Hoe om die elektriese stroombaan te verstaan ​​met behulp van Ohm se wet - Nuttige wenke - 2021
Elektriese stroombane met aktiewe weerstande kan eerstens vereenvoudig word deur weerstande wat in parallel of in serie gekoppel is, in gewone weerstande gelykstaande daaraan te kombineer, en dan, met behulp van Ohm se wet, die stroom of spanning op die berekende totale weerstand te vind. Hierna kan u die teenoorgestelde rigting gaan en deur die wet van Ohm die spanning en stroom by elk van die stroombaanweerstande te vind.
Die vergelykings wat nodig is vir berekeninge word in die artikel voor spesifieke voorbeelde gegee. Die inligting in die artikel is voldoende om die elektriese stroombane self te bereken. In gevalle waar verskillende stappe nodig is, word dit opeenvolgend gegee.
Alle weerstande in die stroombaan word getoon as weerstande (uitgebeeld as 'n sigsaglyn). Daar word aanvaar dat die weerstand van die drade wat hulle verbind (getoon as reguit lyne) nul is (ten minste ongeveer, in vergelyking met weerstande).
Al die hoofstappe vir stroombaanontwerp word hieronder gegee.
1 As die kring meer as een weerstand bevat, vind die ekwivalente weerstand "R" van die hele stroombaan volgens die metode hieronder beskryf in die afdeling "Weerstande in serie en parallel gekoppel."
2 Vervang die bevindende totale stroombaanweerstand "R" in die vergelyking van Ohm se wet, soos hieronder beskryf in die Ohm's Law-afdeling.
3 As die stroombaan meer as een weerstand bevat, kan die spanning- of stroomwaardes wat in die vorige stap gevind is, weer vervang word in die vergelyking van Ohm se wet deur die spanning of stroom op enige stroombaanweerstand te vind.
Die wet van Ohm kan in drie ekwivalente vorms geskryf word, afhangende van wat bepaal moet word:
"V" - spanning ("potensiaalverskil") op weerstand, "I" is die stroom wat deur die weerstand vloei, en "R" is die weerstandswaarde. As die weerstand is weerstand ('n kringelement met 'n spesifieke elektriese weerstand), word dit gewoonlik aangedui met die letter "R" met die toevoeging van 'n nommer, byvoorbeeld "R1", "R105", ens.
Dit is maklik om van formule (1) na formule (2) of (3) oorgedra te word deur algebraïese transformasies. In sommige gevalle word die benaming "E" gebruik in plaas van "V" (byvoorbeeld E = IR), waar "E" EMF, of "elektromotoriese krag" beteken, wat 'n ander naam vir spanning is.
Vergelyking (1) word gebruik wanneer die stroom wat deur 'n sekere weerstand vloei, bekend is.
Vergelyking (2) is geskik vir gevalle waar die spanning by 'n gegewe weerstand bekend is.
Vergelyking (3) kan u die onbekende waarde van die weerstand bereken as die stroom wat deur hierdie weerstand beweeg en die spanning daarop bekend is.
In die internasionale stelsel van eenhede () word die waardes wat in Ohm se wet opgeneem is, in die volgende eenhede gemeet:
Die spanning oor die weerstand "V" word gedefinieer in, afgekort "B".
Die huidige "ek" word gemeet, aangedui as "A".
Weerstand "R" word gemeet in ohms, afgekort "Ohm." As die letter "k" voor die benaming Ohm staan, beteken dit "duisend" ohm, of kiloome, as die letter "M" 'miljoen' ohm of megaom is.
Die wet van Ohm is van toepassing op enige stroombaan wat slegs aktiewe weerstande bevat (soos weerstande, of geleiers met hul eie nie-nul-weerstand, of rekenaartoestelle). Vir sommige elemente van die kring (induktors en kondenseerders) is Ohm se wet nie van toepassing op bogenoemde vorm nie (in die vergelykings hierbo bevat die weerstand slegs "R" sonder om die elemente van induktansie en kapasitansie in ag te neem). Die wet van Ohm kan gebruik word vir stroombane met 'n aktiewe weerstand, ongeag of daar 'n konstante weerstand (stroom), wisselweerstand (stroom), of enige willekeurige golfvorm wat met die tyd wissel, daaraan geheg is (of daardeur gaan). As die meegeleverde spanning of stroom sinusvormig verander (met 'n frekwensie van byvoorbeeld 50 Hz, soos in 'n elektriese aansluiting tuis), word dit gewoonlik gemeet in rts volt of ampère.
U kan meer inligting oor Ohm se wet vind in
Voorbeeld: Spanningsval langs die draad
Gestel ons wil die spanningsval oor 'n draad vind wanneer 'n stroom van 1 ampère daardeur vloei. Die weerstand van hierdie gedeelte van die draad is 0,5 ohm. Gebruik vergelyking (1) vir Ohm se wet hierbo gegee, bereken ons die spanningsval:
V = IR = (1 A) (0,5 Ω) = 0,5 V (d.w.s. 1/2 volt)
As die rms-drywing van 'n wisselstroom met 'n frekwensie van 50 Hz (tuisnetwerk) 1 ampère is, is die resultaat dieselfde, 0,5 V, maar dit sal die "rms" -waarde van die wisselstroomspanning wees.
'N "Reeks" -verbinding van weerstande is een waarin die einde van die vorige weerstand aan die begin van die volgende gekoppel is, en dus vorm die weerstande 'n ketting (sien figuur), die totale weerstand van so 'n ketting is gelyk aan die som van die weerstande van al sy konstituerende weerstande. In die geval van 'n 'weerstande R1, R2,. Ons het:
Die totale weerstand van die gekoppelde weerstande in parallel (sien diagram regs) is gelyk aan:
Twee skuinsstrepe ("//") word gereeld gebruik om aan te dui dat weerstande in parallel geskakel is. Byvoorbeeld, die parallelle verbinding van weerstande R1 en R2 kan kortliks verwys word as "R1 // R2". Let daarop dat R1 // R2 = R2 // R1. Die parallelle verbinding van die drie weerstande R1, R2 en R3 word aangedui as "R1 // R2 // R3".
Voorbeeld: parallel-gekoppelde weerstande
In die geval van twee identiese weerstande R1 = 10 Ohm en R2 = 10 Ohm wat parallel geskakel is, het ons:
1 / Rdie generaal = 1 / R1 + 1 / R2 = 0,1 + 0,1 = 0,2 Rdie generaal = 1 / 0.2 = 5 ohm
Dit is ook nuttig om die 'minder as die minste' reël te onthou, wat beteken dat die resulterende weerstand laer sal wees as die laagste weerstand in 'n gegewe verbinding.
Weerstande wat in serie en parallel gekoppel is
Stroombane wat verskillende kombinasies van weerstande insluit wat in serie en parallel gekoppel is, kan bereken word deur die weerstande in 'n 'ekwivalente' of 'gewone' weerstand te kombineer.
Kombineer alle weerstande wat parallel gekoppel is in hul ekwivalente weerstand deur gebruik te maak van die gedeelte 'Weerstand in parallelverbinding' hierbo. Let daarop dat as die parallelle verbonde takke serieverbinde weerstande bevat, u eers die ekwivalente weerstand vir hierdie serieverbinde weerstande moet vind.
Kombineer die serieweerstande om die totale weerstand van die kring R te bepaaldie generaal.
Gebruik die wet van Ohm en vind die totale stroom deur die stroombaan by 'n gegewe spanning, of die totale toegepaste spanning by 'n bekende stroom deur die stroombaan.
Die totale spanning of stroom hierbo bereken word in die vergelykings van Ohm se wet gebruik by die berekening van spannings en strome in afsonderlike dele van die kring.
Vervang die voorheen gevindde waardes van stroom of spanning in die vergelykings van Ohm se wet om die stroom of spanning op 'n enkele weerstand te vind. Hierdie bewerking word in die voorbeeld hieronder geïllustreer.
Vir groot stroombane moet die twee stappe hierbo beskryf moontlik verskeie kere toegepas word.
Voorbeeld: 'n ketting van seriële en parallelle verbindings
In die geval van die stroombaan aan die regterkant, moet u eers die parallel-gekoppelde weerstande kombineer, om hul ekwivalente weerstand R1 // R2 te vind, en dan die totale weerstand van die stroombaan volgens die formule te bepaal:
Laat R3 = 2 Ohm, R2 = 10 Ohm, R1 = 15 Ohm, en die stroombaan is aan 'n 12 volt-battery gekoppel, sodat Vdie generaal = 12 volt. Volgens die stappe hierbo beskryf, het ons:
Rdie generaal = R3 + R1 // R2 = 2 + 6 = 8 Ohms
Nou is die spanning oor weerstand R3 (aangedui as VR3) kan bereken word volgens Ohm se wet, aangesien die stroom wat deur hierdie weerstand vloei bekend is en gelyk is aan 1,5 ampère:
VR3 = (Ekalgehele) (R3) = 1,5 A x 2 Ohms = 3 V
Die spanning by weerstand R2 (gelyk aan die spanning by weerstand R1) kan met Ohm se wet bereken word deur die stroom I = 1,5 ampère te vermenigvuldig met die ekwivalente weerstand van die parallelle verbinding van weerstande R1 // R2 = 6 Ohm, wat 1,5 x 6 = 9 volt gee , of vind deur die spanning by R3 af te trek (gevind bo VR3) van die totale toegepaste spanning van 12 volt, d.w.s. 12 volt - 3 volt = 9 volt. Daarna kan u die stroom deur R2 (aangedui as I) vindR2) deur Ohm se wet te gebruik (spanning op R2 word aangedui as "VR2"):
EkR2 = (VR2) / R2 = (9 volt) / (10 Ohm) = 0,9 ampère
Die stroom deur R1 kan op 'n soortgelyke manier gevind word deur die spanning op hierdie weerstand (9 volt) deur sy weerstand (15 Ohm) te deel, wat 'n resultaat van 0,6 ampère gee. Let daarop dat die stroom deur R2 (0,9 ampère) in totaal en die stroom deur R1 (0,6 ampère) die totale stroom deur die stroombaan gee (1,5 ampère).
Waar en wanneer kan Ohm se wet toegepas word?
Ohm se wet in bogenoemde vorm geld vir 'n redelike wye reeks metale. Dit word uitgevoer totdat die metaal begin smelt. 'N Minder wye reeks toepassings in oplossings (smelt) van elektroliete en in hoogs geïoniseerde gasse (plasma).
Wanneer u met elektriese stroombane werk, is dit soms nodig om die spanningsval op 'n spesifieke element te bepaal. As dit 'n weerstand met 'n bekende weerstandswaarde is (dit word op die saak geplaas), en die stroom wat daardeur beweeg, is ook bekend, kan u die spanning deur middel van Ohm se formule vasstel sonder om 'n voltmeter aan te sluit.
In die internasionale stelsel van eenhede (SI) word die waardes wat in Ohm se wet opgeneem is, in die volgende eenhede gemeet:
Die spanning oor die weerstand "V" word in volt bepaal, afgekort tot "V".
Die huidige "ek" word in ampère gemeet, aangedui as "A".
U kan meer inligting oor Ohm se wet op Wikipedia vind.
Die betekenis van Ohm se wet
Ohm se wet bepaal die stroomsterkte in 'n elektriese stroombaan by 'n gegewe spanning en bekende weerstand.
Dit stel u in staat om die termiese, chemiese en magnetiese effekte van die stroom te bereken, aangesien dit afhang van die stroomsterkte.
Ohm se wet is uiters nuttig in ingenieurswese (elektronies / elektries), want dit hou verband met drie basiese elektriese hoeveelhede: stroom, spanning en weerstand. Hy wys hoe hierdie drie hoeveelhede op makroskopiese vlak onderling afhanklik is.
As dit moontlik was om Ohm se wet in eenvoudige woorde te karakteriseer, sou dit visueel so lyk:
Uit Ohm se wet volg dit dat dit gevaarlik is om 'n konvensionele beligtingsnetwerk met 'n lae-weerstand geleier te sluit. Die huidige krag sal so groot wees dat dit ernstige gevolge kan hê.