Εφαρμογή του νόμου του Ohm στην πράξη

Θα ήθελα να ξεκινήσω να εξηγώ την αρχή λειτουργίας ενός από τους βασικούς νόμους της ηλεκτρικής μηχανικής με μια αλληγορία - παρουσιάζοντας μια μικρή καρικατούρα 1 από τα τρία άτομα που ονομάζονται "Τάση U", "Αντίσταση R" και "Ρεύμα Ι".

Δείχνει ότι το «Tok» προσπαθεί να συρθεί μέσα από τη συστολή στον σωλήνα, τον οποίο η «Αντίσταση» σφίγγει επιμελώς. Ταυτόχρονα το «Voltage» κάνει τη μέγιστη δυνατή προσπάθεια για να περάσει, πατήστε «Current».

Αυτό το σχέδιο είναι μια υπενθύμιση αυτού ηλεκτρική ενέργεια Είναι η ομαλή κίνηση των φορτισμένων σωματιδίων σε ένα συγκεκριμένο μέσο. Η κίνησή τους είναι δυνατή υπό την επίδραση της εφαρμοζόμενης εξωτερικής ενέργειας, η οποία δημιουργεί μια διαφορά δυναμικού - τάση. Οι εσωτερικές δυνάμεις των συρμάτων και των στοιχείων του κυκλώματος μειώνουν το μέγεθος του ρεύματος, αντιστέκονται στην κίνηση του.

Εξετάστε ένα απλό διάγραμμα 2 που εξηγεί τη λειτουργία του νόμου του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος συνεχούς ρεύματος.

Ως πηγή τάσης U χρησιμοποιούμε μπαταρία, το οποίο συνδέουμε στην αντίσταση R με χοντρά και ταυτόχρονα κοντά σύρματα στα σημεία Α και Β.Ας υποθέσουμε ότι τα καλώδια δεν επηρεάζουν την τιμή του ρεύματος I μέσω της αντίστασης R.

Ο τύπος (1) εκφράζει τη σχέση μεταξύ αντίστασης (ohms), τάσης (volt) και ρεύματος (amp). Την φωνάζουν Ο νόμος του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος… Ο κύκλος του τύπου διευκολύνει την απομνημόνευση και τη χρήση για την έκφραση οποιασδήποτε από τις συνιστώσες παραμέτρους U, R ή I (το U είναι πάνω από την παύλα και το R και το I κάτω).

Εάν πρέπει να προσδιορίσετε ένα από αυτά, τότε κλείστε το διανοητικά και δουλέψτε με τα άλλα δύο, εκτελώντας αριθμητικές πράξεις. Όταν οι τιμές βρίσκονται σε μία σειρά, τις πολλαπλασιάζουμε. Και αν βρίσκονται σε διαφορετικά επίπεδα, εκτελούμε τη διαίρεση του άνω προς το κάτω.

Αυτές οι σχέσεις φαίνονται στους τύπους 2 και 3 στο σχήμα 3 παρακάτω.

Σε αυτό το κύκλωμα, χρησιμοποιείται ένα αμπερόμετρο για τη μέτρηση του ρεύματος, το οποίο συνδέεται σε σειρά με το φορτίο R, και η τάση είναι ένα βολτόμετρο συνδεδεμένο παράλληλα με τα σημεία 1 και 2 της αντίστασης. Λαμβάνοντας υπόψη τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού των συσκευών, ας πούμε ότι το αμπερόμετρο δεν επηρεάζει το ρεύμα στο κύκλωμα και το βολτόμετρο δεν επηρεάζει την τάση.

Προσδιορισμός της αντίστασης με το νόμο του Ohm

Χρησιμοποιώντας τις μετρήσεις των συσκευών (U = 12 V, I = 2,5 A), μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον τύπο 1 για να προσδιορίσετε την τιμή αντίστασης R = 12 / 2,5 = 4,8 Ohm.

Στην πράξη, αυτή η αρχή περιλαμβάνεται στη λειτουργία των συσκευών μέτρησης - ωμόμετρο, τα οποία καθορίζουν την ενεργή αντίσταση διαφόρων ηλεκτρικών συσκευών.Δεδομένου ότι μπορούν να διαμορφωθούν για να μετρούν διαφορετικά εύρη τιμών, υποδιαιρούνται αντίστοιχα σε microohms και milliohms, που λειτουργούν με χαμηλή αντίσταση και tera-, hygo- και megohms- που μετρούν πολύ μεγάλες τιμές.

Για συγκεκριμένες συνθήκες εργασίας, παράγονται:

• φορητός;

• ασπίδα;

• εργαστηριακά μοντέλα.

Η αρχή της λειτουργίας ενός ωμόμετρου

Οι μαγνητοηλεκτρικές συσκευές χρησιμοποιούνται συνήθως για την πραγματοποίηση μετρήσεων, αν και οι ηλεκτρονικές (αναλογικές και ψηφιακές) συσκευές έχουν πρόσφατα εισαχθεί ευρέως.

Το ωμόμετρο του μαγνητοηλεκτρικού συστήματος χρησιμοποιεί έναν περιοριστή ρεύματος R που διέρχεται μόνο milliamps και μια ευαίσθητη κεφαλή μέτρησης (χιλιοστά αμπερόμετρο) μέσω αυτού. Αντιδρά στη ροή μικρών ρευμάτων μέσω της συσκευής λόγω της αλληλεπίδρασης δύο ηλεκτρομαγνητικών πεδίων από τον μόνιμο μαγνήτη N-S και του πεδίου που δημιουργείται από το ρεύμα που διέρχεται από την περιέλιξη του πηνίου 1 με ένα αγώγιμο ελατήριο 2.

Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των δυνάμεων των μαγνητικών πεδίων, το βέλος της συσκευής αποκλίνει από μια ορισμένη γωνία. Η ζυγαριά στην κεφαλή βαθμολογείται αμέσως σε ohms για ευκολότερη λειτουργία. Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιείται η έκφραση της αντίστασης ρεύματος σύμφωνα με τον τύπο 3.

Το ωμόμετρο πρέπει να διατηρεί σταθερή τάση τροφοδοσίας από την μπαταρία για να εξασφαλίζει ακριβείς μετρήσεις. Για το σκοπό αυτό, η βαθμονόμηση εφαρμόζεται χρησιμοποιώντας μια πρόσθετη ρυθμιστική αντίσταση R reg. Με τη βοήθειά του, πριν από την έναρξη της μέτρησης, η παροχή υπερβολικής τάσης από την πηγή περιορίζεται στο κύκλωμα, ορίζεται μια αυστηρά σταθερή, κανονικοποιημένη τιμή.

Προσδιορισμός της τάσης με το νόμο του Ohm

Όταν εργάζεστε με ηλεκτρικά κυκλώματα, υπάρχουν φορές που είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η πτώση τάσης σε ένα στοιχείο, για παράδειγμα, μια αντίσταση, αλλά η αντίστασή της, η οποία συνήθως σημειώνεται στο κουτί, και το ρεύμα που διέρχεται από αυτό είναι γνωστά. Για να γίνει αυτό, δεν χρειάζεται να συνδέσετε ένα βολτόμετρο, αλλά αρκεί να χρησιμοποιήσετε τους υπολογισμούς σύμφωνα με τον τύπο 2.

Στην περίπτωσή μας, για το σχήμα 3, κάνουμε υπολογισμούς: U = 2,5 4,8 = 12 V.

Προσδιορισμός ρεύματος σύμφωνα με το νόμο του Ohm

Αυτή η περίπτωση περιγράφεται από τον τύπο 3. Χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό των φορτίων σε ηλεκτρικά κυκλώματα, την επιλογή των διατομών των καλωδίων, των καλωδίων, των ασφαλειών ή των διακοπτών κυκλώματος.

Στο παράδειγμά μας, ο υπολογισμός μοιάζει με αυτό: I = 12 / 4,8 = 2,5 A.

Χειρουργική παράκαμψης

Αυτή η μέθοδος στην ηλεκτρική μηχανική χρησιμοποιείται για να απενεργοποιήσει τη λειτουργία ορισμένων στοιχείων του κυκλώματος χωρίς να τα αποσυναρμολογήσει. Για να το κάνετε αυτό, βραχυκυκλώστε τους ακροδέκτες εισόδου και εξόδου (στην εικόνα 1 και 2) με ένα καλώδιο σε μια περιττή αντίσταση - αφαιρέστε τους.

Ως αποτέλεσμα, το ρεύμα του κυκλώματος επιλέγει μια διαδρομή μικρότερης αντίστασης μέσω της διακλάδωσης και αυξάνεται απότομα και η τάση του στοιχείου διακλάδωσης πέφτει στο μηδέν.

Βραχυκύκλωμα

Αυτή η λειτουργία είναι μια ειδική περίπτωση παράκαμψης και συνήθως εμφανίζεται στο παραπάνω σχήμα όταν το βραχυκύκλωμα είναι εγκατεστημένο στους ακροδέκτες εξόδου της πηγής. Όταν συμβεί αυτό, δημιουργούνται πολύ επικίνδυνα υψηλά ρεύματα που μπορούν να σοκάρουν τους ανθρώπους και να κάψουν απροστάτευτο ηλεκτρικό εξοπλισμό.

Η προστασία χρησιμοποιείται για την καταπολέμηση τυχαίων βλαβών στο ηλεκτρικό δίκτυο. Έχουν ρυθμιστεί σε τέτοιες ρυθμίσεις που δεν παρεμποδίζουν τη λειτουργία του κυκλώματος σε κανονική λειτουργία.Κόβουν το ρεύμα μόνο σε περίπτωση ανάγκης.

Για παράδειγμα, εάν ένα παιδί συνδέσει κατά λάθος ένα καλώδιο σε μια οικιακή πρίζα, τότε ένας σωστά διαμορφωμένος αυτόματος διακόπτης στην πλακέτα εισόδου του διαμερίσματος θα απενεργοποιήσει σχεδόν αμέσως το ρεύμα.

Όλα όσα περιγράφονται παραπάνω αναφέρονται στον νόμο του Ohm για ένα τμήμα ενός κυκλώματος συνεχούς ρεύματος, όχι για ένα πλήρες κύκλωμα όπου μπορεί να υπάρχουν πολλές περισσότερες διεργασίες. Πρέπει να φανταστούμε ότι αυτό είναι μόνο ένα μικρό μέρος της εφαρμογής του στην ηλεκτρική μηχανική.

Τα μοτίβα που εντόπισε ο διάσημος επιστήμονας Georg Simon Ohm μεταξύ ρεύματος, τάσης και αντίστασης περιγράφονται με διαφορετικούς τρόπους σε διαφορετικά περιβάλλοντα και κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος: μονοφασικά και τριφασικά.

Εδώ είναι οι βασικοί τύποι που εκφράζουν την αναλογία των ηλεκτρικών παραμέτρων σε μεταλλικούς αγωγούς.

Πιο περίπλοκοι τύποι για την εκτέλεση ειδικών υπολογισμών του νόμου του Ohm στην πράξη.

Όπως μπορείτε να δείτε, η έρευνα που διεξήγαγε ο λαμπρός επιστήμονας Georg Simon Ohm έχει μεγάλη σημασία ακόμη και στην εποχή μας της ραγδαίας ανάπτυξης της ηλεκτρικής μηχανικής και του αυτοματισμού.