เกี่ยวกับกฎของโอห์มในแถลงการณ์ที่ได้รับความนิยม

ไม่สามารถได้ยินกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าที่เป็นอันตราย (ยกเว้นสำหรับสายไฟฟ้าแรงสูงและการติดตั้งระบบไฟฟ้า) ส่วนสดภายใต้แรงดันไม่แตกต่างกันในลักษณะที่ปรากฏ

เป็นไปไม่ได้ที่จะจดจำได้ทั้งจากกลิ่นและอุณหภูมิที่สูงขึ้นในโหมดการทำงานปกติซึ่งไม่แตกต่างกัน แต่เราเปิดเครื่องดูดฝุ่นในเต้าเสียบที่เงียบและเงียบคลิกสวิตช์ - และพลังงานดูเหมือนว่าจะถูกนำออกไปจากที่ใดก็ได้โดยตัวของมันเองปรากฏขึ้นในรูปแบบของเสียงและการบีบอัดภายในเครื่องใช้ในครัวเรือน

อีกครั้งถ้าเราเสียบตะปูสองตัวลงในซ็อกเก็ตของเต้าเสียบและยึดไว้กับพวกเขาดังนั้นด้วยตัวเราทั้งหมดเราจะรู้สึกถึงความเป็นจริงและความเที่ยงธรรมของการมีอยู่ของกระแสไฟฟ้า แน่นอนว่าการทำเช่นนี้เป็นสิ่งที่ท้อแท้อย่างยิ่ง

แต่ตัวอย่างที่มีเครื่องดูดฝุ่นและเล็บแสดงให้เราเห็นอย่างชัดเจนว่าการศึกษาและทำความเข้าใจเกี่ยวกับกฎหมายพื้นฐานของวิศวกรรมไฟฟ้าก่อให้เกิดความปลอดภัยในการจัดการไฟฟ้าในครัวเรือนรวมทั้งกำจัดอคติที่เชื่อโชคลางที่เกี่ยวข้องกับกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้า

ดังนั้นเราจะพิจารณากฎข้อหนึ่งที่มีค่าที่สุดสำหรับวิศวกรรมไฟฟ้าซึ่งมีประโยชน์ต่อการรู้ และพยายามที่จะทำในรูปแบบที่นิยมมากที่สุด

การค้นพบกฎของโอห์ม

ในปีพ. ศ. 2370 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อเฟรดไซมอนโอห์มได้กำหนดกฎหมายที่เชื่อมโยงกับขนาดของกระแสไฟฟ้าแรงเคลื่อนไฟฟ้าของแบตเตอรี่และความต้านทานของวงจรไฟฟ้าที่เรียบง่ายประกอบด้วยแบตเตอรี่และขั้วของตัวนำที่ต่างกันแบบอนุกรม นอกจากนี้เขาพบว่าสารต่าง ๆ มีความต้านทานกระแสไฟฟ้าต่างกัน

จากการทดลองพบว่าในวงจรอนุกรมประกอบด้วยหลายส่วนที่มีตัวนำความต้านทานต่างกันกระแสในทุกส่วนจะเท่ากันความต่างศักย์ของตัวนำนั้นแตกต่างกันซึ่งโอห์มเรียกว่า "แรงดันตก"

การค้นพบกฎของโอห์มนั้นเป็นขั้นตอนที่สำคัญมากในการศึกษาปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแม่เหล็กซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในทางปฏิบัติ กฎหมายของ Ohm และกฎหมายของ Kirchhoff ซึ่งถูกค้นพบในภายหลังทำให้เป็นครั้งแรกในการคำนวณวงจรไฟฟ้าและเป็นพื้นฐานของวิศวกรรมไฟฟ้าที่เกิดขึ้นใหม่

ประเภทของกฎของโอห์ม

1. รูปแบบที่แตกต่างกันของกฎของโอห์ม

กฎหมายที่สำคัญที่สุดของวิศวกรรมไฟฟ้าคือแน่นอน กฎของโอห์ม. แม้แต่คนที่ไม่เกี่ยวข้องกับวิศวกรรมไฟฟ้าก็รู้ว่ามันมีอยู่จริง แต่ในขณะเดียวกันคำถาม“ คุณรู้จักกฎของโอห์มไหม” ในมหาวิทยาลัยเทคนิคเป็นกับดักสำหรับเด็กนักเรียนที่หยิ่งจองหองและหยิ่ง แน่นอนว่าสหายสหายตอบว่าโอห์มรู้กฎหมายอย่างสมบูรณ์แบบแล้วพวกเขาก็หันไปหาเขาพร้อมคำร้องขอให้นำกฎหมายนี้มาเป็นรูปแบบต่างกัน แล้วปรากฎว่าเด็กนักเรียนชายหรือน้องใหม่ยังต้องศึกษาและเรียนรู้

อย่างไรก็ตามรูปแบบความแตกต่างของกฎของโอห์มนั้นไม่เหมาะสมในทางปฏิบัติ มันสะท้อนให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นกระแสและความแรงของสนาม:

j = G * E

โดยที่ G คือการนำไฟฟ้าของวงจร E คือความแรงของกระแสไฟฟ้า

ทั้งหมดนี้คือความพยายามในการแสดงออก กระแสไฟฟ้าโดยคำนึงถึงคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุของตัวนำเท่านั้นโดยไม่คำนึงถึงพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของมัน (ความยาวเส้นผ่าศูนย์กลางและอื่น ๆ ) รูปแบบที่แตกต่างกันของกฎของโอห์มเป็นทฤษฎีที่บริสุทธิ์ความรู้ในชีวิตประจำวันนั้นไม่จำเป็น

2. รูปแบบที่สมบูรณ์ของกฎของโอห์มสำหรับส่วนลูกโซ่

อีกสิ่งหนึ่งคือรูปแบบที่สมบูรณ์ของการบันทึก อีกทั้งยังมีหลายพันธุ์ ความนิยมสูงสุดของเหล่านี้คือ กฎของโอห์มสำหรับส่วนของโซ่: I = U / R

กล่าวอีกนัยหนึ่งกระแสในส่วนวงจรมักจะสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับส่วนนี้มากขึ้นและความต้านทานของส่วนนี้ที่ต่ำกว่า

กฎหมายชนิดนี้ของโอห์มเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับทุกคนที่อย่างน้อยบางครั้งต้องจัดการกับไฟฟ้า โชคดีที่การเสพติดค่อนข้างง่าย หลังจากทั้งหมดแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายสามารถพิจารณาไม่เปลี่ยนแปลง

สำหรับเต้าเสียบมันคือ 220 โวลต์ ดังนั้นปรากฎว่ากระแสในวงจรขึ้นอยู่กับความต้านทานของวงจรที่เชื่อมต่อกับเต้าเสียบ ดังนั้นคุณธรรมง่าย ๆ : ความต้านทานนี้จะต้องตรวจสอบ

วงจรสั้นที่ทุกคนได้ยินเกิดขึ้นอย่างแม่นยำเพราะความต้านทานต่ำของวงจรภายนอก สมมติว่าเนื่องจากการเชื่อมต่อสายไฟที่ไม่เหมาะสมในกล่องรวมสัญญาณเฟสและสายไฟเป็นกลางจึงเชื่อมต่อกันโดยตรง จากนั้นความต้านทานของส่วนวงจรจะลดลงอย่างรวดเร็วจนเกือบเป็นศูนย์และกระแสจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเป็นค่าที่มาก

หากการเดินสายถูกต้องก็จะทำงาน เบรกเกอร์และถ้ามันไม่ได้อยู่ที่นั่นหรือมีข้อผิดพลาดหรือเลือกไม่ถูกต้องแล้วลวดจะไม่รับมือกับกระแสที่เพิ่มขึ้นมันจะร้อนขึ้นละลายและอาจทำให้เกิดไฟไหม้

แต่มันเกิดขึ้นที่อุปกรณ์ที่เสียบและสวมใส่มานานกว่าหนึ่งชั่วโมงแล้วกลายเป็นสาเหตุ ลัดวงจร. กรณีทั่วไปคือพัดลมขดลวดมอเตอร์ซึ่งเกิดความร้อนสูงเกินไปเนื่องจากการติดขัดของใบมีด

ฉนวนของขดลวดมอเตอร์ไม่ได้ถูกออกแบบมาสำหรับการให้ความร้อนอย่างจริงจังมันจะกลายเป็นไร้ค่าอย่างรวดเร็ว เป็นผลให้วงจรลัดวงจรระหว่างเทิร์นปรากฎซึ่งลดความต้านทานและตามกฎของโอห์มก็นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของกระแส

กระแสที่เพิ่มขึ้นในทางกลับกันทำให้ฉนวนของขดลวดไม่สามารถใช้งานได้อย่างสมบูรณ์และไม่ได้เกิดขึ้นระหว่างทางกลับกัน แต่เกิดการลัดวงจรจริงเต็มรูปแบบ กระแสไฟฟ้านอกเหนือไปจากขดลวดทันทีจากเฟสไปยังลวดเป็นกลาง จริงทั้งหมดข้างต้นสามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะกับพัดลมที่เรียบง่ายและราคาถูกเท่านั้นที่ไม่ได้มีระบบป้องกันความร้อน

แผ่นโกงของ Ohm สำหรับส่วนของโซ่:

กฎของโอห์มสำหรับ AC

ควรสังเกตว่ากฎข้างต้นของกฎของโอห์มอธิบายส่วนของวงจรที่มีแรงดันไฟฟ้าคงที่ ในเครือข่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับจะมีค่ารีแอกแตนซ์เพิ่มเติมและอิมพิแดนซ์ใช้กับสแควร์รูทของผลรวมของกำลังสองของความต้านทานเชิงแอกทีฟและแอคทีฟ

กฎของโอห์มสำหรับส่วนวงจร AC นั้นมีรูปแบบ: I = U / Z,

โดยที่ Z คืออิมพีแดนซ์ของวงจร

แต่ปฏิกิริยาตอบสนองที่มีขนาดใหญ่เป็นลักษณะแรกของเครื่องจักรไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพและอุปกรณ์แปลงพลังงาน ความต้านทานไฟฟ้าภายในของเครื่องใช้ในครัวเรือนและการติดตั้งใช้งานเกือบสมบูรณ์ ดังนั้นในชีวิตประจำวันสำหรับการคำนวณคุณสามารถใช้กฎของโอห์มที่ง่ายที่สุด: I = U / R

3. สัญกรณ์ครบวงจรสำหรับวงจรที่สมบูรณ์

เนื่องจากมีรูปแบบการบันทึกกฎหมายสำหรับส่วนหนึ่งของห่วงโซ่แล้ว กฎของโอห์มสำหรับสายโซ่สมบูรณ์: I = E / (r + R).

นี่ r คือความต้านทานภายในของแหล่งที่มาของเครือข่าย EMF และ R คือความต้านทานรวมของวงจรเอง

เราไม่ต้องไปไกลสำหรับแบบจำลองทางกายภาพเพื่อแสดงถึงสายพันธุ์ย่อยของกฎหมายของโอห์ม ระบบไฟฟ้ารถยนต์แบตเตอรี่ซึ่งเป็นแหล่งที่มาของ EMF

ไม่สามารถพิจารณาได้ว่าความต้านทานของแบตเตอรี่เป็นศูนย์แน่นอนดังนั้นแม้จะมีการลัดวงจรโดยตรงระหว่างขั้วของมัน (ขาดความต้านทาน R) ปัจจุบันจะไม่เติบโตไปไม่มีที่สิ้นสุด แต่เพียงค่าสูง

อย่างไรก็ตามค่าที่สูงนี้ก็เพียงพอที่จะทำให้สายไฟละลายและจุดชนวนผิวของรถ ดังนั้นวงจรไฟฟ้าของรถยนต์จึงป้องกันการลัดวงจรด้วยฟิวส์

การป้องกันดังกล่าวอาจไม่เพียงพอหากเกิดไฟฟ้าลัดวงจรก่อนกล่องฟิวส์ที่สัมพันธ์กับแบตเตอรี่หรือหากมีฟิวส์ชิ้นใดชิ้นหนึ่งถูกแทนที่ด้วยลวดทองแดงชิ้นหนึ่ง จากนั้นมีเพียงความรอดเดียว - มันเป็นสิ่งจำเป็นโดยเร็วที่สุดที่จะทำลายวงจรอย่างสมบูรณ์โดยทิ้ง "มวล" นั่นคือขั้วลบ

4รูปแบบที่สมบูรณ์ของกฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจรที่มีแหล่งกำเนิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า

มันควรจะกล่าวว่ามีการเปลี่ยนแปลงกฎของโอห์มอีกครั้ง - สำหรับส่วนของวงจรที่ประกอบด้วยแหล่งที่มาของแรงเคลื่อนไฟฟ้า:

I = (U + E) / (r + R)

หรือ

I = (U-E) / (r + R)

ที่นี่คุณคือความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นในตอนต้นและตอนท้ายของส่วนที่พิจารณา เครื่องหมายด้านหน้าของขนาดของ EMF ขึ้นอยู่กับทิศทางของสัมพัทธ์กับแรงดันไฟฟ้า

บ่อยครั้งที่จำเป็นต้องใช้กฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจรเมื่อทำการกำหนดพารามิเตอร์ของวงจรเมื่อส่วนหนึ่งของวงจรไม่สามารถใช้สำหรับการศึกษาอย่างละเอียดและไม่เป็นที่สนใจของเรา

สมมติว่ามันถูกซ่อนไว้โดยส่วนหนึ่งของกรณี ในวงจรที่เหลือมีแหล่งที่มาของ EMF และองค์ประกอบที่มีความต้านทานเป็นที่รู้จัก จากนั้นโดยการวัดแรงดันที่อินพุตของส่วนที่ไม่รู้จักของวงจรคุณสามารถคำนวณกระแสและความต้านทานขององค์ประกอบที่ไม่รู้จัก

ผลการวิจัย

ดังนั้นเราจะเห็นได้ว่ากฎหมาย“ เรียบง่าย” ของโอห์มนั้นห่างไกลจากความเรียบง่ายอย่างที่ใครบางคนเห็น เมื่อทราบว่ากฎของโอห์มทุกรูปแบบสามารถเข้าใจและจดจำข้อกำหนดต่าง ๆ เกี่ยวกับความปลอดภัยทางไฟฟ้าได้อย่างง่ายดายรวมทั้งเพิ่มความมั่นใจในการจัดการไฟฟ้า