Νόμος του Ohm
Ο νόμος του Ohm είναι ένας από τους βασικούς νόμους της φυσικής που έχει πολλαπλές εφαρμογές στη λειτουργία μεγάλων και μικρών μηχανών. Βοηθά στη δημιουργία μιας σαφής και συνοπτικής σχέσης μεταξύ του ρεύματος, της τάσης και της αντίστασης του ηλεκτρικού κυκλώματος. Ο Georg Simon Ohm ανακάλυψε ότι ένα ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει μέσα από μια αντίσταση είναι ευθέως ανάλογο με την εφαρμοζόμενη τάση. Δημοσίευσε το έργο του το 1827, το οποίο αργότερα αποτέλεσε μια από τις θεμελιώδεις αρχές του ηλεκτρομαγνητισμού. Ο νόμος είναι εξαιρετικά χρήσιμος στην ηλεκτρική ή ηλεκτρονική μηχανική καθώς συσχετίζει την τάση, το ρεύμα και την αντίσταση σε μια απλή εξίσωση. Σε αυτήν την ενότητα, θα μάθουμε τα πάντα για τον νόμο του Ohm, τις εφαρμογές του, τον τρόπο επαλήθευσης και την αναλογία του σωλήνα νερού.
Τι είναι ο νόμος του Ohm;
Ο νόμος του Ohm δηλώνει ότι η τάση σε έναν αγωγό που φέρει ρεύμα είναι ευθέως ανάλογη με το ρεύμα που τον διαρρέει εάν όλες οι φυσικές συνθήκες και η θερμοκρασία παραμένουν σταθερές. Μαθηματικά, μπορεί να εκφραστεί ως:V=I × R Όπου V είναι τάσηI είναι το ρεύμαR είναι η αντίσταση που προσφέρει ο αγωγόςΤι είναι το μαγικό τρίγωνο του νόμου του Ohm;
Γίνεται δύσκολο να μάθουμε τις διαφορετικές σχέσεις τάσης V, ρεύματος Ι και αντίστασης R. Ως εκ τούτου, πρέπει να υπάρξει μια λύση που να βοηθάει στην γρήγορη επίλυση όλων των εξισώσεων που περιλαμβάνουν V, I και R. Είναι το μαγικό τρίγωνο του νόμου του Ohm που είναι χρήσιμο κατά τη δημιουργία των σχέσεων μεταξύ V, I και R. Εάν οι τιμές των I και Δίνονται το R, το V μπορεί να αξιολογηθεί πολλαπλασιάζοντας τόσο το I όσο και το R. Εάν δίνονται οι τιμές των V και I, το V/I δίνει την τιμή του R. Εάν παρέχονται οι τιμές V και R, μπορώ να αξιολογηθώ με V/ R. Ως εκ τούτου, ένα απλό τρίγωνο βοηθά τους μαθητές να λύσουν οποιοδήποτε αριθμητικό πρόβλημα που σχετίζεται με την τάση, το ρεύμα και την αντίσταση. Καθώς η ηλεκτρική ισχύς μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm. αυτό το τρίγωνο μπορεί να παράγει το περίφημο τρίγωνο ισχύος που αναφέρεται παρακάτω:Πώς να επαληθεύσετε τον νόμο του Ohm:
Απαιτείται ένα απλό πείραμα ηλεκτρικού κυκλώματος για την επαλήθευση του νόμου του Ohm. Διαδικασία:- Ένα σύρμα nichrome συνδέεται σε ένα κύκλωμα με βολτόμετρο και αμπερόμετρο.
- Μετά τη διέλευση ενός ρεύματος μέσω του καλωδίου, η διαφορά δυναμικού και το ηλεκτρικό ρεύμα μετρώνται χρησιμοποιώντας το βολτόμετρο και το αμπερόμετρο, αντίστοιχα.
- Υπολογίζεται ο λόγος διαφοράς δυναμικού/ηλεκτρικού ρεύματος.
- Το ρεύμα αυξάνεται και η αναλογία διαφοράς δυναμικού/ηλεκτρικού ρεύματος μετράται ξανά.
- Λάβετε υπόψη ότι αυτή η αναλογία θα παραμείνει ίση και για τις δύο φορές.
- Επομένως, επαληθεύεται ο νόμος του Ohm.
Ποια είναι η αναλογία του σωλήνα νερού για το νόμο του Ohm;
Ο νόμος του Ohm μπορεί επίσης να γίνει κατανοητός χρησιμοποιώντας έναν απλό μηχανισμό νερού που ρέει μέσω ενός σωλήνα. Ο σωλήνας είναι ανάλογος με το κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα. Η ροή του νερού μέσα στο σωλήνα είναι παρόμοια με την ποσότητα του ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα. Με την αύξηση της πίεσης της αντλίας νερού, ο ρυθμός ροής του νερού θα αυξηθεί επίσης μέσω του σωλήνα. Η ίδια παρατήρηση ισχύει και σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Με την αύξηση της διαφοράς δυναμικού, η ροή των ηλεκτρονίων αυξάνεται επίσης, αυξάνοντας το ρεύμα στο κύκλωμα. Κατά τη μέτρηση της αυξανόμενης και φθίνουσας τιμής τάσης και ρεύματος, η παρούσα αντίσταση θα παραμείνει σταθερή. Παρακάτω είναι ο πίνακας που περιγράφει την παρόμοια φύση του σωλήνα νερού και του ηλεκτρικού κυκλώματος.| Σωλήνας νερού κύκλωμα | Ηλεκτρικό κύκλωμα |
| Αύξηση της πίεσης | Αύξηση τάσης |
| Αύξηση του ρυθμού ροής | Αύξηση του ρεύματος |
| Η μετρούμενη αντίσταση είναι σταθερή | Η μετρούμενη αντίσταση είναι σταθερή |
Εφαρμογές του νόμου του Ohm:
Οι κύριες εφαρμογές του νόμου του Ohm περιλαμβάνουν:- Ο νόμος του Ohm μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επιλογή μιας ασφάλειας. Το ρεύμα σε μια ασφάλεια μετριέται με τη βοήθεια του νόμου του Ohm, εάν γνωρίζετε την αντίσταση.
- Ο νόμος του Ohm μετρά την ποσότητα του ρεύματος που μπορεί να περάσει από τον ηλεκτρικό θερμαντήρα.
Περιορισμοί του νόμου του Ohm:
Αν και ο νόμος του Ohm είναι δημοφιλής στα ηλεκτρικά κυκλώματα, αυτός ο νόμος έχει ορισμένους περιορισμούς. Μερικοί από τους κύριους παρατηρούμενους περιορισμούς του νόμου του Ohm περιλαμβάνουν:- Πρώτον, δεν είναι καλό για μη γραμμικές ηλεκτρικές συσκευές. Οι παράμετροι όπως η αντίσταση και η χωρητικότητα δεν τηρούν ποτέ τη γραμμικότητα της τάσης και του ρεύματος, και ως εκ τούτου ο νόμος του Ohm δεν ισχύει για αυτά τα ηλεκτρικά στοιχεία.
- Δεν ισχύει για μονομερή δίκτυα. Αυτά τα στοιχεία επιτρέπουν στο ρεύμα να περάσει μόνο προς μία κατεύθυνση και ως εκ τούτου ο νόμος του Ohm δεν ισχύει για αυτά τα στοιχεία. Παραδείγματα τέτοιων μονόπλευρων συσκευών είναι τα τρανζίστορ και οι δίοδοι.
