Конфіденційність та файли cookie
Цей сайт використовує файли cookie. Продовжуючи, ви погоджуєтесь на їх використання. Отримати більше інформації; наприклад, про те, як керувати файлами cookie.
Джордж Саймон Ом, сформулював у 1827 р. те, що відоме як Закон Ома. Можливо, один із основних законів електроніки.
Спочатку він математично визначив три основні фізичні величини електроніки:
- Напруга (або Різниця потенціалів): Представляє "Сила електричної енергії" між позитивним і негативним полюсами. Він схожий на той, що існує між полюсами магнітів, в якому сили притягання і відштовхування невидимі, але присутні. Сила, представлена напругою, рухає електрику через провідники та електронні компоненти схеми, змушуючи її працювати. Він вимірюється в Вольт.
- Інтенсивність (або Потік): Представляє потік електричної енергії протягом певного періоду часу, тобто "Швидкість, з якою циркулює електрична енергія". В електронній схемі ця швидкість є змінною, оскільки для її функціонування потрібна енергія, яка швидше циркулює через деякі її компоненти, ніж через інші. Він вимірюється в Підсилювачі.
- Витривалість: Представляє "Протидія передачі електроенергії". Він використовується для регулювання струму та напруги відповідно до вимог кожного компонента електронної схеми. Виділяє надлишок енергії у вигляді тепла (Ефект Джоуля). Він вимірюється в Ом.
У гідравлічному порівнянні на наступному малюнку напруга (V) буде представлена різницею у висоті води, опором (R) - шириною трубки, а струмом (I) - потоком вода, що виходить.
Закон Ома пов'язує ці три фізичні величини, будучи його твердженням наступне:
Струм в електричному ланцюзі змінюється прямо пропорційно застосованій різниці потенціалів і обернено пропорційно характерній властивості ланцюга, який ми називаємо опором.
Іншими словами, збільшення напруги (більша висота води) або зменшення опору (ширина трубки) спричиняє пропорційне збільшення електричного струму (більший потік води)
Його математичне формулювання:
Закон Ома застосовується до цілого кола або його частини. Давайте проаналізуємо ту частину схеми, яку ми аналізуємо, вона завжди буде виконана.
Давайте підкріпимо знання, отримані на наступному прикладі: Уявіть, що у вас є два шланги, з’єднані між собою, один ширший за інший і з’єднаний з водопровідним краном.
- Напруга Це була б сила, з якою вода виходить з-під крана.
- Потік Це буде швидкість води, коли вона проходить через внутрішню частину кожного з шлангів.
- Витривалість буде протиставленням проходженню води в сполучному шматку та різницею товщини між двома шлангами.
У цій гідравлічній системі струм був би продовжуй, оскільки вода завжди йде в одному напрямку. Якби вода так часто змінювала свій напрямок циркуляції, це було б еквівалентно циркуляції змінний струм.
Лише для інформації прокоментуйте це для аналізу схем змінний струм Витривалість (R) для Імпеданс (Z), що враховує відстає між напругою та інтенсивністю та ефектами електромагнітні поля виробляються в електронних компонентах схеми. Але найбільш нормальним у базовій електроніці є аналіз схем в Постійного струму або застосувати спрощення, які дозволяють нам аналізувати їх так, ніби вони були.
І перед тим, як увійти в справу, цікавість ..., скільки електронів, як одиниця мінімального електричного заряду, рухається, коли ми говоримо, що струм, який циркулює, дорівнює 1 Ампер?
Ну, експериментально виміряні в лабораторії, не менше ніж приблизно 6,241509 × 10 18 електронів щосекунди.
Називається електричний заряд цих понад 6 трильйонів електронів Кулон. Тому:
1 Ампер = 1 Кулон х 1 Секунда
З неї випливає Фарад як одиниця вимірювання ємності для зберігання заряду конденсатори. Або A.h (Amp-Hours) для вимірювання кількості електроенергії, яку може зберігати a барабани. Отримавши цю інформацію, ви тепер можете дізнатися, скільки зайвих електронів зберігається в будь-якому пристрої (негативний заряд), або скільки він накопичує нестачі електронів (позитивний заряд). У гідравлічному порівнянні це буде еквівалентно кількості води, накопиченої у резервуарі для води.
Продовжуємо ... З рівняння Закон Ома що ми бачили раніше, ми можемо вирішити для значень Напруга та з Витривалість. Таким чином, відомі або виміряні два з них, ми можемо обчислити третій.
Хоча формулу не важко запам'ятати, існує мнемоніка, відома як Законний трикутник Ома що полегшує його використання.
У цьому трикутнику нам потрібно лише охопити змінну, яку ми хочемо обчислити, а інші дві змінні з’являться із положенням, яке вони займають у відповідному рівнянні.
Можливо, ви побачите це чіткіше в такій анімації:
Подивимось тепер, як застосувати закон у простому ланцюзі:
Якщо ми знаємо, що напруга в електромережі становить 12 вольт, а опір ланцюга - 10 Ом ( ом - одиниця електричного опору і представлена грецькою літерою Ω), застосовуючи закон Ома:
I = V/R = 12v/10Ω = 1,2 А
У ланцюзі з кількома серійні резистори. Якщо ми знаємо напругу живлення, спочатку обчислимо загальний еквівалентний опір додаючи всі опори, які є послідовно. З цим значенням ми застосовуємо Закон Ома Як і в попередньому прикладі, і знаючи струм, який протікає по ланцюгу, ми можемо розрахувати напругу в кожному з резисторів, сумою яких, якщо ми не помилилися, буде напруга живлення:
У ланцюзі с паралельно резистори, ми знаємо напругу на кінцях кожного резистора, тому можемо легко розрахувати струм, що протікає через кожен з них. А якщо обчислити загальний еквівалентний опір застосовуючи формули розрахунку резисторів паралельно, ми можемо перевірити, що струм, який протікає через цей загальний еквівалентний опір, дорівнює сумі струмів, попередньо розрахованих, що протікає через кожен з резисторів.
У змішаній схемі підключених резисторів ряд і паралель, Ми застосуємо вже вивчене, але розділивши схему на резисторні підсхеми залежно від того, як вони підключені.
Тепер ви можете перевірити справжні схеми опору, якщо Джордж Саймон Ом Він мав рацію, і значення, які ми обчислюємо, застосовуючи його формулу, збігаються з тими, які ми вимірюємо. Але раніше це так дуже важливо взяти до уваги ще один фактор, який доповнює визначення схеми та значення її опорів. Я говорю про Потужність потужність, споживана в ланцюзі, яка у випадку з резисторами повністю перетворюється в тепло.
Доступні резистори 1/8 Вт (Вт), 1/4 та 1/2, які є найпоширенішими (їх можна придбати повними партіями значень на Амазонка або eBay за дуже доступними цінами). А звідти є 1 Вт, 2 Вт ... наскільки ми хочемо. Але чим вища потужність, тим вища економічна вартість і більший розмір. Це друге значення, яке визначає резистор, вказує на його максимальну потужність, що розсіює потужність у вигляді тепла, без його руйнування, як у наступному відео.
"Потужність, що розсіюється в електричному ланцюзі, прямо пропорційна напрузі та струму, які циркулюють".
Вт (Вт) = V (вольт) x I (ампер)
І застосовуючи Закон Ома, ми можемо інтегрувати потужність у наступному графіку, що полегшує вибір формули, яку нам потрібно застосувати.
Так, наприклад, у найпростішій схемі, яку ми раніше аналізували з одним резистором, його потужність повинна бути принаймні:
Ш = V x I = 12v x 1,2A = 120 Вт
Оскільки, звичайно, ми не маємо жодного опору такої потужності, і це також було б дуже громіздким, найкраще використовувати опори більше 1000 Ом = 1 КілоОм = 1 КОм для тестів, так що в попередньому прикладі:
Ш = V x I = V x V/R = V 2/R = 12 2/1000 = 0,144 Вт
Використовуючи резистор на 1 кОм та принаймні 1/4 Вт (0,250 Вт), вимірювання та розрахунки будуть такими:
Потрібно буде виконати той самий розрахунок потужності для кожного з резисторів, який ми використовуємо в реальних схемах, які ми збираємо на практиці.
Залежно від корисності, яку ви хочете отримати, існують різні типи або сімейства електронних резисторів.
До речі, одиницею електричного опору є Ом Не випадково, він отримав цю назву як данину пам'яті Джордж Саймон Ом.
Якщо ви хочете займатись трохи більше самостійно, ви можете завантажити наступне документ розв’язаних вправ та стислий виклад формул (Формат PDF/10 сторінок/689 КБ).