Over de wet van Ohm in een populaire verklaring

Elektrische stroom en gevaarlijke spanning zijn niet hoorbaar (behalve voor zoemende hoogspanningsleidingen en elektrische installaties). Onder spanning staande delen verschillen niet van uiterlijk.

Het is onmogelijk om ze zowel door geur als door verhoogde temperatuur te herkennen in normale bedrijfsmodi, ze verschillen niet. Maar we schakelen de stofzuiger in een stille en stille uitlaat in, klikken op de schakelaar - en de energie lijkt op zichzelf uit het niets te worden gehaald en komt tot uiting in de vorm van geluid en compressie in een huishoudapparaat.

Nogmaals, als we twee spijkers in de stopcontacten van de uitlaat steken en ze opnemen, dan zullen we letterlijk met ons hele lichaam de realiteit en objectiviteit van het bestaan ​​van een elektrische stroom voelen. Dit wordt natuurlijk sterk afgeraden.

Maar de voorbeelden met een stofzuiger en spijkers tonen ons duidelijk aan dat de studie en het begrip van de basiswetten van de elektrotechniek bijdragen aan de veiligheid bij het omgaan met huishoudelijke elektriciteit, evenals het elimineren van de bijgelovige vooroordelen in verband met elektrische stroom en spanning.

We zullen er dus een overwegen, de meest waardevolle wet van de elektrotechniek, die handig is om te weten. En probeer het in de meest populaire vorm mogelijk te doen.

Wet van Ohm

In 1827 formuleerde de Duitse natuurkundige Georg Simon Ohm een ​​wet die de omvang van de elektrische stroom, de elektromotorische kracht van de batterij en de weerstand van een eenvoudig elektrisch circuit bestaande uit een batterij en de polen van heterogene geleiders in serie verbond. Bovendien ontdekte hij dat verschillende stoffen een verschillende weerstand tegen elektrische stroom hebben.

Ohm ontdekte experimenteel dat in een serieel circuit dat bestaat uit meerdere secties met geleiders met verschillende weerstand, de stroom in alle secties hetzelfde is, alleen het potentiaalverschil op de geleiders is anders, wat Ohm "spanningsval" noemde.

De ontdekking van de wet van Ohm was een zeer belangrijke fase in de studie van elektrische en magnetische fenomenen, die van groot praktisch belang waren. De wet van Ohm en de wetten van Kirchhoff die later voor het eerst werden ontdekt, maakten het mogelijk om elektrische circuits te berekenen en vormden de basis voor de opkomende elektrotechniek.

Soorten Ohm's wetten

1. De differentiële vorm van de wet van de Ohm

De belangrijkste wet van de elektrotechniek is natuurlijk Ohm's wet. Zelfs mensen die niets met elektrotechniek te maken hebben, weten van het bestaan ​​ervan. Maar ondertussen, de vraag "Kent u de wet van Ohm?" op technische universiteiten is een val voor aanmatigende en arrogante schoolkinderen. De kameraad antwoordt natuurlijk dat Ohm de wet perfect kent, en dan wenden ze zich tot hem met een verzoek om deze wet in verschillende vorm te brengen. En dan blijkt dat een schooljongen of een eerstejaarsstudent nog moet studeren en studeren.

De differentiële vorm van de wet van Ohm is echter praktisch niet van toepassing. Het weerspiegelt de relatie tussen stroomdichtheid en veldsterkte:

j = G * E,

waarbij G de geleidbaarheid van het circuit is; E is de elektrische stroomsterkte.

Dit zijn allemaal pogingen om uit te drukken elektrische stroom, waarbij alleen rekening wordt gehouden met de fysieke eigenschappen van het materiaal van de geleider, zonder rekening te houden met de geometrische parameters (lengte, diameter en dergelijke). De differentiële vorm van de wet van de Ohm is een pure theorie; kennis in het dagelijks leven is absoluut niet vereist.

2. De integrale vorm van de wet van Ohm voor een kettingsectie

Een ander ding is de integrale vorm van opnemen. Het heeft ook verschillende soorten. De meest populaire hiervan is De wet van Ohm voor een deel van een ketting: I = U / R

Met andere woorden, de stroom in een circuitsectie is altijd hoger, hoe groter de spanning die op deze sectie wordt toegepast en hoe lager de weerstand van deze sectie.

Dit 'soort' wet van Ohm is gewoon een must voor iedereen die op zijn minst soms met elektriciteit te maken heeft. Gelukkig is de verslaving vrij eenvoudig. De spanning in het netwerk kan immers als ongewijzigd worden beschouwd.

Voor een stopcontact is het 220 volt. Daarom blijkt dat de stroom in het circuit alleen afhankelijk is van de weerstand van het circuit dat op het stopcontact is aangesloten. Vandaar de eenvoudige moraal: deze weerstand moet worden gemonitord.

Kortsluiting, die iedereen hoort, gebeurt precies vanwege de lage weerstand van het externe circuit. Stel dat als gevolg van een onjuiste verbinding van draden in de aansluitdoos, de fase- en neutrale draden rechtstreeks op elkaar waren aangesloten. Dan zal de weerstand van het circuitgedeelte sterk afnemen tot bijna nul, en de stroom zal ook sterk toenemen tot een zeer grote waarde.

Als de bedrading correct is, werkt deze stroomonderbreker, en als het er niet is, of het is defect of onjuist geselecteerd, dan zal de draad de verhoogde stroom niet aan, het zal opwarmen, smelten en mogelijk brand veroorzaken.

Maar het gebeurt dat apparaten die zijn aangesloten en langer dan een uur zijn gedragen, al de oorzaak zijn kortsluiting. Een typisch geval is een ventilator, waarvan de motorwikkelingen oververhit zijn geraakt door vastlopen van de bladen.

De isolatie van de motorwikkelingen is niet ontworpen voor serieuze verwarming, het wordt snel waardeloos. Als gevolg hiervan verschijnen inter-turn kortsluiting, die de weerstand verminderen en, in overeenstemming met de wet van Ohm, ook leiden tot een toename van de stroom.

De verhoogde stroom op zijn beurt maakt de isolatie van de wikkelingen volledig onbruikbaar, en niet de inter-bocht, maar de echte, volwaardige kortsluiting treedt op. De stroom gaat naast de wikkelingen, onmiddellijk van de fase naar de neutrale draad. Toegegeven, al het bovenstaande kan alleen gebeuren met een zeer eenvoudige en goedkope ventilator, niet uitgerust met thermische beveiliging.

Ohm's spiekbriefje voor het kettinggedeelte:

De wet van Ohm voor AC

Opgemerkt moet worden dat het bovenstaande verslag van de wet van Ohm een ​​sectie van een circuit met een constante spanning beschrijft. In alternerende spanningsnetwerken is er een extra reactantie en neemt de impedantie de vierkantswortel over van de som van de vierkanten van de actieve en reactieve weerstand.

De wet van Ohm voor een AC-circuitsectie heeft de vorm: I = U / Z,

waarbij Z de impedantie van het circuit is.

Maar een grote reactantie is in de eerste plaats kenmerkend voor krachtige elektrische machines en stroomomzettingsapparatuur. De interne elektrische weerstand van huishoudelijke apparaten en armaturen is bijna volledig actief. Daarom kun je in het dagelijks leven voor berekeningen de eenvoudigste vorm van de wet van Ohm gebruiken: I = U / R.

3. Integrale notatie voor het volledige circuit

Aangezien er een formulier is voor het vastleggen van de wet voor een deel van een keten, is er ook een Wet van Ohm voor de volledige keten: I = E / (r + R).

Hier is r de interne weerstand van de bron van het EMF-netwerk en R is de totale weerstand van het circuit zelf.

We hoeven niet ver te gaan voor een fysiek model om deze ondersoort van de wet van Ohm te illustreren. voertuig elektrisch systeem, de batterij waarin de bron van EMF is.

Er kan niet worden aangenomen dat de batterijweerstand absoluut nul is, dus zelfs met een directe kortsluiting tussen de terminals (gebrek aan weerstand R), zal de stroom niet tot oneindig groeien, maar eenvoudig tot een hoge waarde.

Deze hoge waarde is natuurlijk echter voldoende om de draden te laten smelten en de autohuid te laten ontbranden. Daarom beschermen de elektrische circuits van auto's tegen kortsluiting met lonten.

Een dergelijke bescherming is mogelijk niet voldoende als er een kortsluiting optreedt in de zekeringkast ten opzichte van de batterij of als een van de zekeringen wordt vervangen door een stuk koperdraad. Dan is er slechts één redding - het is noodzakelijk om zo snel mogelijk het circuit volledig te verbreken en de "massa" weg te gooien, dat wil zeggen de negatieve pool.

4.De integrale vorm van de wet van Ohm voor een deel van een circuit dat een emf-bron bevat

Opgemerkt moet worden dat er nog een variatie is op de wet van Ohm - voor een gedeelte van een circuit dat een emf-bron bevat:

I = (U + E) / (r + R)

of

I = (U-E) / (r + R)

Hier is U het potentiaalverschil aan het begin en aan het einde van de beschouwde kettingsectie. Het teken voor de grootte van de EMF hangt af van de richting ten opzichte van de spanning.

Het is vaak noodzakelijk om de wet van Ohm te gebruiken voor een deel van een circuit wanneer de parameters van een circuit worden bepaald wanneer een deel van het circuit niet beschikbaar is voor gedetailleerd onderzoek en ons niet interesseert.

Stel dat het wordt verborgen door integrale delen van de behuizing. In het resterende circuit is er een EMF-bron en elementen met een bekende weerstand. Vervolgens kunt u door de spanning te meten aan de ingang van een onbekend deel van het circuit, de stroom berekenen en vervolgens de weerstand van het onbekende element.

bevindingen

We kunnen dus zien dat de "eenvoudige" wet van Ohm verre van eenvoudig is als het voor iemand leek. Als u alle vormen kent van de integrale registratie van de wetten van Ohm, kunt u veel van de vereisten voor elektrische veiligheid begrijpen en gemakkelijk onthouden, en vertrouwen krijgen in de omgang met elektriciteit.