En af de mest grundlæggende og vigtige love for elektriske kredsløb er Ohms lov.
Ohms lov siger, at spændingen over en leder er direkte proportional med strømmen, der løber gennem den , forudsat at alle fysiske forhold og temperaturer forbliver konstante. Matematisk er dette strøm-spændingsforhold skrevet som V=IR, Ohms lovligning: V=IR
I ligningen kaldes proportionalitetskonstanten R Resistance og har enheder af ohm, med symbol Ω. Den samme formel kan omskrives for at beregne henholdsvis strøm og modstand som følger:
I = V/R , R – V/I
Ohms lov gælder kun, hvis den angivne temperatur og andre fysiske faktorer forbliver konstante. I visse komponenter øger strømmen temperaturen. Et eksempel på dette er glødetråden i en pære, hvor temperaturen stiger, når strømmen øges. I dette tilfælde kan Ohms lov ikke anvendes. Lyspærens glødetråd overtræder Ohms lov.
Ohms lovudsagn: Ohms lov siger, at spændingen over en leder er direkte proportional med strømmen, der strømmer gennem den, forudsat at alle fysiske forhold og temperatur , forbliv konstant.
Ohms lovligning: V = IR, hvor V er spændingen over lederen, I er strømmen, der løber gennem lederen, og R er modstanden, som lederen giver til strømstrøm.
Vandrørsanalogi for Ohms lov
Ohms lov beskriver strømmen gennem en modstand, når forskellige elektriske potentialer (spænding) påføres i hver ende af modstand. Da vi ikke kan se elektroner, hjælper vandrør-analogien os med at forstå de elektriske kredsløb bedre. Vand, der strømmer gennem rør, er et godt mekanisk system, der er analogt med et elektrisk kredsløb. Her er spændingen analog med vandtrykket, strømmen er mængden af vand, der strømmer gennem røret, og modstanden er rørets størrelse. Mere vand vil strømme gennem røret (strømmen), når der påføres mere tryk (spænding), og jo større røret er (sænk modstanden).
Eksperimentel verifikation af Ohms lov
Ohms lov kan nemt verificeres ved følgende eksperiment:
Påkrævet apparat:
- Modstand
- Amperemeter
- Voltmeter
- Batteri
- Stiknøgle
- Rheostat
li>
Procedure:>
- Initialt lukkes nøglen K, og rheostaten justeres for at få minimum aflæsning i amperemeter A og voltmeter V.
- Strømmen i kredsløbet øges gradvist ved at flytte glideterminalen på reostaten. Under processen registreres strømmen, der flyder i kredsløbet og den tilsvarende værdi af potentialforskellen over modstandstråden R.
- På denne måde opnås forskellige sæt værdier af spænding og strøm.
- For hvert sæt værdier af V og I beregnes forholdet mellem V/I.
- Når du beregner forholdet V/I for hvert tilfælde, vil du opdage, at det næsten er samme. Så V/I = R, som er en konstant.
- Plot en graf af strømmen mod potentialforskellen, det vil være en ret linje. Dette viser, at strømmen er proportional med potentialforskellen.
Lignende læsning:
- Kirchhoffs lov
- Faradays love
- Love for termodynamikken
Ohms lov magiske trekant
Du kan bruge Ohms lov magiske trekant for at huske de forskellige ligninger for Ohms lov, der bruges til at løse for forskellige variabler (V, I, R).
Hvis værdien af spænding bliver spurgt, og værdierne af strømmen og modstanden er givet, så for at beregne spændingen simpelthen dæksel V øverst. Så vi står tilbage med I og R eller I × R. Så ligningen for Spænding er Strøm ganget med Modstand. Eksempler på, hvordan den magiske trekant bruges til at bestemme spændingen ved hjælp af Ohms lov, er givet nedenfor.
Ohms lov løste problemer
Eksempel 1: Hvis modstanden af et elektrisk jern er 50 Ω, og en strøm på 3,2 A løber gennem modstanden. Find spændingen mellem to punkter.
Løsning:
Hvis vi bliver bedt om at beregne værdien af spænding med værdien af strøm og modstand, så dæk V i trekanten . Nu står vi tilbage med I og R eller mere præcist I × R.
Derfor bruger vi følgende formel til at beregne værdien af V:
V = I × R
Ved at erstatte værdierne i ligningen får vi
V = 3,2 A × 50 Ω = 160 V
V = 160V
Eksempel 2: En EMF-kilde på 8,0 V er forbundet til et rent resistivt elektrisk apparat (en pære). En elektrisk strøm på 2,0 A løber gennem den. Betragt de ledende ledninger for at være modstandsfrie. Beregn den modstand, som det elektriske apparat tilbyder.
Løsning:
Når vi bliver bedt om at bestemme værdien af modstand, når værdierne for spænding og strøm er givet, dækker vi R i trekanten. Dette efterlader os kun med V og I, mere præcist V ÷ I.
Ved at erstatte værdierne i ligningen får vi
R = V ÷ I
R = 8 V ÷ 2 A = 4 Ω
R = 4 Ω
Beregning af elektrisk effekt ved hjælp af Ohms lov
Den hastighed, hvormed energi omdannes fra den elektriske energi af de bevægelige ladninger til en anden form for energi såsom mekanisk energi, varmeenergi, energi lagret i magnetiske felter eller elektrisk felter, er kendt som elektrisk kraft. Effektenheden er watt. Den elektriske effekt kan beregnes ved hjælp af Ohms lov og ved at erstatte værdierne for spænding, strøm og modstand.
Formel til at finde effekt
Når værdierne for spænding og strøm er givet, P=VI
Når værdierne for spænding og modstand er givet, P=V2/R
Når værdierne for strøm og modstand er givet, P=I2R
Hvad er en Power Triangle?
Powertrekanten kan bruges til at bestemme værdien af elektrisk effekt, spænding og strøm, når værdierne af de to andre parametre gives til os. I potenstrekanten er effekten (P) øverst, og strøm (I) og spænding (V) er nederst.
Når værdierne for strøm og spænding er angivet, er formlen for at finde effekt er, P=VI
Når værdierne for effekt og spænding er givet, er formlen for at finde strøm, I=P/V
Når værdierne for effekt og strøm er givet, er formlen for at finde spænding , V=P/I
Ohms lov cirkeldiagram
For bedre at forstå sammenhængen mellem forskellige parametre kan vi tage alle ligningerne brugt til at finde spænding, strøm, modstand og kraft, og kondenser dem til et simpelt Ohms lov cirkeldiagram som vist nedenfor.
Ohm’s Law Matrix Tabel
Ligesom Ohms lov cirkeldiagram vist ovenfor, kan vi kondensere de individuelle Ohms lov-ligninger i en simpel matrixtabel som vist nedenfor for nem reference ved beregning af en ukendt værdi.
Ohms lov-applikationer
De vigtigste anvendelser af Ohms lov er:
- Til de terminer spændingen, modstanden eller strømmen af et elektrisk kredsløb.
- Ohms lov opretholder det ønskede spændingsfald over de elektroniske komponenter.
- Ohms lov bruges også i DC-amperemeter og andre DC-shunts for at aflede strømmen.
Begrænsninger af Ohms lov
Følgende er begrænsningerne i Ohms lov:
- Ohms lov er ikke anvendelig for unilaterale elektriske elementer som dioder og transistorer, da de kun tillader strømmen at flyde igennem i én retning.
- For ikke-lineære elektriske elementer med parametre som kapacitans, modstand osv. er forholdet mellem spænding og strøm vundet ikke være konstant med hensyn til tid, hvilket gør det vanskeligt at bruge Ohms lov.
Ofte stillede spørgsmål – ofte stillede spørgsmål
Hvad siger Ohms lov ?
Ohms lov siger, at strømmen gennem en leder mellem to punkter er direkte proportional med spændingen over de to punkter.
Hvad kan Ohm’ s lov bruges til?
Ohms lov bruges til at validere de statiske værdier af kredsløbskomponenter såsom strømniveauer, spændingsforsyninger og spændingsfald.
Er Ohms lov Universal?
Nej. Ohms lov er ikke en universel lov. Dette skyldes, at Ohms lov kun gælder for ohmske ledere såsom jern og kobber, men ikke gælder for ikke-ohmske ledere såsom halvledere.
Hvorfor gælder Ohms lov ikke for halvledere?
strong>
Ohms lov gælder ikke for halvledende enheder, fordi de er ikke-lineære enheder. Dette betyder, at forholdet mellem spænding og strøm ikke forbliver konstant for variationer i spænding.
Hvornår svigter Ohms lov?
Ohms lov forklarer ikke opførselen af halvledere og ensidige enheder såsom dioder. Ohms lov giver muligvis ikke de ønskede resultater, hvis de fysiske forhold såsom temperatur eller tryk ikke holdes konstant.