Định luật Ôm cho một đoạn mạch
Định luật cơ bản của kỹ thuật điện mà bạn có thể sử dụng để nghiên cứu và tính toán các mạch điện là định luật Ohm, định luật này thiết lập mối quan hệ giữa dòng điện, điện áp và điện trở. Cần phải hiểu rõ bản chất của nó và có thể sử dụng nó một cách chính xác trong việc giải quyết các vấn đề thực tế. Những sai lầm thường mắc phải trong kỹ thuật điện do không thể áp dụng đúng định luật Ohm.
Định luật Ôm cho một đoạn mạch nêu rõ: cường độ dòng điện tỉ lệ thuận với hiệu điện thế và tỉ lệ nghịch với điện trở.
Nếu tăng hiệu điện thế trong mạch điện lên mấy lần thì cường độ dòng điện trong mạch đó tăng lên một lượng như vậy. Và nếu bạn tăng điện trở của mạch lên nhiều lần thì cường độ dòng điện sẽ giảm đi một lượng như vậy. Cũng như vậy, lưu lượng nước trong ống càng lớn thì áp suất càng mạnh và lực cản của ống đối với chuyển động của nước càng nhỏ.
Ở dạng phổ biến, định luật này có thể được phát biểu như sau: điện áp càng cao đối với cùng một điện trở thì cường độ dòng điện càng cao, đồng thời, điện trở đối với cùng một điện áp càng cao thì cường độ dòng điện càng thấp.
Để biểu diễn định luật Ohm về mặt toán học theo cách đơn giản nhất có thể, điện trở của dây dẫn mang dòng điện 1 A ở điện áp 1 V được coi là 1 Ohm.
Dòng điện tính bằng ampe luôn có thể được xác định bằng cách chia điện áp tính bằng vôn cho điện trở tính bằng ôm. Do đó, Định luật Ohm cho một phần của mạch được viết theo công thức sau:
Tôi = U/R.
Tam giác ma thuật
Bất kỳ phần hoặc phần tử nào của mạch điện đều có thể được đặc trưng bởi ba đặc tính: dòng điện, điện áp và điện trở.
Cách sử dụng tam giác Ohm: chúng tôi đóng giá trị cần thiết — hai biểu tượng khác sẽ đưa ra công thức tính toán của nó. Nhân tiện, chỉ có một công thức từ tam giác được gọi là định luật Ohm - công thức phản ánh sự phụ thuộc của dòng điện vào điện áp và điện trở. Hai công thức còn lại, mặc dù là hệ quả của nó, nhưng không có ý nghĩa vật lý.
Các phép tính được thực hiện bằng định luật Ohm cho một đoạn mạch sẽ đúng khi điện áp tính bằng vôn, điện trở tính bằng ôm và cường độ dòng điện tính bằng ampe. Nếu sử dụng nhiều đơn vị của các đại lượng này (ví dụ: milliamp, millivolt, megohm, v.v.), chúng phải được chuyển đổi thành ampe, vôn và ôm tương ứng. Để nhấn mạnh điều này, công thức định luật Ôm cho một đoạn mạch đôi khi được viết như sau:
ampe = vôn / ôm
Bạn cũng có thể tính toán dòng điện theo milliamp và microamp, trong khi điện áp phải được biểu thị bằng vôn và điện trở lần lượt theo kilohm và megohm.
Các bài viết khác về điện một cách đơn giản và giá cả phải chăng:
Điện áp, dòng điện và điện trở là gì: chúng được sử dụng như thế nào trong thực tế
Điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào
Nguồn EMF và hiện tại: đặc điểm và sự khác biệt chính
Điện trường và Từ trường—Sự khác biệt là gì?
Định luật Ohm có giá trị cho mọi phần của mạch. Nếu cần xác định cường độ dòng điện trong một phần nhất định của mạch, thì cần chia điện áp tác dụng trong phần này (Hình 1) cho điện trở của phần này.
Hình 1. Áp dụng định luật Ôm cho một đoạn mạch
Hãy nêu một ví dụ về cách tính cường độ dòng điện theo định luật Ôm... Yêu cầu xác định cường độ dòng điện chạy trong bóng đèn có điện trở 2,5 ôm, nếu hiệu điện thế đặt vào đèn là 5 V. Chia 5 V cho 2,5 ohms, chúng ta nhận được giá trị dòng điện bằng 2 A. Trong ví dụ thứ hai, chúng ta xác định dòng điện sẽ chạy dưới tác động của điện áp 500 V trong mạch có điện trở 0,5 MΩ. Để làm điều này, chúng tôi biểu thị điện trở bằng ohms. Chia 500 V cho 500.000 ohms, chúng tôi tìm thấy dòng điện trong mạch là 0,001 A hoặc 1 mA.
Thông thường, khi biết cường độ dòng điện và điện trở, điện áp được xác định bằng định luật Ohm. Hãy viết công thức xác định hiệu điện thế
U = IR
Công thức này chứng tỏ hiệu điện thế ở hai đầu một đoạn mạch nhất định tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện và điện trở... Ý nghĩa của sự phụ thuộc này không khó hiểu.Nếu điện trở của đoạn mạch không thay đổi thì chỉ có thể tăng cường độ dòng điện bằng cách tăng hiệu điện thế. Điều này có nghĩa là ở điện trở không đổi, dòng điện lớn hơn tương ứng với điện áp lớn hơn. Nếu cần phải có cùng một dòng điện ở các điện trở khác nhau, thì với điện trở cao hơn phải có điện áp cao hơn tương ứng.
Điện áp trên một phần của mạch thường được gọi là điện áp rơi… Điều này thường dẫn đến sự hiểu lầm. Nhiều người nghĩ rằng điện áp rơi là một số điện áp lãng phí không cần thiết. Trên thực tế, khái niệm điện áp và sụt áp là tương đương nhau. Tổn hao và sụt áp—Sự khác biệt là gì?
Sụt áp là sự giảm dần điện thế trên mạch mang dòng điện do mạch có điện trở hoạt động. Theo định luật Ohm, điện áp rơi trong mỗi phần của mạch U bằng tích của điện trở của phần này của mạch R với cường độ dòng điện trong nó I, tức là U—RI. Do đó, điện trở của một phần của mạch càng lớn thì điện áp rơi trong phần đó của mạch đối với một dòng điện nhất định càng lớn.
Việc tính toán điện áp định luật Ohm có thể được hiển thị trong ví dụ sau. Cho dòng điện 5 mA đi qua một đoạn mạch có điện trở 10 kOhm, cần xác định điện áp trong đoạn này.
Bằng cách nhân A = 0,005 A với R — 10000 Ω, chúng ta thu được điện áp bằng 50 V. Kết quả tương tự có thể thu được bằng cách nhân 5 mA với 10 kΩ: U = 50 in
Trong các thiết bị điện tử, dòng điện thường được biểu thị bằng miliampe và điện trở tính bằng kiloohm.Do đó, thật thuận tiện khi sử dụng chính xác các đơn vị đo lường này trong các phép tính theo định luật Ohm.
Định luật Ohm cũng tính toán điện trở nếu biết điện áp và dòng điện. Công thức cho trường hợp này được viết như sau: R = U/I.
Điện trở luôn là tỷ lệ giữa điện áp và dòng điện. Nếu tăng hoặc giảm hiệu điện thế bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện tăng hoặc giảm bấy nhiêu lần. Tỉ số điện áp-dòng điện bằng điện trở không đổi.
Không nên hiểu công thức xác định điện trở có nghĩa là điện trở của một vật dẫn nhất định phụ thuộc vào cường độ dòng điện và hiệu điện thế. Nó được biết là phụ thuộc vào chiều dài, diện tích mặt cắt và chất liệu của dây. Về hình thức, công thức xác định điện trở giống với công thức tính dòng điện, nhưng giữa chúng có sự khác biệt cơ bản.
Dòng điện trong một phần nhất định của mạch thực sự phụ thuộc vào điện áp và điện trở và thay đổi khi chúng thay đổi. Và điện trở của phần này của mạch là một giá trị không đổi, không phụ thuộc vào sự thay đổi của điện áp và dòng điện, nhưng bằng tỷ lệ của các giá trị này.
Khi cùng một dòng điện chạy trong hai phần của mạch và điện áp đặt vào chúng khác nhau, rõ ràng là phần có điện áp lớn hơn có điện trở lớn hơn tương ứng.
Và nếu dưới tác dụng của cùng một điện áp, một dòng điện khác chạy trong hai phần khác nhau của mạch, thì trong phần này sẽ luôn có dòng điện nhỏ hơn, có điện trở lớn hơn.Tất cả điều này xuất phát từ công thức cơ bản của định luật Ohm cho một phần của mạch điện, tức là từ thực tế là dòng điện càng lớn thì điện áp càng lớn và điện trở càng thấp.
Tính toán điện trở bằng định luật Ohm cho một phần của mạch điện sẽ được trình bày trong ví dụ sau. Yêu cầu tìm điện trở của phần mà dòng điện 50 mA chạy qua ở hiệu điện thế 40 V. tính bằng ampe, chúng ta nhận được I = 0,05 A. Chia 40 cho 0,05 và thấy rằng điện trở là 800 ôm.
Định luật Ohm có thể được hình dung dưới dạng cái gọi là đặc tính dòng điện-điện áp... Như bạn đã biết, mối quan hệ tỷ lệ thuận giữa hai đại lượng là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ. Sự phụ thuộc này thường được gọi là tuyến tính.
Trong bộ lễ phục. Hình 2 được minh họa dưới dạng biểu đồ ví dụ về định luật Ôm cho một đoạn mạch có điện trở 100 Ôm. Trục hoành là hiệu điện thế tính bằng vôn và trục tung là cường độ dòng điện tính bằng ampe. Thang đo dòng điện và điện áp có thể được chọn theo ý muốn. Một đường thẳng được vẽ sao cho tại mỗi điểm của nó, tỷ số điện áp trên dòng điện là 100 ôm. Ví dụ: nếu U = 50 V thì I = 0,5 A và R = 50: 0,5 = 100 ôm.
Cơm. 2… Định luật Ôm (Đặc tính dòng điện)
Đồ thị của định luật Ohm cho các giá trị âm của dòng điện và điện áp là như nhau. Điều này ngụ ý rằng dòng điện trong mạch chảy theo cùng một hướng theo cả hai hướng. Điện trở càng lớn, dòng điện thu được ở một điện áp nhất định càng ít và đường thẳng di chuyển càng cẩn thận.
Các thiết bị trong đó đặc tính dòng điện-điện áp là một đường thẳng đi qua điểm bắt đầu, nghĩa là điện trở không đổi khi điện áp hoặc dòng điện thay đổi, được gọi là thiết bị tuyến tính... Thuật ngữ mạch tuyến tính, điện trở tuyến tính cũng được sử dụng.
Ngoài ra còn có các thiết bị trong đó điện trở thay đổi khi điện áp hoặc dòng điện thay đổi. Sau đó, mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp được thể hiện không theo định luật Ohm, nhưng theo một cách phức tạp hơn. Đối với các thiết bị như vậy, đặc tính dòng điện-điện áp sẽ không phải là một đường thẳng đi qua điểm bắt đầu, mà là một đường cong hoặc một đường đứt nét. Các thiết bị này được gọi là phi tuyến tính.
Xem thêm về chủ đề này: Ứng dụng định luật Ôm trong thực tế
