Mindenféle Ohm-törvény. Iskolai enciklopédia Az Ohm-törvény alkalmazása
Az elektrotechnika alaptörvénye, amellyel az elektromos áramköröket tanulmányozhatja és kiszámíthatja, az Ohm törvénye, amely meghatározza az áram, a feszültség és az ellenállás közötti kapcsolatot. Világosan meg kell érteni a lényegét, és tudni kell helyesen használni a gyakorlati problémák megoldása során. Az elektrotechnikában gyakran követnek el hibákat az Ohm-törvény helyes alkalmazásának képtelensége miatt.
Az Ohm-törvény egy áramköri szakaszra kimondja: az áram egyenesen arányos a feszültséggel és fordítottan arányos az ellenállással.
Ha többször megnöveli az elektromos áramkörben ható feszültséget, akkor az áramkörben lévő áram ugyanannyival nő. És ha többször növeli az áramkör ellenállását, akkor az áramerősség ugyanannyival csökken. Hasonlóképpen, minél nagyobb a nyomás és minél kisebb ellenállást biztosít a cső a víz mozgásával szemben, annál nagyobb a vízáramlás a csőben.
Népszerű formában ezt a törvényt a következőképpen lehet megfogalmazni: minél nagyobb a feszültség azonos ellenállás mellett, annál nagyobb az áramerősség, ugyanakkor minél nagyobb az ellenállás azonos feszültség mellett, annál kisebb az áramerősség.
Az Ohm-törvény legegyszerűbben matematikai kifejezéséhez úgy gondolják, hogy Az 1 V feszültség mellett 1 A áramot hordozó vezető ellenállása 1 ohm.
Az áramerősség amperben mindig meghatározható úgy, hogy a voltban megadott feszültséget elosztjuk az ohmban mért ellenállással. Ezért Ohm törvénye egy áramköri szakaszra a következő képlettel írjuk:
I = U/R.
Varázslatos háromszög
Az elektromos áramkör bármely szakasza vagy eleme három jellemzővel jellemezhető: áram, feszültség és ellenállás.
Az Ohm-háromszög használata: zárja be a kívánt értéket - a másik két szimbólum adja meg a kiszámításához szükséges képletet. Mellesleg, Ohm törvényét csak egy képletnek nevezik a háromszögből - azt, amely tükrözi az áram feszültségtől és ellenállástól való függőségét. A másik két képletnek, bár annak következményei, nincs fizikai jelentése.
Az Ohm törvénye alapján az áramkör egy szakaszára végzett számítások helyesek lesznek, ha a feszültséget voltban, az ellenállást ohmban és az áramot amperben fejezzük ki. Ha ezeknek a mennyiségeknek több mértékegységét használjuk (például milliamper, millivolt, megaohm stb.), akkor ezeket amperre, voltra és ohmra kell konvertálni. Ennek hangsúlyozására néha az Ohm-törvény képlete az áramkör egy szakaszára így íródik le:
amper = volt/ohm
Kiszámolhatja az áramerősséget milliamperben és mikroamperben is, miközben a feszültséget voltban, az ellenállást kiloohmban és megaohmban kell kifejezni.
További cikkek az elektromosságról egy egyszerű és hozzáférhető prezentációban:
Ohm törvénye az áramkör bármely szakaszára érvényes. Ha az áramkör egy adott szakaszában meg kell határozni az áramerősséget, akkor az ebben a szakaszban ható feszültséget (1. ábra) el kell osztani az adott szakasz ellenállásával.
1. ábra Ohm törvényének alkalmazása egy áramkör szakaszára
Nézzünk egy példát az áram kiszámítására Ohm törvénye alapján. Tegyük fel, hogy meg akarja határozni egy 2,5 Ohm ellenállású lámpa áramát, ha a lámpára alkalmazott feszültség 5 V. 5 V-ot 2,5 Ohm-mal osztva 2 A áramértéket kapunk. A második példában határozza meg az áramot, amely 500 V-os feszültség hatására 0,5 MOhm ellenállású áramkörben folyik. Ehhez az ellenállást ohmban fejezzük ki. Az 500 V-ot 500 000 Ohm-mal elosztva megkapjuk az áramkörben lévő áram értékét, amely 0,001 A vagy 1 mA.
Gyakran az áramerősség és az ellenállás ismeretében a feszültséget Ohm törvénye alapján határozzák meg. Írjuk fel a feszültség meghatározására szolgáló képletet
U = IR
Ebből a képletből egyértelmű, hogy az áramkör adott szakaszának végein a feszültség egyenesen arányos az áramerősséggel és az ellenállással. Ennek a függőségnek a jelentését nem nehéz megérteni. Ha nem változtatja meg az áramkör egy részének ellenállását, akkor az áramot csak a feszültség növelésével növelheti. Ez azt jelenti, hogy állandó ellenállás mellett a nagyobb áram nagyobb feszültségnek felel meg. Ha ugyanazt az áramot kell elérni különböző ellenállásokon, akkor nagyobb ellenállásnál ennek megfelelően nagyobb feszültségnek kell lennie.
Az áramkör egy szakaszán lévő feszültséget gyakran nevezik feszültségesés. Ez gyakran félreértésekhez vezet. Sokan azt gondolják, hogy a feszültségesés egyfajta felesleges feszültség. A valóságban a feszültség és a feszültségesés fogalma egyenértékű.
A feszültség kiszámítása Ohm törvénye alapján a következő példával szemléltethető. Hagyjon 5 mA áramot áthaladni az áramkör 10 kOhm ellenállású szakaszán, és meg kell határoznia a feszültséget ebben a szakaszban.
Szorzás I = 0,005 A R -10000 Ohm mellett, 5 0 V feszültséget kapunk. Ugyanezt az eredményt kaphatjuk, ha 5 mA-t megszorozunk 10 kOhmmal: U = 50 V
Az elektronikus eszközökben az áramerősséget általában milliamperben, az ellenállást pedig kiloohmban fejezik ki. Ezért kényelmes ezeket a mértékegységeket használni az Ohm-törvény szerinti számításokhoz.
Ohm törvénye az ellenállást is kiszámítja, ha a feszültség és az áram ismert. A képlet erre az esetre a következőképpen írható: R = U/I.
Az ellenállás mindig a feszültség és az áram aránya. Ha a feszültséget többször növeljük vagy csökkentjük, az áramerősség ugyanannyiszor nő vagy csökken. A feszültség és az áram aránya, amely megegyezik az ellenállással, változatlan marad.
Az ellenállás meghatározására szolgáló képletet nem úgy kell érteni, hogy egy adott vezető ellenállása függ a kiáramlástól és a feszültségtől. Ismeretes, hogy ez függ a vezető hosszától, keresztmetszeti területétől és anyagától. Kinézetre az ellenállás meghatározására szolgáló képlet hasonlít az áram kiszámításának képletére, de alapvető különbség van közöttük.
Az áramkör egy adott szakaszában az áramerősség valóban függ a feszültségtől és az ellenállástól, és változik, amikor ezek változnak. Az áramkör egy adott szakaszának ellenállása pedig egy állandó érték, amely független a feszültség és az áram változásaitól, de megegyezik ezen értékek arányával.
Ha egy áramkör két szakaszán ugyanaz az áram halad át, és a rájuk kapcsolt feszültségek eltérőek, akkor nyilvánvaló, hogy az a szakasz, amelyre a nagyobb feszültséget kapcsolják, ennek megfelelően nagyobb ellenállással rendelkezik.
És ha ugyanazon feszültség hatására különböző áramok haladnak át az áramkör két különböző szakaszán, akkor a kisebb áram mindig a nagyobb ellenállású szakaszon lesz. Mindez az áramkör egy szakaszára vonatkozó Ohm-törvény alapvető megfogalmazásából következik, vagyis abból, hogy minél nagyobb az áramerősség, annál nagyobb a feszültség és annál kisebb az ellenállás.
A következő példában bemutatjuk az ellenállás számítását az Ohm törvénye alapján egy áramkör szakaszára. Meg kell találnia annak a szakasznak az ellenállását, amelyen 50 mA áram halad át 40 V feszültség mellett. Az áramerősséget amperben kifejezve azt kapjuk, hogy I = 0,05 A. Osszuk el 40-et 0,05-tel, és állapítsuk meg, hogy az ellenállás 800 Ohm.
Az Ohm-törvény egyértelműen ábrázolható az ún áram-feszültség jellemzők. Mint tudják, két mennyiség közötti egyenes arányos kapcsolat a koordináták origóján áthaladó egyenes. Az ilyen függőséget általában lineárisnak nevezik.
ábrán. A 2. ábra az Ohm törvényének grafikonját mutatja példaként egy 100 ohmos ellenállású áramkör szakaszára. A vízszintes tengely a feszültséget jelöli voltban, a függőleges tengely pedig az áramerősséget amperben. Az áram és feszültség skála tetszés szerint választható. Egy egyenes vonalat húzunk úgy, hogy bármely pontban a feszültség és az áram aránya 100 Ohm. Például, ha U = 50 V, akkor I = 0,5 A és R = 50: 0,5 = 100 Ohm.
Rizs. 2. Ohm törvénye (volt-amper karakterisztika)
Az Ohm-törvény grafikonja az áram és a feszültség negatív értékeire ugyanúgy néz ki. Ez azt jelzi, hogy az áramkörben az áram mindkét irányban egyformán folyik. Minél nagyobb az ellenállás, annál kisebb az áramerősség adott feszültség mellett, és annál laposabb az egyenes.
Azokat az eszközöket, amelyekben az áram-feszültség karakterisztikája a koordináták origóján átmenő egyenes, azaz az ellenállás állandó marad a feszültség vagy az áram változása esetén. lineáris eszközök. A lineáris áramkörök és a lineáris ellenállások kifejezéseket is használják.
Vannak olyan eszközök is, amelyekben az ellenállás megváltozik, ha a feszültség vagy az áram változik. Ekkor az áram és a feszültség kapcsolatát nem Ohm törvénye szerint fejezzük ki, hanem bonyolultabb módon. Az ilyen eszközöknél az áram-feszültség karakterisztika nem a koordináták origóján áthaladó egyenes lesz, hanem vagy görbe, vagy szaggatott vonal. Ezeket az eszközöket nemlineárisnak nevezzük.
Mnemonikus diagram az Ohm-törvényhez
1826-ban a legnagyobb német fizikus, Georg Simon Ohm publikálta „A törvény meghatározása, amely szerint a fémek érintkezési elektromosságot vezetnek” című munkáját, ahol a híres törvény megfogalmazását adja. Az akkori tudósok ellenségesen fogadták a nagy fizikus publikációit. És csak miután egy másik tudós, Claude Poulier kísérletileg ugyanerre a következtetésre jutott, Ohm törvényét az egész világon elismerték.
– egy fizikai minta, amely meghatározza a kapcsolatot az áram, a feszültség és a vezető ellenállása között.Két fő formája van.
Formuláció Ohm törvénye az áramkör egy szakaszára – Az áramerősség egyenesen arányos a feszültséggel és fordítottan arányos az ellenállással .
Ez az egyszerű kifejezés sokféle probléma megoldásában segít a gyakorlatban. A jobb memorizálás érdekében oldjuk meg a problémát.
Probléma 1.1
A feladat egyszerű: meg kell találni egy rézhuzal ellenállását, majd az áramkör egy szakaszára az Ohm-törvény képletével kiszámítani az áramerősséget. Kezdjük el.
Formuláció Ohm törvénye a teljes áramkörre - az áramerősség egyenesen arányos az áramkör EMF-jének összegével, és fordítottan arányos a forrás és az áramkör ellenállásainak összegével, ahol E az emf, R az áramkör ellenállása, r a forrás belső ellenállása.
Itt kérdések merülhetnek fel. Például mi az EMF? Az elektromotoros erő olyan fizikai mennyiség, amely az EMF-forrásban a külső erők munkáját jellemzi. Például egy hagyományos AA elemben az EMF egy kémiai reakció, amelynek hatására a töltések egyik pólusról a másikra mozognak. Maga a szó az elektro vezetés azt mondja, hogy ez az erő mozgatja az elektromosságot, vagyis a töltést.
Mindegyiknek van egy belső ellenállása r, ez magának a forrásnak a paramétereitől függ. Az áramkörben van egy R ellenállás is, amely magának az áramkörnek a paramétereitől függ.
A teljes láncra vonatkozó Ohm-törvény képlete más formában is bemutatható. Nevezetesen: az áramköri forrás EMF-je egyenlő a forrás és a külső áramkör feszültségesésének összegével.
Az anyag konszolidálásához két problémát oldunk meg a képlet segítségévelOhm törvénye a teljes áramkörre.
Probléma 2.1
Határozza meg az áramkör áramerősségét, ha ismert, hogy az áramkör ellenállása 11 Ohm, és a rákapcsolt forrás emf-je 12 V, belső ellenállása pedig 1 Ohm.
Most oldjunk meg egy nehezebb problémát.
Probléma 2.2
Az EMF-forrás egy 10 Ohm ellenállású ellenálláshoz csatlakozik egy 1 m hosszú rézhuzal segítségével, amelynek keresztmetszete 1 mm 2. Határozza meg az áramerősséget, tudva, hogy a forrás emf 12 V és a belső ellenállás 1,9825 Ohm.
Kezdjük el.
Az elektromos feszültség áramot eredményez. Az áram megjelenéséhez azonban nem elegendő a feszültség jelenléte, hanem zárt áramkör is szükséges.
Ahogyan a vízkülönbséget (vagyis a víznyomást) mérik két szint között, az elektromos feszültséget egy voltmérővel mérik két pont között.
A feszültség és az elektromotoros erő mértékegysége 1 volt (1 V). Az 1 V-os feszültség Volta elemet tartalmaz (réz- és cinklemezek híg kénsavban). Egy normál Weston elem állandó és pontos feszültsége 1,0183 V 20°C-on.
Ohm törvénye az I elektromos áram, az U feszültség és az r ellenállás közötti összefüggést fejezi ki. Az elektromos áram egyenesen arányos a feszültséggel és fordítottan arányos az ellenállással: I = U/r
További részletek itt:
Példák:
1. Zseblámpa izzót csatlakoztatunk egy 2,5 V feszültségű szárazelemhez. Milyen áram folyik át az izzón, ha az ellenállása 8,3 ohm (1. ábra)?
Rizs. 1.
I = U/r = 4,5/15 = 0,3 A
2. Egy 15 Ohm ellenállású spirál izzót egy 4,5 V feszültségű akkumulátorhoz csatlakoztatunk. Milyen áram folyik át az izzón (a 2. ábra a bekötési rajzot mutatja)?
Rizs. 2.
Mindkét esetben ugyanaz az áram folyik át az izzón, de a második esetben több áramot fogyaszt (az izzó erősebben világít).
3. A villanytűzhely fűtőtekercse 97 Ohm ellenállású, és U = 220 V feszültségű hálózatra csatlakozik. Milyen áram megy át a tekercsen? Lásd a kapcsolási rajzot. 3.
Rizs. 3.
I = U/r = 220/97 = 2,27 A
A 97 Ohm-os tekercsellenállás a fűtés figyelembevételével van megadva. Hidegben kisebb az ellenállás.
4. Voltmérő csatlakoztatva az áramkörre az ábra diagramja szerint. A 4. ábra U = 20 V feszültséget mutat. Mekkora áram folyik át a voltmérőn, ha annak r V = 1000 Ohm?
Rizs. 4.
Iv = U/rv = 20/1000 = 0,02 A = 20 mA
5. Egy izzót (4,5 V, 0,3 A) sorba kapcsolunk egy r = 10 Ohm reosztáttal és egy U = 4 V feszültségű akkumulátorral. Milyen áram folyik át az izzón, ha a reosztát csúszka állásban van 1, 2 és 3 (az 5. ábra a bekötési rajzot mutatja)?
Rizs. 5.
Számítsuk ki az izzó ellenállását az adatai alapján: r l = 4,5/3 = 15 Ohm
Amikor a csúszka az 1-es helyzetben van, a teljes reosztát be van kapcsolva, azaz az áramkör ellenállása 10 ohmmal nő.
Az áramerősség egyenlő lesz: I1 = U/(r l + r) = 0,16 A = 4/25 = 0,16 A.
A 2. állásban az áram áthalad a reosztát felén, azaz r = 5 ohm. I2 = 4/15 = 0,266.
A 3. állásban a reosztát rövidre van zárva (lekapcsolva). Az áramerősség lesz a legnagyobb, mivel csak a villanykörte spirálján halad át: I h = 4/15 = 0,266 A.
6. A transzformátor elektromos áramának átvezetése során keletkező hőt egy 500 mm belső átmérőjű, 4 mm falvastagságú fagyott vascső melegítésére használják fel. Az egymástól 10 m-re lévő 1. és 2. pontra 3 V szekunder feszültség kerül. Milyen áram folyik át a vascsövön (6. ábra)?
Rizs. 6.
Először is számítsuk ki az r csőellenállást, amelyhez ki kell számítanunk a cső keresztmetszetét, azaz a gyűrű területét:
Vascső elektromos ellenállása r = ρl/S = 0,13 x (10/679)= 0,001915 O m.
A csövön átfolyó áram: I = U/r = 3/0,001915 = 1566 A.
Lásd még ebben a témában:
Üdvözlöm, kedves olvasók a Villanyszerelő Megjegyzések weboldalán..
Ma új rovatot nyitok az oldalon, melynek címe.
Ebben a részben megpróbálom világosan és egyszerűen elmagyarázni Önnek az elektrotechnikai kérdéseket. Rögtön leszögezem, hogy az elméleti tudásban nem mélyedünk el, de az alapokat kellő sorrendben megismerjük.
Az első dolog, amit szeretnék bemutatni, az Ohm törvénye a lánc egy szakaszára. Ez a legalapvetőbb törvény, amit mindenkinek tudnia kell.
Ennek a törvénynek az ismerete lehetővé teszi számunkra, hogy könnyen és pontosan meghatározzuk az áram, a feszültség (potenciálkülönbség) és az ellenállás értékeit az áramkör egy szakaszában.
Ki az az Om? Egy kis történelem
Az Ohm törvényét a híres német fizikus, Georg Simon Ohm fedezte fel 1826-ban. Így nézett ki.
Nem mondom el Georg Ohm teljes életrajzát. Erről további forrásokból tájékozódhat.
Csak a legfontosabbakat mondom el.
Az ő nevéhez fűződik az elektrotechnika legalapvetőbb törvénye, amelyet a tervezésben, a gyártásban és a mindennapi életben is aktívan alkalmazunk komplex számítások során.
Ohm törvénye a lánc homogén szakaszára a következő:
I – az áramkör egy szakaszán átfolyó áram értéke (amperben mérve)
U – feszültségérték az áramkör egy szakaszán (voltban mérve)
R – az áramköri szakasz ellenállásértéke (ohmban mérve)
Ha a képletet szavakkal magyarázzuk, akkor kiderül, hogy az áramerősség arányos a feszültséggel és fordítottan arányos az áramkör szakaszának ellenállásával.
Végezzünk egy kísérletet
A képlet nem szavakkal, hanem tettekkel történő megértéséhez össze kell állítania a következő diagramot:
Ennek a cikknek az a célja, hogy világosan megmutassa, hogyan kell használni az Ohm-törvényt az áramkör egy szakaszára. Ezért ezt az áramkört a munkapadomra szereltem össze. Lásd lentebb, hogy néz ki.
A vezérlő (kiválasztó) gombbal a kimeneten állandó feszültséget vagy váltakozó feszültséget választhat. Esetünkben állandó feszültséget használunk. A feszültségszintet laboratóriumi autotranszformátorral (LATR) változtatom.
Kísérletünkben az áramkör egy szakaszán 220 (V) feszültséget fogok használni. A kimeneti feszültséget voltmérővel ellenőrizzük.
Most már teljesen készen állunk saját kísérletünk elvégzésére és Ohm törvényének a valóságban való tesztelésére.
Az alábbiakban 3 példát mondok. Mindegyik példában 2 módszerrel határozzuk meg a szükséges értéket: képlet segítségével és gyakorlatias módon.
1. példa
Az első példában meg kell találnunk az áramkörben az áramerősséget (I), ismerve az állandó feszültségforrás nagyságát és a LED-es izzó ellenállásértékét.
A DC feszültségforrás feszültsége a U = 220 (V). A LED-es izzó ellenállása a R = 40740 (Ohm).
A képlet segítségével megtaláljuk az áramerősséget az áramkörben:
I = U/R = 220/40740 = 0,0054 (A)
Az árammérő üzemmódban bekapcsolt LED-es izzóval sorba kötünk, és az áramkörben mérjük az áramerősséget.
A multiméter kijelzője az áramkör áramát mutatja. Értéke 5,4 (mA) vagy 0,0054 (A), ami megfelel a képlet által megállapított áramerősségnek.
2. példa
A második példában meg kell találnunk az áramkör egy szakaszának feszültségét (U), ismerve az áramkörben lévő áram nagyságát és a LED izzó ellenállás értékét.
I = 0,0054 (A)
R = 40740 (Ohm)
A képlet segítségével megtaláljuk az áramkör szakaszának feszültségét:
U = I*R = 0,0054 *40740 = 219,9 (V) = 220 (V)
Most nézzük meg gyakorlatiasan a kapott eredményt.
A LED-es izzóval párhuzamosan egy voltmérő üzemmódban bekapcsolt multimétert csatlakoztatunk, és megmérjük a feszültséget.
A multiméter kijelzője mutatja a mért feszültséget. Értéke 220 (V), ami megfelel az Ohm-törvény képletével az áramkör egy szakaszára megállapított feszültségnek.
3. példa
A harmadik példában meg kell találnunk egy áramköri szakasz ellenállását (R), ismerve az áramkörben folyó áram nagyságát és az áramkörszakasz feszültségértékét.
I = 0,0054 (A)
U = 220 (V)
Ismét használjuk a képletet, és keressük meg az áramköri szakasz ellenállását:
R = U/I = 220/0,0054 = 40740,7 (Ohm)
Most nézzük meg gyakorlatiasan a kapott eredményt.
Egy LED-es izzó ellenállását multiméterrel mérjük.
A kapott érték a következő volt R = 40740 (Ohm), ami megfelel a képlet által talált ellenállásnak.
Milyen könnyű megjegyezni az Ohm-törvényt egy áramkör szakaszára!
Annak érdekében, hogy ne keveredjen össze, és könnyen emlékezzen a képletre, használhat egy kis tippet, amelyet saját maga is megtehet.
Rajzoljon egy háromszöget, és adja meg az elektromos áramkör paramétereit az alábbi ábra szerint. Így kellene kapnod.
Hogyan kell használni?
A tippháromszög használata nagyon egyszerű és egyszerű. Ujjával zárja le a keresendő áramköri paramétert.
Ha a háromszög többi paramétere ugyanazon a szinten található, akkor ezeket meg kell szorozni.
Ha a háromszög többi paramétere különböző szinteken található, akkor a felső paramétert el kell osztani az alsóval.
A célzás háromszög segítségével nem fog összezavarodni a képletben. De jobb megtanulni, mint a szorzótáblát.
következtetéseket
A cikk végén levonok egy következtetést.
Az elektromos áram az elektronok irányított áramlása a B pontból mínusz potenciállal a plusz potenciállal rendelkező A pontba. És minél nagyobb a potenciálkülönbség ezen pontok között, annál több elektron fog B pontból A pontba mozogni, azaz. Az áramkörben lévő áram növekedni fog, feltéve, hogy az áramkör ellenállása változatlan marad.
De a villanykörte ellenállása ellenzi az elektromos áram áramlását. És minél nagyobb az ellenállás az áramkörben (több izzó soros csatlakoztatása), annál kisebb lesz az áram az áramkörben állandó hálózati feszültség mellett.
P.S. Itt az interneten találtam egy vicces, de magyarázó rajzfilmet az Ohm-törvény témájában egy áramkör szakaszára.
1826-ban Georg Ohm német tudós felfedezést tett és leírta
empirikus törvény az olyan mutatók közötti kapcsolatról, mint az áramerősség, a feszültség és az áramkörben lévő vezető jellemzői. Ezt követően a tudós neve után Ohm törvényének nevezték.
Később kiderült, hogy ezek a tulajdonságok nem mások, mint a vezető ellenállása, amely az elektromossággal való érintkezés során keletkezik. Ez a külső ellenállás (R). Az áramforrásra jellemző belső ellenállás (r) is van.
Ohm törvénye egy áramköri szakaszra
Az általánosított Ohm-törvény szerint az áramkör egy bizonyos szakaszára az áramerősség az áramkör egy szakaszában egyenesen arányos a szakasz végein lévő feszültséggel, és fordítottan arányos az ellenállással.
Ahol U a szakasz végein lévő feszültség, I az áramerősség, R a vezető ellenállása.
A fenti képlet figyelembevételével egyszerű matematikai műveletek végrehajtásával meg lehet találni U és R ismeretlen értékeit.
A fenti képletek csak akkor érvényesek, ha a hálózat csak egy ellenállást tapasztal.
Ohm törvénye zárt áramkörre
A teljes áramkör áramerőssége egyenlő az EMF osztva az áramkör homogén és inhomogén szakaszainak ellenállásának összegével.
A zárt hálózatnak belső és külső ellenállása is van. Ezért a kapcsolati képletek eltérőek lesznek.
Ahol E az elektromotoros erő (EMF), R a forrás külső ellenállása, r a forrás belső ellenállása.
Ohm törvénye egy áramkör nem egyenletes szakaszára
A zárt elektromos hálózat lineáris és nemlineáris jellegű szakaszokat tartalmaz. Az áramforrással nem rendelkező és külső hatásoktól nem függő szakaszok lineárisak, a forrást tartalmazó szakaszok pedig nemlineárisak.
A homogén természetű hálózat egy szakaszára vonatkozó Ohm-törvényt fentebb leírtuk. A nemlineáris szakaszra vonatkozó törvény a következő formában lesz:
I = U/ R = f1 – f2 + E/ R
Ahol f1 – f2 a potenciálkülönbség a vizsgált hálózatszakasz végpontjaiban
R – az áramkör nemlineáris szakaszának teljes ellenállása
Egy áramkör nemlineáris szakaszának emf-je nagyobb lehet nullánál vagy kisebb. Ha a forrásból érkező áram mozgási iránya egybeesik az áram mozgásával az elektromos hálózatban, akkor a pozitív töltések mozgása lesz túlsúlyban, és az EMF pozitív lesz. Ha az irányok egybeesnek, az EMF által létrehozott negatív töltések mozgása megnövekszik a hálózatban.
Ohm törvénye a váltakozó áramra
Ha a hálózatban kapacitás vagy tehetetlenség van, akkor számításba kell venni a számításoknál, hogy azok megtermelik az ellenállásukat, amitől az áram változóvá válik.
A váltakozó áram Ohm-törvénye így néz ki:
ahol Z az ellenállás az elektromos hálózat teljes hosszában. Ezt impedanciának is nevezik. Az impedancia aktív és reaktív ellenállásból áll.
Az Ohm-törvény nem tudományos alaptörvény, hanem csak empirikus összefüggés, és bizonyos feltételek mellett előfordulhat, hogy nem tartják be:
- Ha a hálózat nagy frekvenciájú, akkor az elektromágneses tér nagy sebességgel változik, és a számításoknál figyelembe kell venni a töltéshordozók tehetetlenségét;
- Alacsony hőmérsékleti körülmények között olyan anyagokkal, amelyek szupravezető képességgel rendelkeznek;
- Ha egy vezetőt az átmenő feszültség erősen felmelegít, az áram/feszültség arány változóvá válik, és előfordulhat, hogy nem felel meg az általános törvénynek;
- Ha egy vezető vagy dielektrikum nagy feszültség alatt van;
- LED lámpákban;
- Félvezetőkben és félvezető eszközökben.
Az Ohm-törvénynek megfelelő elemeket és vezetőket viszont ohmikusnak nevezzük.
Ohm törvénye magyarázatot adhat néhány természeti jelenségre. Például amikor madarakat látunk magasfeszültségű vezetékeken ülni, felmerül a kérdés – miért nem hat rájuk az elektromos áram? Ezt egészen egyszerűen magyarázzák. A vezetékeken ülő madarak egyfajta vezetők. A feszültség nagy része a madarak közötti résekre esik, és magukra a „vezetőkre” eső rész nem jelent veszélyt rájuk.
De ez a szabály csak egyetlen kapcsolattartóval működik. Ha egy madár a csőrével vagy szárnyával megérint egy vezetéket vagy távírópóznát, akkor elkerülhetetlenül elpusztul attól a hatalmas feszültségtől, amelyet ezek a területek hordoznak. Ilyen esetek mindenhol előfordulnak. Ezért biztonsági okokból egyes településeken speciális eszközöket telepítettek a madarak veszélyes feszültség elleni védelmére. A madarak teljesen biztonságban vannak az ilyen ülőrudakon.
Az Ohm-törvényt a gyakorlatban is széles körben alkalmazzák. Az elektromosság már pusztán egy csupasz vezeték érintése halálos az emberre. De bizonyos esetekben az emberi test ellenállása eltérő lehet.
Például a száraz és ép bőr jobban ellenáll az elektromosság hatásának, mint a verejtékkel borított seb vagy bőr. A túlterheltség, az idegi feszültség és a mérgezés következtében az ember kis feszültség mellett is erős áramütést kaphat.
Az emberi test ellenállása átlagosan 700 Ohm, ami azt jelenti, hogy a 35 V-os feszültség biztonságos az emberek számára, ha magas feszültséggel dolgoznak.