Jak formulovat Ohmův zákon pro úsek obvodu

Profesionální elektrikář nebo specialista na elektroniku nemůže ve své vlastní činnosti obejít Ohmův zákon a vyřešit jakékoli problémy související s nastavením, seřízením a opravou elektronických a elektrických obvodů.

Ve skutečnosti musí každý tento zákon pochopit. Protože s elektřinou se v běžném životě musí potýkat každý.

A přestože je Ohmův zákon německého fyzika zahrnut ve středoškolských osnovách, v praxi není vždy studován včas. Proto v našem materiálu zvážíme takové relevantní téma pro život a pochopíme možnosti psaní vzorce.

Jednodílný a kompletní elektrický obvod

Vzhledem k elektrickému obvodu z hlediska aplikace Ohmova zákona na obvod je třeba poznamenat dvě možné možnosti výpočtu: pro samostatný úsek a pro plnohodnotný obvod.

Výpočet proudu úsekem elektrického obvodu

Část elektrického obvodu je zpravidla považována za část obvodu, která vylučuje zdroj EMF, protože má další vnitřní odpor.

Výpočtový vzorec proto v tomto případě vypadá jednoduše:

I = U/R,

Výklad vzorce je jednoduchý – proud protékající určitou částí obvodu je úměrný napětí, které je na něj aplikováno, a odpor je nepřímo úměrný.

Takzvaná grafická „sedmikráska“, jejímž prostřednictvím je prezentován celý soubor variací formulací založených na Ohmově zákoně. Praktický nástroj pro kapesní uložení: sektor „P“ – výkonové vzorce; sektor „U“ – vzorce napětí; sektor „I“ – aktuální vzorce; sektor „R“ – vzorce odporu

Vzorec tedy jasně popisuje závislost průtoku proudu samostatným úsekem elektrického obvodu vzhledem k určitým hodnotám napětí a odporu.

Vzorec je vhodné použít například při výpočtu parametrů odporu, který je potřeba připájet do obvodu, pokud je udáno napětí a proud.

Ohmův zákon a dva důsledky, které musí znát každý profesionální elektromechanik, elektrotechnik, elektronik a kdokoli, kdo se zabývá provozem elektrických obvodů. Zleva doprava: 1 – určení proudu; 2 – stanovení odporu; 3 – definice napětí, kde I – proud, U – napětí, R – odpor

Výše uvedený obrázek pomůže určit například proud procházející 10ohmovým odporem, na který je přivedeno napětí 12 voltů. Dosazením hodnot zjistíme – I = 12 / 10 = 1.2 ampéru.

Problémy s nalezením odporu (když je znám proud a napětí) nebo napětí (když je známé napětí a proud) jsou řešeny podobným způsobem.

Vždy si tak můžete zvolit požadované provozní napětí, požadovanou intenzitu proudu a optimální odporový prvek.

Vzorec, který je navržen pro použití, nevyžaduje zohlednění parametrů zdroje napětí. Obvod obsahující například baterii však bude vypočítán pomocí jiného vzorce. Ve schématu: A – zapnutí ampérmetru; V – zapněte voltmetr.

Mimochodem, spojovací vodiče jakéhokoli obvodu jsou odpory. Velikost zátěže, kterou musí nést, je určena napětím.

V souladu s tím, opět pomocí Ohmova zákona, je možné přesně vybrat požadovaný průřez vodiče v závislosti na materiálu jádra.

Na našich webových stránkách máme podrobné pokyny pro výpočet průřezu kabelu na základě výkonu a proudu.

Možnost výpočtu pro kompletní řetěz

Kompletní obvod se skládá ze sekce (sekcí) a také ze zdroje EMF. To znamená, že ve skutečnosti je vnitřní odpor zdroje EMF přidán k existující odporové složce části obvodu.

Proto je logické mírně změnit výše uvedený vzorec:

I = U / (R + r)

Hodnotu vnitřního odporu EMF v Ohmově zákoně pro úplný elektrický obvod lze samozřejmě považovat za zanedbatelnou, i když tato hodnota odporu do značné míry závisí na struktuře zdroje EMF.

Při výpočtu složitých elektronických obvodů, elektrických obvodů s mnoha vodiči, je však důležitým faktorem přítomnost dodatečného odporu.

Pro výpočty za podmínek kompletního elektrického obvodu se vždy bere v úvahu odporová hodnota zdroje EMF. Tato hodnota je sečtena s odporovým odporem samotného elektrického obvodu. V diagramu: I – tok proudu; R – vnější odporový prvek; r je odporový faktor EMF (zdroj energie)

Jak pro část obvodu, tak pro celý obvod by se měl vzít v úvahu přirozený moment – použití konstantního nebo proměnného proudu.

Pokud byly výše uvedené body, charakteristické pro Ohmův zákon, zvažovány z hlediska použití stejnosměrného proudu, podle toho se střídavým proudem vše vypadá poněkud jinak.

Úvaha o vlivu zákona na proměnnou veličinu

Pojem „odpor“ vůči podmínkám procházejícího střídavého proudu by měl být považován spíše za pojem „impedance“. To se týká kombinace odporové zátěže (Ra) a zátěže jalového odporu (Rr).

Takové jevy jsou způsobeny parametry indukčních prvků a zákony spínání ve vztahu k proměnné hodnotě napětí – sinusové hodnotě proudu.

Jedná se o ekvivalentní obvod střídavého elektrického obvodu pro výpočet pomocí formulací založených na principech Ohmova zákona: R – odporová složka; C je kapacitní složka; L – indukční součástka; EMF je zdrojem energie; I – tok proudu

Jinými slovy, existuje vliv proudových hodnot vedoucích (lag) od hodnot napětí, což je doprovázeno výskytem aktivních (odporových) a jalových (indukčních nebo kapacitních) výkonů.

Takové jevy se vypočítají pomocí vzorce:

Z=U/I nebo Z = R + J* (X_L – X_C)

kde: Z – impedance; R – aktivní zátěž; X_L , X_C – indukční a kapacitní zátěž; J – koeficient.

Sériové a paralelní spojení prvků

Pro prvky elektrického obvodu (část obvodu) je charakteristickým bodem sériové nebo paralelní zapojení.

V souladu s tím je každý typ připojení doprovázen odlišným vzorem toku proudu a napájecího napětí. V tomto ohledu je také Ohmův zákon aplikován odlišně v závislosti na možnosti zahrnutí prvků.

Obvod sériově zapojených odporových prvků

Ve vztahu k sériovému zapojení (část obvodu se dvěma součástmi) se používá následující formulace:

Tato formulace jasně ukazuje, že bez ohledu na počet odporových součástek zapojených do série se proud protékající částí obvodu nemění.

Zapojení odporových prvků v části obvodu do série mezi sebou. Tato možnost má svůj vlastní výpočetní zákon. V diagramu: I, I1, I2 – tok proudu; R1, R2 – odporové prvky; U, U1, U2 – přiložené napětí

Velikost napětí aplikovaného na efektivní odporové složky obvodu je součtem a součtem hodnoty zdroje emf.

V tomto případě je napětí na každé jednotlivé součástce rovno: Ux = I * Rx.

Celkový odpor by měl být považován za součet hodnot všech odporových součástí v obvodu.

Obvod paralelně zapojených odporových prvků

V případě, že dojde k paralelnímu zapojení odporových součástek, je následující formulace považována za spravedlivou ve vztahu k zákonu německého fyzika Ohma:

Nejsou vyloučeny možnosti pro vytvoření obvodových úseků „smíšeného“ typu, když se používají paralelní a sériové připojení.

Zapojení odporových prvků na části obvodu vzájemně paralelně. Pro tuto možnost platí jiný výpočetní zákon. V diagramu: I, I1, I2 – tok proudu; R1, R2 – odporové prvky; U je dodávané napětí; A, B – vstupní/výstupní body

U takových možností se výpočet obvykle provádí počátečním výpočtem jmenovitého odporu paralelního připojení. Potom se k získanému výsledku přičte hodnota rezistoru zapojeného do série.

Integrální a diferenciální formy práva

Všechny výše uvedené body s výpočty jsou použitelné pro podmínky, kdy jsou v elektrických obvodech použity vodiče takříkajíc „homogenní“ struktury.

Mezitím se v praxi často musíme zabývat konstrukcí schémat, kde se struktura vodičů mění v různých úsecích. Používají se například dráty většího průřezu nebo naopak menší, vyrobené z různých materiálů.

Aby se vzaly v úvahu takové rozdíly, existuje variace takzvaného „diferenciálně-integrálního Ohmova zákona“. Pro nekonečně malý vodič se úroveň proudové hustoty vypočítá v závislosti na hodnotě napětí a vodivosti.

Pro výpočet rozdílu se používá následující vzorec: J = ό * E

Pro výpočet integrálu je tedy formulace: I * R = φ1 – φ2 + έ

Tyto příklady se však spíše blíží škole vyšší matematiky a v reálné praxi prostého elektrikáře se vlastně nepoužívají.

Závěry a užitečné video k tématu

Podrobný rozbor Ohmova zákona ve videu níže pomůže konečně upevnit znalosti v tomto směru.

Unikátní video lekce kvalitativně posiluje teoretickou písemnou prezentaci:

Práce elektrikáře nebo činnost elektrotechnika je nedílně spjata s okamžiky, kdy se vlastně musí dodržovat zákon Georga Ohma v akci. To jsou jakési truismy, které by měl znát každý profesionál.

Nejsou vyžadovány rozsáhlé znalosti o této problematice – stačí se naučit tři hlavní varianty formulace, aby bylo možné ji úspěšně aplikovat v praxi.

Chcete k výše uvedenému materiálu přidat cenné komentáře nebo vyjádřit svůj názor? Komentáře pište do bloku pod článkem. Máte-li jakékoli dotazy, neváhejte se zeptat našich odborníků.