La loi d'Ohm en langage simple

Contexte historique

L'année de la découverte est la loi d'Ohm - 1826 par le scientifique allemand Georg Om. Il a déterminé et décrit empiriquement la loi sur le rapport entre l'intensité du courant, la tension et le type de conducteur. Plus tard, il s'est avéré que le troisième élément n'est rien d'autre que de la résistance. Par la suite, cette loi a été nommée en l'honneur du découvreur, mais la loi ne s'est pas arrêtée là, elle a été nommée d'après son nom et sa taille physique, en hommage à son travail.

La valeur dans laquelle la résistance est mesurée est nommée d'après Georg Ohm. Par exemple, les résistances ont deux caractéristiques principales: la puissance en watts et la résistance - une unité de mesure en Ohms, kilo-ohms, mégohms, etc.

Loi d'Ohm pour une section de chaîne

La loi d'Ohm pour une section d'un circuit peut être utilisée pour décrire un circuit électrique qui ne contient pas de CEM. Il s'agit de la forme d'enregistrement la plus simple. Cela ressemble à ceci:

I = U / R

Où I est le courant, mesuré en ampères, U est la tension en volts, R est la résistance en Ohms.

Cette formule nous dit que le courant est directement proportionnel à la tension et inversement proportionnel à la résistance - c'est la formulation exacte de la loi d'Ohm. La signification physique de cette formule est de décrire la dépendance du courant à travers une section d'un circuit avec sa résistance et sa tension connues.

Attention!Cette formule est valable pour le courant continu, pour le courant alternatif elle présente de légères différences, nous y reviendrons plus tard.

En plus du rapport des grandeurs électriques, cette forme nous indique que le graphique du courant en fonction de la tension dans la résistance est linéaire et l'équation de la fonction est satisfaite:

f (x) = ky ou f (u) = IR ou f (u) = (1 / R) * I

La loi d'Ohm pour une section de circuit est utilisée pour calculer la résistance d'une résistance dans une section de circuit ou pour déterminer le courant qui la traverse à une tension et une résistance connues. Par exemple, nous avons une résistance R avec une résistance de 6 ohms, une tension de 12 V est appliquée à ses bornes. Vous devez savoir quel courant la traversera. Calculez:

I = 12 V / 6 Ohms = 2 A

Un conducteur idéal n'a aucune résistance, cependant, en raison de la structure des molécules de la substance qui le compose, tout corps conducteur a une résistance. Par exemple, cela a provoqué la transition des fils d'aluminium aux fils de cuivre dans les réseaux électriques domestiques.La résistivité du cuivre (Ohm par 1 mètre de long) est inférieure à celle de l'aluminium. Par conséquent, les fils de cuivre chauffent moins et résistent à des courants importants, ce qui signifie que vous pouvez utiliser un fil de section plus petite.

Un autre exemple - les spirales des appareils de chauffage et des résistances ont une grande résistivité, car sont constitués de divers métaux à haute résistance, tels que le nichrome, le cantal, etc. Lorsque les porteurs de charge se déplacent à travers le conducteur, ils entrent en collision avec des particules dans le réseau cristallin, ce qui entraîne une libération d'énergie sous forme de chaleur et le conducteur est chauffé. Plus il y a de courant - plus il y a de collisions - plus il chauffe.

Pour réduire l'échauffement, le conducteur doit être raccourci ou son épaisseur augmentée (section transversale). Ces informations peuvent être écrites sous forme de formule:

R_fil= ρ (L / S)

Où ρ est la résistivité en Ohm * mm²/ m, L - longueur en m, S - surface en coupe.

Loi d'Ohm pour circuit parallèle et série

Selon le type de connexion, un modèle différent de flux de courant et de distribution de tension est observé. Pour une section d'un circuit en série d'éléments, la tension, le courant et la résistance sont trouvés par la formule:

I = I1 = I2

U = U1 + U2

R = R1 + R2

Cela signifie que le même courant circule dans un circuit à partir d'un nombre arbitraire d'éléments connectés en série. Dans ce cas, la tension appliquée à tous les éléments (la somme des chutes de tension) est égale à la tension de sortie de la source d'alimentation. Chaque élément est appliqué séparément avec sa propre valeur de tension et dépend de l'intensité du courant et de la résistance spécifique:

U_e= I * R_élément

La résistance du circuit pour les éléments connectés en parallèle est calculée par la formule:

I = I1 + I2

U = U1 = U2

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

Pour un composé mixte, la chaîne doit être amenée sous une forme équivalente. Par exemple, si une résistance est connectée à deux résistances connectées en parallèle, calculez d'abord la résistance des résistances connectées en parallèle. Vous obtiendrez la résistance totale des deux résistances et il vous suffit de l'ajouter à la troisième, qui est connectée en série avec elles.

Loi d'Ohm pour la chaîne complète

Un circuit complet nécessite une source d'alimentation. Une source d'alimentation idéale est un appareil qui a une caractéristique:

• tension, s'il s'agit d'une source de CEM;
• intensité du courant s'il s'agit d'une source de courant;

Une telle source d'alimentation est capable de fournir n'importe quelle puissance avec des paramètres de sortie constants. Dans une alimentation réelle, il existe également des paramètres tels que la puissance et la résistance interne. En fait, la résistance interne est une résistance imaginaire installée en série avec la source emf.

La formule de la loi d'Ohm pour le circuit complet semble similaire, mais la résistance interne de l'IP est ajoutée. Pour un circuit complet, écrivez:

I = ε / (R + r)

Où ε est la FEM en Volts, R est la résistance de charge, r est la résistance interne de la source d'alimentation.

En pratique, la résistance interne est une fraction d'Ohm, et pour les sources galvaniques, elle augmente considérablement. Vous l'avez observé lorsque les deux batteries (neuves et mortes) ont la même tension, mais l'une d'elles produit le courant requis et fonctionne correctement, et la seconde ne fonctionne pas, car s'affaisse à la moindre charge.

Loi d'Ohm sous forme différentielle et intégrale

Pour une partie homogène du circuit, les formules ci-dessus sont valables, pour un conducteur non homogène, il est nécessaire de le diviser en segments aussi courts que possible afin que les changements de ses dimensions soient minimisés au sein de ce segment. C'est ce qu'on appelle la loi d'Ohm sous forme différentielle.

En d'autres termes: la densité de courant est directement proportionnelle à la force et à la conductivité pour une portion infiniment petite du conducteur.

Sous forme intégrale:

Loi d'Ohm pour AC

Lors du calcul des circuits alternatifs, au lieu du concept de résistance, le concept d '"impédance" est introduit. L'impédance est indiquée par la lettre Z, elle inclut la résistance de charge R_un et réactance X (ou R_r)Cela est dû à la forme du courant sinusoïdal (et aux courants de toute autre forme) et aux paramètres des éléments inductifs, ainsi qu'aux lois de commutation:

1. Le courant dans le circuit avec inductance ne peut pas changer instantanément.
2. La tension dans le circuit avec la capacité ne peut pas changer instantanément.

Ainsi, le courant commence à être en retard ou en avance sur la tension, et la puissance totale est divisée en actif et réactif.

U = I * Z

X_L et X_C Sont des composants réactifs de la charge.

À cet égard, la valeur cos Φ est introduite:

Ici, Q est la puissance réactive due au courant alternatif et aux composants inductifs capacitifs, P est la puissance active (allouée aux composants actifs), S est la puissance apparente, cos Φ est le facteur de puissance.

Vous avez peut-être remarqué que la formule et sa représentation se croisent avec le théorème de Pythagore. C'est effectivement le cas, et l'angle Ф dépend de la taille de la composante réactive de la charge - plus elle est grande, plus elle est grande. En pratique, cela conduit au fait que le courant qui circule réellement dans le réseau est supérieur à celui qui est pris en compte par le compteur domestique, alors que les entreprises paient la pleine puissance.

Dans ce cas, la résistance se présente sous une forme complexe:

Ici j est une unité imaginaire, typique de la forme complexe d'équations. Moins communément appelé i, mais en génie électrique, la valeur efficace du courant alternatif est également indiquée, par conséquent, afin de ne pas se confondre, il est préférable d'utiliser j.

L'unité imaginaire est √-1. Il est logique qu'il n'y ait pas un tel nombre lors de l'équerrage, ce qui peut entraîner un résultat négatif de «-1».

Comment se souvenir de la loi d'Ohm

Pour vous souvenir de la loi d'Ohm, vous pouvez mémoriser le libellé dans des mots simples comme:

Plus la tension est élevée, plus le courant est élevé, plus la résistance est élevée, plus le courant est faible.

Ou utilisez les images mnémoniques et les règles. Le premier est une représentation de la loi d'Ohm sous la forme d'une pyramide - brièvement et clairement.

La règle mnémonique est une vue simplifiée d'un concept, pour sa compréhension et son étude simples et faciles. Il peut être verbal ou graphique. Pour trouver correctement la bonne formule, fermez la valeur souhaitée avec votre doigt et obtenez la réponse sous la forme d'un travail ou d'un quotient. Voici comment cela fonctionne:

Le second est une performance caricaturale. Ici, il est montré: plus Ohm essaie, plus Ampère passe difficile, et plus Volt - Ampère passe plus facilement.

Enfin, nous vous recommandons de regarder une vidéo utile, qui explique la loi d'Ohm et son application en termes simples:

La loi d'Ohm est l'un des fondamentaux de l'électrotechnique, à son insu la plupart des calculs sont impossibles. Et dans le travail quotidien, il faut souvent traduire ampères en kilowatts ou par résistance pour déterminer le courant. Il n'est absolument pas nécessaire de comprendre sa conclusion et l'origine de toutes les quantités - mais les formules finales sont nécessaires pour le développement. En conclusion, je tiens à noter qu'il existe un vieux proverbe comique chez les électriciens:"Je ne sais pas Om - asseyez-vous à la maison."Et si dans chaque blague il y a une part de vérité, alors cette part de vérité est de 100%. Apprenez les bases théoriques si vous souhaitez devenir un professionnel dans la pratique, et d'autres articles de notre site vous y aideront.