Tillämpning av Ohms lag i praktiken

Jag skulle vilja börja förklara arbetsprincipen för en av de grundläggande lagarna för elektroteknik med en allegori - som visar en liten karikatyr av en av tre personer som heter "Spänning U", "Motstånd R" och "Ström I."

Det visar att «Tok» försöker krypa igenom sammandragningen i röret, som «Resistance» flitigt drar åt. Samtidigt gör «Voltage» största möjliga ansträngning för att passera, tryck på «Current».

Denna teckning är en påminnelse om det elektricitet Är den ordnade rörelsen av laddade partiklar i ett visst medium. Deras rörelse är möjlig under påverkan av applicerad extern energi, vilket skapar en potentialskillnad — spänning. De inre krafterna hos ledningarna och elementen i kretsen minskar storleken på strömmen, motstår dess rörelse.

Betrakta ett enkelt diagram 2 som förklarar funktionen av Ohms lag för en del av en likströmskrets.

Som spänningskälla U använder vi batteri, som vi ansluter till motståndet R med tjocka och samtidigt korta ledningar vid punkterna A och B.Antag att ledningarna inte påverkar värdet av strömmen I genom motståndet R.

Formel (1) uttrycker förhållandet mellan resistans (ohm), spänning (volt) och ström (ampere). De ringer henne Ohms lag för en del av en krets… Formelcirkeln gör den lätt att komma ihåg och använda för att uttrycka någon av de ingående parametrarna U, R eller I (U är ovanför bindestrecket, och R och I är under).

Om du behöver bestämma en av dem, stäng den mentalt och arbeta med de andra två och utför aritmetiska operationer. När värdena är på en rad multiplicerar vi dem. Och om de är placerade på olika nivåer utför vi uppdelningen av den övre till den nedre.

Dessa samband visas i formlerna 2 och 3 i figur 3 nedan.

I denna krets används en amperemeter för att mäta strömmen, som är kopplad i serie med lasten R, och spänningen är en voltmeter kopplad parallellt med punkterna 1 och 2 på motståndet. Med hänsyn till enheternas designegenskaper, låt oss säga att amperemetern inte påverkar strömmen i kretsen och voltmetern påverkar inte spänningen.

Bestämning av motstånd genom Ohms lag

Med hjälp av avläsningarna av enheterna (U = 12 V, I = 2,5 A), kan du använda formel 1 för att bestämma motståndsvärdet R = 12 / 2,5 = 4,8 Ohm.

I praktiken ingår denna princip i driften av mätanordningar - ohmmetrar, som bestämmer det aktiva motståndet hos olika elektriska enheter.Eftersom de kan konfigureras för att mäta olika värdeområden, är de uppdelade i mikroohm respektive milliohm, som arbetar med lågt motstånd, och tera-, hygo- och megohm-mäter mycket stora värden.

För specifika arbetsförhållanden produceras de:

• bärbar;

• skydda;

• laboratoriemodeller.

Principen för driften av en ohmmeter

Magnetoelektriska enheter används ofta för att göra mätningar, även om elektroniska (analoga och digitala) enheter nyligen har introducerats i stor utsträckning.

Den magnetoelektriska ohmmetern använder en strömbegränsare R som bara passerar milliampere och ett känsligt mäthuvud (milliammeter) genom den. Den reagerar på flödet av små strömmar genom enheten på grund av interaktionen mellan två elektromagnetiska fält från permanentmagneten N-S och fältet som skapas av strömmen som passerar genom lindningen av spolen 1 med en ledande fjäder 2.

Som ett resultat av interaktionen mellan krafterna i magnetfälten avviker enhetens pil från en viss vinkel. Skalan på huvudet graderas omedelbart i ohm för enklare drift. I detta fall används uttrycket för strömresistans enligt formel 3.

Ohmmetern måste upprätthålla en stabil matningsspänning från batteriet för att säkerställa korrekta mätningar. För detta ändamål tillämpas kalibrering med ett extra reglermotstånd R reg. Med dess hjälp, före mätningens början, är tillförseln av överspänning från källan begränsad till kretsen, ett strikt stabilt, normaliserat värde ställs in.

Bestämning av spänning enligt Ohms lag

När man arbetar med elektriska kretsar finns det tillfällen då det är nödvändigt att bestämma spänningsfallet på ett element, till exempel ett motstånd, men dess motstånd, som vanligtvis är markerat på lådan, och strömmen som passerar genom den är kända. För att göra detta behöver du inte ansluta en voltmeter, men det räcker med att använda beräkningarna enligt formel 2.

I vårt fall, för figur 3, gör vi beräkningar: U = 2,5 4,8 = 12 V.

Bestämning av ström enligt Ohms lag

Detta fall beskrivs av formel 3. Det används för att beräkna belastningar i elektriska kretsar, välj tvärsnitt av ledningar, kablar, säkringar eller strömbrytare.

I vårt exempel ser beräkningen ut så här: I = 12 / 4,8 = 2,5 A.

Bypass-operation

Denna metod inom elektroteknik används för att inaktivera driften av vissa delar av kretsen utan att demontera dem. För att göra detta, kortslut ingångs- och utgångsterminalerna (i figur 1 och 2) med en tråd till ett onödigt motstånd - ta bort dem.

Som ett resultat väljer kretsströmmen en väg med mindre motstånd genom shunten och stiger kraftigt, och spänningen på shuntelementet sjunker till noll.

Kortslutning

Detta läge är ett specialfall av bypass och visas vanligtvis i ovanstående figur när kortslutningen är installerad vid källans utgångsterminaler. När detta händer skapas mycket farliga höga strömmar som kan chocka människor och bränna oskyddad elektrisk utrustning.

Skydd används för att bekämpa oavsiktliga fel i elnätet. De är inställda på sådana inställningar som inte stör driften av kretsen i normalt läge.De bryter strömmen endast i nödfall.

Till exempel, om ett barn av misstag ansluter en sladd till ett hushållsuttag, kommer en korrekt konfigurerad automatisk strömbrytare på lägenhetens ingångsbräda nästan omedelbart att stänga av strömmen.

Allt som beskrivs ovan hänvisar till Ohms lag för en del av en DC-krets, inte en komplett krets där det kan finnas många fler processer. Vi måste föreställa oss att detta bara är en liten del av dess tillämpning inom elektroteknik.

Mönstren som identifierats av den berömde vetenskapsmannen Georg Simon Ohm mellan ström, spänning och resistans beskrivs på olika sätt i olika AC-miljöer och kretsar: enfas och trefas.

Här är de grundläggande formlerna som uttrycker förhållandet mellan elektriska parametrar i metallledare.

Mer komplexa formler för att utföra speciella Ohms lagberäkningar i praktiken.

Som du kan se är forskningen utförd av den briljante vetenskapsmannen Georg Simon Ohm av stor betydelse även i vår tid av snabb utveckling av elektroteknik och automation.