قانون أوم بلغة بسيطة

الخلفية التاريخية

عام الاكتشاف هو قانون أوم - 1826 من قبل العالم الألماني جورج أوم. حدد تجريبيًا ووصف قانون نسبة القوة الحالية والجهد ونوع الموصل. في وقت لاحق اتضح أن المكون الثالث ليس سوى المقاومة. في وقت لاحق ، تم تسمية هذا القانون تكريما للمكتشف ، ولكن القانون لم يقتصر عليه ، وكان اسمه المادي حجمه المادي ، تكريما لعمله.

القيمة التي تقاس بها المقاومة سميت باسم جورج أوم. على سبيل المثال ، تتميز المقاومات بسمتين رئيسيتين: القدرة بالواط والمقاومة - وحدة قياس بالأوم ، والكيلو أوم ، والميجا أوم ، إلخ.

قانون أوم لقسم سلسلة

يمكن استخدام قانون أوم لقسم من الدائرة لوصف دائرة كهربائية لا تحتوي على EMF. هذا هو أبسط شكل من أشكال التسجيل. يبدو هذا:

I = U / R

حيث أنا التيار ، مقاساً بالأمبير ، U هو الجهد بالجهد ، R هي المقاومة في أوم.

تخبرنا هذه الصيغة أن التيار يتناسب طرديا مع الجهد ويتناسب عكسيا مع المقاومة - هذه هي الصيغة الدقيقة لقانون أوم. المعنى المادي لهذه الصيغة هو وصف اعتماد التيار من خلال قسم من الدائرة بمقاومتها و جهدها المعروفين.

إنتباه!هذه الصيغة صالحة للتيار المباشر ، بالنسبة للتيار المتناوب لديه اختلافات طفيفة ، سنعود إلى هذا لاحقًا.

بالإضافة إلى نسبة الكميات الكهربائية ، يخبرنا هذا النموذج أن الرسم البياني للتيار مقابل الجهد في المقاومة هو خطي وأن معادلة الوظيفة مستوفاة:

f (x) = ky أو ​​f (u) = IR أو f (u) = (1 / R) * I

يستخدم قانون أوم لقسم الدائرة لحساب مقاومة المقاوم في قسم الدائرة أو لتحديد التيار من خلاله بجهد ومقاومة معروفين. على سبيل المثال ، لدينا مقاوم R بمقاومة 6 أوم ، ويتم تطبيق جهد 12 فولت على أطرافه ، وتحتاج إلى معرفة التيار الذي سيتدفق خلاله. احسب:

أنا = 12 فولت / 6 أوم = 2 أ

لكن الموصل المثالي ليس له مقاومة ، بسبب بنية جزيئات المادة التي يتكون منها ، أي جسم موصل لديه مقاومة. على سبيل المثال ، تسبب هذا في الانتقال من الألومنيوم إلى الأسلاك النحاسية في الشبكات الكهربائية المنزلية.مقاومة النحاس (أوم لكل متر واحد) أقل من الألومنيوم. وفقًا لذلك ، تقل درجة حرارة الأسلاك النحاسية ، وتتحمل التيارات الكبيرة ، مما يعني أنه يمكنك استخدام سلك مقطع عرضي أصغر.

مثال آخر - لوالب أجهزة التدفئة والمقاومات لها مقاومة كبيرة ، لأن مصنوعة من العديد من المعادن عالية المقاومة ، مثل نيتشروم ، كانتال ، وما إلى ذلك. عندما تتحرك ناقلات الشحن عبر الموصل ، فإنها تتصادم مع جزيئات في الشبكة البلورية ، ونتيجة لذلك ، يتم إطلاق الطاقة في شكل حرارة ويتم تسخين الموصل. كلما زاد التيار - زادت التصادمات - كلما زاد التسخين.

لتقليل التسخين ، يجب تقصير الموصل أو زيادة سمكه (منطقة المقطع العرضي). يمكن كتابة هذه المعلومات كصيغة:

ص_سلك= ρ (L / S)

حيث ρ هي المقاومة في أوم * مم²/ م ، L - الطول بالمتر ، S - مساحة المقطع العرضي.

قانون أوم للدائرة المتوازية والمتسلسلة

اعتمادًا على نوع الاتصال ، لوحظ نمط مختلف لتدفق التيار وتوزيع الجهد. بالنسبة لقسم من دائرة سلسلة من العناصر ، يتم العثور على الجهد والتيار والمقاومة بواسطة الصيغة:

I = I1 = I2

U = U1 + U2

R = R1 + R2

هذا يعني أن نفس التيار يتدفق في دائرة من عدد عشوائي من العناصر المتصلة في سلسلة. في هذه الحالة ، يساوي الجهد المطبق على جميع العناصر (مجموع قطرات الجهد) جهد الخرج لمصدر الطاقة. يتم تطبيق كل عنصر على حدة مع قيمة الجهد الخاصة به ويعتمد على القوة الحالية والمقاومة المحددة:

ش_ه= I * R_العنصر

يتم حساب مقاومة الدائرة للعناصر المتصلة المتوازية بالصيغة:

I = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

بالنسبة للمركبات المختلطة ، يجب إحضار السلسلة إلى شكل مكافئ. على سبيل المثال ، إذا تم توصيل مقاوم واحد بمقاومين متوازيتين متوازيتين ، فعليك أولاً حساب مقاومة المقاومات المتوازية. ستحصل على المقاومة الكاملة للمقاومين وعليك فقط إضافتها إلى الثالثة ، وهي متصلة بها في سلسلة.

قانون أوم للسلسلة الكاملة

تتطلب الدائرة الكاملة مصدر طاقة. مصدر الطاقة المثالي هو جهاز له خاصية واحدة:

• الجهد ، إذا كان مصدر EMF ؛
• القوة الحالية إذا كانت مصدرًا حاليًا ؛

إن مصدر الطاقة هذا قادر على توصيل أي طاقة بمعلمات خرج ثابتة. في مصدر طاقة حقيقي ، هناك أيضًا معلمات مثل الطاقة والمقاومة الداخلية. في الواقع ، المقاومة الداخلية هي مقاوم وهمي مركب في سلسلة مع مصدر emf.

تبدو صيغة قانون أوم للدائرة الكاملة متشابهة ، ولكن تمت إضافة المقاومة الداخلية لـ IP. للحصول على دائرة كاملة ، اكتب:

I = ε / (R + r)

حيث ε هو EMF في فولت ، R هي مقاومة الحمل ، r هي المقاومة الداخلية لمصدر الطاقة.

من الناحية العملية ، فإن المقاومة الداخلية هي جزء صغير من أوم ، وبالنسبة للمصادر الجلفانية فإنها تزيد بشكل كبير. لقد لاحظت ذلك عندما يكون للبطاريتين (الجديدة والميتة) نفس الجهد ، ولكن أحدهما ينتج التيار المطلوب ويعمل بشكل صحيح ، والثانية لا تعمل ، لأن يتدلى عند أدنى حمل.

قانون أوم في شكل تفاضلي ومتكامل

بالنسبة لجزء متجانس من الدائرة ، فإن الصيغ المذكورة أعلاه صالحة ، بالنسبة للموصل غير المتجانس ، من الضروري تقسيمها إلى أجزاء قصيرة قدر الإمكان بحيث يتم تقليل التغييرات في أبعادها إلى أدنى حد داخل هذا الجزء. يسمى هذا قانون أوم في شكل تفاضلي.

بمعنى آخر: تتناسب الكثافة الحالية بشكل مباشر مع القوة والتوصيل لجزء صغير للغاية من الموصل.

بشكل متكامل:

قانون أوم للتكييف

عند حساب دوائر التيار المتردد ، بدلاً من مفهوم المقاومة ، يتم تقديم مفهوم "المعاوقة". يشار إلى المعاوقة بالحرف Z ، وتشمل مقاومة الحمل R_أ والمفاعلة X (أو R_ص)ويرجع ذلك إلى شكل التيار الجيبي (وتيارات أي أشكال أخرى) ومعلمات العناصر الحثية ، وكذلك قوانين التبديل:

1. لا يمكن أن يتغير التيار في الدائرة مع الحث على الفور.
2. الجهد في الدائرة مع السعة لا يمكن أن يتغير على الفور.

وبالتالي ، يبدأ التيار في التأخر أو أن يكون متقدمًا على الجهد ، وتنقسم الطاقة الإجمالية إلى نشطة ومتفاعلة.

U = I * Z

X_لام و X_ج هي مكونات تفاعلية للحمل.

في هذا الصدد ، يتم تقديم القيمة cos::

هنا ، Q هي القدرة التفاعلية بسبب التيار المتناوب والمكونات السعوية الحثية ، P هي القوة النشطة (المخصصة للمكونات النشطة) ، S هي القوة الظاهرة ، cos factor هي عامل القدرة.

ربما لاحظت أن الصيغة وتمثيلها يتقاطعان مع نظرية فيثاغورس. هذا هو الحال بالفعل ، وتعتمد الزاوية on على حجم المكون التفاعلي للحمل - كلما كان أكبر ، كلما كان أكبر. من الناحية العملية ، يؤدي هذا إلى حقيقة أن التيار المتدفق بالفعل في الشبكة أكبر من ذلك الذي يعتبره عداد الأسرة ، بينما تدفع الشركات مقابل الطاقة الكاملة.

في هذه الحالة ، يتم تقديم المقاومة بشكل معقد:

هنا j هي وحدة وهمية ، وهي نموذجية للصيغة المعقدة للمعادلات. أقل شيوعًا هو i ، ولكن في الهندسة الكهربائية ، يشار أيضًا إلى القيمة الفعالة للتيار المتناوب ، لذلك ، من أجل عدم الخلط ، من الأفضل استخدام j.

الوحدة الوهمية هي √-1. من المنطقي أنه لا يوجد مثل هذا الرقم عند التربيع ، مما قد يؤدي إلى نتيجة سلبية لـ "-1".

كيف تتذكر قانون أوم

لتذكر قانون أوم ، يمكنك حفظ الصياغة بكلمات بسيطة مثل:

كلما زاد الجهد ، كلما زاد التيار ، زادت المقاومة ، انخفض التيار.

أو استخدم الصور وقواعد الذاكرة. الأول هو تمثيل لقانون أوم في شكل هرم - لفترة وجيزة وواضحة.

القاعدة المساعدة هي نظرة مبسطة للمفهوم ، لفهمه ودراسته البسيطة والسهلة. يمكن أن يكون لفظيا أو بيانيا. للعثور على الصيغة الصحيحة بشكل صحيح ، أغلق القيمة المطلوبة بإصبعك واحصل على الإجابة في شكل عمل أو حاصل. وإليك كيف يعمل:

والثاني هو أداء كاريكاتوري. هنا يظهر: كلما حاولت أوم ، كلما زادت صعوبة مرور أمبير ، والمزيد من الفولت - كلما مرت أمبير بسهولة.

أخيرًا ، نوصي بمشاهدة فيديو مفيد يشرح قانون أوم وتطبيقه بكلمات بسيطة:

قانون أوم هو أحد الأساسيات في الهندسة الكهربائية ، بدون علمه معظم الحسابات مستحيلة. وفي العمل اليومي ، غالبًا ما يترجم أمبير إلى كيلووات أو عن طريق المقاومة لتحديد التيار. ليس من الضروري على الإطلاق فهم استنتاجها وأصل جميع الكميات - ولكن الصيغ النهائية مطلوبة للتطوير. في الختام ، أود أن أشير إلى وجود مثل هزلي قديم بين الكهربائيين:"لا أعرف أوم - اجلس في المنزل."وإذا كانت هناك حصة من الحقيقة في كل نكتة ، فهذه النسبة من الحقيقة هنا هي 100٪. تعرف على الأسس النظرية إذا كنت تريد أن تصبح محترفًا في الممارسة ، وستساعدك مقالات أخرى من موقعنا في ذلك.