Oma likums deva vācu fiziķis Georgs Saimons Omas . Tas nosaka attiecības starp strāvu, pretestību un spriegumu elektriskajā ķēdē. Šo attiecību starp strāvu I, spriegumu V un pretestību R sniedza slavenais vācu zinātnieks Georgs Simons Omas 1827. gadā. Veicot eksperimentu, viņš atklāja, ka caur vadītāju plūstošās strāvas un vadītāja pretestības reizinājums nosaka sprieguma kritumu. ka vadītājs ķēdē.

Šajā rakstā mēs detalizēti izpētīsim Ohma likuma jēdzienu, iekļaujot visas tēmas, kas minētas nākamajā satura tabulā.

Oma likuma definīcija

Oma likums nosaka, ka spriegums pāri vadītājam ir tieši proporcionāls strāvai, kas plūst caur to, ja visi fiziskie apstākļi un temperatūra paliek nemainīga.

Tādējādi saskaņā ar Oma likumu strāva, kas plūst caur vadītāju, ir tieši proporcionāla spriegumam visā ķēdē, t.i. V∝ I. Tādējādi, tā kā Oma likums nodrošina pamata saikni starp pielikto spriegumu un strāvu caur vadītāju, tas tiek uzskatīts par pamatlikumu, kas palīdz mums tikt galā ar elektrisko ķēdi. Oma likums nosaka, ka strāvai ir lineāra sakarība ar spriegumu.

Oma likuma skaidrojums

Oma likums ir viens no elektrostatikas pamatlikumiem, kas nosaka, ka spriegums pāri jebkuram vadītājam ir tieši proporcionāls strāvai, kas plūst šajā vadītājā. Mēs varam definēt šo nosacījumu kā

V∝ I

Noņemot proporcionalitātes zīmi,

V = RI

kur R ir proporcionalitātes konstante, un to sauc par materiāla pretestību. Materiāla pretestību aprēķina šādi:

R = V/I

Pretestību mēra omos. To apzīmē ar simbolu Ω.

Oma likuma formula

Ar nosacījumu, ka visi fizikālie parametri un temperatūra paliek nemainīgi, Ohma likums nosaka, ka spriegums pāri vadītājam ir tieši proporcionāls strāvai, kas plūst caur to.

Oma likums ir formulēts šādi:

V∝ I

VAI

V = I × R

kur,

• R ir proporcionalitātes konstante, kas pazīstama kā Pretestība,
• IN ir pielietotais spriegums un
• es ir strāva, kas plūst caur elektrisko ķēdi.

Iepriekš minēto formulu var pārkārtot, lai aprēķinātu strāvu un pretestību arī šādi:

Saskaņā ar Oma likumu strāva, kas plūst caur vadītāju, ir:

I = V/R

Līdzīgi pretestību var definēt kā

R = V/I

Oma likuma grafiks

Oma likums ir spēkā, ja fiziskie apstākļi, piemēram, temperatūra un citi, ir nemainīgi. Tas ir tāpēc, ka strāva, kas plūst caur ķēdi, mainās, mainot temperatūru. Tāpēc šādos gadījumos, kad spēlē fiziski faktori, piemēram, temperatūra, Ohma likums tiek pārkāpts. Piemēram, spuldzes gadījumā, kad temperatūra paaugstinās, kad paaugstinās caur to plūstošā strāva. Šeit Ohma likums neievēro.

Omiskās ķēdes grafiks ir apskatīts zemāk esošajā attēlā,

Oma likuma grafiks

Oma likuma vienība

Ir trīs fiziski lielumi, kas ir saistīti ar Ohma likumu, kas ietver:

• Pašreizējais
• spriegums
• Pretestība

Tālāk pievienotajā tabulā parādīti dažādie simboli un to izmantotās vienības.

Oma likuma vienādojumi

Oma likums nodrošina trīs vienādojumus, kas ir:

• V = I × R
• I = V/R
• R = V/I

kur,

• IN ir spriegums,
• es ir strāva, un
• R ir pretestība.

Saikne starp spriegumu, strāvu un pretestību: Oma likums

Sakarību starp spriegumu, strāvu un pretestību var viegli izpētīt, izmantojot formulu,

V = IR

kur,

• IN ir spriegums,
• es ir pretestība un
• R ir pretestība.

Mēs varam izpētīt šo formulu, izmantojot tālāk apskatīto tabulu,

Oma likuma trīsstūris

Oma likuma trīsstūris ir vizuāls attēlojums, lai izprastu un apgūtu Ohma likuma saistību starp spriegumu, strāvu un pretestību. Šis rīks palīdz inženieriem atcerēties attiecību secību starp trim galvenajiem aspektiem: strāvu (I), spriegumu (V) un pretestību (R).

Oma likuma trīsstūris

Ohma likuma vektora forma

Attiecību starp strāvu un spriegumu nosaka Ohma likums, un tā vektora forma ir:

kur,

• ir strāvas blīvuma vektors,
• ir elektriskā lauka vektors, un
• lpp ir materiāla vadītspēja.

Pretestība

Šķērsli, ar ko saskaras elektroni, pārvietojoties jebkurā materiālā, sauc par materiāla pretestību.

Ļaujiet rezistoram, kura garums ir “l” un šķērsgriezuma laukums “A”, ir R. Tad mēs zinām,

Pretestība ir tieši proporcionāla rezistora garumam, t.i., R ∝ l, . . .(1)

Pretestība ir apgriezti proporcionāla rezistora šķērsgriezuma laukumam, t.i., R ∝ 1/A . . .(2)

apvienojot ekv. (1) un vienādojums (2)

R = ρl / A

Kur r ir proporcionalitātes konstante, ko sauc par pretestības vai pretestības koeficientu.

string a int

Tagad, ja L = 1 m un A = 1 m², iepriekš minētajā formulā mēs iegūstam,

R = ρ

Tas nozīmē rezistoram ar garumu 1 m un šķērsgriezuma laukumu 1 m²pretestību sauc par materiāla pretestību.

Oma likuma eksperimentālā pārbaude

Oma likuma pārbaudi panāk, veicot šādu eksperimentu.

Nepieciešama aparatūra

Aparatūra, kas nepieciešama eksperimenta veikšanai Ohma likuma pārbaudei, ir:

• Rezistors
• Ampermetrs
• Voltmetrs
• Akumulators
• Spraudņa atslēga
• Reostats

Shēmas shēma

Ķēdes shēma Ohma likuma eksperimentālai pārbaudei ir parādīta zemāk esošajā diagrammā,

Oma likuma shēma

Procedūra

Ohma likuma eksperimentālās verifikācijas procedūra ir minēta zemāk:

• Sākumā atslēga K tiek aizvērta, un reostats tiek noregulēts tā, lai ampērmetra A un voltmetra V rādījums būtu minimāls.
• Pēc tam ķēdē tiek palielināta strāva, regulējot reostatu, un tiek reģistrēta strāva pie dažādām reostata vērtībām un to attiecīgais spriegums.
• Tagad par dažādām sprieguma (V) un strāvas (I) vērtībām un pēc tam aprēķiniet attiecību V/I.
• Pēc visu V/I attiecību aprēķināšanas dažādām sprieguma un strāvas vērtībām mēs pamanām, ka vērtība ir gandrīz nemainīga.
• Tagad, uzzīmējot strāvas diagrammu pret potenciālo starpību, mēs iegūstam taisnu līniju. Tas parāda, ka strāva ir tieši proporcionāla potenciāla starpībai un tās slīpums ir stieples pretestība.

Ohma likuma sektoru diagramma

Lai labāk izprastu saistību starp dažādiem parametriem, mēs varam ņemt visus vienādojumus, kas izmantoti, lai atrastu spriegumu, strāvu, pretestību un jaudu, un apkopot tos vienkāršā Ohma likuma sektoru diagrammā, kā parādīts zemāk:

Ohma likuma sektoru diagramma

Oma likuma matricas tabula

Tāpat kā iepriekš parādītajā Ohma likuma sektoru diagrammā, mēs varam apkopot atsevišķos Ohma likuma vienādojumus vienkāršā matricas tabulā, kā parādīts zemāk, lai atvieglotu atsauci, aprēķinot nezināmu vērtību.

Oma likuma matricas tabula

Oma likuma pielietojumi

Ja ir zināmi pārējie divi skaitļi, Ohma likumu var izmantot, lai noteiktu lineāras elektriskās ķēdes spriegumu, strāvu, pretestību vai pretestību.

Ohma likuma galvenie pielietojumi:

• Tas arī vienkāršo jaudas aprēķinus.
• Lai saglabātu vēlamo sprieguma kritumu starp elektriskajām sastāvdaļām, tiek izmantots Oma likums.
• Jānosaka elektriskās ķēdes spriegums, pretestība vai strāva.
• Oma likumu izmanto arī, lai novirzītu strāvu līdzstrāvas ampērmetros un citos līdzstrāvas šuntos.

Kā izveidot strāvas un sprieguma attiecības?

Attiecība V ⁄ I paliek nemainīga noteiktai pretestībai, veidojot strāvas un sprieguma savienojumu, tāpēc potenciālu starpības (V) un strāvas (I) grafikam jābūt taisnai līnijai.

Kā mēs varam atklāt nezināmās pretestības vērtības?

Pastāvīgā attiecība nosaka nezināmās pretestības vērtības. Stieples ar vienmērīgu šķērsgriezumu pretestība ir atkarīga no garuma (L) un šķērsgriezuma laukuma (A). Tas ir atkarīgs arī no vadītāja temperatūras.

Pretestība noteiktā temperatūrā,

R = ρ L ⁄ A

kur,
r ir īpatnējā pretestība vai pretestība un stieples materiāla raksturlielums.

Stieples materiāla īpatnējā pretestība vai pretestība ir,

ρ = R A⁄ L

Elektriskās jaudas aprēķināšana, izmantojot Oma likumu

Mēs definējam elektrisko jaudu kā jaudu, kas nepieciešama elektriskajiem lādiņiem dažādu darbu veikšanai. Elektroenerģijas patēriņa ātrumu sauc par elektroenerģiju. Elektriskās jaudas mērvienība ir vats. Izmantojot Oma likumu, mēs varam viegli atrast elektriskās ķēdes jaudu. Formula elektriskās jaudas aprēķināšanai ir:

P = VI

kur,

P ir ķēdes jauda, ​​V ir spriegums visā ķēdē, un I ir strāva, kas iet caur ķēdi.

Mēs zinām, ka, izmantojot Oma likumu,

V = IR

Izmantojot jaudas formulu, mēs iegūstam,

P = V²/R

P = I²R

Oma likuma ierobežojumi

Dažādi Ohma likuma ierobežojumi ir:

• Oma likums neattiecas uz vienpusējiem tīkliem. Vienpusējos tīklos strāva var plūst tikai vienā virzienā. Šāda veida tīklos tiek izmantotas diodes, tranzistori un citi elektroniskie komponenti.
• Arī nelineārie komponenti ir atbrīvoti no Oma likuma. Nelineārajām sastāvdaļām ir strāva, kas nav proporcionāla pielietotajam spriegumam, kas nozīmē, ka šo elementu pretestības vērtība mainās atkarībā no sprieguma un strāvas. Tiristors ir nelineāra elementa piemērs.

Oma likuma analoģijas

Agrāk ir dotas dažādas analoģijas, lai izskaidrotu Ohma likumu, dažas no visizplatītākajām analoģijām ir:

• Ūdens caurules analogija
• Temperatūras analoģija

Apspriedīsim šīs analoģijas sīkāk.

Ūdens caurules analogija Oma likumam

Mēs zinām, ka strāva, kas iet caur jebkuru ķēdi, ir atkarīga no pielietotā sprieguma un ķēdes pretestības. Bet mēs varam redzēt strāvu, kas plūst caur ķēdi, lai labāk to saprastu, mēs izmantojam ūdens caurules analoģiju, kurā plūstošais ūdens attēlo strāvu, un mēs varam saprast Oma likumu, izmantojot šo koncepciju.

Caur caurulēm plūstošais ūdens ir līdzīgs strāvai, kas plūst caur elektrisko ķēdi. Mēs zinām, ka elektriskā ķēdē ir nepieciešams spriegums, lai ķēdē pārvietotu strāvu tādā pašā veidā. Spiediens ūdensvadu sistēmā ļauj ūdenim viegli plūst sistēmā.

Ja spiediens tiek palielināts, caur cauruli plūst vairāk ūdens, kas atgādina Ohma likumu, kas nosaka, ja spriegums tiek palielināts, caur elektrisko ķēdi plūst vairāk strāvas.

uzdevumu pārvaldnieks operētājsistēmai Linux

Temperatūras analoģija

Līdzīgi temperatūras ķēdi var salīdzināt arī ar omu vadītāju. Šeit temperatūras gradients darbojas līdzīgi spriegumam, un siltuma plūsma darbojas līdzīgi strāvai.

Lasīt vairāk,

• Pretestība
• Faktori, kas ietekmē pretestību
• Pašinduktivitāte

Atrisināja Ohma likuma piemērus

1. piemērs: atrodiet elektriskās ķēdes pretestību ar 15 V spriegumu un 3 mA strāvu.

Risinājums:

Ņemot vērā:

V = 15 V,

I = 3 mA = 0,003 A

Elektriskās ķēdes pretestība ir norādīta šādi:

⇒ R = V/I

⇒ R = 15 V / 0,003 A
⇒ R = 5000 Ω
⇒ R = 5 kΩ

Tādējādi elektriskās ķēdes pretestība ir 5 kΩ .

2. piemērs: ja elektriskā gludekļa pretestība ir 10 Ω un caur pretestību plūst strāva 6 A. Atrodiet spriegumu starp diviem punktiem.

Risinājums:

Ņemot vērā:

I = 6 A, R = 10 Ω

Formula sprieguma aprēķināšanai ir norādīta šādi:

V = I × R

⇒ V = 6 A × 10 Ω
⇒ V = 60 V

Tādējādi spriegums starp diviem punktiem ir 60 V .

3. piemērs. Atrodiet strāvu, kas iet caur vadītāju, kas velk 20 voltus, ja tā patērētā jauda ir 60 vati.

Risinājums:

Saskaņā ar Oma P = VI

Ņemot vērā P = 60 vati, V = 20 volti

⇒ I = P/V
⇒ I = 60/20
⇒ I = 3 A

Tādējādi strāva, kas plūst caur vadītāju, ir 3 A

4. piemērs: 6 V akumulators ir pievienots spuldzei ar pretestību 4 Ω. Atrodiet strāvu, kas iet caur spuldzi, un ķēdes jaudu.

Risinājums:

Ņemot vērā,
V=6V
R = 4 Ω

Mēs to zinām,

V = IR (Oma likums)

⇒ 6 = 4R

⇒ I = 6 ÷ 4 = 1,5 A

⇒ I = 1,5 A

Tādējādi strāva, kas plūst caur spuldzi, ir 1,5 A

Ķēdes jaudai

P = VI

⇒ P = (6) (1,5)

⇒ P = 9 vati

Tādējādi ķēdes jauda ir 9 vati.

Bieži uzdotie jautājumi par Oma likumu

Q1: Kas ir Oma likums?

Atbilde:

Saskaņā ar Oma likumu strāva, kas iet caur vadītāju, ir tieši proporcionāla potenciālu starpībai visā vadītāja galā, ja temperatūra un citi fizikālie apstākļi nemainās.

Q2: Kas atklāja Oma likumu?

Atbilde:

Vācu fiziķis Georgs Simons Omas bija pirmais, kurš izskaidroja Ohma likumu. Viņš norādīja, ka strāva, kas iet caur vadītāju, ir tieši proporcionāla pielietotajam spriegumam.

Q3: Vai Oma likums ir universāli piemērojams?

Atbilde:

Neviens Oma likums nav universāls likums, jo tas neattiecas uz visām elektriskām ķēdēm.

• Ķēdes, kas atbilst Ohma likumam, sauc par Ohmiskām ķēdēm
• Ķēdes, kas nepakļaujas Oma likumam, tiek sauktas par neohmisku ķēdi

Q4: Kad tika atklāts Oma likums?

Atbilde:

Oma likumu pirmo reizi noteica Georgs Saimons Oms savā grāmatā The Galvanic Chain, matemātiski rediģēts 1827. gadā.

Q5: Kas ir pretestības mērvienība?

Atbilde:

SI pretestības vienība ir omi. To apzīmē ar Ω.

resursu sadales grafiks

Q6: Kāda ir pretestības dimensiju formula?

Atbilde:

Pretestības izmēru formula ir [M¹L²T^-3es^-2]

Q7: Kāpēc Oma likums neattiecas uz pusvadītājiem?

Atbilde:

Pusvadītāja ierīces pēc būtības ir nelineāras, tāpēc Ohma likums uz tām neattiecas. Tas norāda, ka sprieguma un strāvas attiecība nepaliek nemainīga, ja spriegums mainās.

Q8: Kad Ohma likums nedarbojas?

Atbilde:

Pusvadītāju un vienpusēju ierīču, piemēram, diožu, uzvedība nosaka Ohma likumu. Ja fizikālie faktori, piemēram, temperatūra un spiediens, netiek uzturēti nemainīgi, Ohma likums var nenodrošināt paredzēto efektu.