Toepassing van de wet van Ohm in de praktijk

Ik zou graag willen beginnen met het uitleggen van het werkingsprincipe van een van de basiswetten van elektrotechniek met een allegorie - een kleine karikatuur van 1 van de drie mensen genaamd "Voltage U", "Resistance R" en "Current I".

Het laat zien dat «Tok» door de samentrekking in de pijp probeert te kruipen, die «Resistance» ijverig aan het aandraaien is. Tegelijkertijd doet «Spanning» de maximaal mogelijke inspanning om te passeren, drukt u op «Current».

Deze tekening is daar een herinnering aan elektriciteit Is de ordelijke beweging van geladen deeltjes in een bepaald medium. Hun beweging is mogelijk onder invloed van toegepaste externe energie, die een potentiaalverschil creëert - spanning. De interne krachten van de draden en elementen van het circuit verminderen de grootte van de stroom, weerstaan ​​​​de beweging ervan.

Beschouw een eenvoudig diagram 2 dat de werking van de wet van Ohm uitlegt voor een deel van een gelijkstroomcircuit.

Als spanningsbron U gebruiken we accu, die we verbinden met de weerstand R met dikke en tegelijkertijd korte draden op de punten A en B.Neem aan dat de draden geen invloed hebben op de waarde van de stroom I door de weerstand R.

Formule (1) drukt de relatie uit tussen weerstand (ohm), spanning (volt) en stroom (ampère). Ze bellen haar De wet van Ohm voor een deel van een circuit… De formulecirkel maakt het gemakkelijk te onthouden en te gebruiken om een ​​van de samenstellende parameters U, R of I uit te drukken (U staat boven het streepje en R en I staan ​​eronder).

Als u een van hen moet bepalen, sluit deze dan mentaal en werk met de andere twee, waarbij u rekenkundige bewerkingen uitvoert. Als de waarden op één rij staan, vermenigvuldigen we ze. En als ze zich op verschillende niveaus bevinden, voeren we de verdeling van de bovenste naar de onderste uit.

Deze relaties worden getoond in formules 2 en 3 in figuur 3 hieronder.

In dit circuit wordt een ampèremeter gebruikt om de stroom te meten, die in serie is geschakeld met de belasting R, en de spanning is een voltmeter die parallel is aangesloten op de punten 1 en 2 van de weerstand. Laten we, rekening houdend met de ontwerpkenmerken van de apparaten, zeggen dat de ampèremeter geen invloed heeft op de stroom in het circuit en dat de voltmeter geen invloed heeft op de spanning.

Bepaling van weerstand door de wet van Ohm

Aan de hand van de meetwaarden van de apparaten (U = 12 V, I = 2,5 A) kunt u formule 1 gebruiken om de weerstandswaarde R = 12 / 2,5 = 4,8 Ohm te bepalen.

In de praktijk is dit principe opgenomen in de werking van meetapparatuur - ohmmeters, die de actieve weerstand van verschillende elektrische apparaten bepalen.Omdat ze kunnen worden geconfigureerd om verschillende waardenbereiken te meten, zijn ze respectievelijk onderverdeeld in microohm en milliohm, werkend met een lage weerstand, en tera-, hygo- en megohm, die zeer grote waarden meten.

Voor specifieke werkomstandigheden worden ze geproduceerd:

• draagbaar;

• schild;

• laboratorium modellen.

Het werkingsprincipe van een ohmmeter

Magneto-elektrische apparaten worden vaak gebruikt om metingen uit te voeren, hoewel elektronische (analoge en digitale) apparaten recentelijk op grote schaal zijn geïntroduceerd.

De ohmmeter van het magneto-elektrische systeem gebruikt een stroombegrenzer R die alleen milliampère doorlaat en een gevoelige meetkop (milliampèremeter) er doorheen. Het reageert op de stroom van kleine stromen door het apparaat als gevolg van de interactie van twee elektromagnetische velden van de permanente magneet N-S en het veld dat wordt gecreëerd door de stroom die door de wikkeling van de spoel 1 gaat met een geleidende veer 2.

Door de wisselwerking van de krachten van de magnetische velden wijkt de pijl van het apparaat af van een bepaalde hoek. De schaalverdeling op de kop is direct gegradueerd in ohm voor een eenvoudigere bediening. In dit geval wordt de uitdrukking van stroomweerstand volgens formule 3 gebruikt.

De ohmmeter moet een stabiele voedingsspanning van de batterij behouden om nauwkeurige metingen te garanderen. Hiervoor wordt gekalibreerd met behulp van een extra regelweerstand R reg. Met zijn hulp wordt vóór het begin van de meting de toevoer van overtollige spanning van de bron beperkt tot het circuit, een strikt stabiele, genormaliseerde waarde wordt ingesteld.

Bepaling van spanning door de wet van Ohm

Bij het werken met elektrische circuits zijn er momenten waarop het nodig is om de spanningsval op een element, bijvoorbeeld een weerstand, te bepalen, maar de weerstand, die meestal op de doos staat aangegeven, en de stroom die er doorheen gaat, zijn bekend. Hiervoor hoeft u geen voltmeter aan te sluiten, maar volstaat het om de berekeningen volgens formule 2 te gebruiken.

In ons geval maken we voor figuur 3 berekeningen: U = 2,5 4,8 = 12 V.

Bepaling van stroom volgens de wet van Ohm

Dit geval wordt beschreven door formule 3. Het wordt gebruikt om belastingen in elektrische circuits te berekenen, de doorsneden van draden, kabels, zekeringen of stroomonderbrekers te selecteren.

In ons voorbeeld ziet de berekening er als volgt uit: I = 12 / 4,8 = 2,5 A.

Bypass operatie

Deze methode in de elektrotechniek wordt gebruikt om de werking van bepaalde elementen van het circuit uit te schakelen zonder ze te demonteren. Sluit hiervoor de ingangs- en uitgangsklemmen (in afbeelding 1 en 2) kort met een draad naar een onnodige weerstand - verwijder ze.

Als gevolg hiervan kiest de circuitstroom een ​​pad met minder weerstand door de shunt en stijgt scherp, en de spanning van het shuntelement daalt tot nul.

Kortsluiting

Deze modus is een speciaal geval van bypass en wordt meestal weergegeven in de bovenstaande afbeelding wanneer de kortsluiting is geïnstalleerd op de uitgangsklemmen van de bron. Wanneer dit gebeurt, ontstaan ​​er zeer gevaarlijke hoge stromen die mensen kunnen schokken en onbeschermde elektrische apparatuur kunnen verbranden.

Beveiliging wordt gebruikt om onbedoelde storingen in het elektrische netwerk te bestrijden. Ze zijn ingesteld op instellingen die de werking van het circuit in de normale modus niet verstoren.Ze onderbreken de stroom alleen in geval van nood.

Als een kind bijvoorbeeld per ongeluk een draad in een stopcontact steekt, zal een correct geconfigureerde automatische schakelaar op het ingangsbord van het appartement vrijwel onmiddellijk de stroom uitschakelen.

Alles wat hierboven is beschreven verwijst naar de wet van Ohm voor een deel van een gelijkstroomcircuit, niet voor een volledig circuit waar mogelijk nog veel meer processen zijn. We moeten ons voorstellen dat dit slechts een klein deel is van de toepassing ervan in de elektrotechniek.

De door de beroemde wetenschapper Georg Simon Ohm geïdentificeerde patronen tussen stroom, spanning en weerstand worden op verschillende manieren beschreven in verschillende AC-omgevingen en circuits: enkelfasig en driefasig.

Hier zijn de basisformules die de verhouding van elektrische parameters in metalen geleiders uitdrukken.

Complexere formules om speciale berekeningen uit de wet van Ohm in de praktijk uit te voeren.

Zoals u kunt zien, is het onderzoek van de briljante wetenschapper Georg Simon Ohm zelfs in onze tijd van snelle ontwikkeling van elektrotechniek en automatisering van groot belang.