De wet van Ohm voor een deel van een circuit
De basiswet van elektrotechniek die u kunt gebruiken om elektrische circuits te bestuderen en te berekenen, is de wet van Ohm, die de relatie tussen stroom, spanning en weerstand vastlegt. Het is noodzakelijk om de essentie ervan duidelijk te begrijpen en deze correct te kunnen gebruiken bij het oplossen van praktische problemen. Fouten worden vaak gemaakt in de elektrotechniek vanwege het onvermogen om de wet van Ohm correct toe te passen.
De wet van Ohm voor een deel van het circuit stelt: stroom is recht evenredig met spanning en omgekeerd evenredig met weerstand.
Als de spanning die in een elektrisch circuit werkt meerdere keren wordt verhoogd, zal de stroom in dat circuit met dezelfde hoeveelheid toenemen. En als u de weerstand van het circuit meerdere keren verhoogt, neemt de stroom met dezelfde hoeveelheid af. Op dezelfde manier is de waterstroom in de buis groter, hoe sterker de druk en hoe kleiner de weerstand van de buis tegen de beweging van water.
In een populaire vorm kan deze wet als volgt worden geformuleerd: hoe hoger de spanning voor dezelfde weerstand, hoe hoger de stroom, en tegelijkertijd, hoe hoger de weerstand voor dezelfde spanning, hoe lager de stroomsterkte.
Om de wet van Ohm op de meest eenvoudige manier wiskundig uit te drukken, wordt de weerstand van een draad met een stroom van 1 A bij een spanning van 1 V beschouwd als 1 Ohm.
Stroom in ampère kan altijd worden bepaald door de spanning in volt te delen door de weerstand in ohm. Daarom wordt de wet van Ohm voor een deel van een circuit geschreven in de volgende formule:
ik = U / R.
Magische driehoek
Elke sectie of elk element van een elektrisch circuit kan worden gekenmerkt door drie kenmerken: stroom, spanning en weerstand.
Hoe de driehoek van Ohm te gebruiken: we sluiten de vereiste waarde - twee andere symbolen geven de formule voor de berekening ervan. Trouwens, slechts één formule uit de driehoek wordt de wet van Ohm genoemd - degene die de afhankelijkheid van stroom van spanning en weerstand weergeeft. De andere twee formules zijn, hoewel ze er gevolgen van zijn, fysiek niet logisch.
Berekeningen gemaakt met behulp van de wet van Ohm voor een deel van het circuit zijn correct wanneer de spanning in volt is, de weerstand in ohm en de stroom in ampère. Als meerdere eenheden van deze grootheden worden gebruikt (bijvoorbeeld milliampère, millivolt, megohm, enz.), moeten ze worden omgezet in respectievelijk ampère, volt en ohm. Om dit te benadrukken, wordt de formule van de wet van Ohm voor een deel van een circuit soms als volgt geschreven:
versterker = volt / ohm
U kunt de stroom ook berekenen in milliampère en microampère, terwijl de spanning moet worden uitgedrukt in volt en de weerstand in respectievelijk kilohm en megohm.
Andere artikelen over elektriciteit op een simpele en betaalbare manier:
Wat zijn spanning, stroom en weerstand: hoe ze in de praktijk worden gebruikt
Hoe weerstand hangt af van de temperatuur
Bronnen van EMF en stroom: belangrijkste kenmerken en verschillen
Wat is een elektrische voeding?
Elektrisch en magnetisch veld: wat is het verschil?
De wet van Ohm is geldig voor elk deel van het circuit. Als het nodig is om de stroom in een bepaald deel van het circuit te bepalen, dan is het noodzakelijk om de spanning die in dit deel werkt (Fig. 1) te delen door de weerstand van dit deel.
Figuur 1. Toepassing van de wet van Ohm op een deel van het circuit
Laten we een voorbeeld geven van het berekenen van de stroom volgens de wet van Ohm... Laten we de stroom bepalen in een lamp met een weerstand van 2,5 ohm, als de spanning op de lamp 5 V is. 5 V delen door 2,5 ohm, we krijgen een stroomwaarde gelijk aan 2 A. In het tweede voorbeeld bepalen we de stroom die zal vloeien onder invloed van een spanning van 500 V in een circuit waarvan de weerstand 0,5 MΩ is. Hiervoor drukken we de weerstand uit in ohm. Door 500 V te delen door 500.000 ohm, vinden we de stroom in het circuit, die 0,001 A of 1 mA is.
Vaak, wetende de stroom en weerstand, wordt de spanning bepaald met behulp van de wet van Ohm. Laten we de formule schrijven om de spanning te bepalen
U = IR
Deze formule laat zien dat de spanning aan de uiteinden van een bepaald deel van het circuit recht evenredig is met de stroom en de weerstand... De betekenis van deze afhankelijkheid is niet moeilijk te begrijpen.Als de weerstand van het circuitgedeelte niet verandert, kan de stroom alleen worden verhoogd door de spanning te verhogen. Dit betekent dat bij constante weerstand een grotere stroom overeenkomt met een grotere spanning. Als het nodig is om dezelfde stroom bij verschillende weerstanden te verkrijgen, dan moet er bij een hogere weerstand een overeenkomstig hogere spanning zijn.
De spanning over een deel van een circuit wordt vaak de spanningsval genoemd… Dit leidt vaak tot misverstanden. Veel mensen denken dat spanningsval een onnodige verspilling van spanning is. In werkelijkheid zijn de concepten spanning en spanningsval equivalent. Verliezen en spanningsdalingen: wat is het verschil?
Spanningsval is de geleidelijke potentiaaldaling over een stroomvoerend circuit doordat het circuit een actieve weerstand heeft. Volgens de wet van Ohm is de spanningsval in elke sectie van het circuit U gelijk aan het product van de weerstand van dit gedeelte van het circuit R door de stroom erin I, d.w.z. U — RI. Dus hoe groter de weerstand van een deel van het circuit, hoe groter de spanningsval in dat deel van het circuit voor een bepaalde stroom.
De berekening van de spanning volgens de wet van Ohm kan in het volgende voorbeeld worden getoond. Laat een stroom van 5 mA door een deel van het circuit gaan met een weerstand van 10 kOhm, en het is noodzakelijk om de spanning in dit deel te bepalen.
Door A = 0,005 A te vermenigvuldigen bij R — 10000 Ω, verkrijgen we een spanning gelijk aan 50 V. Hetzelfde resultaat kan worden verkregen door 5 mA te vermenigvuldigen met 10 kΩ: U = 50 in
In elektronische apparaten wordt stroom meestal uitgedrukt in milliampère en weerstand in kilo-ohm.Daarom is het handig om precies deze meeteenheden te gebruiken in berekeningen volgens de wet van Ohm.
De wet van Ohm berekent ook de weerstand als de spanning en stroom bekend zijn. De formule voor dit geval is als volgt geschreven: R = U / I.
Weerstand is altijd de verhouding tussen spanning en stroom. Als de spanning een aantal keer wordt verhoogd of verlaagd, zal de stroom met hetzelfde aantal keren toenemen of afnemen. De spanning-stroomverhouding gelijk aan de weerstand blijft ongewijzigd.
De formule voor het bepalen van de weerstand moet niet zo worden opgevat dat de weerstand van een bepaalde geleider afhangt van stroom en spanning. Het is bekend dat het afhangt van de lengte, het dwarsdoorsnede-oppervlak en het materiaal van de draad. Qua uiterlijk lijkt de formule voor het bepalen van de weerstand op de formule voor het berekenen van stroom, maar er is een fundamenteel verschil tussen beide.
De stroom in een bepaald deel van het circuit hangt echt af van de spanning en weerstand en verandert als ze veranderen. En de weerstand van dit deel van het circuit is een constante waarde die niet afhankelijk is van veranderingen in spanning en stroom, maar gelijk is aan de verhouding van deze waarden.
Wanneer dezelfde stroom in twee secties van het circuit stroomt en de spanningen die daarop worden toegepast verschillend zijn, is het duidelijk dat de sectie waarop de grotere spanning wordt toegepast een overeenkomstig grotere weerstand heeft.
En als onder invloed van dezelfde spanning een andere stroom in twee verschillende secties van het circuit vloeit, dan zal er in deze sectie altijd een kleinere stroom zijn, die een grotere weerstand heeft.Dit alles volgt uit de basisformulering van de wet van Ohm voor een deel van een circuit, dat wil zeggen uit het feit dat hoe groter de stroom, hoe groter de spanning en hoe lager de weerstand.
De weerstandsberekening met behulp van de wet van Ohm voor een sectie van een circuit wordt getoond in het volgende voorbeeld. Stel dat we de weerstand moeten vinden van de sectie waar een stroom van 50 mA bij een spanning van 40 V doorheen stroomt. in ampère krijgen we I = 0,05 A. Deel 40 door 0,05 en bepaal dat de weerstand 800 ohm is.
De wet van Ohm kan worden gevisualiseerd in de vorm van de zogenaamde stroom-spanningskarakteristiek... Zoals u weet, is de recht evenredige relatie tussen twee grootheden een rechte lijn die door de oorsprong gaat. Deze afhankelijkheid wordt gewoonlijk lineair genoemd.
In afb. 2 getoond als een voorbeeldgrafiek van de wet van Ohm voor een deel van het circuit met een weerstand van 100 ohm. Op de horizontale as staat de spanning in volt en op de verticale as de stroom in ampère. De stroom- en spanningsschaal kan naar wens worden gekozen. Er wordt een rechte lijn getrokken zodat voor elk van zijn punten de spanning-stroomverhouding 100 ohm is. Als U = 50 V, dan is I = 0,5 A en R = 50: 0,5 = 100 ohm.
Rijst. 2… Wet van Ohm (stroom-spanningskarakteristiek)
De grafiek van de wet van Ohm voor negatieve waarden van stroom en spanning is hetzelfde. Dit houdt in dat de stroom in het circuit in beide richtingen op dezelfde manier stroomt. Hoe groter de weerstand, hoe minder stroom er wordt verkregen bij een gegeven spanning en hoe voorzichtiger de rechte lijn beweegt.
Apparaten waarin de stroom-spanningskarakteristiek een rechte lijn is die door het startpunt gaat, dat wil zeggen dat de weerstand constant blijft wanneer de spanning of stroom verandert, worden lineaire apparaten genoemd. De termen lineaire circuits, lineaire weerstanden worden ook gebruikt.
Er zijn ook apparaten waarbij de weerstand verandert als de spanning of stroom verandert. Dan wordt de relatie tussen stroom en spanning niet uitgedrukt volgens de wet van Ohm, maar op een complexere manier. Voor dergelijke apparaten zal de stroom-spanningskarakteristiek geen rechte lijn zijn die door het startpunt gaat, maar een kromme of een stippellijn. Deze apparaten worden niet-lineair genoemd.
Zie ook over dit onderwerp: Toepassing van de wet van Ohm in de praktijk
