Primjena Ohmovog zakona u praksi

Želio bih početi objašnjavati princip rada jednog od osnovnih zakona elektrotehnike alegorijom — prikazujući malu karikaturu 1 od tri osobe pod imenom "Napon U", "Otpor R" i "Struja I."

To pokazuje da se «Tok» pokušava provući kroz stezanje u cijevi koju «Otpor» marljivo zateže. U isto vrijeme «Napon» čini maksimalan mogući napor da prođe, pritisnite «Struja».

Ovaj crtež je podsjetnik na to struja Je li uredno kretanje nabijenih čestica u određenom mediju. Njihovo kretanje moguće je pod utjecajem dovedene vanjske energije, koja stvara razliku potencijala — napon. Unutarnje sile žica i elemenata kruga smanjuju veličinu struje, odupiru se njenom kretanju.

Razmotrimo jednostavan dijagram 2 koji objašnjava djelovanje Ohmovog zakona za dio kruga istosmjerne struje.

Kao izvor napona U koristimo baterija, koju u točkama A i B spojimo na otpor R debelim, a istovremeno kratkim žicama.Pretpostavimo da žice ne utječu na vrijednost struje I kroz otpornik R.

Formula (1) izražava odnos između otpora (ohmi), napona (volti) i struje (amperi). Zovu je Ohmov zakon za dio kruga… Krug formule olakšava pamćenje i upotrebu za izražavanje bilo kojeg od sastavnih parametara U, R ili I (U je iznad crtice, a R i I ispod).

Ako trebate odrediti jedan od njih, zatvorite ga mentalno i radite s druga dva, izvodeći aritmetičke operacije. Kada su vrijednosti u jednom retku, množimo ih. A ako se nalaze na različitim razinama, vršimo podjelu gornjeg na donji.

Ti su odnosi prikazani u formulama 2 i 3 na slici 3 u nastavku.

U ovom krugu se za mjerenje struje koristi ampermetar koji je serijski spojen s teretom R, a napon je voltmetar spojen paralelno na točke 1 i 2 otpornika. Uzimajući u obzir značajke dizajna uređaja, recimo da ampermetar ne utječe na struju u krugu, a voltmetar ne utječe na napon.

Određivanje otpora Ohmovim zakonom

Pomoću očitanja uređaja (U = 12 V, I = 2,5 A) možete koristiti formulu 1 za određivanje vrijednosti otpora R = 12 / 2,5 = 4,8 Ohma.

U praksi je ovaj princip uključen u rad mjernih uređaja - ohmmetara, koji određuju aktivni otpor raznih električnih uređaja.Budući da se mogu konfigurirati za mjerenje različitih raspona vrijednosti, dalje se dijele na mikroome i milioome, koji rade s malim otporom, i tera-, higo- i megoome - mjere vrlo velike vrijednosti.

Za specifične radne uvjete proizvode se:

• prenosiv;

• štit;

• laboratorijski modeli.

Princip rada ohmmetra

Magnetoelektrični uređaji obično se koriste za mjerenje, iako su elektronički (analogni i digitalni) uređaji nedavno široko uvedeni.

Ohmmetar magnetoelektričnog sustava koristi strujni limitator R koji kroz njega propušta samo miliampere i osjetljivu mjernu glavu (miliampermetar). Reagira na protok malih struja kroz uređaj zbog interakcije dvaju elektromagnetskih polja iz permanentnog magneta N-S i polja stvorenog strujom koja prolazi kroz namot svitka 1 s vodljivom oprugom 2.

Kao rezultat međudjelovanja sila magnetskih polja, strelica uređaja odstupa od određenog kuta. Ljestvica na glavi je odmah graduirana u omima radi lakšeg rada. U ovom slučaju koristi se izraz otpora struje prema formuli 3.

Ohmmetar mora održavati stabilan napon napajanja iz baterije kako bi osigurao točna mjerenja. U tu svrhu primjenjuje se kalibracija pomoću dodatnog regulacijskog otpornika R reg. Uz njegovu pomoć, prije početka mjerenja, opskrba viška napona iz izvora ograničena je na krug, postavljena je strogo stabilna, normalizirana vrijednost.

Određivanje napona Ohmovim zakonom

Pri radu s električnim krugovima ponekad je potrebno odrediti pad napona na elementu, na primjer, otporniku, ali poznati su njegov otpor, koji je obično označen na kutiji, i struja koja prolazi kroz njega. Da biste to učinili, ne morate spojiti voltmetar, već je dovoljno koristiti izračune prema formuli 2.

U našem slučaju, za sliku 3, vršimo izračune: U = 2,5 4,8 = 12 V.

Određivanje struje prema Ohmovom zakonu

Ovaj slučaj opisuje formula 3. Koristi se za izračunavanje opterećenja u električnim krugovima, odabir presjeka žica, kabela, osigurača ili prekidača.

U našem primjeru izračun izgleda ovako: I = 12 / 4,8 = 2,5 A.

Operacija premosnice

Ova metoda u elektrotehnici koristi se za onemogućavanje rada određenih elemenata kruga bez njihovog rastavljanja. Da biste to učinili, kratko spojite ulazne i izlazne priključke (na slici 1 i 2) žicom na nepotrebni otpornik - uklonite ih.

Kao rezultat toga, struja kruga odabire put manjeg otpora kroz shunt i naglo raste, a napon shunt elementa pada na nulu.

Kratki spoj

Ovaj način je poseban slučaj premosnice i obično je prikazan na gornjoj slici kada je kratki spoj instaliran na izlaznim stezaljkama izvora. Kada se to dogodi, stvaraju se vrlo opasne visoke struje koje mogu izazvati šok ljudi i spaliti nezaštićenu električnu opremu.

Zaštita se koristi za borbu protiv slučajnih kvarova u električnoj mreži. Postavljeni su na takve postavke koje ne ometaju rad kruga u normalnom načinu rada.Isključuju struju samo u slučaju nužde.

Na primjer, ako dijete slučajno uključi žicu u kućnu utičnicu, tada će ispravno konfiguriran automatski prekidač na ulaznoj ploči stana gotovo odmah isključiti struju.

Sve što je gore opisano odnosi se na Ohmov zakon za dio istosmjernog strujnog kruga, a ne na cijeli strujni krug u kojem može postojati mnogo više procesa. Moramo zamisliti da je to samo mali dio njegove primjene u elektrotehnici.

Uzorci koje je identificirao poznati znanstvenik Georg Simon Ohm između struje, napona i otpora opisuju se na različite načine u različitim okruženjima i krugovima izmjenične struje: jednofaznim i trofaznim.

Evo osnovnih formula koje izražavaju omjer električnih parametara u metalnim vodičima.

Složenije formule za izvođenje posebnih proračuna Ohmovog zakona u praksi.

Kao što vidite, istraživanje koje je proveo briljantni znanstvenik Georg Simon Ohm od velike je važnosti čak iu našem vremenu brzog razvoja elektrotehnike i automatizacije.