ไม่ได้ยินเสียงกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าที่เป็นอันตราย (ยกเว้นเสียงฮัมสายไฟฟ้าแรงสูงและการติดตั้งระบบไฟฟ้า) ชิ้นส่วนที่มีกระแสไฟฟ้าที่ได้รับพลังงานจะไม่แตกต่างกันในลักษณะใด ๆ

เป็นไปไม่ได้ที่จะจดจำพวกมันด้วยกลิ่นของมัน และพวกมันก็ไม่แตกต่างกันในอุณหภูมิที่สูงขึ้นในโหมดการทำงานปกติ แต่เราเสียบเครื่องดูดฝุ่นเข้ากับเต้ารับที่เงียบและเงียบ จากนั้นพลิกสวิตช์ - และดูเหมือนว่าพลังงานจะออกมาจากที่ไหนเลยด้วยตัวมันเอง โดยปรากฏเป็นรูปเสียงรบกวนและการบีบอัดภายในเครื่องใช้ในครัวเรือน

อีกครั้งถ้าเราสอดตะปูสองตัวเข้าไปในซ็อกเก็ตของเต้ารับแล้วจับมัน จากนั้นทั้งร่างกายของเราเราจะรู้สึกถึงความเป็นจริงและความเที่ยงธรรมของการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า แน่นอนว่าการทำเช่นนี้ทำให้ท้อใจอย่างยิ่ง แต่ตัวอย่างเครื่องดูดฝุ่นและตะปูแสดงให้เราเห็นว่าการศึกษาและทำความเข้าใจกฎหมายพื้นฐานของวิศวกรรมไฟฟ้าช่วยเพิ่มความปลอดภัยในการจัดการไฟฟ้าในครัวเรือน ตลอดจนขจัดอคติที่เชื่อโชคลางเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้า

ลองมาดูกฎข้อหนึ่งซึ่งเป็นกฎหมายที่มีค่าที่สุดของวิศวกรรมไฟฟ้าที่มีประโยชน์ในการรู้ และเราจะพยายามทำสิ่งนี้ในรูปแบบที่ได้รับความนิยมมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

การค้นพบกฎของโอห์ม

ในปี ค.ศ. 1827 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน เกออร์ก ไซมอน โอห์ม ได้กำหนดกฎเกี่ยวกับขนาดของกระแสไฟฟ้า แรงเคลื่อนไฟฟ้าของแบตเตอรี่ และความต้านทานของวงจรไฟฟ้าอย่างง่ายที่ประกอบด้วยแบตเตอรี่และขั้วของตัวนำที่แตกต่างกันซึ่งเชื่อมต่อกันแบบอนุกรมที่เชื่อมต่อกัน นอกจากนี้เขายังค้นพบว่าสารต่างๆ มีความต้านทานกระแสไฟฟ้าต่างกัน

โอห์มทดลองพบว่าในวงจรอนุกรมที่ประกอบด้วยหลายส่วนซึ่งมีตัวนำที่มีความต้านทานต่างกัน กระแสไฟฟ้าในทุกส่วนจะเท่ากัน มีเพียงความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างตัวนำเท่านั้นที่แตกต่างกัน ซึ่งโอห์มเรียกว่า "แรงดันตกคร่อม"

การค้นพบกฎของโอห์มเป็นขั้นตอนที่สำคัญมากในการวิจัยปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็ก ซึ่งมีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างมาก กฎของโอห์มและกฎของเคอร์ชอฟฟ์ที่ค้นพบในภายหลัง ทำให้สามารถคำนวณวงจรไฟฟ้าได้เป็นครั้งแรกและเป็นพื้นฐานของวิศวกรรมไฟฟ้าที่เกิดขึ้นใหม่

ประเภทของกฎของโอห์ม

1. รูปแบบการเขียนกฎของโอห์มที่แตกต่างกัน

แน่นอนว่ากฎที่สำคัญที่สุดของวิศวกรรมไฟฟ้าคือ กฎของโอห์ม- แม้แต่คนที่ไม่เกี่ยวข้องกับวิศวกรรมไฟฟ้าก็รู้เกี่ยวกับการมีอยู่ของมัน แต่ในขณะเดียวกันคำถามที่ว่า “คุณรู้กฎของโอห์มหรือไม่” ในมหาวิทยาลัยเทคนิค มันเป็นกับดักสำหรับนักศึกษาที่อวดดีและหยิ่งผยอง แน่นอนว่าสหายตอบว่าเขารู้กฎของโอห์มเป็นอย่างดีแล้วพวกเขาก็หันมาหาเขาพร้อมกับขอให้ให้กฎนี้ในรูปแบบที่แตกต่าง นี่คือจุดที่ปรากฎว่านักเรียนมัธยมปลายหรือน้องใหม่ยังมีเรื่องเรียนอีกมากที่ต้องทำ

อย่างไรก็ตาม รูปแบบการเขียนกฎของโอห์มในรูปแบบดิฟเฟอเรนเชียลแทบจะใช้ไม่ได้ในทางปฏิบัติ มันสะท้อนถึงความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นกระแสและความแรงของสนาม:

โดยที่ G คือค่าการนำไฟฟ้าของวงจร E - ความเข้มของกระแสไฟฟ้า

ทั้งหมดนี้เป็นความพยายามในการแสดงโดยคำนึงถึงคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุตัวนำเท่านั้น โดยไม่คำนึงถึงพารามิเตอร์ทางเรขาคณิต (ความยาว เส้นผ่านศูนย์กลาง ฯลฯ ) รูปแบบการเขียนกฎของโอห์มเป็นทฤษฎีบริสุทธิ์ ไม่จำเป็นต้องมีความรู้เกี่ยวกับเรื่องนี้ในชีวิตประจำวันเลย

2. รูปแบบการเขียนกฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร

อีกประการหนึ่งคือรูปแบบอินทิกรัลของสัญกรณ์ นอกจากนี้ยังมีหลายพันธุ์ ความนิยมมากที่สุดคือ กฎของโอห์มสำหรับส่วนวงจร: I=U/R

กล่าวอีกนัยหนึ่ง กระแสในส่วนของวงจรจะสูงกว่าเสมอ แรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับส่วนนี้ก็จะยิ่งมากขึ้น และความต้านทานของส่วนนี้ก็จะลดลงตามไปด้วย

กฎของโอห์ม "ประเภท" นี้เป็นเพียงสิ่งที่ต้องจดจำสำหรับทุกคนที่อย่างน้อยบางครั้งก็ต้องจัดการกับไฟฟ้า โชคดีที่การพึ่งพาอาศัยกันนั้นค่อนข้างง่าย ท้ายที่สุดแล้วแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายก็ถือว่าคงที่

สำหรับเต้ารับคือ 220 โวลต์ ดังนั้นปรากฎว่ากระแสไฟฟ้าในวงจรขึ้นอยู่กับความต้านทานของวงจรที่เชื่อมต่อกับเต้าเสียบเท่านั้น ดังนั้นคุณธรรมที่เรียบง่าย: จะต้องติดตามการต่อต้านนี้

ไฟฟ้าลัดวงจรที่ทุกคนได้ยินเกิดขึ้นอย่างแม่นยำเนื่องจากมีความต้านทานต่ำของวงจรภายนอก สมมติว่าเนื่องจากการเชื่อมต่อสายไฟในกล่องสาขาไม่ถูกต้อง เฟสและสายไฟที่เป็นกลางจึงเชื่อมต่อกันโดยตรง จากนั้นความต้านทานของส่วนวงจรจะลดลงอย่างรวดเร็วจนเกือบเป็นศูนย์และกระแสก็จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเป็นค่าที่สูงมากเช่นกัน

หากเดินสายไฟถูกต้องก็จะใช้งานได้ แต่ถ้าไม่มี หรือชำรุด หรือเลือกไม่ถูกต้อง สายไฟจะไม่สามารถรับมือกับกระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น จะร้อนขึ้น ละลาย และอาจก่อให้เกิดไฟไหม้ได้

แต่มันเกิดขึ้นที่อุปกรณ์ที่เสียบปลั๊กและใช้งานเกินหนึ่งชั่วโมงเป็นสาเหตุ กรณีทั่วไปคือพัดลมที่ขดลวดมอเตอร์ร้อนเกินไปเนื่องจากการติดขัดของใบพัด

ฉนวนของขดลวดมอเตอร์ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อให้ความร้อนอย่างรุนแรง เป็นผลให้เกิดการลัดวงจรระหว่างวงจรซึ่งจะลดความต้านทานและตามกฎของโอห์มก็นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของกระแสด้วย

ในทางกลับกัน กระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นทำให้ฉนวนของขดลวดใช้งานไม่ได้โดยสิ้นเชิง และไม่ใช่การสลับขั้ว แต่เกิดการลัดวงจรจริงเต็มรูปแบบ กระแสไหลนอกเหนือจากขดลวด โดยตรงจากลวดเฟสไปยังลวดที่เป็นกลาง จริงอยู่ สิ่งที่กล่าวมาทั้งหมดสามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะกับพัดลมที่เรียบง่ายและราคาถูกซึ่งไม่ได้ติดตั้งระบบป้องกันความร้อน

เอกสารโกงเกี่ยวกับกฎของโอห์มสำหรับส่วนของโซ่:

กฎของโอห์มสำหรับกระแสสลับ

ควรสังเกตว่าสัญกรณ์ข้างต้นของกฎของโอห์มอธิบายส่วนของวงจรที่มีแรงดันไฟฟ้าคงที่ ในเครือข่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ จะมีรีแอกแตนซ์เพิ่มเติม และความต้านทานรวมจะใช้ค่าของรากที่สองของผลรวมของกำลังสองของแอคทีฟและรีแอกแตนซ์

กฎของโอห์มสำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับมีรูปแบบ: I=U/Z,

โดยที่ Z คือความต้านทานรวมของวงจร

แต่ประการแรกค่ารีแอกแตนซ์สูงนั้นเป็นลักษณะเฉพาะของเครื่องจักรไฟฟ้าที่ทรงพลังและเทคโนโลยีตัวแปลงพลังงาน ความต้านทานไฟฟ้าภายในของเครื่องใช้ในครัวเรือนและหลอดไฟมีการใช้งานเกือบทั้งหมด ดังนั้น ในชีวิตประจำวัน สำหรับการคำนวณ คุณสามารถใช้รูปแบบที่ง่ายที่สุดในการเขียนกฎของโอห์ม: I=U/R

3. รูปแบบอินทิกรัลของสัญกรณ์สำหรับวงจรที่สมบูรณ์

เนื่องจากมีรูปแบบการเขียนกฎหมายสำหรับส่วนของโซ่แล้วก็มีด้วย กฎของโอห์มสำหรับวงจรสมบูรณ์: I=E/(r+R).

โดยที่ r คือความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิด EMF ของเครือข่าย และ R คือความต้านทานรวมของวงจรเอง

คุณไม่จำเป็นต้องมองหาแบบจำลองทางกายภาพไกลๆ เพื่อแสดงประเภทย่อยของกฎของโอห์ม - นี่คือแบตเตอรี่ที่เป็นแหล่งกำเนิดของแรงเคลื่อนไฟฟ้า

ไม่สามารถสันนิษฐานได้ว่าความต้านทานของแบตเตอรี่เท่ากับศูนย์สัมบูรณ์ ดังนั้นถึงแม้จะมีไฟฟ้าลัดวงจรโดยตรงระหว่างขั้ว (ไม่มีความต้านทาน R) กระแสไฟฟ้าจะไม่เพิ่มขึ้นเป็นค่าอนันต์ แต่เป็นค่าที่สูงเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม แน่นอนว่ามูลค่าที่สูงนี้เพียงพอที่จะทำให้สายไฟละลายและเบาะรถเกิดไฟไหม้ได้ ดังนั้นวงจรไฟฟ้าของรถยนต์จึงได้รับการปกป้องจากการลัดวงจรโดยใช้ฟิวส์

การป้องกันดังกล่าวอาจไม่เพียงพอหากเกิดไฟฟ้าลัดวงจรก่อนกล่องฟิวส์สัมพันธ์กับแบตเตอรี่ หรือหากฟิวส์ตัวใดตัวหนึ่งถูกแทนที่ด้วยลวดทองแดง จากนั้นมีความรอดเพียงทางเดียว - จำเป็นต้องทำลายวงจรให้หมดโดยเร็วที่สุดโดยการถอด "กราวด์" นั่นคือขั้วลบออก

4. รูปแบบการเขียนกฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจรที่มีแหล่งกำเนิด EMF

ควรกล่าวถึงว่ามีกฎของโอห์มอีกเวอร์ชันหนึ่ง - สำหรับส่วนของวงจรที่มีแหล่งกำเนิด EMF:

โดยที่ U คือความต่างศักย์ที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของส่วนของวงจรที่กำลังพิจารณา เครื่องหมายของค่า EMF ขึ้นอยู่กับทิศทางที่สัมพันธ์กับแรงดันไฟฟ้า

บ่อยครั้งจำเป็นต้องใช้กฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจรเมื่อพิจารณาพารามิเตอร์ของวงจร เมื่อส่วนหนึ่งของวงจรไม่สามารถเข้าถึงได้เพื่อการศึกษาโดยละเอียดและไม่เป็นที่สนใจของเรา

สมมติว่ามันถูกซ่อนไว้ด้วยชิ้นส่วนชิ้นเดียวของเคส วงจรที่เหลือประกอบด้วยแหล่งกำเนิด EMF และองค์ประกอบที่ทราบความต้านทาน จากนั้นโดยการวัดแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตของส่วนที่ไม่รู้จักของวงจร คุณสามารถคำนวณกระแสและหลังจากนั้น ความต้านทานขององค์ประกอบที่ไม่รู้จัก

ข้อสรุป

ดังนั้นเราจะเห็นได้ว่ากฎ "เรียบง่าย" ของโอห์มนั้นไม่ง่ายอย่างที่บางคนคิด เมื่อทราบสัญลักษณ์อินทิกรัลของกฎของโอห์มทุกรูปแบบแล้ว คุณจึงสามารถเข้าใจและจดจำข้อกำหนดด้านความปลอดภัยทางไฟฟ้าหลายประการได้อย่างง่ายดาย รวมทั้งเพิ่มความมั่นใจในการจัดการไฟฟ้า

กฎของโอห์มสำหรับวงจรสมบูรณ์คืออะไร? นี่คือสูตรที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์หลักของวงจรไฟฟ้าอย่างชัดเจน: กระแส แรงดัน และความต้านทาน เพื่อให้เข้าใจแก่นแท้ของกฎหมาย เรามาทำความเข้าใจแนวคิดบางประการกันก่อน

วงจรไฟฟ้าเรียกว่าอะไร?

วงจรไฟฟ้าเป็นเส้นทางในวงจรไฟฟ้าซึ่งมีประจุไหลผ่าน (ส่วนประกอบทางไฟฟ้า สายไฟ และอุปกรณ์อื่นๆ) แน่นอนว่าจุดเริ่มต้นนั้นถือเป็นแหล่งพลังงาน ภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ปรากฏการณ์โฟโตนิก หรือกระบวนการทางเคมี ประจุไฟฟ้ามีแนวโน้มที่จะเคลื่อนไปยังขั้วตรงข้ามของแหล่งพลังงานนี้

กระแสไฟฟ้าคืออะไร?

การเคลื่อนที่โดยตรงของอนุภาคที่มีประจุเมื่อสัมผัสกับสนามไฟฟ้าหรือแรงภายนอกอื่น ๆ เรียกว่ากระแสไฟฟ้า ทิศทางของมันถูกกำหนดโดยทิศทางของโปรตอน (ประจุบวก) กระแสจะคงที่หากไม่มีความแรงหรือทิศทางเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา

ประวัติกฎของโอห์ม

เมื่อทำการทดลองกับตัวนำ นักฟิสิกส์ Georg Ohm สามารถระบุได้ว่าความแรงของกระแสไฟฟ้าเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับปลายของมัน:

I / sim U หรือ I = G / U

โดยที่ G คือค่าการนำไฟฟ้าและค่า R = 1 / G คือความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำ การค้นพบนี้ทำโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันผู้โด่งดังในปี พ.ศ. 2370

กฎของโอห์ม

สำหรับวงจรที่สมบูรณ์คำจำกัดความจะเป็นดังนี้: ความแรงของกระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าเท่ากับอัตราส่วนของแรงเคลื่อนไฟฟ้า (ต่อไปนี้จะเรียกว่า EMF) ของแหล่งกำเนิดต่อผลรวมของความต้านทาน:

ฉัน = E / (R + r)

โดยที่ R คือความต้านทานของวงจรภายนอกและ r คือความต้านทานภายใน บ่อยครั้งที่การกำหนดกฎหมายทำให้เกิดปัญหาเนื่องจากไม่ใช่ทุกคนที่คุ้นเคยกับแนวคิดของ EMF ความแตกต่างจากแรงดันไฟฟ้าไม่ใช่ทุกคนที่รู้ว่ามันหมายถึงอะไร และความต้านทานภายในมาจากไหน นี่คือเหตุผลว่าทำไมจึงต้องมีคำอธิบาย เนื่องจากกฎของโอห์มสำหรับวงจรสมบูรณ์มีความหมายที่ลึกซึ้ง

การกำหนดกฎหมายมาตราลูกโซ่สามารถเรียกได้ว่าโปร่งใส ประเด็นก็คือว่าไม่จำเป็นต้องอธิบายเพิ่มเติมเพื่อทำความเข้าใจ: กระแสไฟฟ้าในวงจรเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้าและเป็นสัดส่วนผกผันกับความต้านทาน:

ความหมาย

กฎของโอห์มสำหรับวงจรสมบูรณ์มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับกฎการอนุรักษ์พลังงาน สมมติว่าแหล่งกำเนิดปัจจุบันไม่มีความต้านทานภายใน ในกรณีนี้ควรเกิดอะไรขึ้น? ปรากฎว่าหากไม่มีความต้านทานก็จะจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับวงจรภายนอกมากขึ้นและพลังงานก็จะมากขึ้นตามไปด้วย

ตอนนี้ได้เวลาทำความเข้าใจแนวคิดเรื่องแรงเคลื่อนไฟฟ้าแล้ว ค่านี้แสดงถึงความแตกต่างระหว่างศักย์ไฟฟ้าที่ขั้วของแหล่งกำเนิด แต่ไม่มีโหลดใดๆ เท่านั้น มาดูแรงดันน้ำในถังยกสูงเป็นตัวอย่าง ระดับน้ำจะยังคงอยู่จนกว่าจะเริ่มมีการบริโภค เมื่อเปิดก๊อกแล้วระดับของเหลวจะลดลงเนื่องจากไม่มีการสูบน้ำ เมื่อน้ำเข้าไปในท่อ น้ำจะเกิดความต้านทาน และสิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับประจุไฟฟ้าในสายไฟ

ในกรณีที่ไม่มีโหลดเทอร์มินัลจะอยู่ในสถานะเปิดปรากฎว่า EMF และแรงดันไฟฟ้ามีขนาดเท่ากัน ตัวอย่างเช่น ถ้าเราเปิดหลอดไฟ วงจรจะปิด และแรงเคลื่อนไฟฟ้าจะสร้างแรงดันไฟฟ้าในหลอดนั้น ซึ่งเป็นการทำงานที่มีประโยชน์ พลังงานบางส่วนจะสูญเสียไปเนื่องจากการต้านทานภายใน (เรียกว่าการสูญเสีย)

หากความต้านทานของผู้ใช้บริการน้อยกว่าความต้านทานภายใน ก็จะปล่อยพลังงานที่แหล่งจ่ายกระแสมากขึ้น จากนั้น EMF ในวงจรภายนอกจะลดลง และพลังงานส่วนสำคัญจะสูญเสียไปที่ความต้านทานภายใน สาระสำคัญของกฎหมายการอนุรักษ์คือธรรมชาติไม่สามารถรับได้มากกว่าที่มันให้

สาระสำคัญของการต่อต้านภายในเป็นที่รู้จักกันดีในหมู่ผู้อยู่อาศัยในอพาร์ทเมนต์ยุคครุสชอฟซึ่งมีอพาร์ตเมนต์มีเครื่องปรับอากาศ แต่สายไฟเก่าไม่เคยถูกเปลี่ยน มิเตอร์ไฟฟ้าหมุนด้วยความเร็วสูง ปลั๊กไฟและผนังจะร้อนขึ้นในบริเวณที่สายไฟอลูมิเนียมเก่าผ่านไป ส่งผลให้เครื่องปรับอากาศแทบไม่ทำให้อากาศในห้องเย็นลง

ธรรมชาติร

“ โอห์มเต็ม” (เนื่องจากช่างไฟฟ้าคุ้นเคยกับการเรียกกฎหมาย) เป็นที่เข้าใจได้ไม่ดีเนื่องจากตามกฎแล้วความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิดนั้นไม่ใช่ลักษณะทางไฟฟ้า ลองดูตัวอย่างแบตเตอรี่เกลือ เป็นที่ทราบกันว่าแบตเตอรี่ไฟฟ้าประกอบด้วยองค์ประกอบหลายอย่าง แต่เราจะพิจารณาเพียงองค์ประกอบเดียวเท่านั้น ดังนั้นเราจึงมีแบตเตอรี่ Krona สำเร็จรูปซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบ 7 ชิ้นที่เชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม

กระแสเกิดขึ้นได้อย่างไร? ในภาชนะที่มีอิเล็กโทรไลต์ เราวางแท่งคาร์บอนไว้ในเปลือกแมงกานีส ซึ่งประกอบด้วยอิเล็กโทรดบวกหรือแอโนด ในตัวอย่างนี้ แท่งคาร์บอนทำหน้าที่เป็นตัวสะสมกระแสไฟฟ้า โลหะสังกะสีประกอบด้วยขั้วไฟฟ้าลบ (แคโทด) แบตเตอรี่ที่ซื้อตามร้านค้ามักจะมีอิเล็กโทรไลต์แบบเจล ของเหลวมีการใช้งานน้อยมาก ถ้วยสังกะสีที่มีอิเล็กโทรไลต์และแอโนดทำหน้าที่เป็นขั้วลบ

ปรากฎว่าความลับของแบตเตอรี่อยู่ที่ศักย์ไฟฟ้าของแมงกานีสไม่สูงเท่ากับสังกะสี ดังนั้นอิเล็กตรอนจึงถูกดึงดูดไปที่แคโทด และในทางกลับกัน จะผลักไอออนสังกะสีที่มีประจุบวกไปยังขั้วบวก เป็นผลให้แคโทดถูกใช้ไปทีละน้อย บางทีทุกคนอาจรู้ว่าหากไม่เปลี่ยนแบตเตอรี่ที่เสียภายในเวลาที่กำหนด แบตเตอรี่ก็อาจรั่วได้ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับอะไร? ทุกอย่างง่ายมาก: อิเล็กโทรไลต์จะเริ่มไหลออกผ่านถ้วยที่ไม่ได้เชื่อมต่อ

เมื่อประจุเคลื่อนที่บนแท่งคาร์บอน ประจุบวกจะสะสมอยู่ในเปลือกแมงกานีส ในขณะที่ประจุลบจะสะสมบนสังกะสี นั่นเป็นสาเหตุที่เรียกว่าแอโนดและแคโทด แต่ด้านในของแบตเตอรี่ดูแตกต่างออกไป ความแตกต่างระหว่างประจุจะสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้า ประจุจะหยุดเคลื่อนที่ในอิเล็กโทรไลต์เมื่อความต่างศักย์ในวัสดุอิเล็กโทรดเท่ากับค่าของแรงเคลื่อนไฟฟ้า และแรงดึงดูดเท่ากับแรงผลัก

ตอนนี้เรามาปิดวงจรกัน: ในการดำเนินการนี้เพียงแค่เชื่อมต่อหลอดไฟเข้ากับแบตเตอรี่ เมื่อผ่านแหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์ ประจุแต่ละก้อนจะกลับไปยังที่ของตน (“บ้าน”) และหลอดไฟจะสว่างขึ้น ภายในแบตเตอรี่ การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและไอออนจะเริ่มขึ้นอีกครั้ง เนื่องจากประจุหมดลง และแรงดึงดูดหรือแรงผลักกลับปรากฏขึ้นอีกครั้ง

ในความเป็นจริง แบตเตอรี่ผลิตกระแสไฟฟ้า ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมหลอดไฟจึงสว่างขึ้น ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการสิ้นเปลืองสังกะสี ซึ่งในกระบวนการนี้จะถูกแปลงเป็นสารประกอบทางเคมีอื่นๆ ในการสกัดสังกะสีบริสุทธิ์ตามกฎการอนุรักษ์พลังงานจำเป็นต้องใช้จ่าย แต่ไม่ใช่ในรูปแบบไฟฟ้า (ปริมาณเท่ากันกับที่จ่ายให้กับหลอดไฟ)

ในที่สุดเราก็สามารถเข้าใจธรรมชาติของการต้านทานภายในของแหล่งกำเนิดได้แล้ว ในแบตเตอรี่จะเป็นอุปสรรคต่อการเคลื่อนที่ของไอออนขนาดใหญ่ การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนโดยไม่มีไอออนเป็นไปไม่ได้เนื่องจากไม่มีแรงดึงดูด

ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทางอุตสาหกรรม r ไม่เพียงปรากฏเนื่องจากความต้านทานไฟฟ้าของขดลวดเท่านั้น แต่ยังเกิดจากสาเหตุภายนอกด้วย ตัวอย่างเช่น ในโรงไฟฟ้าพลังน้ำ ค่าของปริมาณขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของกังหัน ความต้านทานของการไหลของน้ำในท่อ เช่นเดียวกับการสูญเสียในระบบส่งกำลังทางกล นอกจากนี้อุณหภูมิของน้ำและความตกตะกอนของน้ำยังมีอิทธิพลอยู่บ้าง

กระแสสลับ

เราได้ดูกฎของโอห์มสำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสตรงทั้งหมดแล้ว สูตรจะเปลี่ยนไปตามกระแสสลับอย่างไร? ก่อนที่เราจะรู้ เรามาอธิบายลักษณะของแนวคิดกันดีกว่า กระแสสลับคือการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ทิศทางและค่าของการเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งแตกต่างจากความต้านทานคงที่ มันมาพร้อมกับปัจจัยเพิ่มเติมที่สร้างความต้านทานชนิดใหม่ (ปฏิกิริยา) เป็นลักษณะของตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ

กฎของโอห์มสำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับที่สมบูรณ์คือ:

โดยที่ Z คือความต้านทานที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยความต้านทานแบบแอคทีฟและปฏิกิริยา

มันไม่ได้เลวร้ายทั้งหมด

กฎของโอห์มสำหรับวงจรสมบูรณ์ นอกเหนือจากการระบุการสูญเสียพลังงานแล้ว ยังแนะนำวิธีกำจัดพวกมันอีกด้วย ช่างไฟฟ้าทั่วไปไม่ค่อยใช้สูตรในการค้นหาความต้านทานเชิงซ้อนเมื่อมีประจุไฟฟ้าหรือตัวเหนี่ยวนำในวงจร ในกรณีส่วนใหญ่ กระแสไฟฟ้าจะวัดโดยใช้แคลมป์หรือเครื่องทดสอบพิเศษ และเมื่อทราบแรงดันไฟฟ้าแล้ว ก็สามารถคำนวณความต้านทานเชิงซ้อนได้อย่างง่ายดาย (หากจำเป็นจริงๆ)

กฎของโอห์มมักเรียกว่ากฎพื้นฐานของไฟฟ้า Georg Simon Ohm นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันผู้โด่งดังซึ่งค้นพบมันในปี 1826 ได้สร้างความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณทางกายภาพพื้นฐานของวงจรไฟฟ้า - ความต้านทานแรงดันและกระแส

วงจรไฟฟ้า

เพื่อให้เข้าใจความหมายของกฎของโอห์มได้ดีขึ้น คุณต้องเข้าใจว่าวงจรไฟฟ้าทำงานอย่างไร

วงจรไฟฟ้าคืออะไร? นี่คือเส้นทางที่อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า (อิเล็กตรอน) เดินทางในวงจรไฟฟ้า

เพื่อให้กระแสไฟฟ้ามีอยู่ในวงจรไฟฟ้า จำเป็นต้องมีอุปกรณ์อยู่ภายในซึ่งจะสร้างและรักษาความต่างศักย์ไฟฟ้าในส่วนต่างๆ ของวงจรเนื่องจากแรงที่มาจากแหล่งกำเนิดที่ไม่ใช่ไฟฟ้า อุปกรณ์ดังกล่าวเรียกว่า แหล่งจ่ายกระแสตรงและกองกำลัง - กองกำลังภายนอก.

ฉันเรียกวงจรไฟฟ้าที่มีแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าอยู่ ต วงจรไฟฟ้าที่สมบูรณ์. แหล่งกำเนิดกระแสในวงจรดังกล่าวทำหน้าที่ประมาณเดียวกับปั๊มสูบของเหลวในระบบไฮดรอลิกแบบปิด

วงจรไฟฟ้าปิดที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยแหล่งเดียวและผู้ใช้พลังงานไฟฟ้าหนึ่งแหล่งซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยตัวนำ

พารามิเตอร์วงจรไฟฟ้า

โอห์มได้รับกฎอันโด่งดังของเขาจากการทดลอง

เรามาทำการทดลองง่ายๆ กัน

เรามาประกอบวงจรไฟฟ้าโดยที่แหล่งกำเนิดกระแสคือแบตเตอรี่ และอุปกรณ์สำหรับวัดกระแสคือแอมมิเตอร์ที่ต่ออนุกรมกับวงจร โหลดเป็นเกลียวลวด เราจะวัดแรงดันไฟฟ้าโดยใช้โวลต์มิเตอร์ที่ต่อขนานกับเกลียว มาปิดท้ายด้วยโดยใช้กุญแจเชื่อมต่อวงจรไฟฟ้าและบันทึกการอ่านค่าเครื่องมือ

มาเชื่อมต่อแบตเตอรี่ก้อนที่สองด้วยพารามิเตอร์เดียวกันกับแบตเตอรี่ก้อนแรก มาปิดวงจรกันใหม่ครับ เครื่องมือจะแสดงว่าทั้งกระแสและแรงดันเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า

หากคุณเพิ่มประเภทเดียวกันอีกอันหนึ่งลงในแบตเตอรี่ 2 ก้อน กระแสไฟจะเพิ่มขึ้นสามเท่าและแรงดันไฟฟ้าก็จะเพิ่มขึ้นสามเท่าด้วย

ข้อสรุปก็ชัดเจน: กระแสไฟฟ้าในตัวนำเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายที่ปลายตัวนำ.

ในการทดลองของเรา ค่าความต้านทานยังคงที่ เราเปลี่ยนเฉพาะขนาดของกระแสและแรงดันไฟฟ้าในส่วนตัวนำเท่านั้น ทิ้งแบตเตอรี่ไว้เพียงก้อนเดียว แต่เราจะใช้เกลียวที่ทำจากวัสดุที่แตกต่างกันเป็นภาระ ความต้านทานของพวกเขาแตกต่างกัน เมื่อเชื่อมต่อทีละรายการ เราจะบันทึกการอ่านค่าเครื่องดนตรีด้วย เราจะเห็นว่าสิ่งที่ตรงกันข้ามเป็นจริงที่นี่ ยิ่งค่าความต้านทานมาก กระแสไฟฟ้าก็จะยิ่งน้อยลง กระแสไฟฟ้าในวงจรจะแปรผกผันกับความต้านทาน.

ดังนั้นประสบการณ์ของเราทำให้เราสามารถสร้างการพึ่งพากระแสกับแรงดันและความต้านทานได้

แน่นอนว่าประสบการณ์ของโอห์มแตกต่างออกไป ในสมัยนั้นไม่มีแอมป์มิเตอร์ และในการวัดกระแส โอห์มใช้สมดุลแรงบิดของคูลอมบ์ แหล่งที่มาปัจจุบันคือธาตุโวลตาที่ทำจากสังกะสีและทองแดงซึ่งอยู่ในสารละลายของกรดไฮโดรคลอริก ลวดทองแดงถูกวางในถ้วยที่มีสารปรอท ปลายสายไฟจากแหล่งกำเนิดปัจจุบันก็ถูกนำมาที่นั่นด้วย สายไฟมีขนาดหน้าตัดเท่ากัน แต่มีความยาวต่างกัน ด้วยเหตุนี้ค่าความต้านทานจึงเปลี่ยนไป ด้วยการสอดสายไฟต่างๆ เข้าไปในโซ่สลับกัน เราจะสังเกตมุมการหมุนของเข็มแม่เหล็กในสมดุลของแรงบิด จริงๆแล้วมันไม่ใช่ความแรงของกระแสไฟฟ้าที่วัดได้ แต่เป็นการเปลี่ยนแปลงของผลแม่เหล็กของกระแสไฟฟ้าเนื่องจากการรวมสายไฟที่มีความต้านทานต่างกันไว้ในวงจร โอมเรียกสิ่งนี้ว่า "การสูญเสียกำลัง"

แต่ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง การทดลองของนักวิทยาศาสตร์ทำให้เขาได้รับกฎอันโด่งดังของเขา

จอร์จ ไซมอน โอม

กฎของโอห์มสำหรับวงจรสมบูรณ์

ในขณะเดียวกันสูตรที่ได้มาจากตัวโอห์มเองมีลักษณะดังนี้:

นี่ไม่มีอะไรมากไปกว่าสูตรของกฎของโอห์มสำหรับวงจรไฟฟ้าที่สมบูรณ์: “ความแรงของกระแสไฟฟ้าในวงจรเป็นสัดส่วนกับ EMF ที่กระทำในวงจร และแปรผกผันกับผลรวมของความต้านทานของวงจรภายนอกและความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิด».

ในการทดลองของโอห์มคือปริมาณ เอ็กซ์ แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงของมูลค่าปัจจุบัน ในสูตรสมัยใหม่สอดคล้องกับความแรงในปัจจุบันฉัน ไหลอยู่ในวงจร ขนาด ก โดดเด่นด้วยคุณสมบัติของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าซึ่งสอดคล้องกับการกำหนดแรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) ที่ทันสมัย ε - คุณค่า คุณค่าล ขึ้นอยู่กับความยาวของตัวนำที่เชื่อมต่อองค์ประกอบของวงจรไฟฟ้า ค่านี้คล้ายคลึงกับความต้านทานของวงจรไฟฟ้าภายนอกร - พารามิเตอร์ ข ระบุคุณสมบัติของการติดตั้งทั้งหมดที่ทำการทดลอง ในสัญกรณ์สมัยใหม่นี่คือร – ความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิดกระแส

สูตรสมัยใหม่สำหรับกฎของโอห์มสำหรับวงจรสมบูรณ์ได้มาอย่างไร

แรงเคลื่อนไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดเท่ากับผลรวมของแรงดันไฟฟ้าที่ตกบนวงจรภายนอก (ยู ) และที่แหล่งที่มานั้นเอง (ยู 1 ).

ε = ยู + ยู 1 .

จากกฎของโอห์ม ฉัน = ยู / ร ตามนั้น ยู = ฉัน · ร , ก ยู 1 = ฉัน · ร .

เมื่อแทนนิพจน์เหล่านี้เป็นนิพจน์ก่อนหน้า เราจะได้:

ε = ฉัน R + ฉัน r = ฉัน (R + r) , ที่ไหน

ตามกฎของโอห์ม แรงดันไฟฟ้าในวงจรภายนอกจะเท่ากับกระแสคูณด้วยความต้านทาน คุณ = ฉัน · อาร์ มันจะน้อยกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าต้นทางเสมอ ส่วนต่างเท่ากับมูลค่า คุณ 1 = ฉัน ร .

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อแบตเตอรี่หรือตัวสะสมพลังงานทำงาน? เมื่อแบตเตอรี่หมด ความต้านทานภายในจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงเพิ่มขึ้น คุณ 1 และลดลง ยู .

กฎของโอห์มเต็มจะกลายเป็นกฎของโอห์มสำหรับส่วนหนึ่งของวงจรถ้าเราลบพารามิเตอร์ต้นทางออกจากกฎนั้น

ไฟฟ้าลัดวงจร

จะเกิดอะไรขึ้นหากจู่ๆ ความต้านทานของวงจรภายนอกกลายเป็นศูนย์? ในชีวิตประจำวัน เราสามารถสังเกตสิ่งนี้ได้ ตัวอย่างเช่น ฉนวนไฟฟ้าของสายไฟเสียหายและเกิดการลัดวงจร ก็เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า ไฟฟ้าลัดวงจร- ปัจจุบันเรียกว่า กระแสไฟฟ้าลัดวงจร,จะมีขนาดใหญ่มาก. สิ่งนี้จะปล่อยความร้อนจำนวนมากซึ่งอาจทำให้เกิดเพลิงไหม้ได้ เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้น อุปกรณ์ที่เรียกว่าฟิวส์จะถูกวางไว้ในวงจร ได้รับการออกแบบในลักษณะที่สามารถทำลายวงจรไฟฟ้าในขณะที่เกิดไฟฟ้าลัดวงจรได้

กฎของโอห์มสำหรับกระแสสลับ

ในวงจรแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับนอกเหนือจากความต้านทานแบบแอคทีฟตามปกติแล้วยังมีรีแอกแตนซ์ (ความจุ, ตัวเหนี่ยวนำ)

สำหรับวงจรดังกล่าว ยู = ฉัน · ซี , ที่ไหน ซี - ความต้านทานรวมซึ่งรวมถึงส่วนประกอบที่ใช้งานและปฏิกิริยา

แต่เครื่องจักรไฟฟ้าและโรงไฟฟ้าที่ทรงพลังนั้นมีรีแอกแตนซ์สูง ในเครื่องใช้ในครัวเรือนรอบตัวเรา ส่วนประกอบที่เกิดปฏิกิริยามีขนาดเล็กมากจนสามารถมองข้ามได้ และสำหรับการคำนวณ ให้ใช้รูปแบบการเขียนกฎของโอห์มอย่างง่าย:

ฉัน = ยู / ร

กำลังและกฎของโอห์ม

โอห์มไม่เพียงแต่สร้างความสัมพันธ์ระหว่างแรงดัน กระแส และความต้านทานของวงจรไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังได้สมการในการกำหนดกำลังอีกด้วย:

ป = ยู · ฉัน = ฉัน 2 · ร

อย่างที่คุณเห็น ยิ่งกระแสไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้ามากเท่าใด พลังงานก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เนื่องจากตัวนำหรือตัวต้านทานไม่ใช่โหลดที่เป็นประโยชน์ กำลังไฟฟ้าที่ตกลงบนตัวนำหรือตัวต้านทานจะถือว่าสูญเสียพลังงาน ใช้สำหรับให้ความร้อนแก่ตัวนำ และยิ่งความต้านทานของตัวนำดังกล่าวมากเท่าไรก็ยิ่งสูญเสียพลังงานมากขึ้นเท่านั้น เพื่อลดการสูญเสียความร้อน จึงใช้ตัวนำที่มีความต้านทานต่ำในวงจร ซึ่งทำได้เช่นในการติดตั้งระบบเสียงอันทรงพลัง

แทนที่จะเป็นบทส่งท้าย

คำใบ้เล็กๆ น้อยๆ สำหรับผู้ที่สับสนและจำสูตรกฎของโอห์มไม่ได้

แบ่งสามเหลี่ยมออกเป็น 3 ส่วน ยิ่งไปกว่านั้น วิธีที่เราทำสิ่งนี้นั้นไม่สำคัญเลย ให้เราป้อนปริมาณที่รวมอยู่ในกฎของโอห์มในแต่ละปริมาณดังแสดงในรูป

มาปิดค่าที่ต้องการหากัน หากค่าที่เหลืออยู่ในระดับเดียวกันก็จะต้องคูณกัน หากอยู่ในระดับที่แตกต่างกัน ค่าที่อยู่ด้านบนจะต้องถูกหารด้วยค่าที่ต่ำกว่า

กฎของโอห์มใช้กันอย่างแพร่หลายในทางปฏิบัติเมื่อออกแบบเครือข่ายไฟฟ้าในการผลิตและที่บ้าน

สวัสดีท่านผู้อ่านเว็บไซต์ Electrician's Notes..

วันนี้ฉันกำลังเปิดส่วนใหม่บนเว็บไซต์ที่เรียกว่า

ในส่วนนี้ฉันจะพยายามอธิบายปัญหาทางวิศวกรรมไฟฟ้าให้คุณทราบอย่างชัดเจนและเรียบง่าย ฉันจะบอกทันทีว่าเราจะไม่เจาะลึกความรู้เชิงทฤษฎีมากเกินไป แต่เราจะได้รู้พื้นฐานตามลำดับที่เพียงพอ

สิ่งแรกที่ผมอยากแนะนำให้คุณรู้จักคือกฎของโอห์มสำหรับส่วนของห่วงโซ่ นี่เป็นกฎหมายพื้นฐานที่สุดที่ทุกคนควรรู้

ความรู้เกี่ยวกับกฎหมายนี้จะช่วยให้เรากำหนดค่าของกระแสแรงดัน (ความต่างศักย์ไฟฟ้า) และความต้านทานในส่วนของวงจรได้อย่างง่ายดายและแม่นยำ

โอมคือใคร? ประวัติเล็กน้อย

กฎของโอห์มถูกค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อ Georg Simon Ohm ในปี 1826 นี่คือสิ่งที่เขาดูเหมือน

ฉันจะไม่เล่าชีวประวัติทั้งหมดของ Georg Ohm ให้คุณฟัง คุณสามารถหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้จากแหล่งข้อมูลอื่น

ฉันจะบอกคุณเฉพาะสิ่งที่สำคัญที่สุดเท่านั้น

กฎพื้นฐานที่สุดของวิศวกรรมไฟฟ้าได้รับการตั้งชื่อตามเขา ซึ่งเราใช้อย่างแข็งขันในการคำนวณที่ซับซ้อนในการออกแบบ การผลิต และในชีวิตประจำวัน

กฎของโอห์มสำหรับส่วนที่เป็นเนื้อเดียวกันของห่วงโซ่มีดังนี้:

I – ค่าของกระแสที่ไหลผ่านส่วนของวงจร (วัดเป็นแอมแปร์)

U – ค่าแรงดันไฟฟ้าบนส่วนของวงจร (วัดเป็นโวลต์)

R - ค่าความต้านทานของส่วนวงจร (วัดเป็นโอห์ม)

หากอธิบายสูตรเป็นคำพูดปรากฎว่าความแรงของกระแสเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าและแปรผกผันกับความต้านทานของส่วนวงจร

เรามาทำการทดลองกัน

เพื่อให้เข้าใจสูตรไม่ใช่คำพูด แต่ในการกระทำ คุณต้องประกอบแผนภาพต่อไปนี้:

จุดประสงค์ของบทความนี้คือเพื่อแสดงให้ชัดเจนว่าจะใช้กฎของโอห์มกับส่วนของวงจรได้อย่างไร ดังนั้นฉันจึงประกอบวงจรนี้ไว้บนโต๊ะทำงานของฉัน ดูด้านล่างว่าเธอมีลักษณะอย่างไร

การใช้ปุ่มควบคุม (การเลือก) คุณสามารถเลือกแรงดันไฟฟ้าคงที่หรือแรงดันไฟฟ้าสลับที่เอาต์พุตได้ ในกรณีของเราใช้แรงดันไฟฟ้าคงที่ ฉันเปลี่ยนระดับแรงดันไฟฟ้าโดยใช้เครื่องเปลี่ยนรูปอัตโนมัติในห้องปฏิบัติการ (LATR)

ในการทดลอง ฉันจะใช้แรงดันไฟฟ้าข้ามส่วนของวงจรเท่ากับ 220 (V) เราตรวจสอบแรงดันไฟขาออกโดยใช้โวลต์มิเตอร์

ตอนนี้เราพร้อมแล้วที่จะทำการทดลองของเราเองและทดสอบกฎของโอห์มในความเป็นจริง

ด้านล่างฉันจะให้ 3 ตัวอย่าง ในแต่ละตัวอย่าง เราจะกำหนดค่าที่ต้องการโดยใช้ 2 วิธี: การใช้สูตรและในทางปฏิบัติ

ตัวอย่าง #1

ในตัวอย่างแรก เราจำเป็นต้องค้นหากระแส (I) ในวงจร โดยทราบขนาดของแหล่งจ่ายแรงดันคงที่และค่าความต้านทานของหลอดไฟ LED

แรงดันแหล่งจ่ายแรงดัน DC คือ ยู = 220 (วี)- ความต้านทานของหลอดไฟ LED คือ R = 40740 (โอห์ม).

จากสูตร เราจะหากระแสในวงจร:

ผม = U/R = 220/40740 = 0.0054 (A)

เราเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับหลอดไฟ LED เปิดในโหมดแอมป์มิเตอร์และวัดกระแสในวงจร

หน้าจอมัลติมิเตอร์แสดงกระแสวงจร ค่าของมันคือ 5.4 (mA) หรือ 0.0054 (A) ซึ่งสอดคล้องกับกระแสที่พบโดยสูตร

ตัวอย่างหมายเลข 2

ในตัวอย่างที่สอง เราจำเป็นต้องค้นหาแรงดันไฟฟ้า (U) ของส่วนของวงจร โดยทราบปริมาณกระแสในวงจรและค่าความต้านทานของหลอดไฟ LED

ผม = 0.0054 (เอ)

R = 40740 (โอห์ม)

จากสูตรเราจะพบแรงดันไฟฟ้าของส่วนวงจร:

U = I*R = 0.0054 *40740 = 219.9 (V) = 220 (V)

ตอนนี้เรามาตรวจสอบผลลัพธ์ที่ได้รับในทางปฏิบัติ

เราเชื่อมต่อมัลติมิเตอร์ที่เปิดอยู่ในโหมดโวลต์มิเตอร์ควบคู่ไปกับหลอดไฟ LED และวัดแรงดันไฟฟ้า

หน้าจอมัลติมิเตอร์แสดงแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ ค่าของมันคือ 220 (V) ซึ่งสอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้าที่พบโดยใช้สูตรกฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร

ตัวอย่างหมายเลข 3

ในตัวอย่างที่สาม เราจำเป็นต้องค้นหาความต้านทาน (R) ของส่วนวงจร โดยทราบขนาดของกระแสในวงจรและค่าแรงดันไฟฟ้าของส่วนวงจร

ผม = 0.0054 (เอ)

ยู = 220 (วี)

ลองใช้สูตรและค้นหาความต้านทานของส่วนวงจรอีกครั้ง:

ร = คุณ/ผม = 220/0.0054 = 40740.7 (โอห์ม)

ตอนนี้เรามาตรวจสอบผลลัพธ์ที่ได้รับในทางปฏิบัติ

เราวัดความต้านทานของหลอดไฟ LED โดยใช้มัลติมิเตอร์

ค่าผลลัพธ์ที่ได้คือ R = 40740 (โอห์ม)ซึ่งสอดคล้องกับความต้านทานที่พบในสูตร

การจำกฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจรนั้นง่ายแค่ไหน!!!

เพื่อไม่ให้สับสนและจำสูตรได้ง่ายคุณสามารถใช้คำใบ้เล็ก ๆ ที่คุณทำเองได้

วาดรูปสามเหลี่ยมแล้วป้อนพารามิเตอร์ของวงจรไฟฟ้าลงไปตามรูปด้านล่าง คุณควรได้รับมันเช่นนี้

วิธีการใช้งาน?

การใช้สามเหลี่ยมคำใบ้นั้นง่ายและสะดวกมาก ปิดด้วยนิ้วของคุณพารามิเตอร์วงจรที่ต้องการค้นหา

หากพารามิเตอร์ที่เหลือบนสามเหลี่ยมอยู่ในระดับเดียวกัน จะต้องคูณค่าเหล่านั้น

หากพารามิเตอร์ที่เหลืออยู่บนสามเหลี่ยมนั้นอยู่ในระดับที่แตกต่างกัน จำเป็นต้องแบ่งพารามิเตอร์ด้านบนด้วยพารามิเตอร์ด้านล่าง

ด้วยความช่วยเหลือของสามเหลี่ยมคำใบ้ คุณจะไม่สับสนในสูตร แต่ควรเรียนรู้แบบตารางสูตรคูณจะดีกว่า

ข้อสรุป

ในตอนท้ายของบทความฉันจะได้ข้อสรุป

กระแสไฟฟ้าคือการไหลโดยตรงของอิเล็กตรอนจากจุด B ที่มีศักยภาพลบไปยังจุด A ที่มีศักยภาพบวก และยิ่งความต่างศักย์ระหว่างจุดเหล่านี้สูงขึ้น อิเล็กตรอนก็จะเคลื่อนที่จากจุด B ไปยังจุด A มากขึ้นเท่านั้น กล่าวคือ กระแสไฟฟ้าในวงจรจะเพิ่มขึ้น โดยที่ความต้านทานของวงจรยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

แต่ความต้านทานของหลอดไฟจะต้านการไหลของกระแสไฟฟ้า และยิ่งความต้านทานในวงจรมากขึ้น (การเชื่อมต่อแบบอนุกรมของหลอดไฟหลายหลอด) กระแสไฟฟ้าในวงจรก็จะน้อยลงตามแรงดันไฟฟ้าเครือข่ายคงที่

ป.ล. บนอินเทอร์เน็ตฉันพบการ์ตูนตลกแต่อธิบายได้เกี่ยวกับกฎของโอห์มสำหรับส่วนหนึ่งของวงจร

วงจรไฟฟ้าใด ๆ จำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานไฟฟ้าและตัวรับ ตัวอย่างเช่น พิจารณาวงจรไฟฟ้าง่ายๆ ที่ประกอบด้วยแบตเตอรี่และหลอดไส้

แบตเตอรี่เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้า หลอดไฟเป็นตัวรับ มีความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น (+ และ -) ระหว่างขั้วของแหล่งไฟฟ้าเมื่อวงจรปิดกระบวนการปรับสมดุลจะเริ่มขึ้นภายใต้อิทธิพลของแรงเคลื่อนไฟฟ้าซึ่งย่อว่า EMF กระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจรทำงาน - ทำให้เกลียวของหลอดไฟร้อนขึ้น, เกลียวเริ่มเรืองแสง

ด้วยวิธีนี้พลังงานไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนและพลังงานแสง
กระแสไฟฟ้า (J) คือการเคลื่อนที่ตามลำดับของอนุภาคที่มีประจุ ในกรณีนี้คืออิเล็กตรอน
อิเล็กตรอนมีประจุลบ ดังนั้นการเคลื่อนที่ของพวกมันจึงมุ่งตรงไปยังขั้วบวก (+) ของแหล่งพลังงาน

ในกรณีนี้ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะเกิดขึ้นเสมอ โดยแพร่กระจายจาก (+) ถึง (-) แหล่งกำเนิด (ไปสู่การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน) ผ่านวงจรไฟฟ้าที่ความเร็วแสง ตามเนื้อผ้าเชื่อกันว่ากระแสไฟฟ้า (J) เคลื่อนที่จากขั้วบวก (+) ไปยังขั้วลบ (-)

การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่ได้รับคำสั่งผ่านโครงตาข่ายคริสตัลของสารที่เป็นตัวนำจะไม่ผ่านอย่างไม่มีข้อ จำกัด อิเล็กตรอนมีปฏิกิริยากับอะตอมของสาร ทำให้เกิดความร้อนขึ้น ดังนั้นสารจึงมี ความต้านทาน(R) กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านมัน และยิ่งค่าความต้านทานมากขึ้น ที่ค่ากระแสเดียวกัน ความร้อนก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น

ความต้านทานไฟฟ้าคือค่าที่แสดงลักษณะความต้านทานของวงจรไฟฟ้า (หรือหน้าตัด) ต่อกระแสไฟฟ้า โดยวัดเป็นหน่วย โอมาฮา- ไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้า ไฟฟ้า(U) - ขนาดของความต่างศักย์ของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า ไฟฟ้า ความต้านทาน(ยู) ไฟฟ้า (R)ไฟฟ้าปัจจุบัน

(J) เป็นคุณสมบัติพื้นฐานของวงจรไฟฟ้าที่ง่ายที่สุดซึ่งมีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน
แรงดันไฟฟ้า.
ความต้านทาน.
ความแข็งแกร่งในปัจจุบัน

รีเซ็ตค่าทั้งหมด

การใช้เครื่องคิดเลขกฎของโอห์มด้านบนทำให้คุณสามารถคำนวณค่ากระแส แรงดัน และความต้านทานของตัวรับพลังงานไฟฟ้าใดๆ ได้อย่างง่ายดาย นอกจากนี้ ด้วยการแทนที่ค่าแรงดันและกระแส คุณสามารถกำหนดกำลังของมันได้ และในทางกลับกัน
ตัวอย่างเช่น คุณต้องค้นหากระแสไฟฟ้าที่ใช้ กาต้มน้ำ กำลังไฟ 2.2 kW.
ในคอลัมน์ "แรงดันไฟฟ้า" เราแทนที่ค่าแรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายของเราเป็นโวลต์ - 220

ในคอลัมน์ "พลังงาน" ให้ป้อนค่าพลังงานเป็นวัตต์ 2200 (2.2 กิโลวัตต์) กดปุ่ม "ค้นหาความแรงของกระแสไฟฟ้า" - เราจะได้ผลลัพธ์เป็นแอมแปร์ - 10 หากคุณกดปุ่ม "ความต้านทาน" นอกจากนี้ คุณยังสามารถค้นหาความต้านทานไฟฟ้าของกาต้มน้ำของเราระหว่างการทำงาน - 22 โอห์ม การใช้เครื่องคิดเลขด้านบนทำให้คุณสามารถคำนวณได้อย่างง่ายดายค่าความต้านทานรวม

สำหรับตัวต้านทานสองตัวที่ต่อขนานกัน

กฎข้อที่สองของเคอร์ชอฟฟ์ ระบุว่า: ในวงจรไฟฟ้าแบบปิด ผลรวมพีชคณิตของแรงเคลื่อนไฟฟ้าจะเท่ากับผลรวมพีชคณิตของแรงดันไฟตกในแต่ละส่วนของวงจร ตามกฎหมายนี้ เราสามารถเขียนวงจรตามรูปด้านล่างได้:

R รอบ =R 1 +R 2
นั่นคือเมื่อองค์ประกอบของวงจรเชื่อมต่อแบบอนุกรม ความต้านทานรวมของวงจรจะเท่ากับผลรวมของความต้านทานขององค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบ และแรงดันไฟฟ้าจะกระจายระหว่างส่วนประกอบเหล่านั้นตามสัดส่วนของความต้านทานของส่วนประกอบแต่ละตัว
ตัวอย่างเช่น ในพวงมาลัยปีใหม่ที่ประกอบด้วยหลอดไฟขนาดเล็กเหมือนกันจำนวน 100 ดวง ซึ่งแต่ละดวงได้รับการออกแบบสำหรับแรงดันไฟฟ้า 2.5 โวลต์ เชื่อมต่อกับเครือข่าย 220 โวลต์ หลอดไฟแต่ละดวงจะมีแรงดันไฟฟ้า 220/100 = 2.2 โวลต์

และแน่นอนว่าในสถานการณ์เช่นนี้ เธอจะทำงานอย่างมีความสุขตลอดไป

กระแสสลับต่างจากกระแสตรงตรงที่ไม่มีทิศทางคงที่ ตัวอย่างเช่นในการไฟฟ้าในครัวเรือนทั่วไป เครือข่าย 220 โวลต์ 50 เฮิรตซ์ บวกและลบ เปลี่ยนตำแหน่ง 50 ครั้งต่อวินาที กฎของโอห์มและเคอร์ชอฟฟ์สำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสตรงยังใช้ได้กับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับด้วย แต่สำหรับเครื่องรับไฟฟ้าที่มี คล่องแคล่วความต้านทานในรูปแบบบริสุทธิ์ เช่น องค์ประกอบความร้อนต่างๆ และหลอดไส้

อีกทั้งมีการคำนวณทั้งหมดด้วย ถูกต้องค่ากระแสและแรงดัน ค่าประสิทธิผลของแรงกระแสสลับจะมีค่าเท่ากับตัวเลขเท่ากับแรงกระแสตรงเทียบเท่ากับความร้อน คุณค่าที่มีประสิทธิภาพ ตัวแปร J = 0.707*ค่าคงที่ Jคุณค่าที่มีประสิทธิภาพ ตัวแปรยูวี = 0.707*ค่าคงที่ไม่คงที่ตัวอย่างเช่นบนเครือข่ายในบ้านของเรา ปัจจุบันค่าแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ - 220 โวลต์,และค่าสูงสุด (แอมพลิจูด) = 220*(1 / 0.707) = 310 โวลต์

บทบาทของกฎของโอห์มและเคอร์ชอฟในชีวิตประจำวันของช่างไฟฟ้า

ในการดำเนินกิจกรรมการทำงานของเขา ช่างไฟฟ้า (ไม่ว่าใครก็ตามและทุกคน) ต้องเผชิญกับผลที่ตามมาจากกฎหมายและกฎเกณฑ์พื้นฐานเหล่านี้ทุกวัน ใครๆ ก็บอกว่าเขาใช้ชีวิตอยู่ในความเป็นจริง เขาใช้ความรู้ทางทฤษฎีที่เรียนมาอย่างยากลำบากในสถาบันการศึกษาต่างๆ มาปฏิบัติหน้าที่ในแต่ละวันหรือไม่?
ตามกฎแล้ว - ไม่! ส่วนใหญ่แล้วมันง่าย - เพียงแค่ทำโดยไม่จำเป็น

สำหรับงานประจำวันของช่างไฟฟ้าทั่วไปนั้นไม่ได้ประกอบด้วยการคำนวณทางจิตเลย แต่ในทางกลับกัน การกระทำทางกายภาพที่ชัดเจนและแม่นยำซึ่งได้รับการฝึกฝนมาหลายปี นี่ไม่ได้หมายความว่าคุณไม่จำเป็นต้องคิดเลย ค่อนข้างตรงกันข้าม - ท้ายที่สุดแล้วผลของการกระทำผื่นในอาชีพนี้บางครั้งก็มีราคาแพงมาก

บางครั้งในหมู่ช่างไฟฟ้าก็มีนักออกแบบมือสมัครเล่น แต่ส่วนใหญ่มักเป็นผู้ริเริ่ม คนเหล่านี้บางครั้งใช้ความรู้ทางทฤษฎีที่ตนมีเพื่อประโยชน์ พัฒนาและก่อสร้างอุปกรณ์ต่างๆ ทั้งเพื่อวัตถุประสงค์ส่วนตัวและเพื่อประโยชน์ของการผลิตในท้องถิ่น หากไม่มีความรู้เกี่ยวกับกฎของโอห์มและเคอร์ชอฟฟ์ การคำนวณวงจรไฟฟ้าที่ประกอบเป็นวงจรของอุปกรณ์ในอนาคตจึงเป็นไปไม่ได้เลย

โดยทั่วไป เราสามารถพูดได้ว่ากฎของโอห์มและเคอร์ชอฟฟ์เป็น "เครื่องมือ" ของวิศวกรออกแบบมากกว่าช่างไฟฟ้า