Llei d'Ohm per a una secció d'un circuit
La llei bàsica de l'enginyeria elèctrica que podeu utilitzar per estudiar i calcular circuits elèctrics és la llei d'Ohm, que estableix la relació entre el corrent, la tensió i la resistència. Cal entendre clarament la seva essència i ser capaç d'utilitzar-la correctament en la resolució de problemes pràctics. Sovint es cometen errors en enginyeria elèctrica a causa de la incapacitat d'aplicar correctament la llei d'Ohm.
La llei d'Ohm per a una secció de circuit diu: el corrent és directament proporcional a la tensió i inversament proporcional a la resistència.
Si la tensió que actua en un circuit elèctric augmenta diverses vegades, el corrent en aquest circuit augmentarà en la mateixa quantitat. I si augmenteu la resistència del circuit diverses vegades, el corrent disminuirà en la mateixa quantitat. De la mateixa manera, el cabal d'aigua a la canonada és més gran, més forta és la pressió i menor és la resistència de la canonada al moviment de l'aigua.
En una forma popular, aquesta llei es pot formular de la següent manera: com més gran sigui la tensió per a la mateixa resistència, més gran serà el corrent i, al mateix temps, com més gran sigui la resistència per a la mateixa tensió, menor serà l'amperatge.
Per expressar matemàticament la llei d'Ohm de la manera més senzilla possible, es considera que la resistència d'un cable que transporta un corrent d'1 A a una tensió d'1 V és d'1 Ohm.
El corrent en amperes sempre es pot determinar dividint la tensió en volts per la resistència en ohms. Per tant, la llei d'Ohm per a una secció d'un circuit s'escriu amb la fórmula següent:
I = U/R.
Triangle màgic
Qualsevol secció o element d'un circuit elèctric es pot caracteritzar per tres característiques: corrent, tensió i resistència.
Com utilitzar el triangle d'Ohm: tanquem el valor requerit; altres dos símbols donaran la fórmula per al seu càlcul. Per cert, només una fórmula del triangle s'anomena llei d'Ohm, la que reflecteix la dependència del corrent de la tensió i la resistència. Les altres dues fórmules, encara que en són conseqüències, no tenen sentit físic.
Els càlculs fets amb la llei d'Ohm per a una secció del circuit seran correctes quan la tensió sigui en volts, la resistència en ohms i el corrent en amperes. Si s'utilitzen diverses unitats d'aquestes magnituds (per exemple, mil·liamperes, mil·livolts, megaohms, etc.), s'han de convertir en amperes, volts i ohms, respectivament. Per emfatitzar això, la fórmula de la llei d'Ohm per a una secció d'un circuit de vegades s'escriu de la següent manera:
amp = volt / ohm
També podeu calcular el corrent en mil·liamperes i microamperes, mentre que la tensió s'ha d'expressar en volts i la resistència en kilohms i megaohms, respectivament.
Altres articles sobre electricitat d'una manera senzilla i assequible:
Què són la tensió, el corrent i la resistència: com s'utilitzen a la pràctica
Com depèn la resistència de la temperatura
Fonts de CEM i corrent: principals característiques i diferències
Què és un subministrament elèctric?
Camp elèctric i magnètic: quina diferència hi ha?
La llei d'Ohm és vàlida per a totes les seccions del circuit. Si cal determinar el corrent en una secció determinada del circuit, cal dividir la tensió que actua en aquesta secció (Fig. 1) per la resistència d'aquesta secció.
Figura 1. Aplicació de la llei d'Ohm a una secció de circuit
Posem un exemple de càlcul del corrent segons la llei d'Ohm... Sigui necessari determinar el corrent en una làmpada amb una resistència de 2,5 ohms, si la tensió aplicada a la làmpada és de 5 V. Dividint 5 V per 2,5 ohms, obtenim un valor de corrent igual a 2 A. En el segon exemple, determinem el corrent que circularà sota la influència d'una tensió de 500 V en un circuit la resistència del qual és de 0,5 MΩ. Per fer-ho, expressem la resistència en ohms. Dividint 500 V per 500.000 ohms, trobem el corrent al circuit, que és 0,001 A o 1 mA.
Sovint, coneixent el corrent i la resistència, la tensió es determina mitjançant la llei d'Ohm. Escrivim la fórmula per determinar la tensió
U = IR
Aquesta fórmula mostra que la tensió als extrems d'una secció determinada del circuit és directament proporcional al corrent i a la resistència... El significat d'aquesta dependència no és difícil d'entendre.Si la resistència de la secció del circuit no canvia, el corrent només es pot augmentar augmentant la tensió. Això vol dir que a una resistència constant, un corrent més gran correspon a una tensió més gran. Si cal obtenir el mateix corrent a diferents resistències, llavors amb una resistència més alta hi ha d'haver una tensió corresponentment més alta.
La tensió a través d'una secció d'un circuit sovint s'anomena caiguda de tensió... Això sovint porta a malentesos. Molta gent pensa que la caiguda de tensió és una tensió innecessària malgastada. En realitat, els conceptes de tensió i caiguda de tensió són equivalents. Pèrdues i caigudes de tensió: quina diferència hi ha?
La caiguda de tensió és la caiguda gradual de potencial a través d'un circuit que porta corrent a causa del fet que el circuit té una resistència activa. D'acord amb la llei d'Ohm, la caiguda de tensió en cada secció del circuit U és igual al producte de la resistència d'aquesta secció del circuit R pel corrent que hi ha I, és a dir. U - RI. Així, com més gran sigui la resistència d'una secció del circuit, més gran serà la caiguda de tensió en aquesta secció del circuit per a un corrent determinat.
El càlcul de la tensió de la llei d'Ohm es pot mostrar a l'exemple següent. Deixeu passar un corrent de 5 mA per una secció del circuit amb una resistència de 10 kOhm, i cal determinar la tensió en aquesta secció.
En multiplicar A = 0,005 A a R — 10000 Ω, obtenim una tensió igual a 50 V. El mateix resultat es pot obtenir multiplicant 5 mA per 10 kΩ: U = 50 in
En els dispositius electrònics, el corrent sol expressar-se en mil·liampers i la resistència en quiloohms.Per tant, és convenient utilitzar exactament aquestes unitats de mesura en els càlculs segons la llei d'Ohm.
La llei d'Ohm també calcula la resistència si es coneixen la tensió i el corrent. La fórmula per a aquest cas s'escriu de la següent manera: R = U / I.
La resistència és sempre la relació entre la tensió i el corrent. Si la tensió augmenta o disminueix un nombre de vegades, el corrent augmentarà o disminuirà el mateix nombre de vegades. La relació tensió-corrent igual a la resistència es manté inalterada.
La fórmula per determinar la resistència no s'ha d'entendre que la resistència d'un conductor determinat depèn del corrent i la tensió. Se sap que depèn de la longitud, l'àrea de la secció transversal i el material del cable. En aparença, la fórmula per determinar la resistència s'assembla a la fórmula per calcular el corrent, però hi ha una diferència fonamental entre ells.
El corrent en una secció determinada del circuit depèn realment de la tensió i la resistència i canvia a mesura que canvien. I la resistència d'aquesta secció del circuit és un valor constant que no depèn dels canvis de tensió i corrent, sinó que és igual a la relació d'aquests valors.
Quan el mateix corrent circula en dues seccions del circuit i les tensions aplicades a ells són diferents, és evident que la secció a la qual s'aplica la tensió més gran té una resistència corresponentment més gran.
I si, sota l'acció de la mateixa tensió, flueix un corrent diferent en dues seccions diferents del circuit, aleshores en aquesta secció sempre hi haurà un corrent més petit, que té una resistència més gran.Tot això es desprèn de la formulació bàsica de la llei d'Ohm per a una secció d'un circuit, és a dir, del fet que com més gran és el corrent, més gran és la tensió i menor és la resistència.
El càlcul de la resistència mitjançant la llei d'Ohm per a una secció d'un circuit es mostrarà a l'exemple següent.Si cal trobar la resistència de la secció per la qual circula un corrent de 50 mA a una tensió de 40 V. Expressant el corrent en amperes, obtenim I = 0,05 A. Dividiu 40 per 0,05 i trobeu que la resistència és de 800 ohms.
La llei d'Ohm es pot visualitzar en forma de l'anomenada característica corrent-tensió... Com sabeu, la relació directament proporcional entre dues magnituds és una recta que passa per l'origen. Aquesta dependència se sol anomenar lineal.
A la fig. 2 es mostra com a gràfic d'exemple de la llei d'Ohm per a una secció de circuit amb una resistència de 100 ohms. L'eix horitzontal és la tensió en volts i l'eix vertical és el corrent en amperes. L'escala de corrent i tensió es pot triar segons es desitgi. Es dibuixa una línia recta de manera que per a cadascun dels seus punts la relació tensió-intensitat sigui de 100 ohms. Per exemple, si U = 50 V, aleshores I = 0,5 A i R = 50: 0,5 = 100 ohms.
Arròs. 2... Llei d'Ohm (característica de voltatge actual)
El gràfic de la llei d'Ohm per a valors negatius de corrent i tensió és el mateix. Això implica que el corrent al circuit flueix de la mateixa manera en ambdues direccions. Com més gran sigui la resistència, menys corrent s'obté a una tensió determinada i amb més cura es mou la recta.
Els aparells en els quals la característica corrent-tensió és una recta que passa pel punt de partida, és a dir, la resistència es manté constant quan canvia la tensió o corrent, s'anomenen dispositius lineals... També s'utilitzen els termes circuits lineals, resistències lineals.
També hi ha dispositius en què la resistència canvia quan canvia la tensió o el corrent. Aleshores, la relació entre corrent i voltatge s'expressa no segons la llei d'Ohm, sinó d'una manera més complexa. Per a aquests dispositius, la característica de corrent-tensió no serà una línia recta que passa pel punt de partida, sinó que és una corba o una línia discontínua. Aquests dispositius s'anomenen no lineals.
Veure també sobre aquest tema: Aplicació de la llei d'Ohm a la pràctica
