Ứng dụng định luật Ôm trong thực tế

Tôi muốn bắt đầu giải thích nguyên lý hoạt động của một trong những định luật cơ bản của kỹ thuật điện bằng một câu chuyện ngụ ngôn — hiển thị một bức tranh biếm họa nhỏ về 1 trong ba người có tên là "Điện áp U", "Điện trở R" và "Dòng điện I".

Nó cho thấy «Tok» đang cố gắng bò qua sự co lại trong đường ống, thứ mà «Kháng cự» đang siêng năng thắt chặt. Đồng thời «Điện áp» nỗ lực tối đa để vượt qua, nhấn «Hiện tại».

Bản vẽ này là một lời nhắc nhở về điều đó điện Là chuyển động có trật tự của các hạt mang điện trong một môi trường xác định. Chuyển động của chúng có thể xảy ra dưới tác động của năng lượng bên ngoài được áp dụng, tạo ra sự khác biệt tiềm năng - điện áp. Nội lực của dây dẫn và các phần tử của mạch làm giảm cường độ dòng điện, chống lại chuyển động của nó.

Xét sơ đồ 2 đơn giản giải thích hoạt động của định luật Ohm cho một phần của mạch điện một chiều.

Là một nguồn điện áp U, chúng tôi sử dụng ắc quy, mà chúng tôi kết nối với điện trở R bằng dây dày và đồng thời ngắn tại các điểm A và B.Giả sử các dây dẫn không ảnh hưởng đến giá trị cường độ dòng điện I qua điện trở R.

Công thức (1) thể hiện mối quan hệ giữa điện trở (ohms), điện áp (volt) và dòng điện (amps). Họ gọi cô ấy Định luật Ôm cho một đoạn mạch… Vòng tròn công thức giúp bạn dễ nhớ và sử dụng để biểu thị bất kỳ tham số cấu thành nào U, R hoặc I (U ở trên dấu gạch ngang, còn R và I ở dưới).

Nếu bạn cần xác định một trong số chúng, thì hãy đóng nó lại và làm việc với hai cái còn lại, thực hiện các phép toán số học. Khi các giá trị nằm trên một hàng, chúng tôi nhân chúng lên. Và nếu chúng nằm ở các cấp độ khác nhau, chúng tôi thực hiện phân chia từ trên xuống dưới.

Các mối quan hệ này được thể hiện trong công thức 2 và 3 trong Hình 3 dưới đây.

Trong mạch này, ampe kế dùng để đo cường độ dòng điện mắc nối tiếp với tải R, điện áp là vôn kế mắc song song với điểm 1 và điểm 2 của điện trở. Có tính đến các tính năng thiết kế của thiết bị, giả sử rằng ampe kế không ảnh hưởng đến dòng điện trong mạch và vôn kế không ảnh hưởng đến điện áp.

Xác định điện trở theo định luật Ôm

Sử dụng số đọc của thiết bị (U = 12 V, I = 2,5 A), bạn có thể sử dụng công thức 1 để xác định giá trị điện trở R = 12 / 2,5 = 4,8 Ohm.

Trong thực tế, nguyên tắc này được đưa vào hoạt động của các thiết bị đo lường - ôm kế, thiết bị xác định điện trở hoạt động của các thiết bị điện khác nhau.Vì chúng có thể được cấu hình để đo các phạm vi giá trị khác nhau nên chúng được chia nhỏ tương ứng thành microohm và milliohms, hoạt động với điện trở thấp và tera-, hygo- và megohms- đo các giá trị rất lớn.

Đối với các điều kiện làm việc cụ thể, chúng được sản xuất:

• cầm tay;

• cái khiên;

• mô hình phòng thí nghiệm.

Nguyên lý hoạt động của Ôm kế

Các thiết bị điện từ thường được sử dụng để thực hiện các phép đo, mặc dù các thiết bị điện tử (tương tự và kỹ thuật số) gần đây đã được giới thiệu rộng rãi.

Ôm kế của hệ thống điện từ sử dụng bộ hạn chế dòng điện R chỉ cho milliamp và đầu đo nhạy cảm (milliammeter) đi qua nó. Nó phản ứng với dòng điện nhỏ chạy qua thiết bị do sự tương tác của hai trường điện từ từ nam châm vĩnh cửu N-S và trường được tạo bởi dòng điện chạy qua cuộn dây của cuộn dây 1 với lò xo dẫn điện 2.

Do sự tương tác của các lực từ trường, mũi tên của thiết bị lệch khỏi một góc nhất định. Thang đo trên đầu được chia độ ngay lập tức tính bằng ôm để dễ dàng thao tác hơn. Trong trường hợp này, biểu thức của điện trở hiện tại theo công thức 3 được sử dụng.

Ôm kế phải duy trì điện áp cung cấp ổn định từ pin để đảm bảo đo chính xác. Với mục đích này, hiệu chuẩn được áp dụng bằng cách sử dụng điện trở điều chỉnh bổ sung R reg. Với sự trợ giúp của nó, trước khi bắt đầu phép đo, việc cung cấp điện áp dư thừa từ nguồn được giới hạn trong mạch, một giá trị chuẩn hóa, ổn định nghiêm ngặt được đặt.

Xác định hiệu điện thế theo định luật Ôm

Khi làm việc với các mạch điện, đôi khi cần xác định điện áp rơi trên một phần tử, chẳng hạn như điện trở, nhưng điện trở của nó, thường được đánh dấu trên hộp, và dòng điện đi qua nó đã được biết. Để làm điều này, bạn không cần kết nối vôn kế mà chỉ cần sử dụng các phép tính theo công thức 2 là đủ.

Trong trường hợp của chúng tôi, đối với Hình 3, chúng tôi thực hiện các phép tính: U = 2,5 4,8 = 12 V.

Xác định cường độ dòng điện theo định luật Ôm

Trường hợp này được mô tả bởi công thức 3. Nó được sử dụng để tính toán phụ tải trong mạch điện, chọn tiết diện của dây, cáp, cầu chì hoặc cầu dao.

Trong ví dụ của chúng ta, phép tính như sau: I = 12 / 4,8 = 2,5 A.

Phẫu thuật bắc cầu

Phương pháp này trong kỹ thuật điện được sử dụng để vô hiệu hóa hoạt động của một số phần tử mạch mà không cần tháo rời chúng. Để thực hiện việc này, hãy nối tắt các đầu vào và đầu ra (trong Hình 1 và 2) bằng một sợi dây đến một điện trở không cần thiết - hãy tháo chúng ra.

Do đó, dòng điện trong mạch chọn một đường dẫn ít điện trở hơn qua shunt và tăng mạnh, đồng thời điện áp của phần tử shunt giảm xuống bằng không.

Ngắn mạch

Chế độ này là một trường hợp đặc biệt của bypass và thường được hiển thị trong hình trên khi ngắn mạch được cài đặt ở các đầu ra của nguồn. Khi điều này xảy ra, dòng điện cao rất nguy hiểm được tạo ra có thể gây điện giật cho mọi người và làm cháy các thiết bị điện không được bảo vệ.

Bảo vệ được sử dụng để chống lại các lỗi ngẫu nhiên trong mạng điện. Chúng được đặt thành các cài đặt không can thiệp vào hoạt động của mạch ở chế độ bình thường.Họ cắt điện chỉ trong trường hợp khẩn cấp.

Ví dụ, nếu một đứa trẻ vô tình cắm dây vào ổ cắm gia đình, thì công tắc tự động được cấu hình đúng trên bảng lối vào căn hộ sẽ gần như tắt nguồn ngay lập tức.

Mọi thứ được mô tả ở trên đề cập đến định luật Ohm cho một phần của mạch DC, không phải là một mạch hoàn chỉnh nơi có thể có nhiều quy trình hơn. Chúng ta phải tưởng tượng rằng đây chỉ là một phần nhỏ trong ứng dụng của nó trong kỹ thuật điện.

Các mô hình được xác định bởi nhà khoa học nổi tiếng Georg Simon Ohm giữa dòng điện, điện áp và điện trở được mô tả theo những cách khác nhau trong các môi trường và mạch điện xoay chiều khác nhau: một pha và ba pha.

Dưới đây là các công thức cơ bản biểu thị tỷ lệ các thông số điện trong dây dẫn kim loại.

Các công thức phức tạp hơn để thực hiện các phép tính định luật Ohm đặc biệt trong thực tế.

Như bạn có thể thấy, nghiên cứu do nhà khoa học lỗi lạc Georg Simon Ohm thực hiện có tầm quan trọng rất lớn ngay cả trong thời đại phát triển nhanh chóng của kỹ thuật điện và tự động hóa.