การประยุกต์ใช้กฎของโอห์มในทางปฏิบัติ

ฉันอยากจะเริ่มอธิบายหลักการทำงานของหนึ่งในกฎพื้นฐานทางวิศวกรรมไฟฟ้าด้วยการเปรียบเทียบ โดยแสดงภาพล้อเลียนเล็กๆ ของ 1 ใน 3 คนชื่อ "Voltage U" "Resistance R" และ "Current I"

แสดงให้เห็นว่า «ต๊อก» กำลังพยายามคืบคลานผ่านการหดตัวในท่อ ซึ่ง «แรงต้าน» กำลังรัดแน่นขึ้นอย่างขะมักเขม้น ในเวลาเดียวกัน «แรงดันไฟฟ้า» ใช้ความพยายามสูงสุดในการส่งผ่าน กด «ปัจจุบัน»

ภาพวาดนี้เป็นเครื่องเตือนใจว่า ไฟฟ้า คือการเคลื่อนที่อย่างเป็นระเบียบของอนุภาคที่มีประจุในตัวกลางหนึ่งๆ การเคลื่อนไหวเป็นไปได้ภายใต้อิทธิพลของพลังงานภายนอกที่ใช้ซึ่งสร้างความต่างศักย์ - แรงดันไฟฟ้า แรงภายในของสายไฟและองค์ประกอบของวงจรจะลดขนาดของกระแส ต้านทานการเคลื่อนที่ของมัน

พิจารณาไดอะแกรมง่ายๆ 2 ที่อธิบายการทำงานของกฎของโอห์มในส่วนของวงจรไฟฟ้ากระแสตรง

เราใช้เป็นแหล่งจ่ายแรงดัน แบตเตอรี่ซึ่งเราเชื่อมต่อกับความต้านทาน R ด้วยสายหนาและในเวลาเดียวกันที่จุด A และ Bสมมติว่าสายไฟไม่ส่งผลต่อค่าของกระแส I ผ่านตัวต้านทาน R

สูตร (1) แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทาน (โอห์ม) แรงดัน (โวลต์) และกระแส (แอมป์) พวกเขาโทรหาเธอ กฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจร… วงกลมสูตรทำให้ง่ายต่อการจดจำและใช้เพื่อแสดงพารามิเตอร์ที่เป็นองค์ประกอบ U, R หรือ I (U อยู่เหนือเส้นประ และ R และ I อยู่ด้านล่าง)

หากคุณต้องการกำหนดหนึ่งในนั้นให้ปิดในใจแล้วทำงานกับอีกสองอันเพื่อดำเนินการทางคณิตศาสตร์ เมื่อค่าอยู่ในหนึ่งแถว เราจะคูณค่าเหล่านั้น และถ้าอยู่ในระดับต่างๆ เราจะแบ่งชั้นบนลงล่าง

ความสัมพันธ์เหล่านี้แสดงในสูตรที่ 2 และ 3 ในรูปที่ 3 ด้านล่าง

ในวงจรนี้แอมมิเตอร์ใช้สำหรับวัดกระแสซึ่งต่ออนุกรมกับโหลด R และแรงดันไฟฟ้าคือโวลต์มิเตอร์ที่ต่อขนานกับจุดที่ 1 และ 2 ของตัวต้านทาน โดยคำนึงถึงคุณสมบัติการออกแบบของอุปกรณ์ สมมติว่าแอมมิเตอร์ไม่ส่งผลกระทบต่อกระแสในวงจรและโวลต์มิเตอร์ไม่ส่งผลต่อแรงดันไฟฟ้า

การกำหนดความต้านทานตามกฎของโอห์ม

ใช้การอ่านอุปกรณ์ (U = 12 V, I = 2.5 A) คุณสามารถใช้สูตร 1 เพื่อกำหนดค่าความต้านทาน R = 12 / 2.5 = 4.8 Ohm

ในทางปฏิบัติหลักการนี้รวมอยู่ในการทำงานของอุปกรณ์วัด - โอห์มมิเตอร์ซึ่งกำหนดความต้านทานที่ใช้งานของอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆเนื่องจากสามารถกำหนดค่าให้วัดช่วงค่าต่างๆ ได้ จึงแบ่งย่อยเป็นไมโครโอห์มและมิลลิโอห์มตามลำดับ โดยทำงานด้วยความต้านทานต่ำ และการวัดค่าที่มีค่ามากในระดับเทรา- ไฮโก- และเมกโอห์มตามลำดับ

สำหรับสภาพการทำงานเฉพาะ มีการผลิต:

• แบบพกพา;

• โล่;

• แบบจำลองห้องปฏิบัติการ

หลักการทำงานของโอห์มมิเตอร์

อุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้ามักใช้ในการวัด แม้ว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (แอนะล็อกและดิจิทัล) จะเพิ่งได้รับการแนะนำอย่างแพร่หลายเมื่อไม่นานมานี้

โอห์มมิเตอร์ระบบแมกนีโตอิเล็กทริกใช้ตัวจำกัดกระแส R ที่ส่งผ่านมิลลิแอมป์และหัววัดที่ละเอียดอ่อน (มิลลิแอมป์มิเตอร์) เท่านั้น มันตอบสนองต่อการไหลของกระแสเล็ก ๆ ผ่านอุปกรณ์เนื่องจากการทำงานร่วมกันของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าสองสนามจากแม่เหล็กถาวร N-S และสนามที่สร้างขึ้นโดยกระแสที่ไหลผ่านขดลวดของขดลวด 1 กับสปริงนำไฟฟ้า 2

อันเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของสนามแม่เหล็ก ลูกศรของอุปกรณ์เบี่ยงเบนไปจากมุมหนึ่ง สเกลบนส่วนหัวจะวัดค่าเป็นโอห์มทันทีเพื่อให้ใช้งานได้ง่ายขึ้น ในกรณีนี้จะใช้การแสดงออกของความต้านทานกระแสตามสูตร 3

โอห์มมิเตอร์ต้องรักษาแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายจากแบตเตอรี่ให้คงที่เพื่อให้แน่ใจว่าการวัดถูกต้อง เพื่อจุดประสงค์นี้ การสอบเทียบจะใช้ตัวต้านทานการควบคุมเพิ่มเติม R reg ด้วยความช่วยเหลือของมัน ก่อนเริ่มการวัด การจ่ายแรงดันเกินจากแหล่งกำเนิดจะถูกจำกัดไว้ที่วงจร ตั้งค่าปกติที่เสถียรอย่างเคร่งครัด

การหาค่าแรงดันตามกฎของโอห์ม

เมื่อทำงานกับวงจรไฟฟ้ามีบางครั้งที่จำเป็นต้องกำหนดแรงดันตกบนองค์ประกอบเช่นตัวต้านทาน แต่ความต้านทานซึ่งมักจะทำเครื่องหมายบนกล่องและทราบกระแสที่ไหลผ่าน ในการทำเช่นนี้คุณไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อโวลต์มิเตอร์ แต่ก็เพียงพอที่จะใช้การคำนวณตามสูตร 2

ในกรณีของเราสำหรับรูปที่ 3 เราทำการคำนวณ: U = 2.5 4.8 = 12 V.

การกำหนดกระแสตามกฎของโอห์ม

กรณีนี้อธิบายโดยสูตร 3 ใช้ในการคำนวณโหลดในวงจรไฟฟ้า เลือกส่วนตัดขวางของสายไฟ สายเคเบิล ฟิวส์ หรือเบรกเกอร์วงจร

ในตัวอย่างของเรา การคำนวณมีลักษณะดังนี้: I = 12 / 4.8 = 2.5 A.

การผ่าตัดบายพาส

วิธีนี้ในวิศวกรรมไฟฟ้าใช้เพื่อปิดการทำงานขององค์ประกอบบางอย่างของวงจรโดยไม่ต้องแยกชิ้นส่วน ในการทำเช่นนี้ให้ลัดวงจรขั้วต่ออินพุตและเอาต์พุต (ในรูปที่ 1 และ 2) ด้วยสายไฟไปยังตัวต้านทานที่ไม่จำเป็น - ให้ถอดออก

เป็นผลให้กระแสวงจรเลือกเส้นทางที่มีความต้านทานน้อยกว่าผ่านการแบ่งและเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และแรงดันไฟฟ้าขององค์ประกอบการแบ่งจะลดลงเป็นศูนย์

ไฟฟ้าลัดวงจร

โหมดนี้เป็นกรณีพิเศษของการบายพาส และมักจะแสดงในรูปด้านบนเมื่อมีการติดตั้งไฟฟ้าลัดวงจรที่ขั้วเอาต์พุตของแหล่งที่มา เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น กระแสไฟสูงที่อันตรายมากจะถูกสร้างขึ้นซึ่งสามารถทำให้ผู้คนตกใจและเผาไหม้อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ไม่มีการป้องกันได้

การป้องกันใช้เพื่อต่อสู้กับความผิดพลาดโดยไม่ได้ตั้งใจในเครือข่ายไฟฟ้า มีการตั้งค่าดังกล่าวซึ่งไม่รบกวนการทำงานของวงจรในโหมดปกติตัดไฟในกรณีฉุกเฉินเท่านั้น

ตัวอย่างเช่น หากเด็กเสียบสายไฟเข้ากับเต้ารับในบ้านโดยไม่ตั้งใจ สวิตช์อัตโนมัติที่กำหนดค่าอย่างเหมาะสมบนแผงทางเข้าอพาร์ตเมนต์จะปิดไฟในทันที

ทุกอย่างที่อธิบายไว้ข้างต้นอ้างถึงกฎของโอห์มสำหรับส่วนของวงจรไฟฟ้ากระแสตรง ไม่ใช่วงจรที่สมบูรณ์ซึ่งอาจมีกระบวนการอื่นๆ อีกมากมาย เราต้องจินตนาการว่านี่เป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของการประยุกต์ใช้ในวิศวกรรมไฟฟ้า

รูปแบบที่ระบุโดยนักวิทยาศาสตร์ชื่อดัง Georg Simon Ohm ระหว่างกระแส แรงดัน และความต้านทานมีการอธิบายในรูปแบบที่แตกต่างกันในสภาพแวดล้อมและวงจรไฟฟ้ากระแสสลับที่แตกต่างกัน: เฟสเดียวและสามเฟส

ต่อไปนี้เป็นสูตรพื้นฐานที่แสดงอัตราส่วนของพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าในตัวนำโลหะ

สูตรที่ซับซ้อนมากขึ้นในการคำนวณกฎของโอห์มพิเศษในทางปฏิบัติ

อย่างที่คุณเห็น การวิจัยที่ดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยม Georg Simon Ohm นั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งแม้ในช่วงเวลาที่เรามีการพัฒนาอย่างรวดเร็วของวิศวกรรมไฟฟ้าและระบบอัตโนมัติ