יישום חוק אוהם בפועל

ברצוני להתחיל להסביר את עקרון העבודה של אחד מחוקי היסוד של הנדסת חשמל עם אלגוריה - מראה קריקטורה קטנה של 1 מתוך שלושה אנשים בשם "מתח U", "התנגדות R" ו"נוכחי I".

זה מראה ש"טוק" מנסה לזחול דרך ההתכווצות בצינור, ש"התנגדות" מהדקת בשקידה. באותו הזמן «מתח» עושה את המאמץ המקסימלי האפשרי לעבור, לחץ על «נוכחי».

הציור הזה הוא תזכורת לכך חַשְׁמַל האם תנועה מסודרת של חלקיקים טעונים במדיום מסוים. התנועה שלהם אפשרית בהשפעת אנרגיה חיצונית מיושמת, היוצרת הבדל פוטנציאלי - מתח. הכוחות הפנימיים של החוטים והאלמנטים של המעגל מפחיתים את גודל הזרם, מתנגדים לתנועתו.

שקול תרשים פשוט 2 המסביר את פעולת חוק אוהם עבור קטע של מעגל זרם ישר.

כמקור מתח U אנו משתמשים סוֹלְלָה, שאנו מחברים להתנגדות R באמצעות חוטים עבים ובו בזמן קצרים בנקודות A ו-B.נניח שהחוטים אינם משפיעים על ערך הזרם I דרך הנגד R.

נוסחה (1) מבטאת את הקשר בין התנגדות (אוהם), מתח (וולט) וזרם (אמפר). הם קוראים לה חוק אוהם לקטע של מעגל… עיגול הנוסחה מקל על זכירה והשימוש בו כדי לבטא כל אחד מהפרמטרים המרכיבים U, R או I (U נמצא מעל המקף, ו-R ו-I מתחת).

אם אתה צריך לקבוע אחד מהם, סגור אותו נפשית ועבוד עם השניים האחרים, ביצוע פעולות אריתמטיות. כאשר הערכים נמצאים בשורה אחת, אנו מכפילים אותם. ואם הם ממוקמים ברמות שונות, אנו מבצעים את החלוקה של העליון לתחתון.

קשרים אלה מוצגים בנוסחאות 2 ו-3 באיור 3 להלן.

במעגל זה משתמשים במד זרם למדידת הזרם המחובר בטור עם העומס R, והמתח הוא מד מתח המחובר במקביל לנקודות 1 ו-2 של הנגד. אם ניקח בחשבון את תכונות העיצוב של המכשירים, נניח כי מד הזרם אינו משפיע על הזרם במעגל, ומד המתח אינו משפיע על המתח.

קביעת התנגדות לפי חוק אוהם

באמצעות קריאות ההתקנים (U = 12 V, I = 2.5 A), אתה יכול להשתמש בנוסחה 1 כדי לקבוע את ערך ההתנגדות R = 12 / 2.5 = 4.8 אוהם.

בפועל, עיקרון זה כלול בפעולת מכשירי מדידה - אוהםמטרים, הקובעים את ההתנגדות הפעילה של מכשירים חשמליים שונים.מכיוון שניתן להגדיר אותם למדידת טווחים שונים של ערכים, הם מחולקים בהתאמה למיקרואוהם ולמיליאוהם, הפועלים עם התנגדות נמוכה, וטרה, היגו ומגה אוהם - מודדים ערכים גדולים מאוד.

עבור תנאי עבודה ספציפיים, הם מיוצרים:

• נייד;

• מָגֵן;

• דגמי מעבדה.

עקרון הפעולה של אוהםמטר

התקנים מגנטואלקטריים משמשים בדרך כלל לביצוע מדידות, אם כי מכשירים אלקטרוניים (אנלוגיים ודיגיטליים) הוצגו לאחרונה באופן נרחב.

האוהםמטר של המערכת המגנטו-חשמלית משתמש במגביל זרם R המעביר רק מיליאמפר וראש מדידה רגיש (מיליאמפר) דרכו. הוא מגיב לזרימת זרמים קטנים דרך המכשיר עקב אינטראקציה של שני שדות אלקטרומגנטיים מהמגנט הקבוע N-S והשדה שנוצר מהזרם העובר דרך סליל סליל 1 עם קפיץ מוליך 2.

כתוצאה מאינטראקציה של כוחות השדות המגנטיים, החץ של המכשיר סוטה מזווית מסוימת. קנה המידה על הראש מדורג באופן מיידי באוהם לתפעול קל יותר. במקרה זה, נעשה שימוש בביטוי ההתנגדות הנוכחית לפי נוסחה 3.

על מד האוהם לשמור על מתח אספקה ​​יציב מהסוללה כדי להבטיח מדידות מדויקות. לשם כך, מיושם כיול באמצעות נגד ויסות נוסף R reg. בעזרתו, לפני תחילת המדידה, אספקת המתח העודף מהמקור מוגבל למעגל, נקבע ערך יציב לחלוטין ומנורמל.

קביעת מתח לפי חוק אוהם

כאשר עובדים עם מעגלים חשמליים, יש מקרים שבהם יש צורך לקבוע את ירידת המתח על אלמנט, למשל, נגד, אך ההתנגדות שלו, המסומנת בדרך כלל על הקופסה, והזרם העובר דרכו ידועים. כדי לעשות זאת, אין צורך לחבר מד מתח, אבל זה מספיק כדי להשתמש בחישובים לפי נוסחה 2.

במקרה שלנו, עבור איור 3, אנו עושים חישובים: U = 2.5 4.8 = 12 V.

קביעת זרם לפי חוק אוהם

מקרה זה מתואר על ידי נוסחה 3. הוא משמש לחישוב עומסים במעגלים חשמליים, בחר את החתכים של חוטים, כבלים, נתיכים או מפסקים.

בדוגמה שלנו, החישוב נראה כך: I = 12 / 4.8 = 2.5 A.

ניתוח מעקפים

שיטה זו בהנדסת חשמל משמשת לנטרול פעולתם של אלמנטים מסוימים במעגל מבלי לפרק אותם. כדי לעשות זאת, קצר את מסופי הקלט והיציאה (באיור 1 ו-2) עם חוט לנגד מיותר - הסר אותם.

כתוצאה מכך, זרם המעגל בוחר בנתיב של פחות התנגדות דרך ה-shunt ועולה בחדות, והמתח של אלמנט ה-shunt יורד לאפס.

קצר

מצב זה הוא מקרה מיוחד של מעקף והוא מוצג בדרך כלל באיור לעיל כאשר הקצר מותקן במסופי המוצא של המקור. כאשר זה קורה, נוצרים זרמים גבוהים מסוכנים מאוד שעלולים לזעזע אנשים ולשרוף ציוד חשמלי לא מוגן.

ההגנה משמשת למלחמה בתקלות מקריות ברשת החשמל. הם מוגדרים להגדרות כאלה שאינן מפריעות לפעולת המעגל במצב רגיל.הם מנתקים את החשמל רק במקרה חירום.

לדוגמה, אם ילד מחבר בטעות חוט לשקע ביתי, מתג אוטומטי מוגדר כהלכה בלוח הכניסה לדירה יכבה כמעט מיד את החשמל.

כל מה שתואר לעיל מתייחס לחוק אוהם עבור קטע של מעגל DC, לא מעגל שלם שבו עשויים להיות הרבה יותר תהליכים. עלינו לדמיין שזהו רק חלק קטן מהיישום שלה בהנדסת חשמל.

הדפוסים שזיהה המדען המפורסם גיאורג סיימון אוהם בין זרם, מתח והתנגדות מתוארים בדרכים שונות בסביבות ומעגלים AC שונים: חד פאזי ותלת פאזי.

להלן הנוסחאות הבסיסיות המבטאות את היחס בין פרמטרים חשמליים במוליכי מתכת.

נוסחאות מורכבות יותר לביצוע חישובים מיוחדים של חוק אוהם בפועל.

כפי שניתן לראות, למחקר שנערך על ידי המדען המבריק גיאורג סיימון אוהם יש חשיבות רבה גם בתקופתנו של התפתחות מהירה של הנדסת חשמל ואוטומציה.