett extra motstånd kopplat i serie med lasten kan betraktas som ett motstånd som "släcker" en del av spänningen som verkar i kretsen. Spänningen som släcks av det extra motståndet, eller, som de säger, sjunker över det, kommer att vara större, ju större motståndet för detta motstånd. Genom att känna till strömmen och resistansen för det extra motståndet kan spänningsfallet över det enkelt beräknas med samma välbekanta formel U = IR, här:

U – spänningsfall, V;
I – ström i kretsen, A;
R – resistans för det extra motståndet, Ohm.

I förhållande till exemplet släckte motståndet R (se figur) överspänningen: U = IR = 0,08 × 25 = 2 V. Den återstående batterispänningen, lika med cirka 2,5 V, föll på glödlampornas glödtrådar. Det erforderliga motståndet kan hittas med en annan formel som du känner till: R = U/I, där:

R – det erforderliga motståndet för det extra motståndet, Ohm;
U – spänning som måste släckas, V;
I – ström i kretsen, A.

För exemplet i fråga är resistansen för det extra motståndet: R = U/I = 2/0,075, 27 Ohm. Genom att ändra resistansen kan du minska eller öka spänningen som faller över det extra motståndet och på så sätt reglera strömmen i kretsen. Men det extra motståndet R i en sådan krets kan vara variabelt, det vill säga ett motstånd vars resistans kan ändras (se figur nedan).

I det här fallet, med hjälp av motståndsreglaget, kan du smidigt ändra spänningen som tillförs belastningen H och därför smidigt reglera strömmen som flyter genom denna belastning. Ett variabelt motstånd kopplat på detta sätt kallas reostat. Reostater används för att reglera strömmar i kretsarna i mottagare, tv-apparater och förstärkare. På många biografer användes reostater för att mjukt dämpa ljuset i aulan. Det finns ett annat sätt att ansluta belastningen till en strömkälla med överspänning - också med hjälp av ett variabelt motstånd, men anslutet med en potentiometer, det vill säga en spänningsdelare, som visas i figuren nedan.

Här är R1 ett motstånd anslutet med en potentiometer, och R2 är en belastning, som kan vara samma glödlampa eller någon annan enhet. Ett spänningsfall uppstår över strömkällans motstånd R1, som helt eller delvis kan matas till belastningen R2. När motståndsreglaget är i sitt lägsta läge tillförs ingen spänning alls till lasten (om det är en glödlampa tänds den inte).

När motståndsreglaget rör sig uppåt kommer vi att lägga mer och mer spänning på belastningen R2 (om det är en glödlampa kommer dess glödtråd att lysa). När skjutreglaget för motståndet R1 är i det översta läget kommer hela spänningen från strömkällan att appliceras på belastningen R2 (om R2 är en ficklampa och spänningen på strömkällan är hög, kommer glödlampans glödtråd att brinna ut). Du kan experimentellt hitta positionen för den variabla motståndsmotorn vid vilken spänningen den behöver kommer att tillföras lasten.

Variabla motstånd som aktiveras av potentiometrar används ofta för att kontrollera volymen i mottagare och förstärkare. Motståndet kan kopplas direkt parallellt med lasten. I det här fallet grenar strömmen i denna sektion av kretsen och går i två parallella vägar: genom det extra motståndet och huvudbelastningen. Den största strömmen kommer att finnas i grenen med minst motstånd.

Summan av strömmarna för båda grenarna kommer att vara lika med strömmen som spenderas på att driva den externa kretsen. En parallell anslutning används i de fall då det är nödvändigt att begränsa strömmen inte i hela kretsen, som när du ansluter ett extra motstånd i serie, men bara i en viss sektion. Ytterligare motstånd kopplas till exempel parallellt med milliammeter, så att de kan mäta stora strömmar. Sådana motstånd kallas shuntar eller shuntar. Ordet shunt betyder en gren.

Ohms lag kallas ofta elektricitetens grundläggande lag. Den berömda tyske fysikern Georg Simon Ohm, som upptäckte det 1826, etablerade förhållandet mellan de grundläggande fysiska storheterna i en elektrisk krets - motstånd, spänning och ström.

Elektrisk krets

För att bättre förstå innebörden av Ohms lag måste du förstå hur en elektrisk krets fungerar.

Vad är en elektrisk krets? Detta är den väg som elektriskt laddade partiklar (elektroner) färdas i en elektrisk krets.

För att ström ska existera i en elektrisk krets är det nödvändigt att ha en enhet i den som skulle skapa och upprätthålla en potentialskillnad i kretsens delar på grund av krafter av icke-elektriskt ursprung. En sådan anordning kallas DC-källa, och krafterna - yttre krafter.

Jag kallar en elektrisk krets där en strömkälla finns T komplett elektrisk krets. Strömkällan i en sådan krets har ungefär samma funktion som en pump som pumpar vätska i ett slutet hydraulsystem.

Den enklaste slutna elektriska kretsen består av en källa och en konsument av elektrisk energi, sammankopplade med ledare.

Parametrar för elektriska kretsar

Ohm härledde sin berömda lag experimentellt.

Låt oss göra ett enkelt experiment.

Låt oss montera en elektrisk krets där strömkällan är ett batteri, och instrumentet för att mäta ström är en amperemeter kopplad i serie till kretsen. Belastningen är en trådspiral. Vi kommer att mäta spänningen med en voltmeter kopplad parallellt med spiralen. Låt oss avsluta med Använd nyckeln, anslut den elektriska kretsen och registrera instrumentets avläsningar.

Låt oss ansluta ett andra batteri med exakt samma parametrar till det första batteriet. Låt oss stänga kretsen igen. Instrumenten kommer att visa att både strömmen och spänningen har fördubblats.

Om du lägger till ytterligare ett av samma typ till 2 batterier kommer strömmen att tredubblas och spänningen också tredubblas.

Slutsatsen är uppenbar: Strömmen i en ledare är direkt proportionell mot spänningen som appliceras på ledarens ändar.

I vårt experiment förblev resistansvärdet konstant. Vi ändrade bara storleken på strömmen och spänningen på ledarsektionen. Låt oss bara lämna ett batteri. Men som en last kommer vi att använda spiraler gjorda av olika material. Deras motstånd är olika. Genom att ansluta dem en efter en kommer vi också att spela in instrumentets avläsningar. Vi kommer att se att det är tvärtom här. Ju högre motstånd, desto lägre ström. Strömmen i en krets är omvänt proportionell mot resistansen.

Så vår erfarenhet gjorde det möjligt för oss att fastställa strömmens beroende av spänningen och motståndet.

Ohms upplevelse var förstås annorlunda. På den tiden fanns det inga amperemetrar, och för att mäta strömmen använde Ohm en Coulomb torsionsvåg. Strömkällan var ett Volta-element gjord av zink och koppar, som fanns i en lösning av saltsyra. Koppartrådar placerades i koppar innehållande kvicksilver. Ändarna av ledningarna från strömkällan fördes också dit. Trådarna hade samma tvärsnitt, men av olika längd. På grund av detta ändrades motståndsvärdet. Genom att växelvis föra in olika trådar i kedjan observerade vi magnetnålens rotationsvinkel i torsionsbalansen. Egentligen var det inte själva strömstyrkan som mättes, utan förändringen i den magnetiska effekten av strömmen på grund av införandet av ledningar med olika motstånd i kretsen. Om kallade detta "förlust av styrka."

Men på ett eller annat sätt tillät vetenskapsmannens experiment honom att härleda sin berömda lag.

Georg Simon Ohm

Ohms lag för en komplett krets

Under tiden såg formeln från Ohm själv ut så här:

Detta är inget annat än formeln för Ohms lag för en komplett elektrisk krets: "Strömstyrkan i kretsen är proportionell mot EMF som verkar i kretsen och omvänt proportionell mot summan av resistansen hos den externa kretsen och källans inre resistans».

I Ohms experiment kvantiteten X visade en förändring i det aktuella värdet. I den moderna formeln motsvarar den den nuvarande styrkanjag flyter i kretsen. Magnitud A kännetecknade egenskaperna hos spänningskällan, vilket motsvarar den moderna beteckningen elektromotorisk kraft (EMF) ε . Värde värdel berodde på längden på ledarna som förbinder elementen i den elektriska kretsen. Detta värde var analogt med motståndet hos en extern elektrisk kretsR . Parameter b karakteriserade egenskaperna hos hela den anläggning på vilken experimentet utfördes. I modern notation är dettar – inre resistans hos strömkällan.

Hur härleds den moderna formeln för Ohms lag för en komplett krets?

Källans emk är lika med summan av spänningsfallen på den externa kretsen (U ) och vid själva källan (U 1 ).

ε = U + U 1 .

Från Ohms lag jag = U / R följer det U = jag · R , A U 1 = jag · r .

Genom att ersätta dessa uttryck med det föregående får vi:

ε = I R + I r = I (R + r) , var

Enligt Ohms lag är spänningen i den externa kretsen lika med strömmen multiplicerat med motståndet. U = I · R. Det är alltid mindre än källemf. Skillnaden är lika med värdet U 1 = I r .

Vad händer när ett batteri eller en ackumulator fungerar? När batteriet laddas ur ökar dess inre motstånd. Följaktligen ökar den U 1 och minskar U .

Hela Ohms lag förvandlas till Ohms lag för en sektion av en krets om vi tar bort källparametrarna från den.

Kortslutning

Vad händer om motståndet i den externa kretsen plötsligt blir noll? I vardagen kan vi observera detta om till exempel den elektriska isoleringen av ledningar skadas och de blir kortslutna. Ett fenomen uppstår som kallas kortslutning. Aktuell anropad kortslutning ström, kommer att vara extremt stort. Detta kommer att frigöra en stor mängd värme, vilket kan leda till brand. För att förhindra att detta händer placeras enheter som kallas säkringar i kretsen. De är utformade på ett sådant sätt att de kan bryta den elektriska kretsen vid kortslutning.

Ohms lag för växelström

I en växelspänningskrets finns förutom det vanliga aktiva motståndet reaktans (kapacitans, induktans).

För sådana kretsar U = jag · Z , Var Z - totalt motstånd, vilket inkluderar aktiva och reaktiva komponenter.

Men kraftfulla elektriska maskiner och kraftverk har hög reaktans. I hushållsapparater runt omkring oss är den reaktiva komponenten så liten att den kan ignoreras, och använd en enkel form för att skriva Ohms lag för beräkningar:

jag = U / R

Makt och Ohms lag

Ohm fastställde inte bara förhållandet mellan spänning, ström och resistans i en elektrisk krets, utan härledde också en ekvation för att bestämma effekt:

P = U · jag = jag 2 · R

Som du kan se, ju högre ström eller spänning, desto större effekt. Eftersom ledaren eller motståndet inte är en användbar belastning, anses strömmen som faller på den som strömförlust. Den används för att värma ledaren. Och ju större motståndet hos en sådan ledare, desto mer ström går förlorad på den. För att minska värmeförlusterna används ledare med lägre motstånd i kretsen. Detta görs till exempel i kraftfulla ljudinstallationer.

Istället för en epilog

Ett litet tips till den som är förvirrad och inte kommer ihåg formeln för Ohms lag.

Dela triangeln i 3 delar. Hur vi gör detta är dessutom helt oviktigt. Låt oss skriva in i var och en av dem de kvantiteter som ingår i Ohms lag - som visas i figuren.

Låt oss stänga värdet som måste hittas. Om de återstående värdena är på samma nivå, måste de multipliceras. Om de är placerade på olika nivåer måste värdet ovanför delas med det lägre.

Ohms lag används flitigt i praktiken vid design av elektriska nät i produktion och hemma.