Pin
Send
Share
Send
Send


Aktiivisilla vastuksilla varustettuja sähköpiirejä voidaan ensin yksinkertaistaa yhdistämällä rinnakkain tai sarjaan kytketyt vastukset niitä vastaaviksi yhteisiksi vastuksiksi, ja sitten Ohmin lakia noudattaen löytämään virta tai jännite lasketulle kokonaisvastukselle. Tämän jälkeen voit mennä päinvastaiseen suuntaan ja löytää Ohmin lain mukaan jännite ja virta jokaisessa piirin vastuksessa.

Laskelmiin tarvittavat yhtälöt on annettu artikkelissa ennen erityisiä esimerkkejä. Artikkelissa olevat tiedot ovat riittävät sähköpiirien laskemiseen itse. Tapauksissa, joissa tarvitaan useita vaiheita, ne annetaan peräkkäin.

Kaikki piirin vastukset on esitetty vastuksina (kuvattu siksak-viivalla). Oletetaan, että niitä yhdistävien johtimien (esitetty suorana viivanä) vastus on nolla (ainakin suunnilleen, verrattuna vastuisiin).

Kaikki piirien suunnittelun päävaiheet on esitetty alla.

  1. 1 Jos piirissä on useampi kuin yksi vastus, etsi koko piirin ekvivalentti vastus "R" alla kuvatun menetelmän mukaisesti, joka on kuvattu osassa "Sarjat ja rinnan kytketyt vastukset".
  2. 2 Korvaa havaittu kokonaispiirin vastus "R" Ohmin lain yhtälöstä, kuten alla on kuvattu Ohmin laki -osiossa.
  3. 3 Jos piirissä on useampi kuin yksi vastus, edellisessä vaiheessa havaitut jännite- tai virta-arvot voidaan jälleen korvata Ohmin lain yhtälöllä etsimällä jännite tai virta missä tahansa piirivastuksessa.

Ohmin laki voidaan kirjoittaa kolmeen vastaavaan muotoon riippuen siitä, mikä on määritettävä:

"V" - jännite ("potentiaaliero") päälle vastus, "I" on vastuksen läpi virtaava virta ja "R" on vastusarvo. Jos vastus on vastus (piirielementti, jolla on erityinen sähkövastus), se merkitään yleensä kirjaimella "R" lisäämällä numero, esimerkiksi "R1", "R105" jne.

Se on helppo siirtää kaavasta (1) kaavaan (2) tai (3) algebrallisilla muunnoksilla. Joissakin tapauksissa merkintää "E" käytetään "V": n sijasta (esimerkiksi E = IR), jossa "E" tarkoittaa EMF: ää tai "sähkömoottorivoimaa", joka on jännitteen toinen nimi.

Yhtälöä (1) käytetään, kun tietyn vastuksen läpi virtaava virta tunnetaan.

Yhtälö (2) sopii tapauksiin, joissa tietyn vastuksen jännite tunnetaan.

Yhtälö (3) antaa sinun laskea vastuksen tuntematon arvo, jos tämän vastuksen läpi kulkeva virta ja sen jännite tunnetaan.

Kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä () Ohmin lakiin sisältyvät arvot mitataan seuraavilla yksiköillä:

  • Jännite vastuksen "V" yli on määritelty lyhenteellä "B".
  • Virta "I" mitataan, merkitään "A".
  • Resistanssi "R" mitataan ohmeina, lyhennettynä "ohm". Jos kirjain "k" on ennen nimitystä Ohm, se tarkoittaa "tuhat" ohmia tai kilometriä, jos kirjain "M" on "miljoona" ohmia tai megaometriä.

Ohmin lakia sovelletaan mihin tahansa piireihin, jotka sisältävät vain aktiivisia vastuksia (kuten vastuksia tai johtimia, joilla on omat nollavastukset, tai tietokoneyksiköitä). Joillekin piirin elementeille (induktorit ja kondensaattorit) Ohmin lakia ei voida soveltaa yllä olevassa muodossa (yllä olevissa yhtälöissä vastus sisältää vain "R" ottamatta huomioon induktanssin ja kapasitanssin elementtejä). Ohmin lakia voidaan käyttää piireissä, joilla on aktiivinen vastus riippumatta siitä, onko niihin kiinnitetty (vai kulkeeko niiden läpi) vakiovastus (virta), vaihtovirta (virta) vai mielivaltainen aaltomuoto, joka vaihtelee ajan mukaan. Jos syötetty jännite tai virta muuttuu sinimuotoisella tavalla (taajuudella esimerkiksi 50 Hz, kuten kodin pistorasiassa), ne mitataan yleensä rms volteina tai ampeereina.

Löydät lisätietoja Ohmin laista osoitteessa

Esimerkki: Jännitteen pudotus lankaa pitkin

Oletetaan, että haluamme löytää jännitehäviön johdinpalan yli, kun sen läpi virtaa 1 ampeerin virta. Tämän johdinosan vastus on 0,5 ohmia. Laskemalla jännitehäviö käyttämällä yllä annettua Ohmin lain yhtälöä (1):

V = IR = (1 A) (0,5 Ω) = 0,5 V (ts. 1/2 volttia)

Jos taajuudella 50 Hz (kotiverkko) olevan vaihtovirran rms-teho on 1 ampeeri, tulos on sama, 0,5 V, mutta tämä on vaihtojännitteen pudotuksen "rms" -arvo.

Sarjan vastus

Vastuksien "sarja" -liitäntä on sellainen, jossa edellisen vastuksen pää on kytketty seuraavan alkuun ja siten vastukset muodostavat ketjun (katso kuva), tällaisen ketjun kokonaisvastus on yhtä suuri kuin kaikkien sen muodostamien vastusten resistenssien summa. "N" -vastusten R1, R2, tapauksessa. Rn meillä on:

Rinnakkaisvastus

Kytkettyjen vastuiden kokonaisvastus samanaikaisesti (katso kaavio oikealla) on yhtä suuri kuin:


Kahta viivaa ("//") käytetään usein osoittamaan, että vastukset on kytketty rinnakkain. Esimerkiksi vastuksien R1 ja R2 rinnakkaisliitokselle voidaan viitata lyhyesti nimellä "R1 // R2". Huomaa, että R1 = R2 = R2 // R1. Kolmen vastuksen R1, R2 ja R3 rinnankytkentä on merkitty "R1 // R2 // R3".

Esimerkki: rinnan kytketyt vastukset

Kahden samanlaisen vastuksen tapauksessa R1 = 10 ohmia ja R2 = 10 ohmia kytkettynä rinnakkain, meillä on:

1 / Rkenraali = 1 / R1 + 1 / R2 = 0,1 + 0,1 = 0,2 Rkenraali = 1 / 0,2 = 5 ohmia

On myös hyödyllistä muistaa ”vähemmän kuin vähiten” -sääntö, mikä tarkoittaa, että tuloksena oleva vastus on pienempi kuin tietyn yhteyden alin vastus.

Vastukset kytketty sarjaan ja rinnan


Piirit, jotka sisältävät erilaisia ​​vastusyhdistelmiä, jotka on kytketty sekä sarjaan että rinnakkain, voidaan laskea yhdistämällä vastukset "ekvivalenttiseksi" tai "yhteiseksi" resistanssiksi.

  1. Yhdistä kaikki rinnakkain kytketyt vastukset vastaavaan resistanssiinsa käyttämällä yllä olevaa osaa "Resistanssi rinnankytkennässä". Huomaa, että jos rinnakkain kytketyissä haaroissa on sarjaan kytketyt vastukset, sinun on ensin löydettävä vastaava vastus näille sarjaan kytketyille vastuksille.
  2. Yhdistä sarjavastukset vastuspiirin R kokonaisvastuksen löytämiseksikenraali.
  3. Ohmin lakia käyttämällä selvitä piirin läpi kulkeva kokonaisvirta tietyllä jännitteellä tai kokonaisvirtapiiri tunnetulla virralla piirin läpi.
  4. Yllä laskettua kokonaisjännitettä tai virtaa käytetään Ohmin lain yhtälöissä laskettaessa jännitteitä ja virtauksia piirin yksittäisissä osissa.
  5. Korvaa aiemmin havaitut virran tai jännitteen arvot Ohmin lain yhtälöihin virran tai jännitteen löytämiseksi yhdestä vastuksesta. Tätä toimintaa kuvataan alla olevassa esimerkissä.

Suurille piireille yllä kuvatut 2 vaihetta voidaan joutua asettamaan useita kertoja.

Esimerkki: sarja- ja rinnakkaisliitäntöjen ketju

Oikealla olevan piirin tapauksessa sinun on ensin yhdistettävä rinnakkaisliitetyt vastukset, etsimällä niiden vastaava vastus R1 // R2, ja sitten selvittämään piirin kokonaisvastus seuraavan kaavan mukaan:

Olkoon R3 = 2 ohmia, R2 = 10 ohmia, R1 = 15 ohmia, ja piiri on kytketty 12 voltin akkuun siten, että Vkenraali = 12 volttia. Edellä kuvattujen vaiheiden mukaisesti meillä on:

Rkenraali = R3 + R1 // R2 = 2 + 6 = 8 ohmia


Nyt jännite vastuksen R3 yli (merkitty V: llä)R3) voidaan laskea Ohmin lailla, koska tämän vastuksen läpi virtaava virta tunnetaan ja on yhtä suuri kuin 1,5 ampeeria:

VR3 = (Minäyleinen) (R3) = 1,5 A x 2 ohmia = 3 V

Jännite vastuksessa R2 (yhtä suuri kuin vastuksen R1 jännite) voidaan laskea käyttämällä Ohmin lakia kertomalla virta I = 1,5 ampeeria vastusten R1 rinnankytkennän vastaavalla resistanssilla // R2 = 6 ohmia, joka antaa 1,5 x 6 = 9 volttia tai löydä vähentämällä jännite R3: lla (löydetty V: n yläpuolella)R3) käytetystä 12 voltin kokonaisjännitteestä, ts. 12 volttia - 3 volttia = 9 volttia. Sen jälkeen voit löytää virran R2: n kautta (merkitty I: llä)R2) käyttämällä Ohmin lakia (jännite R2: ssa merkitään "V: ksi"R2"):

minäR2 = (VR2) / R2 = (9 volttia) / (10 ohmia) = 0,9 ampeeria

R1: n läpi kulkeva virta voidaan löytää samalla tavalla jakamalla tämän vastuksen jännite (9 volttia) sen resistanssilla (15 ohmia), joka antaa tuloksen 0,6 ampeeria. Huomaa, että R2: n läpi kulkeva virta (0,9 ampeeria) ja R1: n läpi kulkeva virta (0,6 ampeeria) antavat kokonaisvirran piirin läpi (1,5 ampeeria).

Missä ja milloin Ohmin lakia voidaan soveltaa?

Ohmin laki edellä mainitussa muodossa pätee melko laajalle metalleille. Se suoritetaan, kunnes metalli alkaa sulaa. Vähemmän laaja käyttöalue elektrolyyttien liuoksissa (sulateissa) ja voimakkaasti ionisoiduissa kaasuissa (plasma).

Sähköpiirien kanssa työskennellessä on joskus määritettävä tietyn elementin jännitehäviö. Jos kyseessä on vastus, jolla on tunnettu vastusarvo (se asetetaan koteloon), ja sen läpi kulkeva virta on myös tiedossa, voit selvittää jännitteen Ohmin kaavan avulla kytkemättä voltimetriä.

Ohmin laki

Ohmin laki voidaan kirjoittaa kolmeen vastaavaan muotoon riippuen siitä, mikä on määritettävä:

"V" - jännite ("potentiaaliero") päälle vastus, "I" on vastuksen läpi virtaava virta ja "R" on vastusarvo. Jos vastus on vastus (piirielementti, jolla on erityinen sähkövastus), se merkitään yleensä kirjaimella "R" lisäämällä numero, esimerkiksi "R1", "R105" jne.

Se on helppo siirtää kaavasta (1) kaavaan (2) tai (3) algebrallisilla muunnoksilla. Joissakin tapauksissa merkintää "E" käytetään "V": n sijasta (esimerkiksi E = IR), jossa "E" tarkoittaa EMF: ää tai "sähkömoottorivoimaa", joka on jännitteen toinen nimi.

Yhtälöä (1) käytetään, kun tietyn vastuksen läpi virtaava virta tunnetaan.

Yhtälö (2) sopii tapauksiin, joissa tietyn vastuksen jännite tunnetaan.

Yhtälö (3) antaa sinun laskea vastuksen tuntematon arvo, jos tämän vastuksen läpi kulkeva virta ja sen jännite tunnetaan.

Kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä (SI) Ohmin lakiin sisältyvät arvot mitataan seuraavilla yksiköillä:

  • Jännite vastuksen "V" yli määritetään volteina, lyhennettynä "V".
  • Virta "I" mitataan ampeereina, merkittynä "A".
  • Resistanssi "R" mitataan ohmeina, lyhennettynä "ohm". Jos kirjain "k" on ennen nimitystä Ohm, se tarkoittaa "tuhat" ohmia tai kilometriä, jos kirjain "M" on "miljoona" ohmia tai megaometriä.

Ohmin lakia sovelletaan mihin tahansa piireihin, jotka sisältävät vain aktiivisia vastuksia (kuten vastuksia tai johtimia, joilla on omat nollavastukset, tai tietokoneyksiköitä). Joillekin piirin elementeille (induktorit ja kondensaattorit) Ohmin lakia ei voida soveltaa yllä olevassa muodossa (yllä olevissa yhtälöissä vastus sisältää vain "R" ottamatta huomioon induktanssin ja kapasitanssin elementtejä). Ohmin lakia voidaan käyttää piireissä, joilla on aktiivinen vastus riippumatta siitä, onko niihin kiinnitetty (vai kulkeeko niiden läpi) vakiovastus (virta), vaihtovirta (virta) vai mielivaltainen aaltomuoto, joka vaihtelee ajan mukaan. Jos syötetty jännite tai virta muuttuu sinimuotoisella tavalla (taajuudella esimerkiksi 50 Hz, kuten kodin pistorasiassa), ne mitataan yleensä rms volteina tai ampeereina.

Löydät lisätietoja Ohmin laista Wikipediasta.

Vaiheet Muokkaa

  1. Yhdistä kaikki rinnakkain kytketyt vastukset vastaavaan resistanssiinsa käyttämällä yllä olevaa osaa "Resistanssi rinnankytkennässä". Huomaa, että jos rinnakkain kytketyissä haaroissa on sarjaan kytketyt vastukset, sinun on ensin löydettävä vastaava vastus näille sarjaan kytketyille vastuksille.
  2. Yhdistä sarjavastukset vastuspiirin R kokonaisvastuksen löytämiseksikenraali.
  3. Ohmin lakia käyttämällä selvitä piirin läpi kulkeva kokonaisvirta tietyllä jännitteellä tai kokonaisvirtapiiri tunnetulla virralla piirin läpi.
  4. Yllä laskettua kokonaisjännitettä tai virtaa käytetään Ohmin lain yhtälöissä laskettaessa jännitteitä ja virtauksia piirin yksittäisissä osissa.
  5. Korvaa aiemmin havaitut virran tai jännitteen arvot Ohmin lain yhtälöihin virran tai jännitteen löytämiseksi yhdestä vastuksesta. Tätä toimintaa kuvataan alla olevassa esimerkissä.

Suurille piireille yllä kuvatut 2 vaihetta voidaan joutua asettamaan useita kertoja.

Ohmin lain merkitys

Ohmin laki määrää virran voimakkuuden sähköpiirissä annetulla jännitteellä ja tunnetulla vastuksella.

Sen avulla voit laskea virran lämpö-, kemialliset ja magneettiset vaikutukset, koska ne riippuvat virran voimakkuudesta.

Ohmin laki on erittäin hyödyllinen tekniikassa (elektroninen / sähköinen), koska se liittyy kolmeen sähköiseen perusmäärään: virta, jännite ja vastus. Hän osoittaa, kuinka nämä kolme määrää ovat toisistaan ​​riippuvaisia ​​makroskooppisella tasolla.

Jos olisi mahdollista karakterisoida Ohmin lakia yksinkertaisilla sanoilla, se näyttäisi visuaalisesti tältä:

Ohmin laista seuraa, että on vaarallista sulkea tavanomainen valaistusverkko, jolla on pieni vastusjohdin. Nykyinen vahvuus on niin suuri, että sillä voi olla vakavia seurauksia.

Pin
Send
Share
Send
Send