Applicazione pratica della legge di Ohm

Vorrei iniziare a spiegare il principio di funzionamento di una delle leggi fondamentali dell'ingegneria elettrica con un'allegoria, mostrando una piccola caricatura di 1 di tre persone chiamate "Tensione U", "Resistenza R" e "Corrente I".

Mostra che «Tok» sta cercando di strisciare attraverso la contrazione del tubo, che «Resistenza» sta stringendo diligentemente. Allo stesso tempo «Tensione» fa il massimo sforzo possibile per passare, premere «Corrente».

Questo disegno ce lo ricorda elettricità È il movimento ordinato di particelle cariche in un particolare mezzo. Il loro movimento è possibile sotto l'influenza dell'energia esterna applicata, che crea una potenziale differenza di tensione. Le forze interne dei fili e degli elementi del circuito riducono l'entità della corrente, resistono al suo movimento.

Considera un semplice diagramma 2 che spiega il funzionamento della legge di Ohm per una sezione di un circuito in corrente continua.

Come sorgente di tensione U usiamo batteria, che colleghiamo alla resistenza R con fili spessi e allo stesso tempo corti nei punti A e B.Supponiamo che i fili non influenzino il valore della corrente I attraverso il resistore R.

La formula (1) esprime il rapporto tra resistenza (ohm), tensione (volt) e corrente (ampere). La chiamano Legge di Ohm per una sezione di un circuito… Il cerchio della formula lo rende facile da ricordare e utilizzare per esprimere uno qualsiasi dei parametri costitutivi U, R o I (U è sopra il trattino e R e I sono sotto).

Se devi determinarne uno, chiudilo mentalmente e lavora con gli altri due, eseguendo operazioni aritmetiche. Quando i valori sono su una riga, li moltiplichiamo. E se si trovano a livelli diversi, eseguiamo la divisione dall'alto verso il basso.

Queste relazioni sono mostrate nelle formule 2 e 3 nella Figura 3 sottostante.

In questo circuito, per misurare la corrente viene utilizzato un amperometro, che è collegato in serie al carico R, e la tensione è un voltmetro collegato in parallelo ai punti 1 e 2 del resistore. Tenendo conto delle caratteristiche di progettazione dei dispositivi, diciamo che l'amperometro non influisce sulla corrente nel circuito e il voltmetro non influisce sulla tensione.

Determinazione della resistenza mediante la legge di Ohm

Utilizzando le letture dei dispositivi (U = 12 V, I = 2,5 A), è possibile utilizzare la formula 1 per determinare il valore di resistenza R = 12 / 2,5 = 4,8 Ohm.

In pratica, questo principio è incluso nel funzionamento dei dispositivi di misurazione - ohmmetri, che determinano la resistenza attiva di vari dispositivi elettrici.Poiché possono essere configurati per misurare diversi intervalli di valori, sono rispettivamente suddivisi in microohm e milliohm, che operano a bassa resistenza, e tera-, hygo- e megohm- che misurano valori molto grandi.

Per condizioni di lavoro specifiche, vengono prodotti:

• portatile;

• scudo;

• modelli di laboratorio.

Il principio di funzionamento di un ohmmetro

I dispositivi magnetoelettrici sono comunemente usati per effettuare misurazioni, anche se recentemente sono stati ampiamente introdotti dispositivi elettronici (analogici e digitali).

L'ohmmetro del sistema magnetoelettrico utilizza un limitatore di corrente R che fa passare solo milliampere e una testina di misurazione sensibile (milliamperometro) attraverso di esso. Reagisce al flusso di piccole correnti attraverso il dispositivo a causa dell'interazione di due campi elettromagnetici dal magnete permanente N-S e il campo creato dalla corrente che passa attraverso l'avvolgimento della bobina 1 con una molla conduttiva 2.

Come risultato dell'interazione delle forze dei campi magnetici, la freccia del dispositivo devia da un certo angolo. La scala sulla testa è immediatamente graduata in ohm per facilitare il funzionamento. In questo caso, viene utilizzata l'espressione della resistenza corrente secondo la formula 3.

L'ohmmetro deve mantenere una tensione di alimentazione stabile dalla batteria per garantire misurazioni accurate. A tale scopo, la calibrazione viene applicata utilizzando un resistore di regolazione aggiuntivo R reg. Con il suo aiuto, prima dell'inizio della misurazione, la fornitura di tensione in eccesso dalla sorgente è limitata al circuito, viene impostato un valore normalizzato rigorosamente stabile.

Determinazione della tensione mediante la legge di Ohm

Quando si lavora con circuiti elettrici, ci sono momenti in cui è necessario determinare la caduta di tensione su un elemento, ad esempio un resistore, ma la sua resistenza, che di solito è indicata sulla scatola, e la corrente che lo attraversa sono note. Per fare ciò, non è necessario collegare un voltmetro, ma è sufficiente utilizzare i calcoli secondo la formula 2.

Nel nostro caso, per la Figura 3, facciamo i calcoli: U = 2,5 4,8 = 12 V.

Determinazione della corrente secondo la legge di Ohm

Questo caso è descritto dalla formula 3. Viene utilizzato per calcolare i carichi nei circuiti elettrici, selezionare le sezioni trasversali di fili, cavi, fusibili o interruttori automatici.

Nel nostro esempio, il calcolo è simile a questo: I = 12 / 4,8 = 2,5 A.

Bypass

Questo metodo nell'ingegneria elettrica viene utilizzato per disabilitare il funzionamento di alcuni elementi del circuito senza smontarli. Per fare ciò, cortocircuitare i terminali di ingresso e uscita (nella Figura 1 e 2) con un filo a un resistore non necessario - rimuoverli.

Di conseguenza, la corrente del circuito sceglie un percorso di minore resistenza attraverso lo shunt e aumenta bruscamente e la tensione dell'elemento shunt scende a zero.

Corto circuito

Questa modalità è un caso speciale di bypass ed è solitamente mostrata nella figura sopra quando il cortocircuito è installato sui terminali di uscita della sorgente. Quando ciò accade, si creano correnti elevate molto pericolose che possono folgorare le persone e bruciare le apparecchiature elettriche non protette.

La protezione viene utilizzata per contrastare i guasti accidentali della rete elettrica. Sono impostati su tali impostazioni che non interferiscono con il funzionamento del circuito in modalità normale.Tagliano la corrente solo in caso di emergenza.

Ad esempio, se un bambino inserisce accidentalmente un filo in una presa domestica, un interruttore automatico correttamente configurato sul pannello di ingresso dell'appartamento spegnerà quasi immediatamente l'alimentazione.

Tutto quanto sopra descritto si riferisce alla legge di Ohm per una sezione di un circuito DC, non un circuito completo dove possono esserci molti più processi. Dobbiamo immaginare che questa sia solo una piccola parte della sua applicazione nell'ingegneria elettrica.

Gli schemi identificati dal famoso scienziato Georg Simon Ohm tra corrente, tensione e resistenza sono descritti in modi diversi in diversi ambienti e circuiti CA: monofase e trifase.

Ecco le formule di base che esprimono il rapporto dei parametri elettrici nei conduttori metallici.

Formule più complesse per eseguire in pratica calcoli speciali della legge di Ohm.

Come puoi vedere, la ricerca condotta dal brillante scienziato Georg Simon Ohm è di grande importanza anche nel nostro tempo di rapido sviluppo dell'ingegneria elettrica e dell'automazione.