สมการของโอห์ม กฎที่สำคัญที่สุดของวิศวกรรมไฟฟ้าคือกฎของโอห์ม

เพิ่มไซต์ลงในบุ๊กมาร์ก

กฎของโอห์ม

รูปนี้แสดงแผนภาพวงจรไฟฟ้าธรรมดาที่คุ้นเคย วงจรปิดนี้ประกอบด้วยสามองค์ประกอบ:

แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า - แบตเตอรี่ GB;
ผู้บริโภคปัจจุบัน - โหลด R ซึ่งสามารถเป็นได้เช่นเส้นใยของหลอดไฟฟ้าหรือตัวต้านทาน
ตัวนำที่เชื่อมต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าเข้ากับโหลด

อย่างไรก็ตามหากวงจรนี้เสริมด้วยสวิตช์คุณจะได้วงจรที่สมบูรณ์สำหรับไฟฉายไฟฟ้าพกพา โหลด R ซึ่งมีความต้านทานบางค่าเป็นส่วนหนึ่งของวงจร

ค่าของกระแสในส่วนนี้ของวงจรขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่กระทำกับมันและความต้านทาน: ยิ่งแรงดันไฟฟ้าสูงและความต้านทานต่ำลง กระแสก็จะไหลผ่านส่วนของวงจรมากขึ้นเท่านั้น

การพึ่งพากระแสกับแรงดันและความต้านทานนี้แสดงโดยสูตรต่อไปนี้:

ฉัน – กระแส, แสดงเป็นแอมแปร์, A;
U – แรงดันไฟฟ้าเป็นโวลต์, V;
R - ความต้านทานเป็นโอห์ม, โอห์ม

นิพจน์ทางคณิตศาสตร์นี้อ่านได้ดังนี้ กระแสไฟฟ้าในส่วนของวงจรจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมและเป็นสัดส่วนผกผันกับความต้านทาน นี่เป็นกฎพื้นฐานของวิศวกรรมไฟฟ้า เรียกว่ากฎของโอห์ม (ตามนามสกุลของ G. Ohm) สำหรับส่วนหนึ่งของวงจรไฟฟ้า เมื่อใช้กฎของโอห์ม คุณสามารถค้นหาค่าส่วนที่สามที่ไม่ทราบได้จากปริมาณไฟฟ้าที่ทราบสองค่า นี่คือตัวอย่างบางส่วนของการประยุกต์ใช้กฎของโอห์มในทางปฏิบัติ:

ตัวอย่างแรก. แรงดันไฟฟ้า 25 V ถูกนำไปใช้กับส่วนของวงจรที่มีความต้านทาน 5 โอห์ม เราจำเป็นต้องค้นหาค่ากระแสในส่วนนี้ของวงจร วิธีแก้: I = U/R = 25/5 = 5 A
ตัวอย่างที่สอง ส่วนหนึ่งของวงจรใช้แรงดันไฟฟ้า 12 V ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า 20 mA ความต้านทานของวงจรส่วนนี้เป็นเท่าใด? ประการแรก กระแสไฟฟ้า 20 mA จะต้องแสดงเป็นแอมแปร์ นี่จะเป็น 0.02 A จากนั้น R = 12 / 0.02 = 600 โอห์ม
ตัวอย่างที่สาม กระแสไฟฟ้า 20 mA ไหลผ่านส่วนของวงจรที่มีความต้านทาน 10 kOhm แรงดันไฟฟ้าที่กระทำต่อวงจรส่วนนี้จะเป็นเท่าใด? ดังตัวอย่างก่อนหน้านี้ กระแสจะต้องแสดงเป็นแอมแปร์ (20 mA = 0.02 A) ความต้านทานเป็นโอห์ม (10 kOhm = 10,000 โอห์ม) ดังนั้น U = IR = 0.02×10,000 = 200 V.

ฐานหลอดไส้ของไฟฉายแบบแบนมีการประทับด้วย: 0.28 A และ 3.5 V ข้อมูลนี้หมายความว่าอย่างไร ความจริงที่ว่าหลอดไฟจะเรืองแสงตามปกติที่กระแส 0.28 A ซึ่งกำหนดโดยแรงดันไฟฟ้า 3.5 V เมื่อใช้กฎของโอห์มจะคำนวณได้ง่ายว่าไส้หลอดที่ให้ความร้อนของหลอดไฟมีความต้านทาน R = 3.5 / 0.28 = 12.5 โอห์ม .

นี่คือความต้านทานของไส้หลอดที่ให้ความร้อนของหลอดไฟ ความต้านทานของไส้หลอดที่ระบายความร้อนนั้นน้อยกว่ามาก กฎของโอห์มใช้ได้ไม่เพียงแต่กับส่วนใดส่วนหนึ่งเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวงจรไฟฟ้าทั้งหมดด้วย ในกรณีนี้ ความต้านทานรวมของส่วนประกอบวงจรทั้งหมด รวมถึงความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า จะถูกแทนที่ด้วยค่า R อย่างไรก็ตาม ในการคำนวณวงจรที่ง่ายที่สุด ความต้านทานของตัวนำที่เชื่อมต่อและความต้านทานภายในของแหล่งกำเนิดกระแสมักจะถูกละเลย

ในเรื่องนี้จำเป็นต้องยกตัวอย่างอีกตัวอย่างหนึ่ง: แรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายไฟฟ้าแสงสว่างคือ 220 V กระแสใดที่จะไหลในวงจรหากความต้านทานโหลดคือ 1,000 โอห์ม? วิธีแก้ไข: I = U/R = 220/1000 = 0.22 A หัวแร้งไฟฟ้าใช้กระแสไฟประมาณนี้

สูตรทั้งหมดนี้ซึ่งเป็นไปตามกฎของโอห์มสามารถใช้เพื่อคำนวณวงจรไฟฟ้ากระแสสลับได้ แต่ต้องไม่มีตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุในวงจร

กฎของโอห์มและสูตรการคำนวณที่ได้มาจากกฎนี้ค่อนข้างง่ายต่อการจดจำหากคุณใช้แผนภาพกราฟิกนี้ นี่คือสิ่งที่เรียกว่าสามเหลี่ยมของกฎของโอห์ม

ใช้สามเหลี่ยมนี้ได้ง่าย เพียงจำให้ชัดเจนว่าเส้นแนวนอนในนั้นหมายถึงเครื่องหมายหาร (คล้ายกับเส้นเศษส่วน) และเส้นแนวตั้งหมายถึงเครื่องหมายคูณ

ตอนนี้เราควรพิจารณาคำถามต่อไปนี้: ตัวต้านทานที่ต่ออยู่ในวงจรแบบอนุกรมกับโหลดหรือขนานกับตัวต้านทานจะส่งผลต่อกระแสอย่างไร เป็นการดีกว่าที่จะเข้าใจสิ่งนี้ด้วยตัวอย่าง มีหลอดไฟจากไฟฉายไฟฟ้าทรงกลมที่ออกแบบมาสำหรับแรงดันไฟฟ้า 2.5 V และกระแส 0.075 A เป็นไปได้ไหมที่จะจ่ายไฟให้กับหลอดไฟนี้จากแบตเตอรี่ 3336L ซึ่งมีแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้นคือ 4.5 V

คำนวณได้ง่ายว่าไส้หลอดที่ให้ความร้อนของหลอดไฟนี้มีความต้านทานมากกว่า 30 โอห์มเล็กน้อย หากคุณจ่ายไฟจากแบตเตอรี่ 3336L ใหม่ ตามกฎของโอห์ม กระแสจะไหลผ่านไส้หลอดของหลอดไฟ ซึ่งเกือบสองเท่าของกระแสที่ออกแบบไว้ ด้ายจะไม่ทนต่อการโอเวอร์โหลดดังกล่าวมันจะร้อนเกินไปและยุบตัว แต่หลอดไฟนี้ยังสามารถใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ 336L ได้หากเชื่อมต่อตัวต้านทาน 25 โอห์มเพิ่มเติมแบบอนุกรมกับวงจร

ในกรณีนี้ความต้านทานรวมของวงจรภายนอกจะอยู่ที่ประมาณ 55 โอห์มนั่นคือ 30 โอห์ม - ความต้านทานของไส้หลอด H บวก 25 โอห์ม - ความต้านทานของตัวต้านทานเพิ่มเติม R ดังนั้นกระแสจะเท่ากับประมาณ 0.08 A จะไหลในวงจร นั่นคือ เกือบจะเหมือนกันกับที่ไส้หลอดของหลอดไฟได้รับการออกแบบ

หลอดไฟนี้สามารถใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า หรือแม้กระทั่งจากเครือข่ายไฟฟ้าแสงสว่าง หากคุณเลือกตัวต้านทานที่มีความต้านทานที่เหมาะสม ในตัวอย่างนี้ ตัวต้านทานเพิ่มเติมจะจำกัดกระแสในวงจรให้เท่ากับค่าที่เราต้องการ ยิ่งมีความต้านทานมาก กระแสในวงจรก็จะยิ่งน้อยลง ในกรณีนี้ ความต้านทานสองตัวเชื่อมต่ออนุกรมกับวงจร: ความต้านทานของไส้หลอดหลอดไฟและความต้านทานของตัวต้านทาน และด้วยการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของความต้านทาน กระแสไฟฟ้าจะเท่ากันทุกจุดของวงจร

คุณสามารถเปิดแอมป์มิเตอร์ได้ทุกจุด และจะแสดงค่าเดียวกันทุกที่ ปรากฏการณ์นี้สามารถเปรียบเทียบได้กับการไหลของน้ำในแม่น้ำ ก้นแม่น้ำในพื้นที่ต่าง ๆ สามารถกว้างหรือแคบ ลึกหรือตื้นได้ อย่างไรก็ตาม ในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ปริมาณน้ำที่เท่ากันจะไหลผ่านหน้าตัดของส่วนใดส่วนหนึ่งของก้นแม่น้ำเสมอ

ตัวต้านทานเพิ่มเติมที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับโหลดถือได้ว่าเป็นตัวต้านทานที่ "ดับ" ส่วนหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าที่ทำหน้าที่ในวงจร แรงดันไฟฟ้าที่ดับลงโดยตัวต้านทานเพิ่มเติมหรือตามที่พวกเขาบอกว่าลดลงจะยิ่งใหญ่ขึ้นความต้านทานของตัวต้านทานนี้ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เมื่อทราบกระแสและความต้านทานของตัวต้านทานเพิ่มเติม แรงดันตกคร่อมก็สามารถคำนวณได้อย่างง่ายดายโดยใช้สูตรเดียวกันที่คุ้นเคย U = IR ที่นี่:

U – แรงดันตก, V;
ฉัน – กระแสในวงจร, A;
R คือความต้านทานของตัวต้านทานเพิ่มเติม, โอห์ม

ตามตัวอย่าง ตัวต้านทาน R (ดูรูป) ดับแรงดันไฟฟ้าส่วนเกิน: U = IR = 0.08 × 25 = 2 V แรงดันไฟแบตเตอรี่คงเหลือซึ่งเท่ากับประมาณ 2.5 V ตกลงบนเส้นใยหลอดไฟ ความต้านทานของตัวต้านทานที่ต้องการสามารถพบได้โดยใช้สูตรอื่นที่คุณคุ้นเคย: R = U/I โดยที่:

R คือความต้านทานที่ต้องการของตัวต้านทานเพิ่มเติม, โอห์ม;
U คือแรงดันไฟฟ้าที่ต้องดับ V;
ผม - กระแสในวงจร, A.

สำหรับตัวอย่างที่พิจารณา ความต้านทานของตัวต้านทานเพิ่มเติมคือ: R = U/I = 2/0.075, 27 โอห์ม คุณสามารถลดหรือเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมตัวต้านทานเพิ่มเติมได้ด้วยการเปลี่ยนความต้านทาน ซึ่งจะช่วยควบคุมกระแสในวงจร แต่ตัวต้านทาน R เพิ่มเติมในวงจรดังกล่าวสามารถแปรผันได้ กล่าวคือ ตัวต้านทานที่สามารถเปลี่ยนความต้านทานได้ (ดูรูปด้านล่าง)

ในกรณีนี้ เมื่อใช้แถบเลื่อนตัวต้านทาน คุณสามารถเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับโหลด H ได้อย่างราบรื่น และดังนั้นจึงควบคุมกระแสที่ไหลผ่านโหลดนี้ได้อย่างราบรื่น ตัวต้านทานผันแปรที่เชื่อมต่อในลักษณะนี้เรียกว่ารีโอสแตต ลิโน่ใช้เพื่อควบคุมกระแสในวงจรของเครื่องรับ โทรทัศน์ และเครื่องขยายเสียง ในโรงภาพยนตร์หลายแห่ง มีการใช้รีโอสแตตเพื่อหรี่แสงในหอประชุมได้อย่างราบรื่น มีวิธีอื่นในการเชื่อมต่อโหลดกับแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้าเกิน - โดยใช้ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ แต่เชื่อมต่อด้วยโพเทนชิออมิเตอร์นั่นคือตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าดังแสดงในรูปด้านล่าง

โดยที่ R1 เป็นตัวต้านทานที่เชื่อมต่อกันด้วยโพเทนชิออมิเตอร์ และ R2 เป็นโหลด ซึ่งอาจเป็นหลอดไส้เดียวกันหรืออุปกรณ์อื่นๆ แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทาน R1 ของแหล่งจ่ายกระแสไฟ ซึ่งสามารถจ่ายบางส่วนหรือทั้งหมดให้กับโหลด R2 ได้ เมื่อแถบเลื่อนตัวต้านทานอยู่ในตำแหน่งต่ำสุด จะไม่มีการจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับโหลดเลย (หากเป็นหลอดไฟ ไฟจะไม่สว่าง)

เมื่อแถบเลื่อนตัวต้านทานเลื่อนขึ้น เราจะจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับโหลด R2 มากขึ้นเรื่อยๆ (หากเป็นหลอดไฟ ไส้หลอดจะเรืองแสง) เมื่อแถบเลื่อนของตัวต้านทาน R1 อยู่ในตำแหน่งบนสุด แรงดันไฟฟ้าทั้งหมดของแหล่งจ่ายกระแสจะถูกนำไปใช้กับโหลด R2 (หาก R2 เป็นหลอดไฟฉาย และแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายกระแสสูง ไส้หลอดไฟจะไหม้ ออก). คุณสามารถทดลองหาตำแหน่งของมอเตอร์ตัวต้านทานแบบแปรผันที่จะจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการให้กับโหลดได้

ตัวต้านทานแบบแปรผันที่เปิดใช้งานโดยโพเทนชิโอมิเตอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการควบคุมระดับเสียงในเครื่องรับและเครื่องขยายเสียง ตัวต้านทานสามารถเชื่อมต่อโดยตรงแบบขนานกับโหลดได้ ในกรณีนี้กระแสในส่วนนี้ของวงจรจะแตกแขนงและไปในสองเส้นทางคู่ขนาน: ผ่านตัวต้านทานเพิ่มเติมและโหลดหลัก กระแสสูงสุดจะอยู่ในกิ่งที่มีความต้านทานน้อยที่สุด

ผลรวมของกระแสของทั้งสองสาขาจะเท่ากับกระแสที่ใช้ในการจ่ายไฟให้กับวงจรภายนอก การเชื่อมต่อแบบขนานจะใช้ในกรณีที่จำเป็นต้องจำกัดกระแสไม่อยู่ในวงจรทั้งหมด เช่นเดียวกับเมื่อเชื่อมต่อตัวต้านทานเพิ่มเติมแบบอนุกรม แต่เฉพาะในบางส่วนเท่านั้น มีการเชื่อมต่อตัวต้านทานเพิ่มเติมแบบขนานกับมิลลิเมตรเพื่อให้สามารถวัดกระแสขนาดใหญ่ได้ ตัวต้านทานดังกล่าวเรียกว่า shunts หรือ shunts คำว่า shunt แปลว่า กิ่งก้าน

เช่น กระแสไฟฟ้า แรงดัน ความต้านทาน และกำลังไฟฟ้า ถึงเวลาแล้วสำหรับกฎหมายไฟฟ้าขั้นพื้นฐาน หากไม่มีความรู้และความเข้าใจซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะศึกษาและทำความเข้าใจวงจรและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

กฎของโอห์ม

กระแสไฟฟ้า แรงดัน ความต้านทาน และกำลังมีความเกี่ยวข้องกันอย่างแน่นอน และความสัมพันธ์ระหว่างพวกเขาถูกอธิบายโดยกฎหมายไฟฟ้าที่สำคัญที่สุดอย่างไม่ต้องสงสัย - กฎของโอห์ม- ในรูปแบบที่เรียบง่าย กฎนี้เรียกว่า: กฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร และกฎหมายนี้มีเสียงดังนี้:

“ความแรงของกระแสไฟฟ้าในส่วนของวงจรจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้า และเป็นสัดส่วนผกผันกับความต้านทานไฟฟ้าของวงจรที่กำหนด”

สำหรับการใช้งานจริง สูตรของกฎของโอห์มสามารถแสดงในรูปแบบของสามเหลี่ยมดังกล่าว ซึ่งนอกเหนือจากการแสดงหลักของสูตรแล้ว ยังจะช่วยกำหนดปริมาณอื่นๆ อีกด้วย

สามเหลี่ยมทำงานดังนี้ หากต้องการคำนวณปริมาณใดปริมาณหนึ่ง เพียงใช้นิ้วปิดไว้ ตัวอย่างเช่น:

ในบทความก่อนหน้านี้ เราได้วาดการเปรียบเทียบระหว่างไฟฟ้าและน้ำ และระบุความสัมพันธ์ระหว่างแรงดัน กระแส และความต้านทาน นอกจากนี้ การตีความกฎของโอห์มที่ดีอาจเป็นรูปแบบต่อไปนี้ ซึ่งแสดงให้เห็นสาระสำคัญของกฎหมายอย่างชัดเจน:

บนนั้นเราจะเห็นว่าตัว "โวลต์" (แรงดันไฟฟ้า) ดันตัว "แอมแปร์" (กระแสไฟฟ้า) ผ่านตัวนำ ซึ่งจะดึงตัว "โอห์ม" (ความต้านทาน) เข้าด้วยกัน ดังนั้นปรากฎว่ายิ่งความต้านทานบีบอัดตัวนำมากเท่าใด กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านได้ยากมากขึ้นเท่านั้น (“ความแรงของกระแสจะแปรผกผันกับความต้านทานของส่วนวงจร” - หรือยิ่งความต้านทานมากขึ้น แย่กว่านั้นคือสำหรับกระแสและยิ่งเล็กลง) แต่แรงดันไฟฟ้าไม่หลับและดันกระแสอย่างสุดกำลัง (ยิ่งแรงดันไฟฟ้าสูง กระแสก็จะยิ่งมากขึ้น หรือ - "ความแรงของกระแสในส่วนของวงจรจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้า")

เมื่อไฟฉายเริ่มส่องแสงสลัว เราก็พูดว่า “แบตเตอรี่เหลือน้อย” เกิดอะไรขึ้นกับมัน หมายความว่าไงที่ถูกปลดประจำการ? ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลงและไม่สามารถ "ช่วย" กระแสไฟเอาชนะความต้านทานของวงจรไฟฉายและหลอดไฟได้อีกต่อไป ปรากฏว่ายิ่งแรงดันไฟสูง กระแสไฟฟ้าก็จะยิ่งมากขึ้น

การเชื่อมต่อแบบอนุกรม - วงจรอนุกรม

เมื่อเชื่อมต่อคอนซูเมอร์แบบอนุกรม เช่น หลอดไฟธรรมดา กระแสไฟฟ้าในแต่ละคอนซูเมอร์จะเท่ากันแต่แรงดันไฟฟ้าจะต่างกัน ที่ผู้บริโภคแต่ละรายแรงดันไฟฟ้าจะลดลง (ลดลง)

และกฎของโอห์มในวงจรอนุกรมจะมีลักษณะดังนี้:

เมื่อเชื่อมต่อแบบอนุกรม ความต้านทานของผู้บริโภคจะเพิ่มขึ้น สูตรคำนวณความต้านทานรวม:

การเชื่อมต่อแบบขนาน - วงจรแบบขนาน

ด้วยการเชื่อมต่อแบบขนาน แรงดันไฟฟ้าเดียวกันจะถูกนำไปใช้กับผู้บริโภคแต่ละราย แต่กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านผู้บริโภคแต่ละรายหากความต้านทานต่างกันจะแตกต่างกัน

กฎของโอห์มสำหรับวงจรขนานที่ประกอบด้วยผู้บริโภคสามคนจะมีลักษณะดังนี้:

เมื่อเชื่อมต่อแบบขนาน ความต้านทานรวมของวงจรจะน้อยกว่าความต้านทานแต่ละตัวที่เล็กที่สุดเสมอ หรือพวกเขายังบอกอีกว่า “แนวต้านจะน้อยกว่าน้อยที่สุด”

ความต้านทานรวมของวงจรที่ประกอบด้วยคอนซูเมอร์สองคนในการเชื่อมต่อแบบขนาน:

ความต้านทานรวมของวงจรประกอบด้วยคอนซูเมอร์ 3 ตัวในการเชื่อมต่อแบบขนาน:

สำหรับผู้บริโภคจำนวนมากขึ้น การคำนวณจะขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อเชื่อมต่อแบบขนาน ค่าการนำไฟฟ้า (ส่วนกลับของความต้านทาน) จะถูกคำนวณเป็นผลรวมของค่าการนำไฟฟ้าของผู้บริโภคแต่ละราย

กำลังไฟฟ้า

กำลังคือปริมาณทางกายภาพที่กำหนดความเร็วของการส่งหรือการแปลงพลังงานไฟฟ้า กำลังคำนวณโดยใช้สูตรต่อไปนี้:

ดังนั้นเมื่อทราบแรงดันแหล่งกำเนิดและการวัดกระแสที่ใช้แล้วเราสามารถกำหนดพลังงานที่ใช้โดยเครื่องใช้ไฟฟ้าได้ และในทางกลับกันเมื่อทราบถึงพลังของเครื่องใช้ไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายเราสามารถกำหนดปริมาณการใช้กระแสไฟได้ บางครั้งการคำนวณดังกล่าวก็จำเป็น เช่น ฟิวส์หรือเซอร์กิตเบรกเกอร์ใช้เพื่อป้องกันเครื่องใช้ไฟฟ้า ในการเลือกอุปกรณ์ป้องกันที่เหมาะสม คุณจำเป็นต้องทราบปริมาณการใช้ไฟฟ้าในปัจจุบัน ฟิวส์ที่ใช้ในเครื่องใช้ในครัวเรือนมักจะสามารถซ่อมแซมได้และการคืนค่าก็เพียงพอแล้ว

วงจรไฟฟ้าใด ๆ จำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานไฟฟ้าและตัวรับ

ตัวอย่างเช่น พิจารณาวงจรไฟฟ้าง่ายๆ ที่ประกอบด้วยแบตเตอรี่และหลอดไส้

แบตเตอรี่เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้า หลอดไฟเป็นตัวรับ มีความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น (+ และ -) ระหว่างขั้วของแหล่งไฟฟ้าเมื่อวงจรปิดกระบวนการปรับสมดุลจะเริ่มขึ้นภายใต้อิทธิพลของแรงเคลื่อนไฟฟ้าซึ่งย่อว่า EMF กระแสไฟฟ้าไหลผ่านวงจรทำงาน - ให้ความร้อนกับเกลียวของหลอดไฟ, เกลียวเริ่มเรืองแสง
กระแสไฟฟ้า (J) คือการเคลื่อนที่ตามลำดับของอนุภาคที่มีประจุ ในกรณีนี้คืออิเล็กตรอน
อิเล็กตรอนมีประจุลบ ดังนั้นการเคลื่อนที่ของพวกมันจึงมุ่งตรงไปยังขั้วบวก (+) ของแหล่งพลังงาน

ในกรณีนี้ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะเกิดขึ้นเสมอ โดยแพร่กระจายจาก (+) ถึง (-) แหล่งกำเนิด (ไปสู่การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน) ผ่านวงจรไฟฟ้าที่ความเร็วแสง

ตามเนื้อผ้าเชื่อกันว่ากระแสไฟฟ้า (J) เคลื่อนที่จากขั้วบวก (+) ไปยังขั้วลบ (-) การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่ได้รับคำสั่งผ่านโครงตาข่ายคริสตัลของสารที่เป็นตัวนำจะไม่ผ่านอย่างไม่มีข้อ จำกัด อิเล็กตรอนมีปฏิกิริยากับอะตอมของสาร ทำให้เกิดความร้อนขึ้นดังนั้นสารจึงมี

ความต้านทาน (R) กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านมันและยิ่งค่าความต้านทานมากขึ้น ที่ค่ากระแสเดียวกัน ความร้อนก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น ความต้านทานไฟฟ้าคือปริมาณที่แสดงลักษณะความต้านทานของวงจรไฟฟ้า (หรือหน้าตัด) ต่อกระแสไฟฟ้า โดยวัดเป็นหน่วยโอมาฮา ความต้านทานไฟฟ้าคือปริมาณที่แสดงลักษณะความต้านทานของวงจรไฟฟ้า (หรือหน้าตัด) ต่อกระแสไฟฟ้า โดยวัดเป็นหน่วย- ไฟฟ้า การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่ได้รับคำสั่งผ่านโครงตาข่ายคริสตัลของสารที่เป็นตัวนำจะไม่ผ่านอย่างไม่มีข้อ จำกัด อิเล็กตรอนมีปฏิกิริยากับอะตอมของสาร ทำให้เกิดความร้อนขึ้นแรงดันไฟฟ้า (U) - ขนาดของความต่างศักย์ของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าไฟฟ้า

(ยู) ไฟฟ้า
(R)ไฟฟ้า
ปัจจุบัน
(J) เป็นคุณสมบัติพื้นฐานของวงจรไฟฟ้าที่ง่ายที่สุดซึ่งมีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน

ค้นหาแรงดันไฟฟ้า

ค้นหาความต้านทาน
ค้นหาพลัง
รีเซ็ตค่าทั้งหมด

การใช้เครื่องคำนวณกฎของโอห์มด้านบน ทำให้คุณสามารถคำนวณค่ากระแส แรงดัน และความต้านทานของตัวรับพลังงานไฟฟ้าใดๆ ได้อย่างง่ายดาย นอกจากนี้ ด้วยการแทนที่ค่าแรงดันและกระแส คุณสามารถกำหนดกำลังของมันได้ และในทางกลับกัน ตัวอย่างเช่น คุณต้องค้นหากระแสไฟฟ้าที่ใช้ กาต้มน้ำ กำลังไฟ 2.2 kW.ในคอลัมน์ "แรงดันไฟฟ้า" เราแทนที่ค่าแรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายของเราเป็นโวลต์ - 220

กฎข้อที่สองของเคอร์ชอฟฟ์ ระบุว่า: ในวงจรไฟฟ้าแบบปิด ผลรวมพีชคณิตของแรงเคลื่อนไฟฟ้าจะเท่ากับผลรวมพีชคณิตของแรงดันไฟตกในแต่ละส่วนของวงจร ตามกฎหมายนี้ เราสามารถเขียนวงจรตามรูปด้านล่างได้:

R รอบ =R 1 +R 2

นั่นคือเมื่อองค์ประกอบของวงจรเชื่อมต่อแบบอนุกรม ความต้านทานรวมของวงจรจะเท่ากับผลรวมของความต้านทานขององค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบ และแรงดันไฟฟ้าจะกระจายระหว่างส่วนประกอบเหล่านั้นตามสัดส่วนของความต้านทานของส่วนประกอบแต่ละตัว
ตัวอย่างเช่น ในพวงมาลัยปีใหม่ที่ประกอบด้วยหลอดไฟขนาดเล็กเหมือนกันจำนวน 100 ดวง ซึ่งแต่ละดวงได้รับการออกแบบสำหรับแรงดันไฟฟ้า 2.5 โวลต์ เชื่อมต่อกับเครือข่าย 220 โวลต์ หลอดไฟแต่ละดวงจะมีแรงดันไฟฟ้า 220/100 = 2.2 โวลต์
และแน่นอนว่าในสถานการณ์เช่นนี้ เธอจะทำงานอย่างมีความสุขตลอดไป

เครื่องปรับอากาศ

กระแสสลับต่างจากกระแสตรงตรงที่ไม่มีทิศทางคงที่ ตัวอย่างเช่นในการไฟฟ้าในครัวเรือนทั่วไป เครือข่าย 220 โวลต์ 50 เฮิรตซ์ บวกและลบ เปลี่ยนตำแหน่ง 50 ครั้งต่อวินาที กฎของโอห์มและเคอร์ชอฟสำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสตรงยังใช้ได้กับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับด้วย แต่สำหรับเครื่องรับไฟฟ้าที่มี คล่องแคล่วความต้านทานในรูปแบบบริสุทธิ์ เช่น องค์ประกอบความร้อนต่างๆ และหลอดไส้

อีกทั้งมีการคำนวณทั้งหมดด้วย ถูกต้องค่ากระแสและแรงดัน ค่าประสิทธิผลของแรงกระแสสลับจะมีค่าเท่ากับตัวเลขเท่ากับแรงกระแสตรงเทียบเท่ากับความร้อน คุณค่าที่มีประสิทธิภาพตัวแปร J = 0.707*ค่าคงที่ J คุณค่าที่มีประสิทธิภาพตัวแปรยูวี = 0.707*ค่าคงที่ไม่คงที่ ตัวอย่างเช่นบนเครือข่ายในบ้านของเราปัจจุบัน ค่าแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ - 220 โวลต์, และค่าสูงสุด (แอมพลิจูด) =

220*(1 / 0.707) = 310 โวลต์

บทบาทของกฎของโอห์มและเคอร์ชอฟในชีวิตประจำวันของช่างไฟฟ้า
ในการดำเนินกิจกรรมการทำงานของเขา ช่างไฟฟ้า (ไม่ว่าใครก็ตามและทุกคน) ต้องเผชิญกับผลที่ตามมาจากกฎหมายและกฎเกณฑ์พื้นฐานเหล่านี้ทุกวัน ใครๆ ก็บอกว่าเขาใช้ชีวิตอยู่ในความเป็นจริง เขาใช้ความรู้ทางทฤษฎีที่เรียนมาอย่างยากลำบากในสถาบันการศึกษาต่างๆ มาปฏิบัติหน้าที่ในแต่ละวันหรือไม่?

ตามกฎแล้ว - ไม่! ส่วนใหญ่แล้วมันง่าย - เพียงแค่ทำโดยไม่จำเป็น

บางครั้งในหมู่ช่างไฟฟ้าก็มีนักออกแบบมือสมัครเล่น แต่ส่วนใหญ่มักเป็นผู้ริเริ่ม คนเหล่านี้บางครั้งใช้ความรู้ทางทฤษฎีที่ตนมีเพื่อประโยชน์ พัฒนาและก่อสร้างอุปกรณ์ต่างๆ ทั้งเพื่อวัตถุประสงค์ส่วนตัวและเพื่อประโยชน์ของการผลิตในท้องถิ่น หากไม่มีความรู้เกี่ยวกับกฎของโอห์มและเคอร์ชอฟฟ์ การคำนวณวงจรไฟฟ้าที่ประกอบเป็นวงจรของอุปกรณ์ในอนาคตจึงเป็นไปไม่ได้เลย

โดยทั่วไป เราสามารถพูดได้ว่ากฎของโอห์มและเคอร์ชอฟฟ์เป็น "เครื่องมือ" ของวิศวกรออกแบบมากกว่าช่างไฟฟ้า

กฎของโอห์มเป็นหนึ่งในกฎพื้นฐานของวิศวกรรมไฟฟ้า มันค่อนข้างง่ายและใช้ในการคำนวณวงจรไฟฟ้าเกือบทุกชนิด แต่กฎหมายฉบับนี้มีคุณสมบัติบางประการของการทำงานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับและกระแสตรงเมื่อมีองค์ประกอบปฏิกิริยาอยู่ในวงจร คุณสมบัติเหล่านี้จะต้องจดจำไว้เสมอ

แผนภาพคลาสสิกของกฎของโอห์มมีลักษณะดังนี้:

และฟังดูง่ายกว่านั้นอีก - กระแสที่ไหลในส่วนของวงจรจะเท่ากับอัตราส่วนของแรงดันวงจรต่อความต้านทานซึ่งแสดงโดยสูตร:

แต่เรารู้ว่านอกเหนือจากความต้านทานแบบแอคทีฟ R แล้ว ยังมีตัวเหนี่ยวนำรีแอกแทนซ์ X L และความจุ X C อีกด้วย แต่คุณต้องยอมรับว่าวงจรไฟฟ้าที่มีความต้านทานแบบแอคทีฟล้วนๆนั้นหายากมาก ลองดูวงจรที่ตัวเหนี่ยวนำ L, ตัวเก็บประจุ C และตัวต้านทาน R เชื่อมต่อแบบอนุกรม:

นอกจากความต้านทานเชิงแอ็กทีฟ R แล้ว ตัวเหนี่ยวนำ L และความจุ C ยังมีรีแอกแทนซ์ X L และ X C ซึ่งแสดงโดยสูตร:

โดยที่ ω คือความถี่ไซคลิกของเครือข่าย เท่ากับ ω = 2πf f – ความถี่เครือข่ายในหน่วย Hz

สำหรับกระแสตรงความถี่จะเป็นศูนย์ (f = 0) ดังนั้นรีแอคแทนซ์ตัวเหนี่ยวนำจะกลายเป็นศูนย์ (สูตร (1)) และความจุจะกลายเป็นอนันต์ (2) ซึ่งจะนำไปสู่การแตกหักของวงจรไฟฟ้า จากนี้เราสามารถสรุปได้ว่าไม่มีปฏิกิริยาขององค์ประกอบในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง

หากเราพิจารณาวงจรไฟฟ้าแบบคลาสสิกโดยใช้กระแสสลับก็จะไม่แตกต่างจากกระแสตรงเพียงแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า (แทนที่จะเป็นค่าคงที่ - สลับ):

ดังนั้นสูตรสำหรับรูปร่างดังกล่าวจะยังคงเหมือนเดิม:

แต่ถ้าเราทำให้วงจรซับซ้อนและเพิ่มองค์ประกอบปฏิกิริยาลงไป:

สถานการณ์จะเปลี่ยนไปอย่างมาก ตอนนี้ f ไม่เท่ากับศูนย์ ซึ่งบ่งชี้ว่านอกเหนือจากความต้านทานแบบแอกทีฟแล้ว รีแอกแตนซ์ยังถูกใส่เข้าไปในวงจรด้วย ซึ่งอาจส่งผลต่อปริมาณกระแสที่ไหลในวงจร และ ตอนนี้ความต้านทานรวมของวงจร (แสดงเป็น Z) และมันไม่เท่ากับ Z ≠ R ที่ใช้งานอยู่ สูตรจะอยู่ในรูปแบบต่อไปนี้:

ดังนั้นสูตรของกฎของโอห์มจะเปลี่ยนไปเล็กน้อย:

ทำไมสิ่งนี้ถึงสำคัญ?

การทราบความแตกต่างเหล่านี้จะช่วยให้คุณสามารถหลีกเลี่ยงปัญหาร้ายแรงที่อาจเกิดขึ้นจากแนวทางที่ผิดในการแก้ไขปัญหาไฟฟ้าบางอย่าง ตัวอย่างเช่นตัวเหนี่ยวนำที่มีพารามิเตอร์ต่อไปนี้เชื่อมต่อกับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ: f nom = 50 Hz, U nom = 220 V, R = 0.01 Ohm, L = 0.03 H. กระแสที่ไหลผ่านขดลวดนี้จะเท่ากัน

มาประกอบวงจรไฟฟ้ากัน (รูปที่ 1, ก) ประกอบด้วยแบตเตอรี่ 1 แรงดันไฟฟ้า 2 V, ลิโน่ของคันโยก 2 เครื่องมือวัดสองอัน - โวลต์มิเตอร์ 3 และแอมป์มิเตอร์ 4 และสายเชื่อมต่อ 5 - ใช้ลิโน่ตั้งค่าความต้านทานในวงจรเป็น 2 โอห์ม จากนั้นโวลต์มิเตอร์ที่ต่อเข้ากับขั้วแบตเตอรี่จะแสดงแรงดันไฟฟ้า 2 V และแอมมิเตอร์ที่ต่ออนุกรมกับวงจรจะแสดงกระแส 1 A ให้เพิ่มแรงดันไฟฟ้าเป็น 4 V โดยต่อแบตเตอรี่อีกก้อน (รูปที่ 1, ข- ด้วยความต้านทานเดียวกันในวงจร - 2 โอห์ม - แอมป์มิเตอร์จะแสดงกระแส 2 A แล้วแบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้า 6 V จะเปลี่ยนการอ่านแอมป์มิเตอร์เป็น 3 A (รูปที่ 1, วี- มาสรุปข้อสังเกตของเราในตารางที่ 1

รูปที่ 1 การเปลี่ยนกระแสในวงจรไฟฟ้าโดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าด้วยความต้านทานคงที่

ตารางที่ 1

การพึ่งพากระแสในวงจรกับแรงดันไฟฟ้าที่มีความต้านทานคงที่

จากนี้เราสามารถสรุปได้ว่ากระแสในวงจรที่มีความต้านทานคงที่มีค่ามากกว่า แรงดันไฟฟ้าของวงจรนี้ก็จะยิ่งมากขึ้น และกระแสไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นหลายเท่าเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น

ตอนนี้ในวงจรเดียวกันเราใส่แบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้า 2 V และใช้ลิโน่เพื่อตั้งค่าความต้านทานในวงจรเท่ากับ 1 โอห์ม (รูปที่ 2, ก- จากนั้นแอมป์มิเตอร์จะแสดง 2 A มาเพิ่มความต้านทานเป็น 2 โอห์มด้วยลิโน่ (รูปที่ 2, ข- การอ่านค่าแอมป์มิเตอร์ (ที่แรงดันไฟฟ้าวงจรเดียวกัน) จะอยู่ที่ 1 A แล้ว

รูปที่ 2 การเปลี่ยนกระแสในวงจรไฟฟ้าโดยการเปลี่ยนความต้านทานที่แรงดันไฟฟ้าคงที่

โดยมีความต้านทานในวงจร 3 โอห์ม (รูปที่ 2, วี) การอ่านค่าแอมป์มิเตอร์จะอยู่ที่ 2/3 A

เราสรุปผลการทดลองในตารางที่ 2

ตารางที่ 2

การพึ่งพากระแสในวงจรกับความต้านทานที่แรงดันคงที่

จากนี้ไปว่าที่แรงดันไฟฟ้าคงที่กระแสไฟฟ้าในวงจรจะมากขึ้นความต้านทานของวงจรนี้ก็จะน้อยลงและกระแสในวงจรจะเพิ่มขึ้นหลายเท่าเมื่อความต้านทานของวงจรลดลง

จากการทดลองแสดงให้เห็นว่า กระแสไฟฟ้าในส่วนหนึ่งของวงจรเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้าในส่วนนี้ และเป็นสัดส่วนผกผันกับความต้านทานของส่วนเดียวกัน ความสัมพันธ์นี้เรียกว่ากฎของโอห์ม

ถ้าเราแสดงว่า: ฉัน- กระแสไฟฟ้าเป็นแอมแปร์ คุณ– แรงดันไฟฟ้าเป็นโวลต์ ร– ความต้านทานเป็นโอห์ม จากนั้นกฎของโอห์มสามารถแสดงได้ด้วยสูตร:

นั่นคือกระแสในส่วนที่กำหนดของวงจรจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าในส่วนนั้นหารด้วยความต้านทานของส่วนเดียวกัน

วิดีโอที่ 1. กฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร

ตัวอย่างที่ 1กำหนดกระแสที่จะไหลผ่านไส้หลอดของหลอดไส้หากไส้หลอดมีความต้านทานคงที่ 240 โอห์มและหลอดไฟเชื่อมต่อกับเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้า 120 โวลต์

เมื่อใช้สูตรกฎของโอห์ม คุณสามารถกำหนดแรงดันและความต้านทานของวงจรได้

คุณ = ฉัน × ร ,

นั่นคือแรงดันไฟฟ้าของวงจรเท่ากับผลคูณของกระแสและความต้านทานของวงจรนี้และ

นั่นคือความต้านทานของวงจรเท่ากับแรงดันไฟฟ้าหารด้วยกระแสวงจร

ตัวอย่างที่ 2กระแสไฟฟ้า 20 A ต้องใช้แรงดันไฟฟ้าเท่าใดในวงจรที่มีความต้านทาน 6 โอห์ม

คุณ = ฉัน × ร= 20 × 6 = 120 โวลต์

ตัวอย่างที่ 3กระแสไฟฟ้า 5 A ไหลผ่านเกลียวของเตาไฟฟ้า เตาเชื่อมต่อกับเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้า 220 V ตรวจสอบความต้านทานของเกลียวของเตาไฟฟ้า

ถ้าอยู่ในสูตร คุณ = ฉัน × รกระแสคือ 1 A และความต้านทานคือ 1 โอห์มดังนั้นแรงดันจะเป็น 1 V:

1 V = 1 A × 1 โอห์ม

จากนี้เราสรุปได้: แรงดันไฟฟ้า 1 V ทำหน้าที่ในวงจรที่มีความต้านทาน 1 โอห์มที่กระแส 1 A

การสูญเสียแรงดันไฟฟ้า

รูปที่ 3 แสดงวงจรไฟฟ้าที่ประกอบด้วยแบตเตอรี่ ความต้านทาน รและสายต่อยาวที่มีความต้านทานเฉพาะของตัวเอง

ดังที่เห็นได้จากรูปที่ 3 โวลต์มิเตอร์ที่เชื่อมต่อกับขั้วแบตเตอรี่จะแสดง 2 V ซึ่งอยู่ตรงกลางเส้นแล้วโวลต์มิเตอร์จะแสดงเพียง 1.9 V และใกล้กับความต้านทาน รแรงดันไฟฟ้าเพียง 1.8 V แรงดันไฟฟ้าที่ลดลงตามวงจรระหว่างจุดแต่ละจุดของวงจรนี้เรียกว่าแรงดันไฟฟ้าสูญเสีย (ลดลง)

การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าตามวงจรไฟฟ้าเกิดขึ้นเนื่องจากส่วนหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ไปใช้เพื่อเอาชนะความต้านทานของวงจร ในกรณีนี้ การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในส่วนของวงจรจะมากขึ้น กระแสไฟฟ้าก็จะมากขึ้น และความต้านทานของวงจรส่วนนี้ก็จะมากขึ้นตามไปด้วย จากกฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร จะได้ว่าแรงดันไฟฟ้าที่สูญเสียเป็นโวลต์ในส่วนของวงจรเท่ากับกระแสในหน่วยแอมแปร์ที่ไหลผ่านส่วนนี้คูณด้วยความต้านทานเป็นโอห์มของส่วนเดียวกัน:

คุณ = ฉัน × ร .

ตัวอย่างที่ 4จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วคือ 115 V ไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังมอเตอร์ไฟฟ้าผ่านสายไฟที่มีความต้านทาน 0.1 โอห์ม ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วมอเตอร์หากใช้กระแสไฟฟ้า 50 A

แน่นอนว่าแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วมอเตอร์จะน้อยกว่าที่ขั้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเนื่องจากจะมีการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในสาย จากการใช้สูตรนี้ เราพิจารณาว่าการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าเท่ากับ:

คุณ = ฉัน × ร= 50 × 0.1 = 5 โวลต์

หากแรงดันไฟฟ้าที่สูญเสียในสายคือ 5 V แรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์ไฟฟ้าจะเท่ากับ 115 - 5 = 110 V

ตัวอย่างที่ 5เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสร้างแรงดันไฟฟ้า 240 V กระแสไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านสายทองแดงสองเส้นยาว 350 ม. โดยมีหน้าตัด 10 มม. ² ไปยังมอเตอร์ไฟฟ้าที่ใช้กระแสไฟฟ้า 15 A จำเป็นต้องค้นหา แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วมอเตอร์

แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วเครื่องยนต์จะน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตามปริมาณแรงดันไฟฟ้าที่สูญเสียในสาย การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าของสาย คุณ = ฉัน × ร.

ตั้งแต่การต่อต้าน รไม่ทราบสายไฟ เราพิจารณาโดยใช้สูตร:

"); ความยาว ลมีค่าเท่ากับ 700 เมตร เนื่องจากกระแสต้องไหลจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไปยังเครื่องยนต์ และจากที่นั่นกลับไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

การทดแทน รในสูตรเราจะได้:

คุณ = ฉัน × ร= 15 × 1.22 = 18.3 โวลต์

ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วมอเตอร์จะเท่ากับ 240 - 18.3 = 221.7 V

ตัวอย่างที่ 6กำหนดหน้าตัดของลวดอะลูมิเนียมที่ต้องใช้เพื่อจ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับเครื่องยนต์ที่ทำงานด้วยแรงดันไฟฟ้า 120 V และกระแสไฟฟ้า 20 A พลังงานจะจ่ายให้กับเครื่องยนต์จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้า 127 V ตามแนวเส้น 150 ม. ยาว.

เราพบการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาต:

127 – 120 = 7 โวลต์

ความต้านทานของสายไฟควรเท่ากับ:

จากสูตร

พิจารณาหน้าตัดของสายไฟ:

โดยที่ ρ คือความต้านทานของอลูมิเนียม (ตารางที่ 1 ในบทความ "ความต้านทานไฟฟ้าและการนำไฟฟ้า")

ใช้หนังสืออ้างอิง เลือกหน้าตัดที่มีขนาด 25 มม.²
ถ้าเส้นเดียวกันทำด้วยลวดทองแดง หน้าตัดจะเท่ากับ:

โดยที่ ρ คือความต้านทานของทองแดง (ตารางที่ 1 ในบทความ "ความต้านทานไฟฟ้าและการนำไฟฟ้า")

เราเลือกส่วนขนาด 16 มม.²

โปรดทราบว่าบางครั้งจำเป็นต้องจงใจให้เกิดการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าเพื่อลดขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้

ตัวอย่างที่ 7สำหรับการเผาไหม้อาร์กไฟฟ้าที่เสถียรต้องใช้กระแส 10 A ที่แรงดันไฟฟ้า 40 V กำหนดจำนวนความต้านทานเพิ่มเติมที่ต้องเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับการติดตั้งส่วนโค้งเพื่อจ่ายไฟจากเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้า 120 โวลต์

การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในความต้านทานเพิ่มเติมจะเป็น:

120 – 40 = 80 โวลต์

เมื่อทราบการสูญเสียแรงดันในความต้านทานเพิ่มเติมและกระแสที่ไหลผ่าน คุณสามารถใช้กฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจรเพื่อกำหนดค่าของความต้านทานนี้:

เมื่อพิจารณาวงจรไฟฟ้าเรายังไม่ได้คำนึงว่าเส้นทางกระแสผ่านไม่เพียง แต่ไปตามส่วนภายนอกของวงจรเท่านั้น แต่ยังไปตามส่วนภายในของวงจรภายในองค์ประกอบนั้นเองแบตเตอรี่หรือแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าอื่น ๆ

กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านด้านในของวงจรจะเอาชนะความต้านทานภายใน ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าตกจึงเกิดขึ้นภายในแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าด้วย

ดังนั้นแรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) ของแหล่งพลังงานไฟฟ้าจะไปครอบคลุมการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าภายในและภายนอกในวงจร

หากเรากำหนด อี– แรงเคลื่อนไฟฟ้า มีหน่วยเป็นโวลต์ ฉัน– กระแสเป็นแอมแปร์ ร– ความต้านทานวงจรภายนอกเป็นโอห์ม ร 0 – ความต้านทานวงจรภายในเป็นโอห์ม คุณ 0 – แรงดันตกภายในและ คุณคือแรงดันตกคร่อมภายนอกของวงจร เราได้สิ่งนั้น

อี = คุณ 0 + คุณ = ฉัน × ร 0 + ฉัน × ร = ฉัน × ( ร 0 + ร),

นี่คือสูตรของกฎของโอห์มสำหรับสายโซ่ทั้งหมด (สมบูรณ์) ในคำพูดมันอ่านดังนี้: กระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าเท่ากับแรงเคลื่อนไฟฟ้าหารด้วยความต้านทานของวงจรทั้งหมด(ผลรวมของความต้านทานภายในและภายนอก)

วิดีโอ 2. กฎของโอห์มสำหรับวงจรสมบูรณ์

ตัวอย่างที่ 8แรงเคลื่อนไฟฟ้า อีองค์ประกอบคือ 1.5 V ความต้านทานภายใน ร 0 = 0.3 โอห์ม องค์ประกอบปิดการต้านทาน ร= 2.7 โอห์ม กำหนดกระแสในวงจร

ตัวอย่างที่ 9กำหนดจ. d.s. องค์ประกอบ อี, ปิดแนวต้าน ร= 2 โอห์ม ถ้ากระแสอยู่ในวงจร ฉัน= 0.6 A. ความต้านทานภายในขององค์ประกอบ ร 0 = 0.5 โอห์ม

โวลต์มิเตอร์ที่เชื่อมต่อกับขั้วขององค์ประกอบจะแสดงแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมพวกมันเท่ากับแรงดันไฟหลักหรือแรงดันไฟฟ้าตกในวงจรภายนอก

คุณ = ฉัน × ร= 0.6 × 2 = 1.2 โวลต์

ดังนั้นส่วนหนึ่งของ e d.s. องค์ประกอบจะครอบคลุมการสูญเสียภายในและส่วนที่เหลือ - 1.2 V - จะถูกส่งไปยังเครือข่าย

แรงดันไฟฟ้าภายในลดลง

คุณ 0 = ฉัน × ร 0 = 0.6 × 0.5 = 0.3 โวลต์

เพราะ อี = คุณ 0 + คุณ, ที่

อี= 0.3 + 1.2 = 1.5 โวลต์

คำตอบเดียวกันนี้สามารถหาได้ถ้าเราใช้สูตรของกฎของโอห์มสำหรับวงจรที่สมบูรณ์:

อี = ฉัน × ( ร 0 + ร) = 0.6 × (0.5 +2) = 1.5 โวลต์

โวลต์มิเตอร์ที่เชื่อมต่อกับขั้วของแหล่งไฟฟ้าใดๆ d.s. ในระหว่างการทำงานจะแสดงแรงดันไฟฟ้าหรือแรงดันไฟหลัก เมื่อเปิดวงจรไฟฟ้าจะไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน กระแสไฟฟ้าจะไม่ผ่านเข้าไปใน e-source เช่นกัน d.s. ดังนั้นจะไม่มีแรงดันไฟฟ้าภายในตกคร่อม ดังนั้นโวลต์มิเตอร์จะแสดงค่า e เมื่อวงจรเปิดอยู่ d.s. แหล่งพลังงานไฟฟ้า

ดังนั้นโวลต์มิเตอร์จึงเชื่อมต่อกับขั้วของแหล่งกำเนิดเช่น d.s. แสดง:
ก) มีวงจรไฟฟ้าปิด - แรงดันไฟหลัก
b) มีวงจรไฟฟ้าเปิด – e. d.s. แหล่งพลังงานไฟฟ้า

ตัวอย่างที่ 10แรงเคลื่อนไฟฟ้าขององค์ประกอบคือ 1.8 V ซึ่งใกล้เคียงกับความต้านทาน ร=2.7 โอห์ม กระแสในวงจรคือ 0.5 A กำหนดความต้านทานภายใน ร 0 องค์ประกอบและแรงดันไฟฟ้าภายในลดลง คุณ 0 .

เพราะ ร= 2.7 โอห์ม แล้ว

ร 0 = 3.6 – 2.7 = 0.9 โอห์ม;

คุณ 0 = ฉัน × ร 0 = 0.5 × 0.9 = 0.45 โวลต์

จากตัวอย่างที่แก้ไขแล้วจะเห็นได้ชัดเจนว่าการอ่านค่าโวลต์มิเตอร์ที่เชื่อมต่อกับขั้วของแหล่งพลังงาน d.s. ไม่คงที่ภายใต้ภาวะการทำงานที่แตกต่างกันของวงจรไฟฟ้า เมื่อกระแสในวงจรเพิ่มขึ้น แรงดันตกคร่อมภายในก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ดังนั้น ด้วยค่าคงที่ e d.s. เครือข่ายภายนอกจะคำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าน้อยลง

ตารางที่ 3 แสดงให้เห็นว่าแรงดันไฟฟ้าของวงจรไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงอย่างไร ( คุณ) ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานภายนอก ( ร) ที่ค่าคงที่ e d.s. - อี) และความต้านทานภายใน ( ร 0) แหล่งพลังงาน

ตารางที่ 3

การขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าของวงจรกับความต้านทาน รคงที่ e d.s. และความต้านทานภายใน ร 0