Motivul scrierii acestui articol nu a fost complexitatea acestor formule, ci faptul că în timpul proiectării și dezvoltării oricăror circuite este adesea necesar să treacă printr-o serie de valori pentru a ajunge la parametrii necesari sau pentru a echilibra circuitul. . Acest articol și calculatorul din el vor simplifica această selecție și vor accelera procesul de implementare a planului dvs. De asemenea, la sfârșitul articolului voi oferi mai multe metode de memorare a formulei de bază a legii lui Ohm. Aceste informații vor fi utile pentru începători. Deși formula este simplă, uneori există confuzie cu privire la unde și ce parametru ar trebui să fie, mai ales la început.

În radio-electronica și inginerie electrică, legea lui Ohm și formula pentru calcularea puterii sunt folosite mai des decât orice altă formulă. Ele determină relația strictă dintre cele mai comune patru mărimi electrice: curent, tensiune, rezistență și putere.

Legea lui Ohm. Această relație a fost descoperită și dovedită de Georg Simon Ohm în 1826. Pentru o secțiune a unui circuit, sună astfel: curentul este direct proporțional cu tensiunea și invers proporțional cu rezistența

Așa se scrie formula de bază:

Prin transformarea formulei de bază, puteți găsi alte două cantități:

Putere. Definiția sa este următoarea: puterea este produsul valorilor instantanee ale tensiunii și curentului în orice zonă circuit electric.

Formula pentru puterea electrică instantanee:

Mai jos este calculator online pentru a calcula legea lui Ohm și puterea. Acest calculator vă permite să determinați relația dintre patru mărimi electrice: curent, tensiune, rezistență și putere. Pentru a face acest lucru, introduceți oricare două valori. Folosind săgețile sus și jos puteți modifica valoarea introdusă în pași de unu. Se poate selecta și dimensiunea cantităților. De asemenea, pentru comoditatea selectării parametrilor, calculatorul vă permite să înregistrați până la zece calcule efectuate anterior cu dimensiunile cu care au fost efectuate calculele în sine.

Când am studiat la facultatea de inginerie radio, a trebuit să memorăm o mulțime de lucruri. Și pentru a fi mai ușor de reținut, există trei foi de cheat pentru legea lui Ohm. Iată metodele pe care le-am folosit.

Prima este o regulă mnemonică. Dacă exprimăm rezistența din formula legii lui Ohm, atunci R = sticlă.

A doua este metoda triunghiului. Se mai numește și triunghiul magic al legii lui Ohm.

Dacă smulgem valoarea care trebuie găsită, atunci în partea rămasă vom obține formula pentru găsirea acesteia.

Al treilea. Este mai mult o foaie de cheat care combină toate formulele de bază pentru patru cantități electrice.

Este la fel de ușor de utilizat ca un triunghi. Selectăm parametrul pe care vrem să-l calculăm, acesta este situat într-un cerc mic în centru și obținem trei formule pentru calculul lui. Apoi, selectați-l pe cel de care aveți nevoie.

Acest cerc, la fel ca triunghiul, poate fi numit magic.

În practică, este adesea necesar să se calculeze rezistența diferitelor fire. Acest lucru se poate face folosind formule sau folosind datele din tabel. 1.

Influența materialului conductor este luată în considerare folosind rezistivitate, notat printr-o literă greacă? și având o lungime de 1 m și o suprafață a secțiunii transversale de 1 mm2. Cea mai mică rezistivitate? = 0,016 Ohm mm2/m are argint. Să dăm valoarea medie a rezistivității unor conductori:

La diverse cantitati impurități și cu rapoarte diferite ale componentelor incluse în compoziția aliajelor reostatice, rezistivitatea se poate modifica ușor.

Rezistența se calculează folosind formula:

unde R este rezistența, Ohm; rezistivitate, (Ohm mm2)/m; l - lungimea firului, m; s - aria secțiunii transversale a firului, mm2.

Dacă diametrul firului d este cunoscut, atunci aria sa transversală este egală cu:

Cel mai bine este să măsurați diametrul firului folosind un micrometru, dar dacă nu aveți unul, ar trebui să înfășurați 10 sau 20 de spire de sârmă strâns pe un creion și să măsurați lungimea înfășurării cu o riglă. Împărțind lungimea înfășurării la numărul de spire, găsim diametrul firului.

Pentru a determina lungimea unui fir de diametru cunoscut realizat dintr-un material dat necesar pentru a obține rezistența necesară, utilizați formula

Tabelul 1.

Notă. 1. Datele pentru firele care nu sunt enumerate în tabel trebuie luate ca niște valori medii. De exemplu, pentru un fir de nichel cu un diametru de 0,18 mm, putem presupune aproximativ că aria secțiunii transversale este de 0,025 mm2, rezistența unui metru este de 18 ohmi și curent admisibil egal cu 0,075 A.

2. Pentru o valoare diferită a densității de curent, datele din ultima coloană trebuie modificate corespunzător; de exemplu, la o densitate de curent de 6 A/mm2, acestea ar trebui dublate.

Exemplul 1. Aflați rezistența de 30 m sârmă de cupru cu diametrul de 0,1 mm.

Soluţie. Determinăm conform tabelului. 1 rezistență de 1 m de sârmă de cupru, este egală cu 2,2 ohmi. Prin urmare, rezistența a 30 m de sârmă va fi R = 30 2,2 = 66 Ohmi.

Calculul folosind formulele oferă următoarele rezultate: aria secțiunii transversale a firului: s = 0,78 0,12 = 0,0078 mm2. Deoarece rezistivitatea cuprului este de 0,017 (Ohm mm2)/m, obținem R = 0,017 30/0,0078 = 65,50 m.

Exemplul 2. Câtă sârmă de nichel cu diametrul de 0,5 mm este necesară pentru a realiza un reostat cu o rezistență de 40 Ohmi?

Soluţie. Conform tabelului 1, determinăm rezistența de 1 m a acestui fir: R = 2,12 Ohm: Prin urmare, pentru a realiza un reostat cu o rezistență de 40 Ohmi, aveți nevoie de un fir a cărui lungime este l = 40/2,12 = 18,9 m.

Să facem același calcul folosind formulele. Găsim aria secțiunii transversale a firului s = 0,78 0,52 = 0,195 mm2. Și lungimea firului va fi l = 0,195 40/0,42 = 18,6 m.

Una dintre principalele caracteristici ale unui circuit electric este puterea curentului. Se măsoară în amperi și determină sarcina pe firele sub tensiune, autobuze sau șinele de bord. Această valoare reflectă cantitatea de electricitate care a trecut în conductor pe unitatea de timp. O poți determina în mai multe moduri, în funcție de datele pe care le cunoști. În consecință, studenții și electricienii începători întâmpină adesea probleme atunci când rezolvă sarcini educaționale sau situații practice din acest motiv. În acest articol vă vom spune cum să găsiți puterea curentului prin putere și tensiune sau rezistență.

Dacă se cunosc puterea și tensiunea

Să presupunem că trebuie să găsiți curentul într-un circuit și știți doar tensiunea și consumul de energie. Apoi, pentru a o determina fără rezistență, utilizați formula:

După câteva lucruri simple obținem formula pentru calcule

Trebuie remarcat faptul că această expresie este valabilă pentru circuite curent continuu. Dar atunci când se calculează, de exemplu, pentru un motor electric, se ia în considerare toata puterea sau cosinus Phi. Atunci pentru motor trifazat se poate calcula astfel:

Găsim P ținând cont de eficiență, de obicei se află în intervalul 0,75-0,88:

Р1 = Р2/η

Aici P2 este activ putere utilă pe ax η – eficiență, ambii acești parametri sunt de obicei indicați pe plăcuța de identificare.

Puterea totală o găsim ținând cont de cosФ (este indicat și pe plăcuța de identificare):

S = P1/cosφ

Determinăm consumul curent folosind formula:

Inom = S/(1,73 U)

Aici 1,73 este rădăcina lui 3 (folosit pentru calcule circuit trifazat), U – tensiune, depinde de pornirea motorului (delta sau stea) și de numărul de volți din rețea (220, 380, 660 etc.). Deși în țara noastră 380V este cel mai comun.

Dacă se cunosc tensiunea sau puterea și rezistența

Dar există probleme atunci când cunoașteți tensiunea pe o secțiune a circuitului și magnitudinea sarcinii, apoi pentru a găsi puterea curentului fără putere, utilizați-o, cu ajutorul ei calculăm puterea curentului prin rezistență și tensiune.

Dar uneori se întâmplă că trebuie să determinați curentul fără tensiune, adică atunci când cunoașteți doar puterea circuitului și rezistența acestuia. În acest caz:

În plus, conform aceleiași legi lui Ohm:

P=I 2 *R

Deci, calculul se efectuează după formula:

I 2 =P/R

Sau luați expresia din partea dreaptă a expresiei sub rădăcină:

I = (P/R) 1/2

Dacă EMF, rezistența internă și sarcina sunt cunoscute

Problemele elevilor cu un truc includ cazuri în care vi se oferă valoarea EMF și rezistență internă alimentare electrică. În acest caz, puteți determina curentul din circuit folosind legea lui Ohm pentru circuitul complet:

I=E/(R+r)

Aici E este EMF, r este rezistența internă a sursei de alimentare, R este sarcina.

Legea Joule-Lenz

O altă sarcină care poate deruta chiar și un elev mai mult sau mai puțin experimentat este de a determina puterea curentului dacă timpul, rezistența și cantitatea de căldură generată de conductor sunt cunoscute. Pentru a face acest lucru, să ne amintim.

Formula sa arată astfel:

Q=I 2 Rt

Apoi faceți calculul astfel:

I 2 =QRt

Sau depozit partea dreapta ecuații sub rădăcină:

I = (Q/Rt) 1/2

Câteva exemple

În concluzie, vă propunem să consolidăm informațiile primite pe mai multe exemple de probleme în care trebuie să găsiți puterea actuală.

Este clar din condiția că trebuie să oferiți două opțiuni de răspuns pentru fiecare dintre opțiunile de conectare. Apoi pentru a găsi curentul la conexiune serială, adunați mai întâi rezistențele circuitului pentru a obține totalul.

I=U/R=12/3=4 Amperi

La conexiune paralelă două elemente Rtotal pot fi calculate după cum urmează:

Rtot=(R1*R2)/(R1+R2)=1*2/3=2/3=0,67

Apoi calcule suplimentare pot fi efectuate astfel:

În primul rând, trebuie să găsiți R comun al lui R2 și R3 conectat în paralel, folosind aceeași formulă pe care am folosit-o mai sus.

Fiecare persoană știe că curentul electric circulă prin fire, datorită cărora lumina este aprinsă sau funcționează un dispozitiv care consumă energie electrică. energie electrica. A devenit atât de ferm stabilit viață obișnuită că nimeni nu se gândește la componenta fizică a acestui fenomen. Omul al cărui activitate profesională nu are legatura cu fizica, am auzit ultima data de rezistenta electrica, curent sau putere in contextul unui curs de fizica scolara.

Fizica este o știință foarte complexă, care se bazează nu numai pe formule și calcule, ci în mare măsură pe concepte. Acest lucru este evident mai ales în secțiunea „electricitate”, care în sine nu este o substanță materială, nu poate fi „atinsă” sau văzută, dar în același timp ocupă o nișă importantă în viața umană.

Ce este forța de rezistență? Ce este un circuit electric? De ce este curentul puternic? Pentru o persoană care a absolvit școala cu mult timp în urmă, există mai multe întrebări decât răspunsuri și puțini au cel puțin ideea generala ce se întâmplă cu adevărat în izolare cablu electric.

Ce procese au loc în conductori atunci când curentul trece prin ei?

Dacă un anumit corp care are capacitatea de a conduce curentul electric este plasat în așa fel încât să existe un pol pozitiv pe o parte și un pol negativ pe cealaltă, atunci un curent electric începe să treacă prin el. Curentul este, într-o formă foarte simplificată, mișcarea direcțională a electronilor negativi. În acest caz, sunt atrase particulele cu sarcină negativă pol pozitiv. Din acest motiv, se obișnuiește să se distingă polaritatea unui circuit electric, care este ușor de observat la conectarea bateriilor care sunt instalate ținând cont de plus și minus.

Pe măsură ce electronii se mișcă, ei întâlnesc atomi de materie pe calea lor, către care o parte din energie este transferată ca urmare a coliziunii, ceea ce duce la încălzirea corpului, permițând curentului să treacă. În acest caz, în timpul unei coliziuni, electronii sunt încetiniți. Câmpul electric emergent are capacitatea de a reaccelera electronii încetiniți, care își încep din nou mișcarea către polul pozitiv. Tot acest proces va fi nesfârșit atâta timp cât corpul este conectat la sursă câmp electric. Electronii în mișcare sunt cei care experimentează rezistența câmpului și există o legătură directă între numărul de obstacole în calea particulelor încărcate și valoarea acestei valori. Rezistența curentului într-un circuit crește pe măsură ce crește numărul de electroni care se ciocnesc.

Rezistența circuitului - ce este?

Există două tipuri de definiții ale rezistenței. Primul se bazează pe legea lui Ohm. Conform această definiție există rezistență de circuit valoare numerică, definită ca rezultat al împărțirii tensiunii create în conductor la curentul care circulă prin acesta. Formula de rezistență în în acest caz, va arata ca:

R - rezistenta;
U - tensiune;
I - puterea curentului.

A doua definiție a formulei de rezistență se bazează pe caracteristicile fizice ale materialului conductor. Rezistența sursei este, de asemenea, o valoare numerică care indică capacitatea corpului de a converti energia electrică în energie termică. Formula de rezistență în ohmi pentru al doilea caz este următoarea:

R=(p*l)/S, unde

R - rezistenta;
p - rezistivitate;
l este lungimea conductorului;
S - aria secțiunii transversale.

Mai mult, ambele definiții sunt corecte și au dreptul să fie, dar în principal în cursul școlar se studiază doar primul postulat. Unitățile care determină rezistența - Ohm - poartă numele omului de știință care a descoperit însuși faptul existenței acestui fenomen și i-a descris natura.

Legea lui Ohm sau care este forța în ohmi

O descoperire foarte importantă pentru înțelegerea esenței fizice a electricității este legea descoperită de Ohm, care deduce dependența curentului de tensiune. Legea se bazează pe un simplu experiment. Să ne imaginăm că există un lanț simplu care constă din bec obișnuit si ampermetru. Când un element galvanic mare este adăugat la circuit, se poate observa că filamentul lămpii nu se încălzește și practic nu există curent în rețea. Dar dacă este disponibil celulă galvanicăînlocuiți-l cu o baterie sau o baterie proaspătă, lumina se aprinde instantaneu și curentul din rețea crește. Măsurând curentul la ambele capete ale rețelei, puteți observa că atunci când o baterie este conectată la rețea, tensiunea crește semnificativ.

Legea lui Ohm pentru o secțiune de circuit

Din experiment rezultă legea formulată de Ohm, care afirmă că puterea curentului într-un corp conducător de curent electric crește odată cu creșterea tensiunii furnizate la capetele circuitului sau conductorului. În acest caz, puterea curentului este direct proporțională cu tensiunea și invers proporțională cu rezistența. Legea lui Ohm este o relație dependentă în care iau parte curentul, rezistența și tensiunea.

Tipuri de rezistență

Fizica distinge mai multe tipuri de rezistență electrică:

1. Specific. Rezistivitatea se referă la capacitatea unui metal sau alt corp de a rezista la trecerea unui corp electric. O valoare mare a rezistivității va însemna asta acest material este un conducător slab;
2. Rezistența firului. În acest caz, formula rezistenței în Ohmi va include diametrul secțiunii transversale a firului, rezistivitatea metalului specific și lungimea firului;
3. Rezistenta la suprafata. Acest tip este utilizat pentru a calcula rezistivitatea materialelor subțiri, în special a filmelor. În cazul rezistenței la suprafață, diametrul secțiunii transversale din formulă este prezentat sub formă dimensiunile per total(grosime, lungime, latime).

Rezistență electrică este concept important, cine a facut posibilă creație rezistor, sarcina principală care este să controleze și să limiteze acțiunile curent electric. Utilizarea rezistențelor se reduce la prevenirea creșterii tensiunii, deoarece această parte este capabilă să disipeze căldura. De asemenea, un rezistor, care este parte integrantă a oricărui placă modernăși circuite, este folosit pentru a împărți tensiunea, reducând această caracteristică.

Apariția curentului electric are loc atunci când circuitul este închis, când apare o diferență de potențial la bornele. Mișcarea electronilor liberi într-un conductor se realizează sub influența unui câmp electric. Pe măsură ce se mișcă, electronii se ciocnesc cu atomii și le transferă parțial energia acumulată. Acest lucru duce la o scădere a vitezei lor de mișcare. Ulterior, sub influența câmpului electric, viteza de mișcare a electronilor crește din nou. Rezultatul acestei rezistențe este încălzirea conductorului prin care trece curentul. Exista diferite căi calculele acestei valori, inclusiv formula de rezistivitate utilizată pentru materiale cu proprietăți fizice individuale.

Rezistență electrică

Esența rezistenței electrice constă în capacitatea unei substanțe de a transforma energia electrică în energie termică în timpul acțiunii curentului. Această mărime este notă cu simbolul R, iar unitatea de măsură este Ohm. Valoarea rezistenței în fiecare caz este asociată cu capacitatea unuia sau altuia.

În timpul cercetării s-a stabilit o dependență de rezistență. Una dintre principalele calități ale materialului este rezistivitatea acestuia, care variază în funcție de lungimea conductorului. Adică, pe măsură ce lungimea firului crește, crește și valoarea rezistenței. Această dependență este definit ca fiind direct proportional.

O altă proprietate a unui material este aria sa transversală. Reprezintă dimensiunile secțiunii transversale a conductorului, indiferent de configurația acestuia. În acest caz, se dovedește opusul conexiune proporțională, când aria secțiunii transversale scade odată cu creșterea ariei secțiunii transversale.

Un alt factor care afectează rezistența este materialul în sine. În timpul cercetărilor, au fost găsite rezistențe diferite în materiale diferite. Astfel, s-au obținut valorile rezistivității electrice pentru fiecare substanță.

S-a dovedit că cel mai mult cei mai buni ghiduri sunt metale. Dintre acestea, argintul are, de asemenea, cea mai scăzută rezistență și conductivitate ridicată. Sunt folosite în cele mai critice locuri circuite electroniceÎn plus, cuprul are un cost relativ scăzut.

Substanțele a căror rezistivitate este foarte mare sunt considerate conductoare slabe de curent electric. Prin urmare, ele sunt folosite ca materiale izolante. Proprietățile dielectrice sunt cele mai caracteristice porțelanului și ebonitei.

Astfel, rezistivitatea conductorului are mare importanță, deoarece poate fi folosit pentru a determina materialul din care a fost realizat conductorul. Pentru a face acest lucru, se măsoară aria secțiunii transversale, se determină curentul și tensiunea. Acest lucru vă permite să setați valoarea rezistivității electrice, după care, folosind masa speciala substanța poate fi ușor de identificat. În consecință, rezistivitatea este una dintre cele mai caracteristice trăsături ale unui anumit material. Acest indicator vă permite să determinați cea mai optimă lungime a circuitului electric, astfel încât echilibrul să fie menținut.

Formulă

Pe baza datelor obținute, putem concluziona că rezistivitatea va fi considerată rezistența oricărui material cu unitate de suprafață și unitate de lungime. Adică, o rezistență egală cu 1 ohm apare la o tensiune de 1 volt și un curent de 1 amper. Acest indicator este influențat de gradul de puritate a materialului. De exemplu, dacă adăugați doar 1% mangan la cupru, rezistența acestuia va crește de 3 ori.

Rezistivitatea și conductivitatea materialelor

Conductivitatea și rezistivitatea sunt în general considerate la o temperatură de 20 0 C. Aceste proprietăți vor diferi pentru diferite metale:

• Cupru. Cel mai adesea folosit pentru fabricarea de fire și cabluri. Are rezistență ridicată, rezistență la coroziune, prelucrare ușoară și simplă. În cuprul bun, proporția de impurități nu este mai mare de 0,1%. Dacă este necesar, cuprul poate fi utilizat în aliaje cu alte metale.
• Aluminiu. Greutatea sa specifică este mai mică decât cea a cuprului, dar are o capacitate termică și un punct de topire mai mare. Topirea aluminiului necesită mult mai multă energie decât cuprul. Impuritățile din aluminiu de înaltă calitate nu depășesc 0,5%.
• Fier. Alături de disponibilitatea sa și costul redus, acest material are rezistivitate ridicată. În plus, are rezistență scăzută la coroziune. Prin urmare, se practică acoperirea conductoarelor de oțel cu cupru sau zinc.

Formula pentru rezistivitate la temperaturi scăzute este luată în considerare separat. În aceste cazuri, proprietățile acelorași materiale vor fi complet diferite. Pentru unii dintre ei, rezistența poate scădea la zero. Acest fenomen se numește supraconductivitate, în care optică și caracteristici structurale materialele rămân neschimbate.