تطبيق قانون أوم عمليا

أود أن أبدأ في شرح مبدأ العمل لأحد القوانين الأساسية للهندسة الكهربائية برمز رمزي - يعرض صورة كاريكاتورية صغيرة لشخص واحد من ثلاثة أشخاص يُدعون "Voltage U" و "Resistance R" و "Current I."

ويدل على أن «توك» تحاول الزحف عبر الانكماش في الأنبوب الذي تشدّه «المقاومة» بإجتهاد. في نفس الوقت يبذل «Voltage» أقصى جهد ممكن لتمريره ، اضغط على «Current».

هذا الرسم هو تذكير بذلك كهرباء هي حركة منظمة للجسيمات المشحونة في وسط معين. حركتهم ممكنة تحت تأثير الطاقة الخارجية المطبقة ، مما يخلق فرق الجهد - الجهد. تقلل القوى الداخلية للأسلاك وعناصر الدائرة من حجم التيار ، وتقاوم حركتها.

ضع في اعتبارك رسمًا تخطيطيًا بسيطًا 2 يشرح عمل قانون أوم لقسم من دارة تيار مباشر.

كمصدر للجهد U نستخدمه بطارية، التي نربطها بالمقاومة R بأسلاك سميكة وقصيرة في نفس الوقت عند النقطتين A و B.افترض أن الأسلاك لا تؤثر على قيمة التيار I عبر المقاوم R.

تعبر الصيغة (1) عن العلاقة بين المقاومة (أوم) والجهد (فولت) والتيار (أمبير). يسمونها قانون أوم لقسم من الدائرة... تسهل دائرة الصيغة تذكرها واستخدامها للتعبير عن أي من المعلمات المكونة U أو R أو I (U أعلى الشرطة ، و R و I أدناه).

إذا كنت بحاجة إلى تحديد أحدهما ، فقم بإغلاقه عقليًا واعمل مع الاثنين الآخرين ، وإجراء العمليات الحسابية. عندما تكون القيم في صف واحد ، نضربها. وإذا كانت موجودة في مستويات مختلفة ، فإننا نقوم بتقسيم الجزء العلوي إلى الأسفل.

تظهر هذه العلاقات في الصيغتين 2 و 3 في الشكل 3 أدناه.

في هذه الدائرة ، يتم استخدام مقياس التيار لقياس التيار المتصل على التوالي بالحمل R ، والجهد هو الفولتميتر المتصل بالتوازي مع النقطتين 1 و 2 من المقاوم. مع الأخذ في الاعتبار ميزات تصميم الأجهزة ، دعنا نقول أن مقياس التيار الكهربائي لا يؤثر على التيار في الدائرة ، ولا يؤثر الفولتميتر على الجهد.

تحديد المقاومة بقانون أوم

باستخدام قراءات الأجهزة (U = 12 V ، I = 2.5 A) ، يمكنك استخدام الصيغة 1 لتحديد قيمة المقاومة R = 12 / 2.5 = 4.8 أوم.

من الناحية العملية ، يتم تضمين هذا المبدأ في تشغيل أجهزة القياس - الأومتر ، والتي تحدد المقاومة النشطة للأجهزة الكهربائية المختلفة.نظرًا لأنه يمكن تكوينها لقياس نطاقات مختلفة من القيم ، يتم تقسيمها على التوالي إلى ميكرو أوم وملي أوم ، تعمل بمقاومة منخفضة ، و tera- و hygo- و megohms- تقيس قيمًا كبيرة جدًا.

لظروف العمل المحددة ، يتم إنتاجها:

• محمول.

• درع؛

• نماذج معملية.

مبدأ تشغيل الأومتر

تُستخدم الأجهزة الكهرومغناطيسية بشكل شائع لإجراء القياسات ، على الرغم من إدخال الأجهزة الإلكترونية (التناظرية والرقمية) مؤخرًا على نطاق واسع.

يستخدم مقياس الأومتر للنظام الكهرومغناطيسي المحدد الحالي R الذي يمر فقط بالمللي أمبير ورأس قياس حساس (ملليمتر) من خلاله. يتفاعل مع تدفق التيارات الصغيرة عبر الجهاز بسبب تفاعل مجالين كهرومغناطيسيين من المغناطيس الدائم N-S والمجال الناتج عن مرور التيار عبر لف الملف 1 بزنبرك موصل 2.

نتيجة لتفاعل قوى المجالات المغناطيسية ، ينحرف سهم الجهاز عن زاوية معينة. المقياس الموجود على الرأس متدرج على الفور بالأوم لتسهيل التشغيل. في هذه الحالة ، يتم استخدام التعبير عن المقاومة الحالية وفقًا للصيغة 3.

يجب أن يحافظ مقياس الأومتر على جهد إمداد ثابت من البطارية لضمان قياسات دقيقة. لهذا الغرض ، يتم تطبيق المعايرة باستخدام مقاوم تنظيم إضافي R reg. بمساعدتها ، قبل بدء القياس ، يقتصر إمداد الجهد الزائد من المصدر على الدائرة ، ويتم تعيين قيمة ثابتة ومستقرة تمامًا.

تحديد الجهد بواسطة قانون أوم

عند العمل مع الدوائر الكهربائية ، هناك أوقات يكون من الضروري فيها تحديد انخفاض الجهد على عنصر ما ، على سبيل المثال ، المقاوم ، ولكن مقاومته ، والتي يتم تمييزها عادةً على الصندوق ، والتيار الذي يمر عبره معروف. للقيام بذلك ، لا تحتاج إلى توصيل الفولتميتر ، ولكن يكفي استخدام الحسابات وفقًا للصيغة 2.

في حالتنا ، بالنسبة للشكل 3 ، نقوم بإجراء الحسابات: U = 2.5 4.8 = 12 V.

تحديد التيار حسب قانون أوم

يتم وصف هذه الحالة بالصيغة 3. وهي تستخدم لحساب الأحمال في الدوائر الكهربائية ، واختيار المقاطع العرضية للأسلاك أو الكابلات أو الصمامات أو قواطع الدائرة.

في مثالنا ، يبدو الحساب كما يلي: I = 12 / 4.8 = 2.5 A.

جراحة تحويل مجرى

تستخدم هذه الطريقة في الهندسة الكهربائية لتعطيل تشغيل عناصر معينة من الدائرة دون تفكيكها. للقيام بذلك ، قم بتقصير طرفي الإدخال والإخراج (في الشكل 1 و 2) بسلك لمقاوم غير ضروري - قم بإزالتهما.

نتيجة لذلك ، يختار تيار الدائرة مسارًا أقل مقاومة من خلال التحويلة ويرتفع بشكل حاد ، وينخفض ​​جهد عنصر التحويل إلى الصفر.

دائرة مقصورة

هذا الوضع هو حالة خاصة من حالات الالتفاف وعادة ما يظهر في الشكل أعلاه عندما يتم تثبيت ماس ​​كهربائى عند أطراف الإخراج للمصدر. عندما يحدث هذا ، تنشأ تيارات عالية خطيرة للغاية يمكن أن تصدم الناس وتحرق المعدات الكهربائية غير المحمية.

تستخدم الحماية لمكافحة الأعطال العرضية في الشبكة الكهربائية. يتم ضبطها على مثل هذه الإعدادات التي لا تتداخل مع تشغيل الدائرة في الوضع العادي.قطعوا الكهرباء فقط في حالة الطوارئ.

على سبيل المثال ، إذا قام طفل عن طريق الخطأ بتوصيل سلك في مأخذ منزلي ، فسيؤدي المفتاح التلقائي الذي تم تكوينه بشكل صحيح على لوحة مدخل الشقة إلى إيقاف تشغيل الطاقة على الفور تقريبًا.

كل ما هو موصوف أعلاه يشير إلى قانون أوم لقسم من دائرة التيار المستمر ، وليس دائرة كاملة حيث قد يكون هناك العديد من العمليات. يجب أن نتخيل أن هذا ليس سوى جزء صغير من تطبيقه في الهندسة الكهربائية.

تم وصف الأنماط التي حددها العالم الشهير جورج سيمون أوم بين التيار والجهد والمقاومة بطرق مختلفة في بيئات ودوائر التيار المتردد المختلفة: أحادي الطور وثلاث مراحل.

فيما يلي الصيغ الأساسية التي تعبر عن نسبة المعلمات الكهربائية في الموصلات المعدنية.

صيغ أكثر تعقيدًا لإجراء حسابات قانون أوم الخاصة في الممارسة العملية.

كما ترون ، فإن البحث الذي أجراه العالم اللامع جورج سيمون أوم له أهمية كبيرة حتى في عصرنا من التطور السريع للهندسة الكهربائية والأتمتة.