قانون أوم لقسم من الدائرة
القانون الأساسي للهندسة الكهربائية الذي يمكنك استخدامه لدراسة الدوائر الكهربائية وحسابها هو قانون أوم ، الذي يحدد العلاقة بين التيار والجهد والمقاومة. من الضروري أن نفهم جوهرها بوضوح وأن تكون قادرًا على استخدامه بشكل صحيح في حل المشكلات العملية. غالبًا ما تحدث أخطاء في الهندسة الكهربائية بسبب عدم القدرة على تطبيق قانون أوم بشكل صحيح.
قانون أوم لقسم من حالات الدائرة: التيار يتناسب طرديا مع الجهد ويتناسب عكسيا مع المقاومة.
إذا زاد الجهد الذي يعمل في دائرة كهربائية عدة مرات ، فإن التيار في تلك الدائرة سيزداد بنفس المقدار. وإذا قمت بزيادة مقاومة الدائرة عدة مرات ، سينخفض التيار بنفس المقدار. وبنفس الطريقة ، يكون تدفق المياه في الأنبوب أكبر ، وكلما كان الضغط أقوى وصغر مقاومة الأنبوب لحركة الماء.
في الشكل الشائع ، يمكن صياغة هذا القانون على النحو التالي: كلما زاد الجهد لنفس المقاومة ، زاد التيار ، وفي الوقت نفسه ، كلما زادت المقاومة لنفس الجهد ، انخفض التيار.
للتعبير عن قانون أوم رياضيًا بأبسط طريقة ممكنة ، تعتبر مقاومة السلك الذي يحمل تيارًا مقداره 1 أ بجهد 1 فولت 1 أوم.
يمكن دائمًا تحديد التيار بالأمبير عن طريق قسمة الجهد بالفولت على المقاومة بالأوم. لذلك ، يتم كتابة قانون أوم لقسم من الدائرة بالصيغة التالية:
أنا = U / R.
مثلث سحري
يمكن أن يتميز أي قسم أو عنصر في الدائرة الكهربائية بثلاث خصائص: التيار والجهد والمقاومة.
كيفية استخدام مثلث أوم: نغلق القيمة المطلوبة - سيعطي رمزان آخران الصيغة لحسابها. بالمناسبة ، هناك صيغة واحدة فقط من المثلث تسمى قانون أوم - وهي الصيغة التي تعكس اعتماد التيار على الجهد والمقاومة. الصيغتان الأخريان ، على الرغم من أنهما عواقب لذلك ، إلا أنهما غير منطقيين.
ستكون الحسابات التي يتم إجراؤها باستخدام قانون أوم لقسم من الدائرة صحيحة عندما يكون الجهد بالفولت والمقاومة بالأوم والتيار بالأمبير. إذا تم استخدام وحدات متعددة من هذه الكميات (على سبيل المثال ، ملي أمبير ، ملي فولت ، ميغا أوم ، إلخ) ، يجب تحويلها إلى أمبير ، وفولت ، وأوم ، على التوالي. للتأكيد على ذلك ، تُكتب صيغة قانون أوم لقسم من الدائرة أحيانًا على النحو التالي:
أمبير = فولت / أوم
يمكنك أيضًا حساب التيار بالمللي أمبير والميكرو أمبير ، بينما يجب التعبير عن الجهد بالفولت والمقاومة بالكيلو أوم وميجا أوم ، على التوالي.
مقالات أخرى عن الكهرباء بطريقة بسيطة وبأسعار معقولة:
ما هي الجهد والتيار والمقاومة: كيف يتم استخدامها في الممارسة
كيف تعتمد المقاومة على درجة الحرارة
مصادر المجالات الكهرومغناطيسية والحالية: الخصائص والاختلافات الرئيسية
المجال الكهربائي والمغناطيسي - ما الفرق؟
قانون أوم صالح لكل قسم من الدائرة. إذا كان من الضروري تحديد التيار في قسم معين من الدائرة ، فمن الضروري تقسيم الجهد الذي يعمل في هذا القسم (الشكل 1) على مقاومة هذا القسم.
الشكل 1. تطبيق قانون أوم على قسم من الدائرة
دعنا نعطي مثالاً لحساب التيار وفقًا لقانون أوم ... دعنا نطلب تحديد التيار في مصباح بمقاومة 2.5 أوم ، إذا كان الجهد المطبق على المصباح 5 فولت. قسمة 5 فولت على 2.5 أوم ، نحصل على قيمة تيار تساوي 2 أ. في المثال الثاني ، نحدد التيار الذي سيتدفق تحت تأثير جهد مقداره 500 فولت في دائرة تكون مقاومتها 0.5 MΩ. للقيام بذلك ، نعبر عن المقاومة بالأوم. بقسمة 500 فولت على 500000 أوم ، نجد التيار في الدائرة ، وهو 0.001 أمبير أو 1 مللي أمبير.
في كثير من الأحيان ، بمعرفة التيار والمقاومة ، يتم تحديد الجهد باستخدام قانون أوم. دعنا نكتب الصيغة لتحديد الجهد
U = IR
توضح هذه الصيغة أن الجهد في نهايات قسم معين من الدائرة يتناسب طرديًا مع التيار والمقاومة ... ليس من الصعب فهم معنى هذا الاعتماد.إذا لم تتغير مقاومة قسم الدائرة ، فلا يمكن زيادة التيار إلا بزيادة الجهد. هذا يعني أنه عند المقاومة الثابتة ، فإن التيار الأكبر يقابل جهدًا أكبر. إذا كان من الضروري الحصول على نفس التيار بمقاومات مختلفة ، فعند وجود مقاومة أعلى يجب أن يكون هناك جهد أعلى مقابل ذلك.
غالبًا ما يُشار إلى الجهد عبر جزء من الدائرة باسم انخفاض الجهد ... وغالبًا ما يؤدي هذا إلى سوء الفهم. يعتقد الكثير من الناس أن انخفاض الجهد هو بعض الجهد الضائع غير الضروري. في الواقع ، مفاهيم انخفاض الجهد والجهد متكافئة. الخسائر وانخفاض الجهد - ما الفرق؟
انخفاض الجهد هو الانخفاض التدريجي في الجهد عبر دائرة حاملة للتيار بسبب حقيقة أن الدائرة لديها مقاومة نشطة. وفقًا لقانون أوم ، فإن انخفاض الجهد في كل قسم من الدائرة U يساوي ناتج مقاومة هذا القسم من الدائرة R بالتيار الموجود فيه I ، أي. يو - ري. وبالتالي ، كلما زادت مقاومة جزء من الدائرة ، زاد انخفاض الجهد في هذا القسم من الدائرة لتيار معين.
يمكن عرض حساب جهد قانون أوم في المثال التالي. دع تيارًا يبلغ 5 مللي أمبير يمر عبر قسم من الدائرة بمقاومة 10 كيلو أوم ، ومن الضروري تحديد الجهد في هذا القسم.
بضرب A = 0.005 A عند R - 10000 Ω ، نحصل على جهد يساوي 50 V. يمكن الحصول على نفس النتيجة بضرب 5 mA في 10 kΩ: U = 50 بوصة
في الأجهزة الإلكترونية ، يتم التعبير عن التيار عادة بالملليامبير والمقاومة بالكيلو أوم.لذلك ، من الملائم استخدام وحدات القياس هذه بالضبط في العمليات الحسابية وفقًا لقانون أوم.
يحسب قانون أوم أيضًا المقاومة إذا كان الجهد والتيار معروفين. تتم كتابة الصيغة الخاصة بهذه الحالة على النحو التالي: R = U / I.
المقاومة هي دائمًا نسبة الجهد إلى التيار. إذا زاد الجهد أو انخفض عدة مرات ، فإن التيار سيزداد أو ينقص بنفس العدد من المرات. تظل نسبة الجهد والتيار المساوية للمقاومة دون تغيير.
لا ينبغي فهم صيغة تحديد المقاومة على أنها تعني أن مقاومة موصل معين تعتمد على التيار والجهد. من المعروف أنه يعتمد على طول السلك ومساحته المستعرضة ومادة السلك. في المظهر ، صيغة تحديد المقاومة تشبه صيغة حساب التيار ، لكن هناك فرق أساسي بينهما.
يعتمد التيار في قسم معين من الدائرة حقًا على الجهد والمقاومة ويتغير مع تغيرهما. ومقاومة هذا القسم من الدائرة هي قيمة ثابتة لا تعتمد على التغيرات في الجهد والتيار ، ولكنها تساوي نسبة هذه القيم.
عندما يتدفق التيار نفسه في قسمين من الدائرة وتختلف الفولتية المطبقة عليهما ، فمن الواضح أن القسم الذي يتم تطبيق الجهد الأكبر عليه يتمتع بمقاومة أكبر بالمقابل.
وإذا كان ، تحت تأثير نفس الجهد ، تدفق تيار مختلف في قسمين مختلفين من الدائرة ، فسيكون هناك دائمًا في هذا القسم تيار أصغر ، وله مقاومة أكبر.كل هذا يأتي من الصيغة الأساسية لقانون أوم لقسم من الدائرة ، أي من حقيقة أنه كلما زاد التيار ، زاد الجهد وانخفضت المقاومة.
سيظهر حساب المقاومة باستخدام قانون أوم لقسم من الدائرة في المثال التالي. دع الأمر مطلوبًا للعثور على مقاومة القسم الذي يتدفق من خلاله تيار 50 مللي أمبير عند جهد 40 فولت. بالأمبير ، نحصل على I = 0.05 A. نقسم 40 على 0.05 ونجد أن المقاومة 800 أوم.
يمكن تصور قانون أوم في شكل ما يسمى بخاصية الجهد الحالي ... كما تعلم ، فإن العلاقة التناسبية المباشرة بين كميتين هي خط مستقيم يمر عبر الأصل. عادة ما يسمى هذا الاعتماد الخطي.
في التين. 2 يظهر كمثال رسم بياني لقانون أوم لقسم من الدائرة بمقاومة 100 أوم. المحور الأفقي هو الجهد بالفولت والمحور العمودي هو التيار بالأمبير. يمكن اختيار مقياس التيار والجهد حسب الرغبة. يتم رسم خط مستقيم بحيث تكون نسبة الجهد إلى التيار لكل نقطة من نقاطه 100 أوم. على سبيل المثال ، إذا كانت U = 50 V ، فإن I = 0.5 A و R = 50: 0.5 = 100 أوم.
أرز. 2 ... قانون أوم (خاصية الجهد الحالي)
الرسم البياني لقانون أوم للقيم السالبة للتيار والجهد هو نفسه. هذا يعني أن التيار في الدائرة يتدفق بنفس الطريقة في كلا الاتجاهين. كلما زادت المقاومة ، قل التيار الذي يتم الحصول عليه عند جهد معين وكلما كان الخط المستقيم يتحرك بعناية أكبر.
الأجهزة التي تكون فيها خاصية الجهد الحالي عبارة عن خط مستقيم يمر عبر نقطة البداية ، أي أن المقاومة تظل ثابتة عندما يتغير الجهد أو التيار ، تسمى الأجهزة الخطية ... تُستخدم أيضًا مصطلحات الدوائر الخطية والمقاومات الخطية.
هناك أيضًا أجهزة تتغير فيها المقاومة عندما يتغير الجهد أو التيار. ثم لا يتم التعبير عن العلاقة بين التيار والجهد وفقًا لقانون أوم ، ولكن بطريقة أكثر تعقيدًا. بالنسبة لمثل هذه الأجهزة ، لن تكون خاصية الجهد الحالي عبارة عن خط مستقيم يمر عبر نقطة البداية ، ولكنها إما منحنى أو خط متقطع. تسمى هذه الأجهزة غير الخطية.
راجع أيضًا حول هذا الموضوع: تطبيق قانون أوم عمليا
