Handige tips

Wet van Ohm

Pin
Send
Share
Send
Send


Elektrische circuits met actieve weerstanden kunnen eerst worden vereenvoudigd door weerstanden die parallel of in serie zijn verbonden te combineren in gemeenschappelijke weerstanden die equivalent zijn aan deze, en vervolgens, met behulp van de wet van Ohm, de stroom of spanning vinden op de berekende totale weerstand. Hierna kun je de tegenovergestelde weg gaan en met behulp van de wet van Ohm de spanning en stroom vinden bij elk van de circuitweerstanden.

De vergelijkingen die nodig zijn voor berekeningen worden gegeven in het artikel vóór specifieke voorbeelden. De informatie in het artikel is voldoende om zelf de elektrische circuits te berekenen. In gevallen waarin verschillende stappen nodig zijn, worden deze achtereenvolgens gegeven.

Alle weerstanden in het circuit worden weergegeven als weerstanden (weergegeven als een zigzaglijn). Er wordt aangenomen dat de weerstand van de draden die ze verbinden (weergegeven als rechte lijnen) nul is (tenminste ongeveer, vergeleken met weerstanden).

Alle hoofdstappen voor circuitontwerp worden hieronder gegeven.

  1. 1 Als het circuit meer dan één weerstand bevat, zoek dan de equivalente weerstand "R" van het hele circuit volgens de hieronder beschreven methode in de sectie "Weerstanden in serie en parallel geschakeld".
  2. 2 Vervang de gevonden totale circuitweerstand "R" in de vergelijking voor de wet van Ohm, zoals hieronder beschreven in de sectie Wet van Ohm.
  3. 3 Als het circuit meer dan één weerstand bevat, kunnen de in de vorige stap gevonden waarden voor spanning of stroom opnieuw in de vergelijking voor de wet van Ohm worden vervangen door de spanning of stroom op een circuitweerstand te vinden.

De wet van Ohm kan in drie gelijkwaardige vormen worden geschreven, afhankelijk van wat moet worden bepaald:

"V" - spanning ("potentiaalverschil") op weerstand, "I" is de stroom die door de weerstand stroomt, en "R" is de weerstandswaarde. Als de weerstand is weerstand (een circuitelement met een specifieke elektrische weerstand), wordt dit meestal aangegeven door de letter "R" met de toevoeging van een nummer, bijvoorbeeld "R1", "R105", enz.

Het is eenvoudig om van formule (1) naar formule (2) of (3) te gaan door algebraïsche transformaties. In sommige gevallen wordt de aanduiding "E" gebruikt in plaats van "V" (bijvoorbeeld E = IR), waarbij "E" EMF of "elektromotorische kracht" betekent, wat een andere naam voor spanning is.

Vergelijking (1) wordt gebruikt wanneer de stroom die door een bepaalde weerstand stroomt bekend is.

Vergelijking (2) is geschikt voor gevallen waarin de spanning bij een bepaalde weerstand bekend is.

Met vergelijking (3) kunt u de onbekende waarde van de weerstand berekenen, als de stroom die door deze weerstand gaat en de spanning erop bekend zijn.

In het internationale systeem van eenheden () worden de waarden in de wet van Ohm gemeten in de volgende eenheden:

  • De spanning over de weerstand "V" is gedefinieerd in, afgekort "B".
  • De huidige "I" wordt gemeten in, aangeduid als "A".
  • Weerstand "R" wordt gemeten in ohm, afgekort "Ohm". Als de letter "k" vóór de aanduiding Ohm staat, betekent dit "duizend" ohm, of kiloomes, als de letter "M" "miljoen" ohm of megaoms is.

De wet van Ohm is van toepassing op elk circuit dat alleen actieve weerstanden bevat (zoals weerstanden of geleiders met hun eigen niet-nul weerstand of computereenheden). Voor sommige elementen van het circuit (inductoren en condensatoren) is de wet van Ohm niet van toepassing in de bovenstaande vorm (in de bovenstaande vergelijkingen bevat de weerstand alleen "R" zonder rekening te houden met de elementen van inductie en capaciteit). De wet van Ohm kan worden gebruikt voor circuits met actieve weerstand, ongeacht of er een constante weerstand (stroom), alternerende weerstand (stroom) of een willekeurige golfvorm die varieert met de tijd eraan is verbonden (of er doorheen gaat). Als de geleverde spanning of stroom op een sinusvormige manier verandert (met een frequentie van bijvoorbeeld 50 Hz, zoals in een stopcontact), worden ze meestal gemeten in rms-volt of ampère.

Meer informatie over de wet van Ohm vindt u in

Voorbeeld: spanningsval langs de draad

Stel dat we de spanningsval over een stuk draad willen vinden wanneer er een stroom van 1 ampère doorheen stroomt. De weerstand van dit draadgedeelte is 0,5 ohm. Met behulp van vergelijking (1) voor de hierboven gegeven wet van Ohm, berekenen we de spanningsval:

V = IR = (1 A) (0,5 Ω) = 0,5 V (d.w.z. 1/2 volt)

Als het effectieve vermogen van een wisselstroom met een frequentie van 50 Hz (thuisnetwerk) 1 ampère is, is het resultaat hetzelfde, 0,5 V, maar dit is de "effectieve waarde" van de wisselspanning.

Serie weerstand

Een "serie" verbinding van weerstanden is er een waarbij het einde van de vorige weerstand is verbonden met het begin van de volgende, en dus vormen de weerstanden een ketting (zie figuur), de totale weerstand van een dergelijke ketting is gelijk aan de som van de weerstanden van al zijn samenstellende weerstanden. In het geval van "n" weerstanden R1, R2 ,. Rn we hebben:

Parallelle weerstand

De totale weerstand van de aangesloten weerstanden parallel (zie diagram rechts) is gelijk aan:


Twee schuine strepen ("//") worden vaak gebruikt om aan te geven dat weerstanden parallel zijn verbonden. De parallelle verbinding van weerstanden R1 en R2 kan bijvoorbeeld kort worden aangeduid als "R1 // R2". Merk op dat R1 // R2 = R2 // R1. De parallelle verbinding van de drie weerstanden R1, R2 en R3 wordt aangegeven als "R1 // R2 // R3".

Voorbeeld: parallelle weerstand

In het geval van twee identieke weerstanden R1 = 10 Ohm en R2 = 10 Ohm parallel aangesloten, hebben we:

1 / Rde generaal = 1 / R1 + 1 / R2 = 0.1 + 0.1 = 0.2 Rde generaal = 1 / 0.2 = 5 Ohm

Het is ook handig om de "minder dan minste" -regel te onthouden, wat betekent dat de resulterende weerstand lager zal zijn dan de laagste weerstand in een bepaalde verbinding.

Weerstanden in serie en parallel geschakeld


Circuits die verschillende combinaties van weerstanden bevatten, zowel in serie als parallel verbonden, kunnen worden berekend door de weerstanden te combineren in een "equivalente" of "gemeenschappelijke" weerstand.

  1. Combineer alle parallel aangesloten weerstanden in hun equivalente weerstand, met behulp van het gedeelte "Weerstand in parallelle verbinding" hierboven. Merk op dat als de parallel verbonden vertakkingen in serie geschakelde weerstanden bevatten, u eerst de equivalente weerstand moet vinden voor deze in serie geschakelde weerstanden.
  2. Combineer de serieweerstanden om de totale weerstand van het circuit R te vindende generaal.
  3. Zoek met behulp van de wet van Ohm de totale stroom door het circuit bij een bepaalde spanning, of de totale aangelegde spanning bij een bekende stroom door het circuit.
  4. De hierboven berekende totale spanning of stroom wordt gebruikt in de vergelijkingen van de wet van Ohm bij het berekenen van spanningen en stromen in afzonderlijke secties van het circuit.
  5. Vervang de eerder gevonden waarden van stroom of spanning in de vergelijkingen van de wet van Ohm om de stroom of spanning op een enkele weerstand te vinden. Deze bewerking wordt geïllustreerd in het onderstaande voorbeeld.

Voor grote circuits moeten de 2 hierboven beschreven stappen mogelijk meerdere keren worden toegepast.

Voorbeeld: een reeks seriële en parallelle verbindingen

In het geval van het circuit dat rechts wordt weergegeven, moet u eerst de parallel aangesloten weerstanden combineren en hun equivalente weerstand R1 // R2 vinden, en vervolgens de totale weerstand van het circuit vinden volgens de formule:

Laat R3 = 2 Ohm, R2 = 10 Ohm, R1 = 15 Ohm, en het circuit is verbonden met een 12-volt batterij, zodat Vde generaal = 12 volt. Volgens de hierboven beschreven stappen hebben we:

Rde generaal = R3 + R1 // R2 = 2 + 6 = 8 Ohm


Nu is de spanning over weerstand R3 (aangeduid als VR3) kan worden berekend met behulp van de wet van Ohm, omdat de stroom die door deze weerstand stroomt bekend is en gelijk is aan 1,5 ampère:

VR3 = (Iglobaal) (R3) = 1,5 A x 2 Ohm = 3 V

De spanning op weerstand R2 (gelijk aan de spanning op weerstand R1) kan worden berekend met behulp van de wet van Ohm door de stroom I = 1,5 ampère te vermenigvuldigen met de equivalente weerstand van de parallelle verbinding van weerstanden R1 // R2 = 6 Ohm, wat 1,5 x 6 = 9 volt oplevert , of vind door de spanning af te trekken op R3 (gevonden boven VR3) van de totale aangelegde spanning van 12 volt, d.w.z. 12 volt - 3 volt = 9 volt. Hierna kunt u de stroom vinden via R2 (aangeduid als IR2) volgens de wet van Ohm (spanning op R2 wordt aangeduid als "VR2"):

ikR2 = (VR2) / R2 = (9 volt) / (10 Ohm) = 0,9 ampère

De stroom door R1 kan op een vergelijkbare manier worden gevonden, waarbij de spanning op deze weerstand (9 volt) wordt gedeeld door zijn weerstand (15 Ohm), wat een resultaat van 0,6 ampère geeft. Houd er rekening mee dat de stroom via R2 (0,9 ampère) in totaal met de stroom via R1 (0,6 ampère) de totale stroom door het circuit geeft (1,5 ampère).

Waar en wanneer kan de wet van Ohm worden toegepast?

De wet van Ohm in de bovengenoemde vorm is geldig voor een vrij breed bereik voor metalen. Het wordt uitgevoerd totdat het metaal begint te smelten. Een minder breed toepassingsgebied in oplossingen (smelt) van elektrolyten en in sterk geïoniseerde gassen (plasma).

Bij het werken met elektrische circuits is het soms noodzakelijk om de spanningsval op een bepaald element te bepalen. Als het een weerstand is met een bekende weerstandswaarde (deze wordt op de behuizing geplaatst), en de stroom die er doorheen gaat, is ook bekend, kun je de spanning achterhalen met behulp van de formule van Ohm zonder een voltmeter aan te sluiten.

Wet van Ohm

De wet van Ohm kan in drie gelijkwaardige vormen worden geschreven, afhankelijk van wat moet worden bepaald:

"V" - spanning ("potentiaalverschil") op weerstand, "I" is de stroom die door de weerstand stroomt, en "R" is de weerstandswaarde. Als de weerstand is weerstand (een circuitelement met een specifieke elektrische weerstand), wordt dit meestal aangegeven door de letter "R" met de toevoeging van een nummer, bijvoorbeeld "R1", "R105", enz.

Het is eenvoudig om van formule (1) naar formule (2) of (3) te gaan door algebraïsche transformaties. In sommige gevallen wordt de aanduiding "E" gebruikt in plaats van "V" (bijvoorbeeld E = IR), waarbij "E" EMF of "elektromotorische kracht" betekent, wat een andere naam voor spanning is.

Vergelijking (1) wordt gebruikt wanneer de stroom die door een bepaalde weerstand stroomt bekend is.

Vergelijking (2) is geschikt voor gevallen waarin de spanning bij een bepaalde weerstand bekend is.

Met vergelijking (3) kunt u de onbekende waarde van de weerstand berekenen, als de stroom die door deze weerstand gaat en de spanning erop bekend zijn.

In het internationale systeem van eenheden (SI) worden de waarden in de wet van Ohm gemeten in de volgende eenheden:

  • De spanning over de weerstand "V" wordt bepaald in volt, afgekort tot "V".
  • De stroom "I" wordt gemeten in ampères, aangeduid als "A".
  • Weerstand "R" wordt gemeten in ohm, afgekort "Ohm". Als de letter "k" vóór de aanduiding Ohm staat, betekent dit "duizend" ohm, of kiloomes, als de letter "M" "miljoen" ohm of megaoms is.

De wet van Ohm is van toepassing op elk circuit dat alleen actieve weerstanden bevat (zoals weerstanden of geleiders met hun eigen niet-nul weerstand of computereenheden). Voor sommige elementen van het circuit (inductoren en condensatoren) is de wet van Ohm niet van toepassing in de bovenstaande vorm (in de bovenstaande vergelijkingen bevat de weerstand alleen "R" zonder rekening te houden met de elementen van inductie en capaciteit). De wet van Ohm kan worden gebruikt voor circuits met actieve weerstand, ongeacht of er een constante weerstand (stroom), alternerende weerstand (stroom) of een willekeurige golfvorm die varieert met de tijd eraan is verbonden (of er doorheen gaat). Als de geleverde spanning of stroom op een sinusvormige manier verandert (met een frequentie van bijvoorbeeld 50 Hz, zoals in een stopcontact), worden ze meestal gemeten in rms-volt of ampère.

U kunt meer informatie vinden over de wet van Ohm op Wikipedia.

Stappen Bewerken

  1. Combineer alle parallel aangesloten weerstanden in hun equivalente weerstand, met behulp van het gedeelte "Weerstand in parallelle verbinding" hierboven. Merk op dat als de parallel verbonden vertakkingen in serie geschakelde weerstanden bevatten, u eerst de equivalente weerstand moet vinden voor deze in serie geschakelde weerstanden.
  2. Combineer de serieweerstanden om de totale weerstand van het circuit R te vindende generaal.
  3. Zoek met behulp van de wet van Ohm de totale stroom door het circuit bij een bepaalde spanning, of de totale aangelegde spanning bij een bekende stroom door het circuit.
  4. De hierboven berekende totale spanning of stroom wordt gebruikt in de vergelijkingen van de wet van Ohm bij het berekenen van spanningen en stromen in afzonderlijke secties van het circuit.
  5. Vervang de eerder gevonden waarden van stroom of spanning in de vergelijkingen van de wet van Ohm om de stroom of spanning op een enkele weerstand te vinden. Deze bewerking wordt geïllustreerd in het onderstaande voorbeeld.

Voor grote circuits moeten de 2 hierboven beschreven stappen mogelijk meerdere keren worden toegepast.

De betekenis van de wet van Ohm

De wet van Ohm bepaalt de stroomsterkte in een elektrisch circuit bij een gegeven spanning en bekende weerstand.

Hiermee kunt u de thermische, chemische en magnetische effecten van de stroom berekenen, omdat deze afhankelijk zijn van de stroomsterkte.

De wet van Ohm is uiterst nuttig in engineering (elektronisch / elektrisch), omdat deze betrekking heeft op drie elektrische basisgrootheden: stroom, spanning en weerstand. Hij laat zien hoe deze drie hoeveelheden op macroscopisch niveau van elkaar afhankelijk zijn.

Als het mogelijk zou zijn om de wet van Ohm in eenvoudige woorden te karakteriseren, dan zou het er visueel als volgt uitzien:

Uit de wet van Ohm volgt dat het gevaarlijk is om een ​​conventioneel verlichtingsnetwerk te sluiten met een geleider met lage weerstand. De huidige sterkte zal zo groot zijn dat het ernstige gevolgen kan hebben.

Pin
Send
Share
Send
Send