Tutorial Opór Zawiera:
Co to jest opór Prawo Ohma Oporność Tabela oporności dla popularnych materiałów Opór Współczynnik temperaturowy Przewodność elektryczna Seria & oporniki równoległe Tabela oporników równoległych Kalkulator oporników równoległych
Prawo Ohma jest jednym z najbardziej podstawowych i najważniejszych praw rządzących obwodami elektrycznymi i elektronicznymi. Odnosi się do prądu, napięcia i oporu dla urządzenia liniowego, tak, że jeśli dwa są znane, trzeci może być obliczony.
Przy czym prąd, napięcie i opór są trzema z głównych wielkości obwodu, oznacza to, że Prawo Ohma jest również niezmiernie ważne.
Prawo Ohma jest używane we wszystkich gałęziach nauki elektrycznej i elektronicznej. Jest używane do obliczania wartości rezystorów wymaganych w obwodach, a także może być używane do określania prądu płynącego w obwodzie, gdzie napięcie może być łatwo mierzone przez znany rezystor, ale ponad to, Prawo Ohma jest używane w ogromnej liczbie obliczeń we wszystkich formach obwodów elektrycznych i elektronicznych – w rzeczywistości wszędzie tam, gdzie płynie prąd.
Odkrycie Prawa Ohma
Istnieje matematyczna zależność, która łączy prąd, napięcie i opór. Niemiecki naukowiec Georg Ohm przeprowadził wiele eksperymentów, starając się wykazać związek między tymi trzema elementami. W czasach, gdy przeprowadzał swoje eksperymenty, nie istniały jeszcze mierniki, jakie znamy dzisiaj.
Tylko po znacznym wysiłku i przy drugiej próbie udało mu się opracować to, co znamy dzisiaj jako Prawo Ohma.
Nota o Georgu Ohmie:
Urodzony w Erlangen, około 50 mil na północ od Monachium w 1879 roku, Georg Ohm stał się jednym z ludzi, którzy badali wiele z nowej nauki związanej z elektrycznością, odkrywając związek między napięciem i prądem w przewodniku – prawo to jest obecnie nazywane Prawem Ohma, honorując pracę, którą wykonał.
Więcej o Georg Ohm.
Czym dokładnie jest Prawo Ohma?
Prawo Ohma opisuje sposób, w jaki prąd przepływa przez materiał, gdy przyłożone jest napięcie o różnym natężeniu. Niektóre materiały, takie jak druty elektryczne, stawiają niewielki opór przy przepływie prądu i ten rodzaj materiału nazywany jest przewodnikiem. Stąd, jeśli ten przewodnik jest umieszczony bezpośrednio naprzeciwko baterii, na przykład, dużo prądu będzie płynąć.
W innych przypadkach inny materiał może utrudniać przepływ prądu, ale nadal pozwalają niektóre choć. W obwodach elektrycznych, elementy te są często nazywane rezystorami. Jeszcze inne materiały nie przepuszczają praktycznie żadnego prądu i te materiały nazywane są izolatorami.
Ohm przyjrzał się sposobowi przepływu prądu w różnych materiałach i był w stanie opracować swoje prawo, które teraz nazywamy Prawem Ohma.
Aby uzyskać pierwsze wyobrażenie o tym, co się dzieje, można porównać sytuację elektryczną do przepływu wody w rurze. Napięcie jest reprezentowane przez ciśnienie wody w rurze, prąd jest reprezentowany przez ilość wody przepływającej przez rurę, i wreszcie opór jest odpowiednikiem rozmiaru rury.
Można sobie wyobrazić, że im szersza rura, tym więcej wody będzie płynąć. Powodem tego jest to, że łatwiej jest więcej wody przepływać przez szerszą rurę niż węższy jeden – węższy prezentuje więcej oporu dla przepływu wody. Również jeśli w rurze jest większe ciśnienie, to w tej samej rurze będzie płynąć więcej wody.
Ohm ustalił, że dla normalnych materiałów, podwojenie napięcia podwaja przepływ prądu dla danego elementu. Różne materiały lub te same materiały o różnych kształtach będą miały różny poziom oporu dla przepływu prądu.
Prawo Ohma definicja
Prawo Ohma stwierdza, że prąd płynący w obwodzie jest wprost proporcjonalny do przyłożonej różnicy potencjałów i odwrotnie proporcjonalny do oporu w obwodzie.
Innymi słowy, podwajając napięcie w obwodzie, prąd również się podwoi. Jeśli jednak opór zostanie podwojony, natężenie prądu spadnie o połowę.
W tej zależności matematycznej jednostką oporu jest Ohm.
Wzór na prawo Ohma
Wzór na prawo Ohma lub równanie jest bardzo proste.
Prawo Ohma można wyrazić w postaci matematycznej:
Gdzie:
V = napięcie wyrażone w woltach
I = natężenie prądu wyrażone w amperach
R = opór wyrażony w omach
Wzór ten można tak zmanipulować, że jeśli znane są dwie dowolne wielkości, można obliczyć trzecią.
Trójkąt prawa Ohma
Aby ułatwić zapamiętanie wzoru można posłużyć się trójkątem, którego jeden bok jest poziomy, a wierzchołek przypomina piramidę. Jest to czasami znane jako trójkąt prawa Ohma.
W górnym rogu trójkąta prawa Ohma znajduje się litera V, w lewym rogu litera I, a w prawym dolnym rogu R.
Aby skorzystać z trójkąta należy zakryć nieznaną wielkość, a następnie i obliczyć ją na podstawie dwóch pozostałych. Jeśli są one w jednej linii, to są mnożone, ale jeśli jeden jest na wierzchu drugiego, to powinny być podzielone. Innymi słowy, jeśli trzeba obliczyć natężenie prądu, to napięcie dzielimy przez opór, czyli V/R i tak dalej.
Jeśli trzeba obliczyć napięcie, to znajdziemy je mnożąc natężenie prądu przez opór, czyli I x R.
Przykład obliczania prawa Ohma
Jeśli napięcie 10 V jest umieszczone w oporniku o oporze 500 Ω, określ ilość prądu, który popłynie.
Patrząc na trójkąt prawa Ohma, prąd jest niewiadomą, a napięcie i opór są wartościami znanymi.
W ten sposób prąd znajdujemy dzieląc napięcie przez opór.
Przykład 2
W podobny sposób można wykorzystać prawo Ohma do znalezienia oporu, jeśli znane są natężenie prądu i napięcie. Weźmy na przykład napięcie 10 V i natężenie prądu 0,1 A. Korzystając z trójkąta prawa Ohma, można zobaczyć, że:
Przykład 3
Wreszcie, inna kombinacja jest taka, że jeśli opór i prąd są znane, to można obliczyć napięcie oczekiwane przez opór. Weźmy za przykład odcinek o wartości 250 Ω, przez który płynie prąd o natężeniu 0,1 A, wtedy napięcie można obliczyć jak poniżej:
Wykres liniowy
Można zauważyć, że gdyby wykreślić napięcie i natężenie prądu dla stałego opornika lub długości drutu itp. to powstałaby krzywa liniowa.
Widać, że podwojenie napięcia podwaja prąd, który przepływa przez dany element obwodu.
Na wykresie znajdują się dwie linie, jedna dla większego oporu – ten wymaga przyłożenia większego napięcia dla danego płynącego prądu. W związku z tym musi mieć wyższą rezystancję. I odwrotnie, krzywa dla niższego oporu pokazuje element, który wymaga przyłożenia niższego napięcia dla danego prądu.
Komponenty nieliniowe
Prawo Ohma w swojej podstawowej formie, gdzie podwojenie napięcia powoduje podwojenie prądu, stosuje się do elementów liniowych, takich jak zwykłe oporniki. Niektóre elementy, takie jak diody, mają krzywe nieliniowe, w których rezystancja jest zależna od przyłożonego napięcia.
Prawo Ohma jest jednym z najbardziej podstawowych pojęć w inżynierii elektrycznej i elektronicznej. Koncepcja elementu o określonej rezystancji, która określa ilość prądu, który przepływa przez niego dla określonego napięcia, jest kluczem do działania praktycznie wszystkich obwodów.
Więcej podstawowych pojęć:
Napięcie Prąd Rezystancja Pojemność Transformatory mocy Szum RF Decybel, dB Q, współczynnik jakości
Powrót do menu Podstawowe pojęcia . . .