Alle Arten von Ohmschen Gesetzen. Schullexikon Anwendung des Ohmschen Gesetzes

Das Grundgesetz der Elektrotechnik, mit dem man elektrische Schaltkreise studieren und berechnen kann, ist das Ohmsche Gesetz, das den Zusammenhang zwischen Strom, Spannung und Widerstand herstellt. Es ist notwendig, sein Wesen klar zu verstehen und es bei der Lösung praktischer Probleme richtig anwenden zu können. In der Elektrotechnik werden häufig Fehler gemacht, weil das Ohmsche Gesetz nicht richtig angewendet werden kann.

Das Ohmsche Gesetz für einen Schaltungsabschnitt besagt: Der Strom ist direkt proportional zur Spannung und umgekehrt proportional zum Widerstand.

Wenn Sie die in einem Stromkreis wirkende Spannung mehrmals erhöhen, erhöht sich der Strom in diesem Stromkreis um den gleichen Betrag. Und wenn Sie den Widerstand des Stromkreises mehrmals erhöhen, verringert sich der Strom um den gleichen Betrag. Je höher der Druck und je weniger Widerstand das Rohr der Bewegung des Wassers entgegensetzt, desto größer ist auch der Wasserdurchfluss im Rohr.

In einer gängigen Form lässt sich dieses Gesetz wie folgt formulieren: Je höher die Spannung bei gleichem Widerstand, desto höher der Strom, und gleichzeitig gilt: Je höher der Widerstand bei gleicher Spannung, desto geringer der Strom.

Um das Ohmsche Gesetz mathematisch am einfachsten auszudrücken, wird angenommen, dass Der Widerstand eines Leiters, der bei einer Spannung von 1 V einen Strom von 1 A führt, beträgt 1 Ohm.

Die Stromstärke in Ampere lässt sich immer ermitteln, indem man die Spannung in Volt durch den Widerstand in Ohm dividiert. Deshalb Ohmsches Gesetz für einen Schaltungsabschnitt wird durch die folgende Formel geschrieben:

I = U/R.

Magisches Dreieck

Jeder Abschnitt oder jedes Element eines Stromkreises kann anhand von drei Merkmalen charakterisiert werden: Strom, Spannung und Widerstand.

So verwenden Sie das Ohmsche Dreieck: Schließen Sie den gewünschten Wert. Die anderen beiden Symbole geben die Formel für die Berechnung an. Übrigens nennt man das Ohmsche Gesetz nur eine Formel aus dem Dreieck – diejenige, die die Abhängigkeit des Stroms von Spannung und Widerstand widerspiegelt. Die anderen beiden Formeln sind zwar ihre Konsequenzen, haben aber keine physikalische Bedeutung.

Mit dem Ohmschen Gesetz durchgeführte Berechnungen für einen Abschnitt eines Stromkreises sind korrekt, wenn die Spannung in Volt, der Widerstand in Ohm und der Strom in Ampere ausgedrückt werden. Wenn mehrere Maßeinheiten für diese Größen verwendet werden (z. B. Milliampere, Millivolt, Megaohm usw.), sollten diese in Ampere, Volt bzw. Ohm umgerechnet werden. Um dies zu betonen, wird die Formel des Ohmschen Gesetzes für einen Abschnitt eines Stromkreises manchmal so geschrieben:

Ampere = Volt/Ohm

Sie können den Strom auch in Milliampere und Mikroampere berechnen, während die Spannung in Volt und der Widerstand in Kiloohm bzw. Megaohm ausgedrückt werden sollte.

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Das Ohmsche Gesetz gilt für jeden Abschnitt des Stromkreises. Wenn der Strom in einem bestimmten Abschnitt des Stromkreises bestimmt werden muss, muss die in diesem Abschnitt wirkende Spannung (Abb. 1) durch den Widerstand dieses bestimmten Abschnitts geteilt werden.

Abb. 1. Anwendung des Ohmschen Gesetzes auf einen Abschnitt eines Stromkreises

Lassen Sie uns ein Beispiel für die Berechnung des Stroms anhand des Ohmschen Gesetzes geben. Angenommen, Sie möchten den Strom in einer Lampe mit einem Widerstand von 2,5 Ohm bestimmen, wenn die an die Lampe angelegte Spannung 5 V beträgt. Wenn wir 5 V durch 2,5 Ohm dividieren, erhalten wir einen Stromwert von 2 A. Im zweiten Beispiel haben wir Bestimmen Sie den Strom, der unter dem Einfluss einer Spannung von 500 V in einem Stromkreis mit einem Widerstand von 0,5 MOhm fließt. Dazu geben wir den Widerstand in Ohm an. Wenn wir 500 V durch 500.000 Ohm dividieren, erhalten wir den Wert des Stroms im Stromkreis, der 0,001 A oder 1 mA entspricht.

Wenn Strom und Widerstand bekannt sind, wird die Spannung häufig mithilfe des Ohmschen Gesetzes bestimmt. Schreiben wir die Formel zur Bestimmung der Spannung

U = IR

Aus dieser Formel geht hervor, dass Die Spannung an den Enden eines bestimmten Abschnitts des Stromkreises ist direkt proportional zum Strom und Widerstand. Die Bedeutung dieser Abhängigkeit ist nicht schwer zu verstehen. Wenn Sie den Widerstand eines Abschnitts des Stromkreises nicht ändern, können Sie den Strom nur durch Erhöhen der Spannung erhöhen. Das bedeutet, dass bei konstantem Widerstand ein größerer Strom einer größeren Spannung entspricht. Wenn es notwendig ist, bei unterschiedlichen Widerständen den gleichen Strom zu erhalten, muss bei einem höheren Widerstand eine entsprechend höhere Spannung anliegen.

Die Spannung an einem Abschnitt eines Stromkreises wird oft als Spannung bezeichnet Spannungsabfall. Dies führt oft zu Missverständnissen. Viele Leute denken, dass ein Spannungsabfall eine Art unnötige Spannungsverschwendung ist. In Wirklichkeit sind die Konzepte Spannung und Spannungsabfall gleichwertig.

Die Berechnung der Spannung mithilfe des Ohmschen Gesetzes kann anhand des folgenden Beispiels veranschaulicht werden. Lassen Sie einen Strom von 5 mA durch einen Abschnitt eines Stromkreises mit einem Widerstand von 10 kOhm fließen und Sie müssen die Spannung in diesem Abschnitt bestimmen.

Multiplizieren I = 0,005 A bei R -10000 Ohm, wir erhalten eine Spannung von 5 0 V. Das gleiche Ergebnis könnten wir erhalten, indem wir 5 mA mit 10 kOhm multiplizieren: U = 50 V

In elektronischen Geräten wird der Strom normalerweise in Milliampere und der Widerstand in Kiloohm ausgedrückt. Daher ist es sinnvoll, diese Maßeinheiten bei Berechnungen nach dem Ohmschen Gesetz zu verwenden.

Das Ohmsche Gesetz berechnet auch den Widerstand, wenn Spannung und Strom bekannt sind. Die Formel für diesen Fall lautet wie folgt: R = U/I.

Der Widerstand ist immer ein Verhältnis von Spannung zu Strom. Wenn die Spannung mehrmals erhöht oder verringert wird, erhöht oder verringert sich der Strom um die gleiche Anzahl. Das Verhältnis von Spannung zu Strom, gleich dem Widerstand, bleibt unverändert.

Die Formel zur Widerstandsbestimmung ist nicht so zu verstehen, dass der Widerstand eines gegebenen Leiters vom Abfluss und der Spannung abhängt. Es ist bekannt, dass es von der Länge, der Querschnittsfläche und dem Material des Leiters abhängt. Die Formel zur Widerstandsbestimmung ähnelt optisch der Formel zur Stromberechnung, es gibt jedoch einen grundlegenden Unterschied zwischen ihnen.

Der Strom in einem bestimmten Abschnitt des Stromkreises hängt wirklich von der Spannung und dem Widerstand ab und ändert sich, wenn sich diese ändern. Und der Widerstand eines bestimmten Abschnitts des Stromkreises ist ein konstanter Wert, unabhängig von Spannungs- und Stromänderungen, aber gleich dem Verhältnis dieser Werte.

Wenn in zwei Abschnitten eines Stromkreises derselbe Strom fließt und die an sie angelegten Spannungen unterschiedlich sind, ist klar, dass der Abschnitt, an den die höhere Spannung angelegt wird, einen entsprechend größeren Widerstand hat.

Und wenn unter dem Einfluss der gleichen Spannung in zwei verschiedenen Abschnitten des Stromkreises unterschiedliche Ströme fließen, dann fließt der kleinere Strom immer in dem Abschnitt mit dem größeren Widerstand. All dies ergibt sich aus der Grundformulierung des Ohmschen Gesetzes für einen Stromkreisabschnitt, d. h. aus der Tatsache, dass je größer der Strom, desto größer die Spannung und desto geringer der Widerstand.

Anhand des folgenden Beispiels zeigen wir die Widerstandsberechnung nach dem Ohmschen Gesetz für einen Stromkreisabschnitt. Sie müssen den Widerstand des Abschnitts ermitteln, durch den ein Strom von 50 mA bei einer Spannung von 40 V fließt. Wenn wir den Strom in Ampere ausdrücken, erhalten wir I = 0,05 A. Teilen Sie 40 durch 0,05 und stellen Sie fest, dass der Widerstand 800 Ohm beträgt.

Das Ohmsche Gesetz lässt sich anschaulich als sogenanntes Gesetz darstellen Strom-Spannungs-Kennlinien. Wie Sie wissen, ist eine direkte proportionale Beziehung zwischen zwei Größen eine Gerade, die durch den Ursprung verläuft. Diese Abhängigkeit wird üblicherweise als linear bezeichnet.

In Abb. Abbildung 2 zeigt als Beispiel ein Diagramm des Ohmschen Gesetzes für einen Abschnitt eines Stromkreises mit einem Widerstand von 100 Ohm. Die horizontale Achse stellt die Spannung in Volt und die vertikale Achse den Strom in Ampere dar. Die Skalierung von Strom und Spannung ist frei wählbar. Eine gerade Linie wird so gezeichnet, dass für jeden Punkt das Verhältnis von Spannung zu Strom 100 Ohm beträgt. Wenn beispielsweise U = 50 V, dann I = 0,5 A und R = 50: 0,5 = 100 Ohm.

Reis. 2. Ohmsches Gesetz (Volt-Ampere-Kennlinie)

Der Graph des Ohmschen Gesetzes für negative Strom- und Spannungswerte hat das gleiche Aussehen. Dies zeigt an, dass der Strom im Stromkreis in beide Richtungen gleichmäßig fließt. Je größer der Widerstand, desto weniger Strom wird bei gegebener Spannung erhalten und desto flacher ist die Gerade.

Als Geräte werden Geräte bezeichnet, bei denen die Strom-Spannungs-Kennlinie eine Gerade durch den Koordinatenursprung ist, d. h. der Widerstand konstant bleibt, wenn sich die Spannung oder der Strom ändert lineare Geräte. Es werden auch die Begriffe lineare Schaltkreise und lineare Widerstände verwendet.

Es gibt auch Geräte, bei denen sich der Widerstand ändert, wenn sich Spannung oder Strom ändern. Dann wird der Zusammenhang zwischen Strom und Spannung nicht nach dem Ohmschen Gesetz, sondern auf komplexere Weise ausgedrückt. Bei solchen Geräten ist die Strom-Spannungs-Kennlinie keine gerade Linie, die durch den Koordinatenursprung verläuft, sondern entweder eine Kurve oder eine gestrichelte Linie. Diese Geräte werden als nichtlinear bezeichnet.

Gedächtnisdiagramm für das Ohmsche Gesetz

Im Jahr 1826 veröffentlichte der größte deutsche Physiker Georg Simon Ohm sein Werk „Definition des Gesetzes, nach dem Metalle Kontaktelektrizität leiten“, in dem er das berühmte Gesetz formulierte. Die damaligen Wissenschaftler reagierten mit Feindseligkeit auf die Veröffentlichungen des großen Physikers. Und erst nachdem ein anderer Wissenschaftler, Claude Poulier, experimentell zu den gleichen Schlussfolgerungen kam, wurde das Ohmsche Gesetz weltweit anerkannt.

– ein physikalisches Muster, das die Beziehung zwischen Strom, Spannung und Widerstand eines Leiters bestimmt.Es gibt zwei Hauptformen.

Formulierung Ohmsches Gesetz für einen Abschnitt eines Stromkreises – Der Strom ist direkt proportional zur Spannung und umgekehrt proportional zum Widerstand .

Dieser einfache Ausdruck hilft in der Praxis, eine Vielzahl von Problemen zu lösen. Zum besseren Auswendiglernen lösen wir das Problem.

Problem 1.1

Die Aufgabe ist einfach: Ermitteln Sie den Widerstand eines Kupferdrahts und berechnen Sie dann den Strom mithilfe der Formel des Ohmschen Gesetzes für einen Abschnitt des Stromkreises. Lass uns anfangen.

Formulierung Ohmsches Gesetz für einen vollständigen Stromkreis - Die Stromstärke ist direkt proportional zur Summe der EMK des Stromkreises und umgekehrt proportional zur Summe der Widerstände von Quelle und Stromkreis, wobei E die EMK ist, R der Stromkreiswiderstand ist und r der Innenwiderstand der Quelle ist.

Hier können Fragen auftauchen. Was ist zum Beispiel EMF? Die elektromotorische Kraft ist eine physikalische Größe, die die Arbeit externer Kräfte in einer EMF-Quelle charakterisiert. In einer normalen AA-Batterie ist EMF beispielsweise eine chemische Reaktion, die dazu führt, dass Ladungen von einem Pol zum anderen wandern. Das Wort selbst ist Elektro Fahren besagt, dass diese Kraft Elektrizität, also Ladung, bewegt.

Jeder hat einen Innenwiderstand r, dieser hängt von den Parametern der Quelle selbst ab. Es gibt auch einen Widerstand R im Stromkreis; dieser hängt von den Parametern des Stromkreises selbst ab.

Die Formel des Ohmschen Gesetzes für eine vollständige Kette kann in einer anderen Form dargestellt werden. Nämlich: Die EMF der Stromkreisquelle ist gleich der Summe der Spannungsabfälle an der Quelle und am externen Stromkreis.

Um das Material zu festigen, lösen wir zwei Probleme mit der FormelOhmsches Gesetz für einen vollständigen Stromkreis.

Problem 2.1

Ermitteln Sie die Stromstärke im Stromkreis, wenn bekannt ist, dass der Stromkreiswiderstand 11 Ohm beträgt und die daran angeschlossene Quelle eine EMK von 12 V und einen Innenwiderstand von 1 Ohm hat.

Lassen Sie uns nun ein schwierigeres Problem lösen.

Problem 2.2

Die EMF-Quelle wird über einen 1 m langen Kupferdraht mit einer Querschnittsfläche von 1 mm 2 an einen Widerstand mit einem Widerstand von 10 Ohm angeschlossen. Ermitteln Sie die Stromstärke, wobei Sie wissen, dass die Quellen-EMK 12 V und der Innenwiderstand 1,9825 Ohm beträgt.

Lass uns anfangen.

Durch elektrische Spannung fließt Strom. Für das Auftreten von Strom reicht jedoch nicht das Vorhandensein von Spannung allein aus, sondern es ist auch ein geschlossener Stromkreis erforderlich.

So wie der Wasserunterschied (d. h. der Wasserdruck) zwischen zwei Niveaus gemessen wird, wird die elektrische Spannung zwischen zwei Punkten mit einem Voltmeter gemessen.

Die Maßeinheit für Spannung und elektromotorische Kraft ist 1 Volt (1 V). Eine Spannung von 1 V hat ein Volta-Element (Kupfer- und Zinkplatten in verdünnter Schwefelsäure). Ein normales Weston-Element hat eine konstante und genaue Spannung von 1,0183 V bei 20 °C.

Das Ohmsche Gesetz drückt den Zusammenhang zwischen elektrischem Strom I, Spannung U und Widerstand r aus. Der elektrische Strom ist direkt proportional zur Spannung und umgekehrt proportional zum Widerstand: I = U/r

Weitere Details finden Sie hier:

Beispiele:

1. Eine Taschenlampe wird an eine Trockenbatterie mit einer Spannung von 2,5 V angeschlossen. Welcher Strom fließt durch die Glühbirne, wenn ihr Widerstand 8,3 Ohm beträgt (Abb. 1)?

Reis. 1.

I = U/r = 4,5/15 = 0,3 A

2. Eine Glühbirne, deren Spirale einen Widerstand von 15 Ohm hat, wird an eine Batterie mit einer Spannung von 4,5 V angeschlossen. Welcher Strom fließt durch die Glühbirne (Abbildung 2 zeigt den Anschlussplan)?

Reis. 2.

In beiden Fällen fließt der gleiche Strom durch die Glühbirne, im zweiten Fall wird jedoch mehr Strom verbraucht (die Glühbirne leuchtet stärker).

3. Die Heizwendel eines Elektroherds hat einen Widerstand von 97 Ohm und ist an ein Netz mit einer Spannung von U = 220 V angeschlossen. Welcher Strom fließt durch die Wendel? Siehe Abb. für den Anschlussplan. 3.

Reis. 3.

I = U/r = 220/97 = 2,27 A

Der Spulenwiderstand von 97 Ohm ist unter Berücksichtigung der Erwärmung angegeben. Im kalten Zustand ist der Widerstand geringer.

4. Voltmeter gemäß dem Diagramm in Abb. an den Stromkreis angeschlossen. 4 zeigt die Spannung U = 20 V. Welcher Strom fließt durch das Voltmeter, wenn r V = 1000 Ohm ist?

Reis. 4.

Iv = U/rv = 20/1000 = 0,02 A = 20 mA

5. Eine Glühbirne (4,5 V, 0,3 A) ist in Reihe mit einem Rheostat r = 10 Ohm und einer Batterie mit einer Spannung von U = 4 V geschaltet. Welcher Strom fließt durch die Glühbirne, wenn der Rheostat-Schieber auf Position steht? 1, 2 bzw. 3 (Abbildung 5 zeigt den Anschlussplan)?

Reis. 5.

Berechnen wir den Widerstand der Glühbirne anhand ihrer Daten: r l = 4,5/3 = 15 Ohm

Wenn sich der Schieber in Position 1 befindet, ist der gesamte Rheostat eingeschaltet, d. h. der Stromkreiswiderstand erhöht sich um 10 Ohm.

Der Strom beträgt I1 = U/(r l + r) = 0,16 A = 4/25 = 0,16 A.

In Position 2 fließt der Strom durch die Hälfte des Rheostaten, d. h. r = 5 Ohm. I2 = 4/15 = 0,266.

In Position 3 ist der Rheostat kurzgeschlossen (abgeschaltet). Der Strom wird am größten sein, da er nur durch die Spirale der Glühbirne fließt: I h = 4/15 = 0,266 A.

6. Die beim Durchgang des elektrischen Stroms vom Transformator erzeugte Wärme wird zum Erhitzen eines gefrorenen Eisenrohrs mit einem Innendurchmesser von 500 mm und einer Wandstärke von 4 mm verwendet. An den Punkten 1 und 2 im Abstand von 10 m wird eine Sekundärspannung von 3 V angelegt. Welcher Strom fließt durch das Eisenrohr (Abb. 6)?

Reis. 6.

Berechnen wir zunächst den Rohrwiderstand r, wofür wir den Rohrquerschnitt, also die Ringfläche, berechnen müssen:

Elektrischer Widerstand eines Eisenrohres r = ρl/S = 0,13 x (10/679)= 0,001915 O m.

Der durch das Rohr fließende Strom beträgt: I = U/r = 3/0,001915 = 1566 A.

Siehe auch zu diesem Thema:

Hallo, liebe Leser der Electrician's Notes-Website.

Heute eröffne ich einen neuen Abschnitt auf der Website mit dem Namen.

In diesem Abschnitt werde ich versuchen, Ihnen elektrotechnische Sachverhalte anschaulich und einfach zu erklären. Ich sage gleich, dass wir uns nicht zu sehr mit theoretischem Wissen befassen werden, aber wir werden die Grundlagen in ausreichender Reihenfolge kennenlernen.

Als Erstes möchte ich Ihnen das Ohmsche Gesetz für einen Abschnitt einer Kette vorstellen. Dies ist das grundlegendste Gesetz, das jeder kennen sollte.

Die Kenntnis dieses Gesetzes ermöglicht es uns, die Werte von Strom, Spannung (Potentialdifferenz) und Widerstand in einem Abschnitt des Stromkreises einfach und genau zu bestimmen.

Wer ist Om? Eine kleine Geschichte

Das Ohmsche Gesetz wurde 1826 vom berühmten deutschen Physiker Georg Simon Ohm entdeckt. So sah er aus.

Ich werde Ihnen nicht die gesamte Biografie von Georg Ohm erzählen. Weitere Informationen hierzu finden Sie auf anderen Ressourcen.

Ich werde nur das Wichtigste sagen.

Nach ihm ist das grundlegendste Gesetz der Elektrotechnik benannt, das wir bei komplexen Berechnungen im Design, in der Produktion und im Alltag aktiv nutzen.

Das Ohmsche Gesetz für einen homogenen Abschnitt einer Kette lautet wie folgt:

I – der Wert des Stroms, der durch einen Abschnitt des Stromkreises fließt (gemessen in Ampere)

U – Spannungswert an einem Abschnitt des Stromkreises (gemessen in Volt)

R – Widerstandswert des Schaltungsabschnitts (gemessen in Ohm)

Wenn man die Formel in Worten erklärt, stellt sich heraus, dass die Stromstärke proportional zur Spannung und umgekehrt proportional zum Widerstand des Schaltungsabschnitts ist.

Machen wir ein Experiment

Um die Formel nicht in Worten, sondern in Taten zu verstehen, müssen Sie das folgende Diagramm zusammenstellen:

Der Zweck dieses Artikels besteht darin, klar zu zeigen, wie das Ohmsche Gesetz für einen Abschnitt eines Stromkreises angewendet wird. Deshalb habe ich diese Schaltung auf meiner Werkbank zusammengebaut. Sehen Sie unten, wie sie aussieht.

Mit der Steuertaste (Wahltaste) können Sie am Ausgang zwischen Konstantspannung und Wechselspannung wählen. In unserem Fall wird eine konstante Spannung verwendet. Ich ändere den Spannungspegel mit einem Labor-Spartransformator (LATR).

In unserem Experiment verwende ich eine Spannung an einem Abschnitt des Stromkreises von 220 (V). Wir prüfen die Ausgangsspannung mit einem Voltmeter.

Jetzt sind wir bereit, unser eigenes Experiment durchzuführen und das Ohmsche Gesetz in der Realität zu testen.

Im Folgenden werde ich 3 Beispiele nennen. In jedem Beispiel ermitteln wir den erforderlichen Wert mit zwei Methoden: per Formel und auf praktische Weise.

Beispiel 1

Im ersten Beispiel müssen wir den Strom (I) im Stromkreis ermitteln, indem wir die Größe der Konstantspannungsquelle und den Widerstandswert der LED-Glühbirne kennen.

Die Spannung der Gleichspannungsquelle beträgt U = 220 (V). Der Widerstand einer LED-Glühbirne beträgt R = 40740 (Ohm).

Mit der Formel ermitteln wir den Strom im Stromkreis:

I = U/R = 220 / 40740 = 0,0054 (A)

Wir schalten die LED-Glühbirne in Reihe, schalten sie im Amperemeter-Modus ein und messen den Strom im Stromkreis.

Das Display des Multimeters zeigt den Strom des Stromkreises an. Sein Wert beträgt 5,4 (mA) oder 0,0054 (A), was dem durch die Formel ermittelten Strom entspricht.

Beispiel Nr. 2

Im zweiten Beispiel müssen wir die Spannung (U) eines Abschnitts des Stromkreises ermitteln, indem wir die Stromstärke im Stromkreis und den Widerstandswert der LED-Glühbirne kennen.

I = 0,0054 (A)

R = 40740 (Ohm)

Mit der Formel ermitteln wir die Spannung des Stromkreisabschnitts:

U = I*R = 0,0054 *40740 = 219,9 (V) = 220 (V)

Lassen Sie uns nun das erzielte Ergebnis auf praktische Weise überprüfen.

Wir schließen ein im Voltmeter-Modus eingeschaltetes Multimeter parallel zur LED-Glühbirne an und messen die Spannung.

Das Display des Multimeters zeigt die gemessene Spannung an. Sein Wert beträgt 220 (V), was der Spannung entspricht, die mithilfe der Formel des Ohmschen Gesetzes für einen Abschnitt des Stromkreises ermittelt wird.

Beispiel Nr. 3

Im dritten Beispiel müssen wir den Widerstand (R) eines Stromkreisabschnitts ermitteln und dabei die Stärke des Stroms im Stromkreis und den Spannungswert des Stromkreisabschnitts kennen.

I = 0,0054 (A)

U = 220 (V)

Lassen Sie uns erneut die Formel verwenden und den Widerstand des Stromkreisabschnitts ermitteln:

R = U/I = 220/0,0054 = 40740,7 (Ohm)

Lassen Sie uns nun das erzielte Ergebnis auf praktische Weise überprüfen.

Wir messen den Widerstand einer LED-Glühbirne mit einem Multimeter.

Der resultierende Wert war R = 40740 (Ohm), was dem durch die Formel gefundenen Widerstand entspricht.

Wie einfach ist es, sich das Ohmsche Gesetz für einen Abschnitt eines Stromkreises zu merken!!!

Um nicht verwirrt zu werden und sich die Formel leicht zu merken, können Sie einen kleinen Hinweis verwenden, den Sie selbst durchführen können.

Zeichnen Sie ein Dreieck und geben Sie die Parameter des Stromkreises gemäß der folgenden Abbildung ein. Du solltest es so hinbekommen.

Wie benutzt man es?

Die Verwendung des Hinweisdreiecks ist sehr einfach und unkompliziert. Schließen Sie mit Ihrem Finger den Schaltungsparameter, der gefunden werden muss.

Liegen die übrigen Parameter des Dreiecks auf derselben Ebene, müssen sie multipliziert werden.

Liegen die übrigen Parameter des Dreiecks auf unterschiedlichen Ebenen, ist es notwendig, den oberen Parameter durch den unteren zu dividieren.

Mit Hilfe eines Hinweisdreiecks werden Sie in der Formel nicht verwirrt. Aber es ist besser, es wie das Einmaleins zu lernen.

Schlussfolgerungen

Am Ende des Artikels werde ich ein Fazit ziehen.

Elektrischer Strom ist ein gerichteter Elektronenfluss von Punkt B mit Minuspotential zu Punkt A mit Pluspotential. Und je höher die Potentialdifferenz zwischen diesen Punkten ist, desto mehr Elektronen bewegen sich von Punkt B nach Punkt A, d.h. Der Strom im Stromkreis erhöht sich, sofern der Stromkreiswiderstand unverändert bleibt.

Der Widerstand der Glühbirne wirkt jedoch dem Stromfluss entgegen. Und je größer der Widerstand im Stromkreis (Reihenschaltung mehrerer Glühbirnen) ist, desto geringer ist bei konstanter Netzspannung der Strom im Stromkreis.

P.S. Hier im Internet habe ich einen lustigen, aber erklärenden Cartoon zum Thema Ohmsches Gesetz für einen Stromkreisabschnitt gefunden.

Im Jahr 1826 machte der deutsche Wissenschaftler Georg Ohm eine Entdeckung und beschrieb sie
ein empirisches Gesetz über die Beziehung zwischen Indikatoren wie Stromstärke, Spannung und Eigenschaften des Leiters im Stromkreis. Später wurde es nach dem Namen des Wissenschaftlers als Ohmsches Gesetz bezeichnet.

Später stellte sich heraus, dass diese Merkmale nichts anderes sind als der Widerstand des Leiters, der bei seinem Kontakt mit Elektrizität entsteht. Dies ist der äußere Widerstand (R). Es gibt auch einen Innenwiderstand (r), der für die Stromquelle charakteristisch ist.

Ohmsches Gesetz für einen Schaltungsabschnitt

Gemäß dem verallgemeinerten Ohmschen Gesetz für einen bestimmten Abschnitt eines Stromkreises ist die Stromstärke in einem Abschnitt des Stromkreises direkt proportional zur Spannung an den Enden des Abschnitts und umgekehrt proportional zum Widerstand.

Dabei ist U die Spannung an den Enden des Abschnitts, I die Stromstärke und R der Widerstand des Leiters.

Unter Berücksichtigung der obigen Formel ist es möglich, die unbekannten Werte von U und R durch einfache mathematische Operationen zu ermitteln.

Die oben genannten Formeln gelten nur, wenn das Netzwerk nur Widerstand erfährt.

Ohmsches Gesetz für einen geschlossenen Stromkreis

Die Stromstärke des gesamten Stromkreises ist gleich der EMK dividiert durch die Summe der Widerstände der homogenen und inhomogenen Abschnitte des Stromkreises.

Ein geschlossenes Netzwerk hat sowohl interne als auch externe Widerstände. Daher werden die Beziehungsformeln unterschiedlich sein.

Dabei ist E die elektromotorische Kraft (EMF), R der äußere Widerstand der Quelle und r der innere Widerstand der Quelle.

Ohmsches Gesetz für einen ungleichmäßigen Abschnitt eines Stromkreises

Ein geschlossenes Stromnetz enthält Abschnitte linearer und nichtlinearer Natur. Abschnitte, die keine Stromquelle haben und nicht von äußeren Einflüssen abhängen, sind linear, und Abschnitte, die eine Quelle enthalten, sind nichtlinear.

Das Ohmsche Gesetz für einen Abschnitt eines Netzwerks homogener Natur wurde oben angegeben. Das Gesetz über den nichtlinearen Abschnitt hat die folgende Form:

I = U/ R = f1 – f2 + E/ R

Dabei ist f1 – f2 die Potenzialdifferenz an den Endpunkten des betrachteten Netzabschnitts

R – Gesamtwiderstand des nichtlinearen Abschnitts der Schaltung

Die EMK eines nichtlinearen Abschnitts eines Stromkreises kann größer als Null oder kleiner sein. Wenn die Bewegungsrichtung des von der Quelle kommenden Stroms mit der Strombewegung im Stromnetz übereinstimmt, überwiegt die Bewegung positiver Ladungen und die EMF ist positiv. Wenn die Richtungen übereinstimmen, wird die Bewegung der durch den EMF erzeugten negativen Ladungen im Netzwerk zunehmen.

Ohmsches Gesetz für Wechselstrom

Wenn im Netzwerk Kapazität oder Trägheit vorhanden sind, muss bei den Berechnungen berücksichtigt werden, dass sie ihren eigenen Widerstand erzeugen, wodurch der Strom variabel wird.

Das Ohmsche Gesetz für Wechselstrom sieht folgendermaßen aus:

wobei Z der Widerstand über die gesamte Länge des Stromnetzes ist. Sie wird auch Impedanz genannt. Die Impedanz besteht aus aktivem und reaktivem Widerstand.

Das Ohmsche Gesetz ist kein grundlegendes wissenschaftliches Gesetz, sondern nur eine empirische Beziehung und kann unter bestimmten Bedingungen möglicherweise nicht eingehalten werden:

• Wenn das Netzwerk eine hohe Frequenz hat, ändert sich das elektromagnetische Feld mit hoher Geschwindigkeit und die Trägheit der Ladungsträger muss bei den Berechnungen berücksichtigt werden;
• Bei niedrigen Temperaturen mit supraleitenden Substanzen;
• Wenn ein Leiter durch die fließende Spannung stark erhitzt wird, wird das Verhältnis von Strom zu Spannung variabel und entspricht möglicherweise nicht dem allgemeinen Gesetz;
• Wenn ein Leiter oder Dielektrikum unter Hochspannung steht;
• In LED-Lampen;
• In Halbleitern und Halbleiterbauelementen.

Elemente und Leiter, die dem Ohmschen Gesetz entsprechen, werden wiederum als ohmsch bezeichnet.

Das Ohmsche Gesetz kann eine Erklärung für einige Naturphänomene liefern. Wenn wir beispielsweise Vögel auf Hochspannungsleitungen sitzen sehen, stellen wir uns die Frage: Warum sind sie von elektrischem Strom nicht betroffen? Das ist ganz einfach erklärt. Auf Drähten sitzende Vögel sind eine Art Leiter. Der größte Teil der Spannung fällt auf die Lücken zwischen den Vögeln, und der Teil, der auf die „Leiter“ selbst fällt, stellt für sie keine Gefahr dar.

Diese Regel funktioniert jedoch nur bei einem einzelnen Kontakt. Wenn ein Vogel mit seinem Schnabel oder Flügel einen Draht oder einen Telegrafenmast berührt, stirbt er unweigerlich an der enormen Spannung, die in diesen Bereichen herrscht. Solche Fälle kommen überall vor. Aus Sicherheitsgründen wurden daher in einigen Siedlungen spezielle Vorrichtungen installiert, um Vögel vor gefährlicher Spannung zu schützen. Vögel sind auf solchen Sitzstangen völlig sicher.

Auch in der Praxis findet das Ohmsche Gesetz häufig Anwendung. Schon die Berührung eines blanken Kabels kann für den Menschen tödlich sein. In manchen Fällen kann der Widerstand des menschlichen Körpers jedoch unterschiedlich sein.

Trockene und intakte Haut ist beispielsweise widerstandsfähiger gegen die Einwirkung von Elektrizität als eine Wunde oder eine mit Schweiß bedeckte Haut. Durch Überlastung, nervöse Anspannung und Vergiftung kann eine Person bereits bei geringer Spannung einen starken Stromschlag erleiden.

Im Durchschnitt beträgt der Widerstand des menschlichen Körpers 700 Ohm, was bedeutet, dass eine Spannung von 35 V für den Menschen ungefährlich ist. Beim Arbeiten mit hohen Spannungen verwenden Spezialisten.