Jika sebuah konduktor berinsulasi ditempatkan pada medan listrik \(\overrightarrow(E)\), maka gaya \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) akan bekerja pada muatan bebas \(q\) pada konduktor \(\overrightarrow(F) = q\overrightarrow(E)\) Akibatnya, konduktor terjadi pergerakan muatan bebas dalam jangka pendek. Proses ini akan berakhir ketika medan listrik sendiri dari muatan yang timbul pada permukaan konduktor sepenuhnya mengkompensasi medan luar. Medan elektrostatik yang dihasilkan di dalam konduktor akan menjadi nol.

Namun, dalam konduktor, dalam kondisi tertentu, pergerakan pembawa muatan listrik bebas yang teratur dan terus menerus dapat terjadi.

Pergerakan terarah partikel bermuatan disebut arus listrik.

Arah arus listrik dianggap sebagai arah pergerakan muatan bebas positif. Agar arus listrik ada dalam suatu konduktor, medan listrik harus diciptakan di dalamnya.

Ukuran kuantitatif arus listrik adalah kekuatan saat ini\(I\) adalah besaran fisis skalar yang sama dengan rasio muatan \(\Delta q\) yang ditransfer melalui penampang konduktor (Gbr. 1.8.1) selama selang waktu \(\Delta t\) untuk interval waktu ini:

$$I = \frac(\Delta q)(\Delta t) $$

Jika kuat arus dan arahnya tidak berubah terhadap waktu, maka disebut arus seperti itu permanen .

Dalam Satuan Sistem Internasional (SI) arus diukur dalam Ampere (A). Satuan arus 1 A ditentukan oleh interaksi magnetik dua konduktor paralel dengan arus.

Arus listrik searah hanya dapat dihasilkan di dalam sirkuit tertutup , di mana pembawa muatan gratis bersirkulasi sepanjang lintasan tertutup. Medan listrik di berbagai titik dalam rangkaian tersebut adalah konstan terhadap waktu. Oleh karena itu, medan listrik pada rangkaian arus searah bersifat medan elektrostatik beku. Tetapi ketika muatan listrik bergerak dalam medan elektrostatik sepanjang jalur tertutup, usaha yang dilakukan oleh gaya listrik adalah nol. Oleh karena itu, untuk adanya arus searah maka perlu adanya suatu perangkat pada rangkaian listrik yang mampu menciptakan dan mempertahankan beda potensial pada bagian-bagian rangkaian akibat kerja gaya. asal non-elektrostatis. Perangkat seperti itu disebut Sumber DC . Gaya yang berasal dari non-elektrostatis yang bekerja pada pembawa muatan bebas dari sumber arus disebut kekuatan luar .

Sifat kekuatan eksternal mungkin berbeda-beda. Dalam sel galvanik atau baterai, gaya tersebut muncul sebagai akibat dari proses elektrokimia; pada generator arus searah, gaya eksternal muncul ketika konduktor bergerak dalam medan magnet. Sumber arus pada rangkaian listrik berperan sama dengan pompa, yaitu diperlukan untuk memompa fluida dalam sistem hidrolik tertutup. Di bawah pengaruh gaya luar, muatan listrik bergerak di dalam sumber arus melawan gaya medan elektrostatis, sehingga arus listrik konstan dapat dipertahankan dalam rangkaian tertutup.

Ketika muatan listrik bergerak sepanjang rangkaian arus searah, gaya luar yang bekerja di dalam sumber arus melakukan kerja.

Besaran fisis yang sama dengan perbandingan kerja \(A_(st)\) gaya luar ketika memindahkan muatan \(q\) dari kutub negatif sumber arus ke kutub positif dengan nilai muatan tersebut disebut gaya gerak listrik sumbernya (EMF):

$$EMF=\varepsilon=\frac(A_(st))(q). $$

Jadi, EMF ditentukan oleh usaha yang dilakukan oleh gaya luar ketika memindahkan satu muatan positif. Gaya gerak listrik, seperti beda potensial, diukur dalam Volt (V).

Ketika sebuah muatan positif bergerak sepanjang rangkaian arus searah tertutup, usaha yang dilakukan oleh gaya luar sama dengan jumlah ggl yang bekerja pada rangkaian ini, dan usaha yang dilakukan oleh medan elektrostatis adalah nol.

Sirkuit DC dapat dibagi menjadi beberapa bagian terpisah. Daerah dimana tidak ada gaya luar yang bekerja (yaitu daerah yang tidak mempunyai sumber arus) disebut homogen . Daerah yang mempunyai sumber arus disebut heterogen .

Ketika satu muatan positif bergerak sepanjang bagian tertentu dari rangkaian, kerja dilakukan oleh gaya elektrostatis (Coulomb) dan gaya eksternal. Kerja gaya elektrostatik sama dengan beda potensial \(\Delta \phi_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)\) antara titik awal (1) dan akhir (2) pada bagian tak homogen . Kerja gaya luar, menurut definisi, sama dengan gaya gerak listrik \(\mathcal(E)\) yang bekerja pada luas tertentu. Oleh karena itu usaha totalnya sama dengan

$$U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2) + \mathcal(E)$$

Ukuran kamu 12 biasanya disebut voltase pada bagian rantai 1-2. Dalam kasus area homogen, tegangannya sama dengan beda potensial:

$$U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2)$$

Fisikawan Jerman G. Ohm secara eksperimental menetapkan pada tahun 1826 bahwa kuat arus \(I\) yang mengalir melalui konduktor logam homogen (yaitu, konduktor yang tidak ada gaya luar yang bekerja) sebanding dengan tegangan \(U\) di ujungnya dari konduktor :

$$I = \frac(1)(Kanan) kamu; \: U = IR$$

dimana \(R\) = konstanta.

Ukuran R biasa dipanggil hambatan listrik . Penghantar yang mempunyai hambatan listrik disebut penghambat . Rasio ini mengungkapkan Hukum Ohm untuk bagian rantai yang homogen: Arus dalam suatu penghantar berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan dan berbanding terbalik dengan hambatan penghantar tersebut.

Satuan SI untuk hambatan listrik konduktor adalah Ohm (Ohm). Resistansi 1 ohm mempunyai bagian rangkaian yang pada tegangan 1 V timbul arus sebesar 1 A.

Konduktor yang mematuhi hukum Ohm disebut linier . Ketergantungan grafis arus \(I\) pada tegangan \(U\) (grafik seperti itu disebut karakteristik volt-ampere , disingkat CVC) digambarkan dengan garis lurus yang melalui titik asal. Perlu diperhatikan bahwa banyak bahan dan perangkat yang tidak mematuhi hukum Ohm, misalnya dioda semikonduktor atau lampu pelepasan gas. Bahkan dengan konduktor logam, pada arus yang cukup tinggi, penyimpangan dari hukum linier Ohm diamati, karena hambatan listrik konduktor logam meningkat seiring dengan meningkatnya suhu.

Untuk bagian rangkaian yang mengandung ggl, hukum Ohm dituliskan dalam bentuk berikut:

$$IR = U_(12) = \phi_(1) - \phi_(2) + \mathcal(E) = \Delta \phi_(12) + \mathcal(E)$$
$$\warna(biru)(I = \frac(U)(R))$$

Rasio ini biasa disebut menggeneralisasi hukum Ohm atau Hukum Ohm untuk bagian rangkaian yang tidak seragam.

Pada Gambar. 1.8.2 menunjukkan rangkaian DC tertutup. Bagian rantai ( CD) homogen.

Menurut hukum Ohm

$$IR = \Delta\phi_(cd)$$

Merencanakan ( ab) berisi sumber arus dengan ggl sama dengan \(\mathcal(E)\).

Menurut hukum Ohm untuk daerah heterogen,

$$Ir = \Delta \phi_(ab) + \mathcal(E)$$

Menambahkan kedua persamaan, kita mendapatkan:

$$I(R+r) = \Delta\phi_(cd) + \Delta \phi_(ab) + \mathcal(E)$$

Namun \(\Delta\phi_(cd) = \Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab)\).

$$\warna(biru)(I=\frac(\mathcal(E))(R + r))$$

Rumus ini mengungkapkan Hukum Ohm untuk rangkaian lengkap : kuat arus pada rangkaian lengkap sama dengan gaya gerak listrik sumber dibagi dengan jumlah hambatan bagian rangkaian yang homogen dan tidak homogen (hambatan dalam sumber).

Perlawanan R daerah heterogen pada Gambar. 1.8.2 dapat dianggap sebagai hambatan dalam dari sumber arus . Dalam hal ini, luas ( ab) pada Gambar. 1.8.2 adalah bagian internal dari sumber. Jika poin A Dan B hubungan arus pendek dengan suatu penghantar yang hambatannya lebih kecil dibandingkan dengan hambatan dalam sumber (\(R\ \ll r\)), maka rangkaian akan mengalir arus hubung singkat

$$I_(kz)=\frac(\mathcal(E))(r)$$

Arus hubung singkat adalah arus maksimum yang dapat diperoleh dari sumber tertentu dengan gaya gerak listrik \(\mathcal(E)\) dan hambatan dalam \(r\). Untuk sumber dengan resistansi dalam yang rendah, arus hubung singkatnya bisa sangat tinggi dan menyebabkan rusaknya rangkaian atau sumber listrik. Misalnya, baterai timbal-asam yang digunakan pada mobil dapat mempunyai arus hubung singkat beberapa ratus ampere. Korsleting pada jaringan penerangan yang ditenagai oleh gardu induk (ribuan ampere) sangat berbahaya. Untuk menghindari efek destruktif dari arus besar tersebut, sekering atau pemutus arus khusus disertakan dalam rangkaian.

Dalam beberapa kasus, untuk mencegah nilai arus hubung singkat yang berbahaya, beberapa hambatan eksternal dihubungkan secara seri ke sumber. Kemudian perlawanan R sama dengan jumlah resistansi internal sumber dan resistansi eksternal, dan jika terjadi hubungan pendek, kekuatan arus tidak akan terlalu besar.

Jika rangkaian luarnya terbuka, maka \(\Delta \phi_(ba) = -\Delta \phi_(ab) = \mathcal(E)\), yakni beda potensial di kutub-kutub baterai yang terbuka sama dengan beda potensialnya ggl.

Jika resistansi beban eksternal R dihidupkan dan arus mengalir melalui baterai SAYA, beda potensial pada kutub-kutubnya menjadi sama

$$\Delta \phi_(ba) = \mathcal(E) - Ir$$

Pada Gambar. 1.8.3 menunjukkan representasi skema sumber arus searah dengan ggl sama dengan \(\mathcal(E)\) dan resistansi internal R dalam tiga mode: "idling", operasi beban dan mode hubung singkat (korsleting). Intensitas \(\overrightarrow(E)\) medan listrik di dalam baterai dan gaya yang bekerja pada muatan positif ditunjukkan:\(\overrightarrow(F)_(e)\) - gaya listrik dan \(\overrightarrow( F)_(st )\) adalah gaya luar. Dalam mode hubung singkat, medan listrik di dalam baterai menghilang.

Untuk mengukur tegangan dan arus pada rangkaian listrik DC, digunakan instrumen khusus - voltmeter Dan amperemeter.

pengukur tegangan volt dirancang untuk mengukur perbedaan potensial yang diterapkan pada terminalnya. Dia terhubung paralel bagian rangkaian tempat beda potensial diukur. Setiap voltmeter mempunyai resistansi internal \(R_(V)\). Agar voltmeter tidak menimbulkan redistribusi arus yang nyata ketika dihubungkan ke rangkaian yang diukur, resistansi internalnya harus besar dibandingkan dengan resistansi bagian rangkaian yang dihubungkan. Untuk rangkaian yang ditunjukkan pada Gambar. 1.8.4, kondisi ini ditulis sebagai:

$$R_(B)\gg R_(1)$$

Kondisi ini berarti arus \(I_(V) = \Delta \phi_(cd) / R_(V)\) yang mengalir melalui voltmeter jauh lebih kecil dibandingkan dengan arus \(I = \Delta \phi_(cd) / R_ (1 )\), yang mengalir melalui bagian rangkaian yang diuji.

Karena tidak ada gaya eksternal yang bekerja di dalam voltmeter, beda potensial pada terminal-terminalnya, menurut definisi, bertepatan dengan tegangan. Oleh karena itu, kita dapat mengatakan bahwa voltmeter mengukur tegangan.

Pengukur amper dirancang untuk mengukur arus dalam suatu rangkaian. Ammeter dihubungkan secara seri ke rangkaian terbuka sehingga seluruh arus terukur melewatinya. Ammeter juga mempunyai hambatan dalam \(R_(A)\). Berbeda dengan voltmeter, resistansi internal ammeter harus cukup kecil dibandingkan dengan resistansi total seluruh rangkaian. Untuk rangkaian pada Gambar. 1.8.4 Resistansi amperemeter harus memenuhi kondisi

$$R_(A) \ll (r + R_(1) + R(2))$$

agar pada saat amperemeter dihidupkan arus pada rangkaian tidak berubah.

Alat ukur - voltmeter dan amperemeter - tersedia dalam dua jenis: penunjuk (analog) dan digital. Meteran listrik digital adalah perangkat elektronik yang kompleks. Biasanya, instrumen digital memberikan akurasi pengukuran yang lebih tinggi.

Hukum Ohm untuk rangkaian lengkap adalah hukum empiris (berasal dari eksperimen) yang menetapkan hubungan antara kuat arus, gaya gerak listrik (EMF) dan hambatan luar dan dalam dalam suatu rangkaian.

Saat melakukan studi aktual tentang karakteristik listrik rangkaian DC, perlu memperhitungkan hambatan dari sumber arus itu sendiri. Jadi, dalam fisika, terjadi transisi dari sumber arus ideal ke sumber arus nyata, yang mempunyai hambatan tersendiri (lihat Gambar 1).

Beras. 1. Gambaran sumber arus ideal dan nyata

Pertimbangan sumber arus dengan resistansinya sendiri memerlukan penggunaan hukum Ohm untuk rangkaian lengkap.

Mari kita rumuskan hukum Ohm untuk rangkaian lengkap sebagai berikut (lihat Gambar 2): kuat arus pada rangkaian lengkap berbanding lurus dengan ggl dan berbanding terbalik dengan hambatan total rangkaian, dimana hambatan total dipahami sebagai jumlah resistensi eksternal dan internal.

Beras. 2. Diagram hukum Ohm untuk rangkaian lengkap.

• R – hambatan eksternal [Ohm];
• r – resistensi sumber EMF (internal) [Ohm];
• I – kekuatan saat ini [A];
• ε – EMF dari sumber arus [V].

Mari kita lihat beberapa masalah pada topik ini. Soal hukum Ohm untuk rangkaian lengkap biasanya diberikan kepada siswa kelas 10 agar lebih memahami topik yang ditentukan.

I. Tentukan kuat arus pada rangkaian dengan bola lampu yang hambatannya 2,4 Ohm dan sumber arus yang gglnya 10 V dan hambatan dalamnya 0,1 Ohm.

Menurut definisi hukum Ohm untuk rangkaian lengkap, kuat arus sama dengan:

II. Tentukan hambatan dalam suatu sumber arus yang mempunyai ggl 52 V. Diketahui bahwa apabila sumber arus tersebut dihubungkan pada suatu rangkaian yang hambatannya 10 Ohm, maka ammeternya menunjukkan nilai 5 A.

Mari kita tuliskan hukum Ohm untuk rangkaian lengkap dan nyatakan hambatan dalam dari rangkaian tersebut:

AKU AKU AKU. Suatu hari seorang anak sekolah bertanya kepada guru fisikanya: “Mengapa baterainya habis?” Bagaimana cara menjawab pertanyaan ini dengan benar?

Kita telah mengetahui bahwa sumber nyata memiliki resistansinya sendiri, yang ditentukan oleh resistansi larutan elektrolit untuk sel galvanik dan baterai, atau oleh resistansi konduktor untuk generator. Menurut hukum Ohm untuk rangkaian lengkap:

oleh karena itu, arus dalam rangkaian dapat berkurang karena penurunan ggl atau karena peningkatan resistansi internal. Nilai ggl baterai hampir konstan. Akibatnya, arus dalam rangkaian berkurang karena peningkatan resistansi internal. Jadi, “baterai” akan habis karena resistansi internalnya meningkat.

Di alam, ada dua jenis bahan utama, yaitu bahan konduktif dan non-konduktif (dielektrik). Bahan-bahan ini berbeda dengan adanya kondisi pergerakan arus listrik (elektron) di dalamnya.

Konduktor listrik terbuat dari bahan konduktif (tembaga, aluminium, grafit, dan lain-lain), yang elektronnya tidak terikat dan dapat bergerak bebas.

Dalam dielektrik, elektron terikat erat pada atom, sehingga arus tidak dapat mengalir di dalamnya. Mereka digunakan untuk membuat insulasi pada kabel dan bagian peralatan listrik.

Agar elektron mulai bergerak dalam konduktor (arus mengalir melalui suatu bagian rangkaian), elektron perlu menciptakan kondisi. Untuk melakukan ini, harus ada kelebihan elektron di awal bagian rantai, dan kekurangan elektron di akhir. Untuk menciptakan kondisi seperti itu, sumber tegangan digunakan - akumulator, baterai, pembangkit listrik.

Pada tahun 1827 Georg Simon Ohm menemukan hukum arus listrik. Hukum dan satuan pengukuran hambatan dinamai menurut namanya. Arti dari hukum adalah sebagai berikut.

Semakin tebal pipa dan semakin besar tekanan air dalam pasokan air (seiring dengan bertambahnya diameter pipa, ketahanan terhadap air berkurang) - semakin banyak air yang mengalir. Jika kita membayangkan air adalah elektron (arus listrik), maka semakin tebal kawat dan semakin tinggi tegangannya (seiring bertambahnya penampang kawat, hambatan arus berkurang) - semakin besar arus yang mengalir melalui bagian rangkaian.

Arus yang mengalir melalui suatu rangkaian listrik berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan dan berbanding terbalik dengan nilai hambatan rangkaian.

Di mana SAYA– kuat arus, diukur dalam ampere dan ditunjukkan dengan huruf A; kamu DI DALAM; R– resistansi, diukur dalam ohm dan ditunjuk Ohm.

Jika tegangan suplai diketahui kamu dan hambatan alat listrik R, kemudian dengan menggunakan rumus di atas, dengan menggunakan kalkulator online, mudah untuk menentukan kuat arus yang mengalir melalui rangkaian SAYA.

Dengan menggunakan hukum Ohm, parameter kelistrikan kabel listrik, elemen pemanas, dan semua elemen radio peralatan elektronik modern, baik itu komputer, TV, atau ponsel, dihitung.

Penerapan hukum Ohm dalam praktek

Dalam praktiknya, seringkali perlu untuk menentukan bukan kekuatan saat ini SAYA, dan nilai resistansinya R. Dengan mengubah rumus Hukum Ohm, Anda dapat menghitung nilai hambatan R, mengetahui arus yang mengalir SAYA dan nilai tegangan kamu.

Nilai resistansi mungkin perlu dihitung, misalnya saat membuat blok beban untuk menguji catu daya komputer. Biasanya terdapat label pada kotak catu daya komputer yang mencantumkan arus beban maksimum untuk setiap tegangan. Cukup memasukkan nilai tegangan tertentu dan arus beban maksimum ke dalam bidang kalkulator dan sebagai hasil perhitungan kita memperoleh nilai resistansi beban untuk tegangan tertentu. Misalnya, untuk tegangan +5 V pada arus maksimum 20 A, resistansi beban akan menjadi 0,25 Ohm.

Rumus Hukum Joule-Lenz

Kita sudah menghitung nilai resistor untuk membuat blok beban pada catu daya komputer, namun kita masih perlu menentukan berapa daya yang harus dimiliki resistor tersebut? Hukum fisika lain akan membantu di sini, yang ditemukan secara bersamaan oleh dua fisikawan secara independen satu sama lain. Pada tahun 1841 James Joule, dan pada tahun 1842 Emil Lenz. Hukum ini dinamai menurut nama mereka - hukum Joule-Lenz.

Daya yang dikonsumsi oleh beban berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan dan arus yang mengalir.

– kuat arus, diukur dalam ampere dan dilambangkan dengan huruf

Mengetahui tegangan suplai dan arus yang dikonsumsi oleh suatu peralatan listrik, Anda dapat menggunakan rumus untuk menentukan berapa banyak daya yang dikonsumsi. Cukup masukkan data pada kotak di bawah ini di kalkulator online.

Hukum Joule-Lenz juga memungkinkan Anda mengetahui arus yang dikonsumsi oleh suatu peralatan listrik dengan mengetahui daya dan tegangan suplainya. Jumlah arus yang dikonsumsi diperlukan, misalnya, untuk memilih penampang kabel saat memasang kabel listrik atau untuk menghitung ratingnya.

Contoh lain: Anda memutuskan untuk memasang lampu depan atau penguat suara tambahan di mobil Anda. Mengetahui konsumsi daya peralatan listrik yang dipasang, mudah untuk menghitung konsumsi arus dan memilih penampang kabel yang tepat untuk sambungan ke kabel listrik mobil. Katakanlah lampu depan tambahan mengkonsumsi daya 100 W (daya bola lampu yang dipasang di lampu depan), tegangan terpasang jaringan mobil adalah 12 V. Kita substitusikan nilai daya dan tegangan ke dalam jendela kalkulator, kita menemukan bahwa jumlah arus yang dikonsumsi adalah 8,33 A.

Setelah memahami hanya dua rumus sederhana, Anda dapat dengan mudah menghitung arus yang mengalir melalui kabel, konsumsi daya peralatan listrik apa pun - Anda akan mulai memahami dasar-dasar teknik elektro secara praktis.

Konversi rumus Hukum Ohm dan Joule-Lenz

Saya menemukan gambar di Internet dalam bentuk tablet bundar, yang di dalamnya berhasil ditempatkan rumus Hukum Ohm dan Hukum Joule-Lenz serta opsi untuk transformasi matematis dari rumus tersebut. Pelat tersebut mewakili empat sektor yang tidak terkait satu sama lain dan sangat nyaman untuk penggunaan praktis

Dengan menggunakan tabel, mudah untuk memilih rumus untuk menghitung parameter rangkaian listrik yang diperlukan menggunakan dua rumus lain yang diketahui. Misalnya, Anda perlu menentukan konsumsi arus suatu produk berdasarkan daya dan tegangan jaringan suplai yang diketahui. Melihat tabel pada sektor saat ini, kita melihat bahwa rumus I=P/U cocok untuk perhitungan.

Dan jika Anda perlu menentukan tegangan suplai U berdasarkan konsumsi daya P dan arus I, maka Anda dapat menggunakan rumus sektor kiri bawah, rumus U=P/I bisa digunakan.

Besaran yang diganti dalam rumus harus dinyatakan dalam ampere, volt, watt atau Ohm.

Salah satu hukum yang paling banyak diterapkan di bidang teknik elektro. Hukum ini mengungkapkan hubungan antara tiga besaran terpenting: arus, tegangan, dan hambatan. Hubungan ini ditemukan oleh Georg Ohm pada tahun 1820-an, itulah sebabnya undang-undang ini mendapat namanya.

Perumusan hukum Ohm Berikutnya:
Besarnya arus pada suatu bagian suatu rangkaian berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan pada bagian tersebut dan berbanding terbalik dengan hambatannya.

Ketergantungan ini dapat dinyatakan dengan rumus:

Dimana I adalah kuat arus, U adalah tegangan yang diberikan pada bagian rangkaian, dan R adalah hambatan listrik pada bagian rangkaian.
Jadi, jika dua besaran ini diketahui, besaran ketiga dapat dihitung dengan mudah.
Hukum Ohm dapat dipahami dengan menggunakan contoh sederhana. Katakanlah kita perlu menghitung resistansi filamen bola lampu senter dan kita mengetahui tegangan pengoperasian bola lampu dan arus yang diperlukan untuk pengoperasiannya (bola lampu itu sendiri, jadi Anda tahu, memiliki resistansi variabel, tetapi untuk contohnya kita akan menganggapnya sebagai konstan). Untuk menghitung hambatan, Anda perlu membagi tegangan dengan arus. Bagaimana cara mengingat rumus hukum Ohm agar dapat melakukan perhitungan dengan benar? Dan itu sangat mudah dilakukan! Anda hanya perlu menjadikan diri Anda sebagai pengingat seperti pada gambar di bawah ini.
Sekarang, jika Anda menutupi salah satu besaran dengan tangan Anda, Anda akan segera memahami cara menemukannya. Jika Anda menutup huruf I, menjadi jelas bahwa untuk mencari arus Anda perlu membagi tegangan dengan hambatan.
Sekarang mari kita cari tahu apa yang dimaksud dengan “berbanding lurus dan berbanding terbalik” dalam rumusan undang-undang tersebut. Ungkapan “banyaknya arus pada suatu bagian suatu rangkaian berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan pada bagian tersebut” berarti bahwa jika tegangan pada suatu bagian suatu rangkaian bertambah, maka arus pada bagian tersebut juga akan bertambah. Sederhananya, semakin besar tegangan, semakin besar pula arusnya. Dan ungkapan “berbanding terbalik dengan hambatannya” berarti semakin besar hambatannya, semakin kecil arusnya.
Mari kita perhatikan contoh pengoperasian bola lampu di senter. Katakanlah senter memerlukan tiga baterai untuk beroperasi, seperti yang ditunjukkan pada diagram di bawah, dengan GB1 - GB3 adalah baterai, S1 adalah sakelar, HL1 adalah bola lampu.

Mari kita asumsikan bahwa resistansi bola lampu adalah konstan secara kondisional, meskipun resistansinya meningkat seiring pemanasannya. Kecerahan bola lampu akan bergantung pada kekuatan arus; semakin tinggi, semakin terang bola lampu tersebut menyala. Sekarang, bayangkan alih-alih satu baterai kita memasukkan jumper, sehingga mengurangi voltase.
Apa yang akan terjadi pada bola lampu?
Ini akan bersinar lebih redup (kekuatan saat ini berkurang), yang menegaskan hukum Ohm:
semakin rendah tegangannya, semakin rendah arusnya.

Beginilah cara kerja hukum fisika yang kita temui dalam kehidupan sehari-hari.
Bonusnya, gambar komik khusus untuk Anda yang menjelaskan hukum Ohm dengan tidak kalah berwarna.

Ini adalah artikel ulasan. Kami membicarakan undang-undang ini secara lebih rinci di artikel berikutnya "", melihat semuanya menggunakan contoh lain yang lebih kompleks.

Jika Anda tidak berhasil dalam fisika, Bahasa Inggris untuk anak-anak (http://www.anylang.ru/order-category/?slug=live_lingual) sebagai pilihan pengembangan alternatif.

Hukum dasar teknik elektro yang dapat digunakan untuk mempelajari dan menghitung rangkaian listrik adalah hukum Ohm, yang menetapkan hubungan antara arus, tegangan, dan hambatan. Penting untuk memahami dengan jelas esensinya dan dapat menggunakannya dengan benar ketika memecahkan masalah-masalah praktis. Seringkali kesalahan dilakukan dalam teknik elektro karena ketidakmampuan menerapkan hukum Ohm dengan benar.

Hukum Ohm untuk suatu bagian rangkaian menyatakan: arus berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan hambatan.

Jika tegangan yang bekerja pada suatu rangkaian listrik dinaikkan beberapa kali, maka arus pada rangkaian tersebut akan bertambah dengan jumlah yang sama. Dan jika Anda meningkatkan resistansi rangkaian beberapa kali, arus akan berkurang dengan jumlah yang sama. Demikian pula, semakin besar tekanan dan semakin kecil hambatan yang diberikan pipa terhadap pergerakan air, semakin besar pula aliran air di dalam pipa.

Dalam bentuk yang populer, hukum ini dapat dirumuskan sebagai berikut: semakin tinggi tegangan pada hambatan yang sama, semakin tinggi pula arusnya, dan pada saat yang sama, semakin tinggi hambatan pada tegangan yang sama, semakin rendah arusnya.

Untuk menyatakan hukum Ohm dengan cara yang paling sederhana secara matematis, diyakini bahwa Hambatan suatu penghantar yang membawa arus 1 A pada tegangan 1 V adalah 1 ohm.

Arus dalam ampere selalu dapat ditentukan dengan membagi tegangan dalam volt dengan hambatan dalam ohm. Itu sebabnya Hukum Ohm untuk bagian rangkaian ditulis dengan rumus berikut:

Saya = U/R.

Segitiga ajaib

Setiap bagian atau elemen rangkaian listrik dapat dikarakterisasi menggunakan tiga karakteristik: arus, tegangan, dan hambatan.

Cara menggunakan segitiga Ohm: tutup nilai yang diinginkan - dua simbol lainnya akan memberikan rumus untuk menghitungnya. Omong-omong, hukum Ohm hanya disebut satu rumus dari segitiga - rumus yang mencerminkan ketergantungan arus pada tegangan dan hambatan. Dua rumus lainnya, meskipun merupakan konsekuensinya, tidak memiliki arti fisik.

Perhitungan yang dilakukan dengan menggunakan hukum Ohm untuk suatu bagian rangkaian akan benar jika tegangan dinyatakan dalam volt, hambatan dalam ohm, dan arus dalam ampere. Jika beberapa satuan pengukuran besaran ini digunakan (misalnya, miliampere, milivolt, megaohm, dll.), maka satuan tersebut harus diubah masing-masing menjadi ampere, volt, dan ohm. Untuk mempertegas hal ini, terkadang rumus hukum Ohm untuk suatu bagian suatu rangkaian ditulis seperti ini:

ampere = volt/ohm

Anda juga dapat menghitung arus dalam miliampere dan mikroampere, sedangkan tegangan harus dinyatakan dalam volt, dan hambatan masing-masing dalam kilo-ohm dan mega-ohm.

Artikel lain tentang kelistrikan dalam penyajian yang sederhana dan mudah dipahami:

Menghitung tegangan menggunakan hukum Ohm dapat diilustrasikan dengan contoh berikut. Biarkan arus sebesar 5 mA melewati suatu bagian rangkaian dengan hambatan 10 kOhm dan Anda perlu menentukan tegangan pada bagian tersebut.

Mengalikan I = 0,005 A pada R -10000 Ohm, kita mendapatkan tegangan sebesar 5 0 V. Kita bisa mendapatkan hasil yang sama dengan mengalikan 5 mA dengan 10 kOhm: U = 50 V

Pada perangkat elektronik, arus biasanya dinyatakan dalam miliampere dan hambatan dalam kilo-ohm. Oleh karena itu, akan lebih mudah untuk menggunakan satuan pengukuran ini dalam perhitungan berdasarkan hukum Ohm.

Hukum Ohm juga menghitung hambatan jika tegangan dan arus diketahui. Rumus kasus ini ditulis sebagai berikut: R = U/I.

Resistansi selalu merupakan rasio tegangan terhadap arus. Jika tegangan dinaikkan atau diturunkan beberapa kali, arus akan bertambah atau berkurang dengan jumlah yang sama. Rasio tegangan terhadap arus, sama dengan hambatan, tetap tidak berubah.

Rumus untuk menentukan resistansi tidak boleh dipahami sebagai bahwa resistansi suatu konduktor tertentu bergantung pada arus keluar dan tegangan. Diketahui bahwa hal itu tergantung pada panjang, luas penampang dan bahan konduktor. Secara tampilan rumus menentukan hambatan mirip dengan rumus menghitung arus, namun terdapat perbedaan mendasar di antara keduanya.

Arus pada bagian tertentu dari rangkaian sangat bergantung pada tegangan dan hambatan serta berubah seiring perubahannya. Dan resistansi suatu bagian rangkaian tertentu adalah nilai konstan, tidak bergantung pada perubahan tegangan dan arus, tetapi sama dengan rasio nilai-nilai ini.

Ketika arus yang sama mengalir pada dua bagian rangkaian, dan tegangan yang diberikan pada keduanya berbeda, jelas bahwa bagian yang diberi tegangan lebih besar mempunyai resistansi yang lebih besar.

Dan jika, di bawah pengaruh tegangan yang sama, arus yang berbeda mengalir di dua bagian rangkaian yang berbeda, maka arus yang lebih kecil akan selalu berada di bagian yang hambatannya lebih besar. Semua ini mengikuti rumusan dasar hukum Ohm untuk suatu bagian rangkaian, yaitu dari kenyataan bahwa semakin besar arus, semakin besar tegangan dan semakin rendah hambatannya.

Kami akan menunjukkan perhitungan hambatan menggunakan hukum Ohm untuk suatu bagian rangkaian menggunakan contoh berikut. Misalkan Anda perlu mencari hambatan bagian yang dilalui arus 50 mA pada tegangan 40 V. Menyatakan arus dalam ampere, kita mendapatkan I = 0,05 A. Bagi 40 dengan 0,05 dan temukan hambatannya adalah 800 Ohm.

Hukum Ohm dapat dengan jelas direpresentasikan sebagai apa yang disebut karakteristik arus-tegangan. Sebagaimana diketahui, hubungan berbanding lurus antara dua besaran adalah garis lurus yang melalui titik asal. Ketergantungan ini biasa disebut linier.

Pada Gambar. Gambar 2 menunjukkan, sebagai contoh, grafik hukum Ohm untuk suatu bagian rangkaian dengan hambatan 100 Ohm. Sumbu horizontal melambangkan tegangan dalam volt, dan sumbu vertikal melambangkan arus dalam ampere. Skala arus dan tegangan dapat dipilih sesuai keinginan. Sebuah garis lurus ditarik sehingga untuk setiap titik perbandingan tegangan dan arus adalah 100 Ohm. Misalnya U = 50 V, maka I = 0,5 A dan R = 50: 0,5 = 100 Ohm.

Beras. 2. Hukum Ohm (karakteristik volt-ampere)

Grafik hukum Ohm untuk nilai negatif arus dan tegangan mempunyai tampilan yang sama. Hal ini menunjukkan bahwa arus pada rangkaian mengalir sama besar pada kedua arah. Semakin besar resistansi maka semakin kecil arus yang diperoleh pada tegangan tertentu dan semakin datar garis lurusnya.

Perangkat yang karakteristik arus-tegangannya berupa garis lurus yang melalui titik asal koordinat, yaitu resistansi tetap konstan ketika tegangan atau arus berubah, disebut perangkat linier. Istilah rangkaian linier dan resistansi linier juga digunakan.

Ada juga perangkat yang resistansinya berubah ketika tegangan atau arus berubah. Kemudian hubungan antara arus dan tegangan dinyatakan tidak berdasarkan hukum Ohm, tetapi dengan cara yang lebih kompleks. Untuk perangkat tersebut, karakteristik arus-tegangan tidak akan berupa garis lurus yang melalui titik asal koordinat, tetapi berupa kurva atau garis putus-putus. Perangkat ini disebut nonlinier.

Diagram mnemonik untuk hukum Ohm