Legge di Ohm per una catena completa e per un tratto di catena: opzioni per scrivere la formula, descrizione e spiegazione
Non c'è modo per un elettricista professionista o uno specialista di elettronica di aggirare la legge di Ohm nelle proprie attività, risolvendo eventuali problemi relativi alla configurazione, regolazione e riparazione di circuiti elettronici ed elettrici.
In realtà, tutti devono comprendere questa legge. Perché tutti hanno a che fare con l'elettricità nella vita di tutti i giorni.
E sebbene la legge di Ohm del fisico tedesco sia prevista nel curriculum della scuola secondaria, in pratica non viene sempre studiata in modo tempestivo. Pertanto, nel nostro materiale considereremo un argomento così rilevante per la vita e comprenderemo le opzioni per scrivere la formula.
Il contenuto dell'articolo:
Sezione unica e circuito elettrico completo
Considerando un circuito elettrico dal punto di vista dell'applicazione della legge di Ohm al circuito, si dovrebbero notare due possibili opzioni di calcolo: per una sezione separata e per un circuito a tutti gli effetti.
Calcolo della corrente di una sezione di circuito elettrico
Una sezione di un circuito elettrico, di norma, è considerata la parte del circuito che esclude la fonte di campi elettromagnetici, poiché presenta una resistenza interna aggiuntiva.
Pertanto, la formula di calcolo, in questo caso, sembra semplice:
Io = U/R,
Dove, rispettivamente:
- IO – forza attuale;
- U – tensione applicata;
- R - resistenza.
L'interpretazione della formula è semplice: la corrente che scorre attraverso una determinata sezione del circuito è proporzionale alla tensione ad essa applicata e la resistenza è inversamente proporzionale.
Pertanto, la formula descrive chiaramente la dipendenza del flusso di corrente attraverso una sezione separata del circuito elettrico rispetto a determinati valori di tensione e resistenza.
La formula è comoda da usare, ad esempio, quando si calcolano i parametri della resistenza che deve essere saldata nel circuito se vengono fornite tensione e corrente.
La figura sopra aiuterà a determinare, ad esempio, la corrente che scorre attraverso una resistenza da 10 ohm a cui viene applicata una tensione di 12 volt. Sostituendo i valori, troviamo – I = 12 / 10 = 1,2 ampere.
I problemi di trovare la resistenza (quando la corrente e la tensione sono note) o la tensione (quando la tensione e la corrente sono note) vengono risolti in modo simile.
Pertanto è sempre possibile selezionare la tensione operativa richiesta, l'intensità di corrente richiesta e l'elemento resistivo ottimale.
A proposito, i fili di collegamento di qualsiasi circuito sono resistenze. La quantità di carico che devono sopportare è determinata dalla tensione.
Di conseguenza, sempre utilizzando la legge di Ohm, diventa possibile selezionare con precisione la sezione trasversale del conduttore richiesta, a seconda del materiale del nucleo.
Abbiamo istruzioni dettagliate sul nostro sito web calcolo della sezione del cavo in termini di potenza e corrente.
Opzione di calcolo per una catena completa
Un circuito completo è costituito da una sezione (sezioni) e da una sorgente di campi elettromagnetici. Cioè, infatti, la resistenza interna della sorgente EMF viene aggiunta al componente resistivo esistente della sezione del circuito.
Pertanto, è logico modificare leggermente la formula sopra:
Io = U / (R + r)
Naturalmente, il valore della resistenza interna dell'EMF nella legge di Ohm per un circuito elettrico completo può essere considerato trascurabile, sebbene questo valore di resistenza dipenda in gran parte dalla struttura della sorgente EMF.
Tuttavia, quando si calcolano circuiti elettronici complessi, circuiti elettrici con molti conduttori, la presenza di resistenza aggiuntiva è un fattore importante.
Sia per una sezione del circuito che per un circuito completo, è necessario tenere conto del momento naturale: l'uso di corrente costante o variabile.
Se i punti sopra indicati, caratteristici della legge di Ohm, fossero considerati dal punto di vista dell'uso della corrente continua, allora con la corrente alternata tutto sembrerebbe leggermente diverso.
Considerazione dell'effetto della legge su una grandezza variabile
Il concetto di “resistenza” alle condizioni di passaggio di corrente alternata dovrebbe essere considerato più simile al concetto di “impedenza”. Si riferisce alla combinazione di un carico resistivo (Ra) e di un carico resistivo reattivo (Rr).
Tali fenomeni sono causati dai parametri degli elementi induttivi e dalle leggi di commutazione in relazione ad un valore di tensione variabile - un valore di corrente sinusoidale.
In altre parole, c'è un effetto di anticipo (ritardo) dei valori di corrente rispetto ai valori di tensione, che è accompagnato dalla comparsa di potenze attive (resistive) e reattive (induttive o capacitive).
Tali fenomeni sono calcolati utilizzando la formula:
Z=U/I O Z = R + J * (Xl -XC)
Dove: Z – impedenza; R – carico attivo; Xl , XC – carico induttivo e capacitivo; J - coefficiente.
Collegamento seriale e parallelo di elementi
Per gli elementi di un circuito elettrico (sezione di un circuito), un punto caratteristico è una connessione seriale o parallela.
Di conseguenza, ogni tipo di connessione è accompagnata da un diverso modello di flusso di corrente e alimentazione di tensione.A questo proposito, anche la legge di Ohm viene applicata in modo diverso, a seconda della possibilità di includere gli elementi.
Circuito di elementi resistivi collegati in serie
In relazione ad un collegamento in serie (una sezione di un circuito con due componenti), viene utilizzata la seguente formulazione:
- io = io1 = Io2 ;
- U = U1 +U2 ;
- R = R1 +R2
Questa formulazione dimostra chiaramente che, indipendentemente dal numero di componenti resistivi collegati in serie, la corrente che scorre attraverso una sezione del circuito non cambia di valore.
L'entità della tensione applicata ai componenti resistivi effettivi del circuito è la somma e somma il valore della sorgente emf.
In questo caso la tensione su ogni singolo componente è pari a: Ux = I*Rx.
La resistenza totale va considerata la somma dei valori di tutti i componenti resistivi presenti nel circuito.
Circuito di elementi resistivi collegati in parallelo
Nel caso in cui sia presente una connessione parallela di componenti resistivi, la seguente formulazione è considerata corretta in relazione alla legge del fisico tedesco Ohm:
- io = io1 +I2 … ;
- U = U1 =U2 … ;
- 1/R = 1/R1 +1/R2 + …
Non sono escluse possibilità di realizzare tratti circuitali di tipo “misto”, nel caso in cui si utilizzino collegamenti paralleli e seriali.
Per tali opzioni, il calcolo viene solitamente effettuato calcolando inizialmente la valutazione resistiva della connessione parallela. Al risultato ottenuto viene quindi aggiunto il valore del resistore collegato in serie.
Forme integrali e differenziali del diritto
Tutti i punti precedenti con i calcoli sono applicabili alle condizioni in cui nei circuiti elettrici vengono utilizzati conduttori di struttura, per così dire, "omogenea".
Nel frattempo, nella pratica, spesso si ha a che fare con la costruzione di schemi, dove la struttura dei conduttori cambia nelle diverse sezioni. Ad esempio, vengono utilizzati fili di sezione maggiore o, al contrario, più piccoli, realizzati con materiali diversi.
Per tenere conto di tali differenze esiste una variazione della cosiddetta “legge di Ohm differenziale-integrale”. Per un conduttore infinitesimo, il livello di densità di corrente viene calcolato in base al valore di tensione e conduttività.
Per il calcolo differenziale viene utilizzata la seguente formula: J = ό * E
Per il calcolo integrale, pertanto, la formulazione è: I * R = φ1 – φ2 + έ
Tuttavia, questi esempi sono piuttosto vicini alla scuola di matematica superiore e non vengono effettivamente utilizzati nella pratica reale di un semplice elettricista.
Conclusioni e video utile sull'argomento
Un'analisi dettagliata della legge di Ohm nel video qui sotto aiuterà a consolidare finalmente le conoscenze in questa direzione.
Una videolezione unica rafforza qualitativamente la presentazione scritta teorica:
Il lavoro di un elettricista o l’attività di un ingegnere elettronico sono integralmente connessi con i momenti in cui bisogna effettivamente osservare la legge di Georg Ohm in azione. Queste sono una sorta di verità lapalissiana che ogni professionista dovrebbe conoscere.
Non è richiesta una conoscenza approfondita di questo problema: è sufficiente apprendere le tre principali varianti della formulazione per applicarla con successo nella pratica.
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