Aplikácia Ohmovho zákona v praxi

Rád by som začal vysvetľovať princíp fungovania jedného zo základných zákonov elektrotechniky pomocou alegórie – zobrazujúcej malú karikatúru 1 z troch ľudí s názvom „Napätie U“, „Odpor R“ a „Prúd I“.

Ukazuje, že «Tok» sa snaží preliezť kontrakciou v potrubí, ktoré «Resistance» usilovne uťahuje. Súčasne «Napätie» vynaloží maximálne možné úsilie na prechod, stlačte «Current».

Táto kresba je toho pripomienkou elektriny Je usporiadaný pohyb nabitých častíc v určitom médiu. Ich pohyb je možný pod vplyvom aplikovanej vonkajšej energie, ktorá vytvára potenciálny rozdiel — napätie. Vnútorné sily drôtov a prvkov obvodu znižujú veľkosť prúdu, odolávajú jeho pohybu.

Zvážte jednoduchý diagram 2, ktorý vysvetľuje fungovanie Ohmovho zákona pre časť obvodu jednosmerného prúdu.

Ako zdroj napätia U používame batérie, ktorý hrubými a zároveň krátkymi drôtmi v bodoch A a B pripojíme na odpor R.Predpokladajme, že vodiče neovplyvňujú hodnotu prúdu I cez odpor R.

Vzorec (1) vyjadruje vzťah medzi odporom (ohmy), napätím (volty) a prúdom (ampéry). Volajú ju Ohmov zákon pre časť obvodu… Kruh vzorca uľahčuje zapamätanie a použitie na vyjadrenie ktoréhokoľvek zo základných parametrov U, R alebo I (U je nad pomlčkou a R a I sú pod).

Ak potrebujete určiť jeden z nich, potom ho mentálne zatvorte a pracujte s ďalšími dvoma a vykonajte aritmetické operácie. Keď sú hodnoty v jednom riadku, vynásobíme ich. A ak sa nachádzajú na rôznych úrovniach, vykonávame rozdelenie hornej na spodnú.

Tieto vzťahy sú znázornené vo vzorcoch 2 a 3 na obrázku 3 nižšie.

V tomto obvode sa na meranie prúdu používa ampérmeter, ktorý je zapojený do série so záťažou R a napätie je voltmeter zapojený paralelne k bodom 1 a 2 rezistora. Berúc do úvahy konštrukčné vlastnosti zariadení, povedzme, že ampérmeter neovplyvňuje prúd v obvode a voltmeter neovplyvňuje napätie.

Stanovenie odporu Ohmovým zákonom

Pomocou údajov zo zariadení (U = 12 V, I = 2,5 A) môžete použiť vzorec 1 na určenie hodnoty odporu R = 12 / 2,5 = 4,8 Ohm.

V praxi je tento princíp zahrnutý v prevádzke meracích prístrojov - ohmmetrov, ktoré určujú aktívny odpor rôznych elektrických zariadení.Keďže môžu byť nakonfigurované na meranie rôznych rozsahov hodnôt, sú rozdelené na mikroohmy a miliohmy, pracujúce s nízkym odporom, a tera-, hygo- a megaohmy- merajú veľmi veľké hodnoty.

Pre špecifické pracovné podmienky sa vyrábajú:

• prenosné;

• štít;

• laboratórne modely.

Princíp činnosti ohmmetra

Magnetoelektrické zariadenia sa bežne používajú na vykonávanie meraní, hoci v poslednej dobe boli široko zavedené elektronické (analógové a digitálne) zariadenia.

Ohmmeter magnetoelektrického systému využíva obmedzovač prúdu R, ktorý ním prepúšťa iba miliampéry a citlivú meraciu hlavu (miliampérmeter). Reaguje na tok malých prúdov zariadením v dôsledku interakcie dvoch elektromagnetických polí z permanentného magnetu N-S a poľa vytvoreného prúdom prechádzajúcim vinutím cievky 1 s vodivou pružinou 2.

V dôsledku interakcie síl magnetických polí sa šípka zariadenia odchyľuje od určitého uhla. Stupnica na hlavici je pre jednoduchšie ovládanie okamžite odstupňovaná v ohmoch. V tomto prípade sa používa vyjadrenie prúdového odporu podľa vzorca 3.

Ohmmeter musí udržiavať stabilné napájacie napätie z batérie, aby sa zabezpečili presné merania. Na tento účel sa používa kalibrácia pomocou prídavného regulačného odporu R reg. S jeho pomocou sa pred začiatkom merania obmedzí napájanie nadmerného napätia zo zdroja na obvod, nastaví sa prísne stabilná normalizovaná hodnota.

Stanovenie napätia Ohmovým zákonom

Pri práci s elektrickými obvodmi sú chvíle, keď je potrebné určiť úbytok napätia na prvku, napríklad rezistore, ale jeho odpor, ktorý je zvyčajne označený na krabici, a prúd, ktorý ním prechádza, sú známe. Na to nie je potrebné pripojiť voltmeter, ale stačí použiť výpočty podľa vzorca 2.

V našom prípade pre obrázok 3 urobíme výpočty: U = 2,5 4,8 = 12 V.

Stanovenie prúdu podľa Ohmovho zákona

Tento prípad je opísaný vzorcom 3. Používa sa na výpočet zaťaženia v elektrických obvodoch, výber prierezov vodičov, káblov, poistiek alebo ističov.

V našom príklade výpočet vyzerá takto: I = 12 / 4,8 = 2,5 A.

Operácia bypassu

Táto metóda v elektrotechnike sa používa na deaktiváciu prevádzky určitých prvkov obvodu bez ich demontáže. Za týmto účelom skratujte vstupné a výstupné svorky (na obrázku 1 a 2) drôtom na nepotrebný odpor - odstráňte ich.

V dôsledku toho si prúd obvodu vyberie cestu s menším odporom cez bočník a prudko stúpa a napätie bočníka klesne na nulu.

Skrat

Tento režim je špeciálnym prípadom bypassu a je zvyčajne znázornený na obrázku vyššie, keď je skrat inštalovaný na výstupných svorkách zdroja. Keď sa to stane, vytvárajú sa veľmi nebezpečné vysoké prúdy, ktoré môžu spôsobiť šok ľuďom a spáliť nechránené elektrické zariadenia.

Ochrana sa používa na boj proti náhodným poruchám v elektrickej sieti. Sú nastavené na také nastavenia, ktoré nezasahujú do činnosti obvodu v normálnom režime.Napájanie prerušili iba v prípade núdze.

Napríklad, ak dieťa náhodne zapojí drôt do domácej zásuvky, potom správne nakonfigurovaný automatický spínač na vstupnej doske bytu takmer okamžite vypne napájanie.

Všetko opísané vyššie sa vzťahuje na Ohmov zákon pre časť obvodu jednosmerného prúdu, nie na úplný obvod, kde môže byť oveľa viac procesov. Musíme si predstaviť, že je to len malá časť jeho aplikácie v elektrotechnike.

Vzory identifikované slávnym vedcom Georgom Simonom Ohmom medzi prúdom, napätím a odporom sú opísané rôznymi spôsobmi v rôznych prostrediach a obvodoch striedavého prúdu: jednofázové a trojfázové.

Tu sú základné vzorce, ktoré vyjadrujú pomer elektrických parametrov v kovových vodičoch.

Zložitejšie vzorce na vykonávanie špeciálnych výpočtov Ohmovho zákona v praxi.

Ako vidíte, výskum geniálneho vedca Georga Simona Ohma má veľký význam aj v našej dobe prudkého rozvoja elektrotechniky a automatizácie.