Định luật Ohm cho một chuỗi hoàn chỉnh và cho một phần của chuỗi: các tùy chọn để viết công thức, mô tả và giải thích

Không có cách nào để một thợ điện hoặc chuyên gia điện tử chuyên nghiệp có thể vượt qua định luật Ohm trong hoạt động của mình, giải quyết mọi vấn đề liên quan đến việc thiết lập, điều chỉnh và sửa chữa các mạch điện và điện tử.

Thực ra thì ai cũng cần phải hiểu luật này. Bởi vì ai cũng phải đối mặt với điện trong cuộc sống hàng ngày.

Và mặc dù định luật Ohm của nhà vật lý người Đức đã được đưa vào chương trình giảng dạy ở trường trung học, nhưng trên thực tế, nó không phải lúc nào cũng được nghiên cứu kịp thời. Do đó, trong tài liệu của chúng tôi, chúng tôi sẽ xem xét một chủ đề phù hợp với cuộc sống và hiểu các phương án viết công thức.

Phần đơn và mạch điện hoàn chỉnh

Xem xét mạch điện theo quan điểm áp dụng định luật Ohm vào mạch, cần lưu ý hai phương án tính toán khả thi: cho một phần riêng biệt và cho một mạch chính thức.

Tính toán dòng điện của một phần mạch điện

Theo quy luật, một phần của mạch điện được coi là phần của mạch loại trừ nguồn EMF vì có thêm điện trở trong.

Do đó, công thức tính toán trong trường hợp này trông đơn giản:

Tôi = U/R,

Ở đâu, tương ứng:

• TÔI - cường độ dòng điện;
• bạn - điện áp đặt;
• R - sức chống cự.

Việc giải thích công thức rất đơn giản - dòng điện chạy qua một phần nhất định của mạch tỷ lệ thuận với điện áp đặt vào nó và điện trở tỷ lệ nghịch.

Cái gọi là đồ họa “cúc cúc”, qua đó trình bày toàn bộ tập hợp các biến thể của công thức dựa trên định luật Ohm. Công cụ tiện lợi để cất giữ trong túi: ngành “P” - công thức tính công suất; ngành “U” - công thức điện áp; ngành “I” - công thức hiện tại; ngành “R” - công thức kháng cự

Như vậy, công thức mô tả rõ ràng sự phụ thuộc của dòng điện qua một phần riêng biệt của mạch điện so với các giá trị nhất định của điện áp và điện trở.

Công thức này rất thuận tiện để sử dụng, ví dụ, khi tính toán các thông số của điện trở cần hàn vào mạch nếu điện áp và dòng điện cho trước.

Định luật Ohm và hai hệ quả mà mọi kỹ sư cơ điện chuyên nghiệp, kỹ sư điện, kỹ sư điện tử và bất cứ ai tham gia vào hoạt động của mạch điện đều phải biết. Từ trái sang phải: 1 - xác định dòng điện; 2 - xác định điện trở; 3 - định nghĩa điện áp, trong đó I - dòng điện, U - điện áp, R - điện trở

Ví dụ, hình trên sẽ giúp xác định dòng điện chạy qua điện trở 10 ohm có điện áp 12 volt được đặt vào. Thay thế các giá trị, chúng ta tìm thấy – I = 12/10 = 1,2 ampe.

Các bài toán tìm điện trở (khi biết dòng điện và điện áp) hoặc điện áp (khi biết điện áp và dòng điện) đều được giải theo cách tương tự.

Do đó, bạn luôn có thể chọn điện áp hoạt động cần thiết, cường độ dòng điện cần thiết và phần tử điện trở tối ưu.

Công thức được đề xuất sử dụng không yêu cầu tính đến các thông số của nguồn điện áp.Tuy nhiên, một mạch điện chẳng hạn có chứa pin sẽ được tính bằng một công thức khác. Trong sơ đồ: A – bật ampe kế; V – bật vôn kế.

Nhân tiện, dây kết nối của bất kỳ mạch nào cũng là điện trở. Lượng tải mà chúng phải chịu được xác định bởi điện áp.

Theo đó, một lần nữa sử dụng định luật Ohm, có thể chọn chính xác tiết diện dây dẫn cần thiết, tùy thuộc vào vật liệu lõi.

Chúng tôi có hướng dẫn chi tiết trên trang web của chúng tôi tính toán tiết diện cáp về công suất và dòng điện.

Tùy chọn tính toán cho một chuỗi hoàn chỉnh

Một mạch hoàn chỉnh được tạo thành từ một phần (các phần) cũng như nguồn EMF. Trên thực tế, tức là điện trở trong của nguồn EMF được cộng vào thành phần điện trở hiện có của phần mạch.

Vì vậy, sẽ hợp lý nếu thay đổi một chút công thức trên:

Tôi = U / (R + r)

Tất nhiên, giá trị điện trở trong của EMF theo định luật Ohm đối với một mạch điện hoàn chỉnh có thể được coi là không đáng kể, mặc dù giá trị điện trở này phần lớn phụ thuộc vào cấu trúc của nguồn EMF.

Tuy nhiên, khi tính toán các mạch điện tử phức tạp, mạch điện có nhiều dây dẫn thì sự có mặt của điện trở bổ sung là một yếu tố quan trọng.

Để tính toán trong điều kiện của một mạch điện hoàn chỉnh, giá trị điện trở của nguồn EMF luôn được tính đến. Giá trị này được tổng hợp bằng điện trở của chính mạch điện. Trong sơ đồ: I - dòng điện; R—phần tử điện trở bên ngoài; r là hệ số điện trở của EMF (nguồn năng lượng)

Cả đối với một phần của mạch và đối với cả mạch hoàn chỉnh, người ta phải tính đến mômen tự nhiên - việc sử dụng dòng điện không đổi hoặc thay đổi.

Nếu những điểm nêu trên, đặc trưng của định luật Ohm, được xem xét từ quan điểm sử dụng dòng điện một chiều, thì với dòng điện xoay chiều, mọi thứ có vẻ hơi khác.

Xem xét tác động của định luật lên một đại lượng thay đổi

Khái niệm “điện trở” đối với các điều kiện cho dòng điện xoay chiều đi qua nên được coi giống như khái niệm “trở kháng” hơn. Điều này đề cập đến sự kết hợp giữa tải điện trở (Ra) và tải điện trở phản kháng (Rr).

Hiện tượng như vậy được gây ra bởi các tham số của các phần tử cảm ứng và quy luật chuyển mạch liên quan đến giá trị điện áp thay đổi - giá trị dòng điện hình sin.

Đây là mạch tương đương của mạch điện xoay chiều dùng để tính toán sử dụng các công thức dựa trên nguyên lý định luật Ohm: R - thành phần điện trở; C là thành phần điện dung; L—thành phần cảm ứng; EMF là nguồn năng lượng; I - dòng chảy hiện tại

Nói cách khác, có sự ảnh hưởng của các giá trị hiện tại dẫn trước (độ trễ) so với các giá trị điện áp, đi kèm với sự xuất hiện của công suất tác dụng (điện trở) và công suất phản kháng (cảm ứng hoặc điện dung).

Hiện tượng như vậy được tính bằng công thức:

Z=U/I hoặc Z = R + J * (X_L -X_C)

Ở đâu: Z - trở kháng; R - tải hoạt động; X_L , X_C - tải điện cảm và điện dung; J - hệ số.

Kết nối nối tiếp và song song của các phần tử

Đối với các phần tử của mạch điện (phần mạch điện), điểm đặc trưng là kết nối nối tiếp hoặc song song.

Theo đó, mỗi loại kết nối đi kèm với một kiểu dòng điện và điện áp cung cấp khác nhau.Về vấn đề này, định luật Ohm cũng được áp dụng khác nhau, tùy thuộc vào lựa chọn đưa các phần tử vào.

Mạch gồm các phần tử điện trở mắc nối tiếp

Liên quan đến kết nối nối tiếp (một phần của mạch có hai thành phần), công thức sau được sử dụng:

• Tôi = tôi₁ =Tôi₂ ;
• U = U₁ +U₂ ;
• R = R₁ + R₂

Công thức này chứng minh rõ ràng rằng, bất kể số lượng thành phần điện trở mắc nối tiếp, dòng điện chạy qua một phần của mạch không thay đổi giá trị.

Nối các phần tử điện trở trong một đoạn mạch nối tiếp với nhau. Tùy chọn này có luật tính toán riêng. Trong sơ đồ: I, I1, I2 - dòng điện; R1, R2 - các phần tử điện trở; U, U1, U2 - điện áp ứng dụng

Độ lớn của điện áp đặt vào các thành phần điện trở hiệu dụng của mạch là tổng và tổng giá trị của nguồn emf.

Trong trường hợp này, điện áp trên từng thành phần riêng lẻ bằng: Ux = Tôi * Rx.

Tổng điện trở phải được coi là tổng giá trị của tất cả các thành phần điện trở trong mạch.

Mạch gồm các phần tử điện trở mắc song song

Trong trường hợp có sự kết nối song song của các thành phần điện trở, công thức sau đây được coi là hợp lý so với định luật của nhà vật lý người Đức Ohm:

• Tôi = tôi₁ +Tôi₂ … ;
• U = U₁ =U₂ … ;
• 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …

Các tùy chọn để tạo các phần mạch thuộc loại "hỗn hợp", khi sử dụng kết nối song song và nối tiếp, không bị loại trừ.

Kết nối các phần tử điện trở song song với nhau trên một đoạn mạch. Đối với tùy chọn này, một luật tính toán khác được áp dụng. Trong sơ đồ: I, I1, I2 - dòng điện; R1, R2 - các phần tử điện trở; U là điện áp cung cấp; A, B - điểm vào/ra

Đối với các phương án như vậy, việc tính toán thường được thực hiện bằng cách tính toán ban đầu thông số điện trở của kết nối song song. Sau đó giá trị của điện trở mắc nối tiếp được cộng vào kết quả thu được.

Các hình thức tích hợp và khác biệt của pháp luật

Tất cả các điểm trên cùng với các tính toán đều có thể áp dụng cho các điều kiện khi các dây dẫn có cấu trúc “đồng nhất” được sử dụng trong các mạch điện.

Trong khi đó, trên thực tế, người ta thường phải xử lý việc xây dựng sơ đồ, trong đó cấu trúc của dây dẫn thay đổi ở các phần khác nhau. Ví dụ, dây có tiết diện lớn hơn hoặc ngược lại, dây nhỏ hơn, được làm từ các vật liệu khác nhau, được sử dụng.

Để tính đến những khác biệt như vậy, có một biến thể của cái gọi là “định luật Ohm vi phân tích phân”. Đối với một dây dẫn cực nhỏ, mức mật độ dòng điện được tính toán tùy thuộc vào giá trị điện áp và độ dẫn điện.

Công thức sau đây được sử dụng để tính toán vi phân: J = ό * E

Để tính tích phân, tương ứng, công thức là: I * R = φ1 – φ2 + έ

Tuy nhiên, những ví dụ này khá gần với trường phái toán học cao hơn và không thực sự được sử dụng trong thực tế thực tế của một thợ điện đơn giản.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Phân tích chi tiết về định luật Ohm trong video dưới đây sẽ giúp củng cố kiến ​​thức theo hướng này.

Một bài học video độc đáo củng cố chất lượng cho bài thuyết trình bằng văn bản lý thuyết:

Công việc của một thợ điện hoặc hoạt động của một kỹ sư điện tử gắn liền với những khoảnh khắc khi người ta thực sự phải tuân theo định luật Georg Ohm trong thực tế. Đây là một số sự thật hiển nhiên mà mọi chuyên gia nên biết.

Không cần kiến ​​​​thức sâu rộng về vấn đề này - chỉ cần tìm hiểu ba biến thể chính của từ ngữ là đủ để áp dụng thành công nó vào thực tế.

Bạn có muốn bổ sung các tài liệu trên bằng những nhận xét có giá trị hoặc bày tỏ ý kiến ​​​​của mình không? Hãy viết bình luận vào khối bên dưới bài viết. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào, đừng ngần ngại hỏi các chuyên gia của chúng tôi.