დამოკიდებულია იმ ზემოქმედების სიდიდეზე, რომელიც შეიძლება ჰქონდეს დენს გამტარზე, იქნება ეს დენის თერმული, ქიმიური თუ მაგნიტური ეფექტი. ანუ, დენის სიძლიერის რეგულირებით, შეგიძლიათ გააკონტროლოთ მისი ეფექტი. ელექტრული დენი, თავის მხრივ, არის ნაწილაკების მოწესრიგებული მოძრაობა ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ.

დენისა და ძაბვის დამოკიდებულება

ცხადია, რაც უფრო ძლიერი იქნება ველი ნაწილაკებზე, მით უფრო დიდი იქნება დენის ძალა წრეში. ელექტრული ველი ხასიათდება სიდიდით, რომელსაც ძაბვა ეწოდება. აქედან გამომდინარე, მივდივართ დასკვნამდე, რომ დენი დამოკიდებულია ძაბვაზე.

მართლაც, ექსპერიმენტულად შესაძლებელი გახდა იმის დადგენა, რომ დენის სიძლიერე პირდაპირპროპორციულია ძაბვისა. იმ შემთხვევებში, როდესაც წრეში ძაბვა შეიცვალა ყველა სხვა პარამეტრის შეცვლის გარეშე, დენი გაიზარდა ან შემცირდა იმავე ფაქტორით, როგორც ძაბვა შეიცვალა.

კავშირი წინააღმდეგობასთან

ამასთან, მიკროსქემის ნებისმიერი წრე ან მონაკვეთი ხასიათდება სხვა მნიშვნელოვანი სიდიდით, რომელსაც ეწოდება ელექტრული წინააღმდეგობა. წინააღმდეგობა უკუპროპორციულია დენის. თუ თქვენ შეცვლით წინაღობის მნიშვნელობას მიკროსქემის ნებისმიერ მონაკვეთში ამ მონაკვეთის ბოლოებზე ძაბვის შეცვლის გარეშე, შეიცვლება დენის სიძლიერეც. უფრო მეტიც, თუ ჩვენ შევამცირებთ წინააღმდეგობის მნიშვნელობას, მაშინ მიმდინარე სიძლიერე გაიზრდება იმავე რაოდენობით. და, პირიქით, წინააღმდეგობის მატებასთან ერთად, დენი პროპორციულად მცირდება.

ომის კანონის ფორმულა წრედის მონაკვეთისთვის

ამ ორი დამოკიდებულების შედარებისას შეიძლება მივიდეთ იმავე დასკვნამდე, რასაც გერმანელი მეცნიერი გეორგ ომი მივიდა 1827 წელს. მან დააკავშირა სამი ზემოაღნიშნული ფიზიკური სიდიდე და გამოიტანა კანონი, რომელსაც მისი სახელი ეწოდა. ოჰმის კანონი წრედის მონაკვეთისთვის ამბობს:

დენის სიძლიერე წრედის მონაკვეთში პირდაპირპროპორციულია ამ მონაკვეთის ბოლოებში არსებული ძაბვისა და მისი წინააღმდეგობის უკუპროპორციულია.

სადაც მე ვარ ამჟამინდელი ძალა,
U – ძაბვა,
R - წინააღმდეგობა.

ოჰმის კანონის გამოყენება

ომის კანონი ერთ-ერთია ფიზიკის ფუნდამენტური კანონები. მისმა აღმოჩენამ ერთ დროს საშუალება მოგვცა მეცნიერებაში უზარმაზარი ნახტომი გაგვეკეთებინა. ამჟამად შეუძლებელია წარმოვიდგინოთ ძირითადი ელექტრული რაოდენობების რაიმე ძალიან ელემენტარული გამოთვლა ნებისმიერი წრედისთვის ოჰმის კანონის გამოყენების გარეშე. ამ კანონის იდეა არ არის ელექტრონიკის ინჟინრების ექსკლუზიური დომენი, არამედ ნებისმიერი მეტ-ნაკლებად განათლებული ადამიანის საბაზისო ცოდნის აუცილებელი ნაწილი. გასაკვირი არ არის, რომ არსებობს გამონათქვამი: ”თუ არ იცით ოჰმის კანონი, დარჩით სახლში.”

U=IRდა R=U/I

მართალია, უნდა გვესმოდეს, რომ აწყობილ წრეში, მიკროსქემის გარკვეული მონაკვეთის წინააღმდეგობის მნიშვნელობა არის მუდმივი მნიშვნელობა, ამიტომ, როდესაც მიმდინარე სიძლიერე იცვლება, შეიცვლება მხოლოდ ძაბვა და პირიქით. მიკროსქემის მონაკვეთის წინააღმდეგობის შესაცვლელად, წრე ხელახლა უნდა შეიკრიბოს. მიკროსქემის დაპროექტებისა და აწყობისას საჭირო წინააღმდეგობის მნიშვნელობის გაანგარიშება შეიძლება განხორციელდეს ოჰმის კანონის მიხედვით, დენის და ძაბვის მოსალოდნელი მნიშვნელობების საფუძველზე, რომელიც გაივლის მიკროსქემის მოცემულ მონაკვეთზე.

დაამატეთ საიტი სანიშნეებში

ომის კანონი

ნახატზე ნაჩვენებია ნაცნობი მარტივი ელექტრული წრედის დიაგრამა. ეს დახურული წრე შედგება სამი ელემენტისგან:

• ძაბვის წყარო – GB ბატარეები;
• მიმდინარე მომხმარებელი - დატვირთვა R, რომელიც შეიძლება იყოს, მაგალითად, ელექტრო ნათურის ან რეზისტორის ძაფი;
• დირიჟორები, რომლებიც აკავშირებენ ძაბვის წყაროს დატვირთვას.

სხვათა შორის, თუ ამ წრეს დაემატება გადამრთველი, თქვენ მიიღებთ ჯიბის ელექტრო ფანრის სრულ წრეს. დატვირთვა R, რომელსაც აქვს გარკვეული წინააღმდეგობა, არის წრედის მონაკვეთი.

სქემის ამ მონაკვეთში დენის სიდიდე დამოკიდებულია მასზე მოქმედ ძაბვაზე და მის წინააღმდეგობაზე: რაც უფრო მაღალია ძაბვა და რაც უფრო დაბალია წინააღმდეგობა, მით მეტი დენი გადის წრედის მონაკვეთზე.

დენის ეს დამოკიდებულება ძაბვაზე და წინააღმდეგობაზე გამოიხატება შემდეგი ფორმულით:

• I – დენი, გამოხატული ამპერებით, A;
• U – ძაბვა ვოლტებში, V;
• R - წინააღმდეგობა ohms-ში, Ohm.

ეს მათემატიკური გამოხატულება იკითხება შემდეგნაირად: დენი წრედის მონაკვეთში პირდაპირპროპორციულია მასზე ძაბვისა და უკუპროპორციულია მის წინააღმდეგობას. ეს არის ელექტროტექნიკის ძირითადი კანონი, რომელსაც ეწოდება Ohm-ის კანონი (G. Ohm-ის გვარის მიხედვით) ელექტრული წრედის მონაკვეთისთვის. Ohm-ის კანონის გამოყენებით, თქვენ შეგიძლიათ გაიგოთ უცნობი მესამედი ორი ცნობილი ელექტრული სიდიდისგან. აქ მოცემულია ოჰმის კანონის პრაქტიკული გამოყენების მაგალითი:

1. პირველი მაგალითი. ძაბვა 25 ვ გამოიყენება მიკროსქემის განყოფილებაზე, რომლის წინააღმდეგობაა 5 ohms. ამოხსნა: I = U/R = 25 / 5 = 5 ა.
2. მეორე მაგალითი. მიკროსქემის მონაკვეთზე მოქმედებს ძაბვა 12 ვ, რაც ქმნის მასში 20 mA დენს. რა არის მიკროსქემის ამ მონაკვეთის წინააღმდეგობა? უპირველეს ყოვლისა, მიმდინარე 20 mA უნდა იყოს გამოხატული ამპერებში. ეს იქნება 0.02 A. შემდეგ R = 12 / 0.02 = 600 Ohms.
3. მესამე მაგალითი. დენი 20 mA მიედინება წრედის მონაკვეთზე, რომლის წინააღმდეგობაა 10 kOhm. რა ძაბვა მოქმედებს მიკროსქემის ამ მონაკვეთზე? აქ, როგორც წინა მაგალითში, დენი უნდა იყოს გამოხატული ამპერებში (20 mA = 0.02 A), წინააღმდეგობა ohms-ში (10 kOhm = 10000 Ohms). ამიტომ, U = IR = 0.02×10000 = 200 ვ.

ბრტყელი ფანრის ინკანდესენტური ნათურის ბაზაზე დატანილია: 0.28 A და 3.5 V. რას ნიშნავს ეს ინფორმაცია? ის ფაქტი, რომ ნათურა ნორმალურად ანათებს 0,28 ა დენის დროს, რაც განისაზღვრება 3,5 ვ ძაბვით. ოჰმის კანონის გამოყენებით, ადვილია გამოვთვალოთ, რომ ნათურის გაცხელებულ ძაფს აქვს წინააღმდეგობა R = 3,5 / 0.28 = 12.5 Ohm.

ეს არის ნათურის გაცხელებული ძაფის წინააღმდეგობა გაცივებული ძაფის წინააღმდეგობა გაცილებით ნაკლებია. ოჰმის კანონი მოქმედებს არა მხოლოდ მონაკვეთზე, არამედ მთელ ელექტრული წრეზე. ამ შემთხვევაში, მიკროსქემის ყველა ელემენტის მთლიანი წინააღმდეგობა, დენის წყაროს შიდა წინააღმდეგობის ჩათვლით, შეიცვლება R-ის მნიშვნელობაში. თუმცა, მიკროსქემის უმარტივეს გამოთვლებში, დამაკავშირებელი გამტარების წინააღმდეგობა და დენის წყაროს შიდა წინააღმდეგობა ჩვეულებრივ უგულებელყოფილია.

ამასთან დაკავშირებით საჭიროა კიდევ ერთი მაგალითის მოყვანა: ელექტრული განათების ქსელის ძაბვა არის 220 ვ. რა დენი შემოვა წრედში, თუ დატვირთვის წინაღობა არის 1000 Ohms? გამოსავალი: I = U/R = 220 / 1000 = 0,22 A. ელექტრო შედუღების რკინა მოიხმარს დაახლოებით ამ დენს.

ყველა ეს ფორმულა, რომელიც გამომდინარეობს Ohm-ის კანონიდან, ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ალტერნატიული დენის სქემების გამოსათვლელად, მაგრამ იმ პირობით, რომ სქემებში არ არის ინდუქტორები და კონდენსატორები.

ომის კანონი და მისგან მიღებული გამოთვლის ფორმულები საკმაოდ ადვილი დასამახსოვრებელია, თუ გამოიყენებთ ამ გრაფიკულ დიაგრამას, ეს არის ომის კანონის ე.წ.

ამ სამკუთხედის გამოყენება მარტივია, უბრალოდ დაიმახსოვრეთ, რომ მასში ჰორიზონტალური ხაზი ნიშნავს გაყოფის ნიშანს (ფრაქციული ხაზის მსგავსი), ხოლო ვერტიკალური ხაზი ნიშნავს გამრავლების ნიშანს.

ახლა განვიხილავთ შემდეგ კითხვას: როგორ მოქმედებს წრედში დატვირთვით ან მის პარალელურად ჩართული რეზისტორი დენზე? ამის გაგება სჯობს მაგალითით. არის ნათურა მრგვალი ელექტრო ფანრიდან, გათვლილი 2,5 ვ ძაბვაზე და 0,075 ა დენზე. შესაძლებელია თუ არა ამ ნათურის ამუშავება 3336 ლ ბატარეიდან, რომლის საწყისი ძაბვა არის 4,5 ვ?

ადვილია გამოთვალოთ, რომ ამ ნათურის გაცხელებულ ძაფს აქვს 30 ომზე ოდნავ მეტი წინააღმდეგობა. თუ მას ახალი 3336 ლიტრიანი ბატარეიდან კვებავთ, მაშინ, ოჰმის კანონის თანახმად, დენი გაივლის ნათურის ძაფს, თითქმის ორჯერ მეტი დენი, რომლისთვისაც იგი შექმნილია. ძაფი არ გაუძლებს ასეთ გადატვირთვას, ის გადახურდება და იშლება. მაგრამ ეს ნათურა მაინც შეიძლება იკვებებოდეს 336 ლიტრიანი ბატარეიდან, თუ დამატებითი 25 Ohm რეზისტორი უკავშირდება წრედს.

ამ შემთხვევაში, გარე წრედის მთლიანი წინააღმდეგობა იქნება დაახლოებით 55 Ohms, ანუ 30 Ohms - ნათურის ძაფის წინააღმდეგობა H პლუს 25 Ohms - დამატებითი რეზისტორის წინააღმდეგობა R. შესაბამისად, დენი დაახლოებით ტოლია. წრეში 0.08 A შემოვა, ანუ თითქმის იგივეა, რისთვისაც შექმნილია ნათურის ძაფი.

ეს ნათურა შეიძლება იკვებებოდეს მაღალი ძაბვის ბატარეიდან, ან თუნდაც ელექტრო განათების ქსელიდან, თუ შეარჩევთ შესაბამისი წინააღმდეგობის რეზისტორს. ამ მაგალითში, დამატებითი რეზისტორი ზღუდავს დენს წრეში ჩვენთვის საჭირო მნიშვნელობით. რაც უფრო დიდია მისი წინააღმდეგობა, მით ნაკლები იქნება დენი წრეში. ამ შემთხვევაში, ორი წინააღმდეგობა იყო დაკავშირებული წრედთან: ნათურის ძაფის წინააღმდეგობა და რეზისტორის წინააღმდეგობა. და წინააღმდეგობების სერიული კავშირით, დენი ერთნაირია მიკროსქემის ყველა წერტილში.

თქვენ შეგიძლიათ ჩართოთ ამპერმეტრი ნებისმიერ წერტილში და ის ყველგან ერთსა და იმავე მნიშვნელობას აჩვენებს. ეს ფენომენი შეიძლება შევადაროთ მდინარეში წყლის დინებას. მდინარის კალაპოტი სხვადასხვა ადგილებში შეიძლება იყოს ფართო ან ვიწრო, ღრმა ან ზედაპირული. თუმცა, გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, მდინარის კალაპოტის რომელიმე მონაკვეთის კვეთაზე ყოველთვის ერთი და იგივე რაოდენობა გადის.

დატვირთვასთან სერიულად დაკავშირებული დამატებითი რეზისტორი შეიძლება ჩაითვალოს რეზისტორად, რომელიც „ჩაქრობს“ წრედში მოქმედი ძაბვის ნაწილს. ძაბვა, რომელიც ჩაქრება დამატებითი რეზისტორით, ან, როგორც ამბობენ, ეცემა მასზე, უფრო დიდი იქნება, მით უფრო დიდი იქნება ამ რეზისტორის წინააღმდეგობა. დამატებითი რეზისტორის დენისა და წინააღმდეგობის გაცნობით, მასზე ძაბვის ვარდნა მარტივად შეიძლება გამოითვალოს იგივე ნაცნობი ფორმულის გამოყენებით U = IR, აქ:

• U – ძაბვის ვარდნა, V;
• I – დენი წრეში, A;
• R - დამატებითი რეზისტორის წინააღმდეგობა, Ohm.

მაგალითთან დაკავშირებით, რეზისტორმა R-მ (იხ. სურათი) ჩააქრო ჭარბი ძაბვა: U = IR = 0,08 × 25 = 2 ვ. დარჩენილი ბატარეის ძაბვა, დაახლოებით 2,5 ვოლტის ტოლი, დაეცა ნათურის ძაფებზე. რეზისტორების საჭირო წინააღმდეგობა შეგიძლიათ იპოვოთ თქვენთვის ნაცნობი სხვა ფორმულის გამოყენებით: R = U/I, სადაც:

• R – დამატებითი რეზისტორის საჭირო წინააღმდეგობა, Ohm;
• U – ძაბვა, რომელიც უნდა ჩაქრეს, V;
• I – დენი წრეში, A.

განსახილველი მაგალითისთვის დამატებითი რეზისტორის წინაღობაა: R = U/I = 2/0,075, 27 Ohm. წინააღმდეგობის შეცვლით, შეგიძლიათ შეამციროთ ან გაზარდოთ ძაბვა, რომელიც ეცემა დამატებით რეზისტორზე, რითაც დარეგულირდება დენი წრეში. მაგრამ დამატებითი რეზისტორი R ასეთ წრეში შეიძლება იყოს ცვლადი, ანუ რეზისტორი, რომლის წინააღმდეგობა შეიძლება შეიცვალოს (იხ. სურათი ქვემოთ).

ამ შემთხვევაში, რეზისტორის სლაიდერის გამოყენებით, შეგიძლიათ შეუფერხებლად შეცვალოთ H დატვირთვაზე მიწოდებული ძაბვა და, შესაბამისად, შეუფერხებლად დაარეგულიროთ დენი, რომელიც გადის ამ დატვირთვაში. ამ გზით დაკავშირებულ ცვლად რეზისტორს რიოსტატი ეწოდება. რევოსტატები გამოიყენება მიმღების, ტელევიზორებისა და გამაძლიერებლების სქემებში დენების რეგულირებისთვის. ბევრ კინოთეატრში რიოსტატებს იყენებდნენ აუდიტორიაში შუქის შეუფერხებლად ჩაქრობის მიზნით. არსებობს დატვირთვის ჭარბი ძაბვის დენის წყაროსთან დაკავშირების კიდევ ერთი გზა - ასევე ცვლადი რეზისტორის გამოყენებით, მაგრამ დაკავშირებულია პოტენციომეტრით, ანუ ძაბვის გამყოფით, როგორც ეს ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.

აქ R1 არის რეზისტორი, რომელიც დაკავშირებულია პოტენციომეტრით, ხოლო R2 არის დატვირთვა, რომელიც შეიძლება იყოს იგივე ინკანდესენტური ნათურა ან სხვა მოწყობილობა. ძაბვის ვარდნა ხდება დენის წყაროს R1 რეზისტორზე, რომელიც შეიძლება ნაწილობრივ ან მთლიანად მიეწოდება R2 დატვირთვას. როდესაც რეზისტორის სლაიდერი ყველაზე დაბალ მდგომარეობაშია, დატვირთვას საერთოდ არ მიეწოდება ძაბვა (თუ ეს ნათურაა, არ ანათებს).

რეზისტორის სლაიდერის ზევით ასვლისას ჩვენ უფრო და უფრო მეტ ძაბვას მივმართავთ R2 დატვირთვას (თუ ეს ნათურაა, მისი ძაფი ანათებს). როდესაც R1 რეზისტორის სლაიდერი არის ზედა პოზიციაში, დენის წყაროს მთელი ძაბვა გამოყენებული იქნება R2 დატვირთვაზე (თუ R2 არის ფანარი და დენის წყაროს ძაბვა მაღალია, ნათურის ძაფი დაიწვება. გარეთ). თქვენ შეგიძლიათ ექსპერიმენტულად იპოვოთ ცვლადი რეზისტორის ძრავის პოზიცია, რომლითაც მისთვის საჭირო ძაბვა მიეწოდება დატვირთვას.

პოტენციომეტრებით გააქტიურებული ცვლადი რეზისტორები ფართოდ გამოიყენება მიმღებებსა და გამაძლიერებლებში მოცულობის გასაკონტროლებლად. რეზისტორი შეიძლება პირდაპირ იყოს დაკავშირებული დატვირთვის პარალელურად. ამ შემთხვევაში, წრედის ამ მონაკვეთში დენი განშტოდება და მიდის ორ პარალელურ გზაზე: დამატებითი რეზისტორისა და ძირითადი დატვირთვის მეშვეობით. ყველაზე დიდი დენი იქნება ყველაზე ნაკლები წინააღმდეგობის მქონე ტოტში.

ორივე ტოტის დენების ჯამი ტოლი იქნება გარე წრედის კვებაზე დახარჯული დენისა. პარალელური კავშირი გამოიყენება იმ შემთხვევებში, როდესაც აუცილებელია დენის შეზღუდვა არა მთელ წრეში, როგორც დამატებითი რეზისტორის სერიაში შეერთებისას, არამედ მხოლოდ გარკვეულ მონაკვეთში. დამატებითი რეზისტორები უკავშირდება, მაგალითად, მილიამმეტრების პარალელურად, რათა მათ შეეძლოთ დიდი დენების გაზომვა. ასეთ რეზისტორებს უწოდებენ შუნტებს ან შუნტებს. სიტყვა შუნტი ნიშნავს ტოტს.

1826 წელს უდიდესმა გერმანელმა ფიზიკოსმა გეორგ სიმონ ომმა გამოაქვეყნა ნაშრომი „კანონის განმარტება, რომლის მიხედვითაც ლითონები ატარებენ კონტაქტურ ელექტროენერგიას“, სადაც იგი იძლევა ცნობილი კანონის ფორმულირებას. იმდროინდელი მეცნიერები მტრულად შეხვდნენ დიდი ფიზიკოსის პუბლიკაციებს. და მხოლოდ მას შემდეგ, რაც კიდევ ერთი მეცნიერი, კლოდ პულიე, ექსპერიმენტულად მივიდა იმავე დასკვნამდე, ოჰმის კანონი აღიარებულ იქნა მთელ მსოფლიოში.

– ფიზიკური ნიმუში, რომელიც განსაზღვრავს კავშირის დენს, ძაბვასა და გამტარის წინააღმდეგობას.მას აქვს ორი ძირითადი ფორმა.

ფორმულირება ომის კანონი წრედის მონაკვეთისთვის – დენი პირდაპირპროპორციულია ძაბვისა და უკუპროპორციული წინააღმდეგობის .

ეს მარტივი გამოთქმა ეხმარება პრაქტიკაში პრობლემების ფართო სპექტრის გადაჭრაში. უკეთესი დასამახსოვრებლად, მოვაგვაროთ პრობლემა.

პრობლემა 1.1

ამოცანა მარტივია: სპილენძის მავთულის წინააღმდეგობის პოვნა და შემდეგ დენის გამოთვლა მიკროსქემის მონაკვეთისთვის ოჰმის კანონის ფორმულის გამოყენებით. მოდი დავიწყოთ.

ფორმულირება ომის კანონი სრული წრედისთვის - დენის სიძლიერე პირდაპირპროპორციულია მიკროსქემის EMF-ის ჯამისა და უკუპროპორციულია წყაროსა და მიკროსქემის წინააღმდეგობების ჯამისა, სადაც E არის emf, R არის მიკროსქემის წინააღმდეგობა, r არის წყაროს შიდა წინააღმდეგობა.

აქ შეიძლება გაჩნდეს კითხვები. მაგალითად, რა არის EMF? ელექტრომოძრავი ძალა არის ფიზიკური რაოდენობა, რომელიც ახასიათებს გარე ძალების მუშაობას EMF წყაროში. მაგალითად, ჩვეულებრივ AA ბატარეაში, EMF არის ქიმიური რეაქცია, რომელიც იწვევს მუხტების გადაადგილებას ერთი პოლუსიდან მეორეზე. თავად სიტყვა ელექტროა მამოძრავებელიამბობს, რომ ეს ძალა მოძრაობს ელექტროენერგიას, ანუ მუხტს.

თითოეულს აქვს შიდა წინააღმდეგობა r, ეს დამოკიდებულია თავად წყაროს პარამეტრებზე. წრეში ასევე არის წინააღმდეგობა R, ეს დამოკიდებულია თავად მიკროსქემის პარამეტრებზე.

ოჰმის კანონის ფორმულა სრული ჯაჭვისთვის შეიძლება წარმოდგენილი იყოს სხვა ფორმით. კერძოდ: მიკროსქემის წყაროს EMF უდრის წყაროზე და გარე წრედზე ძაბვის ვარდნის ჯამს.

მასალის კონსოლიდაციისთვის, ჩვენ მოვაგვარებთ ორ პრობლემას ფორმულის გამოყენებითომის კანონი სრული წრედისთვის.

პრობლემა 2.1

იპოვეთ დენის სიძლიერე წრედში, თუ ცნობილია, რომ მიკროსქემის წინააღმდეგობა არის 11 ohms, ხოლო მასზე დაკავშირებულ წყაროს აქვს emf 12 V და შიდა წინააღმდეგობა 1 Ohm.

ახლა უფრო რთული პრობლემა მოვაგვაროთ.

პრობლემა 2.2

EMF წყარო უკავშირდება რეზისტორს 10 Ohms წინააღმდეგობის მქონე სპილენძის მავთულის გამოყენებით 1 მ სიგრძისა და 1 მმ 2 განივი ფართობის გამოყენებით. იპოვეთ მიმდინარე ძალა, იცოდეთ, რომ წყარო emf არის 12 V და შიდა წინააღმდეგობა არის 1.9825 Ohms.

მოდი დავიწყოთ.

ოჰმის კანონს ხშირად ელექტროენერგიის ფუნდამენტურ კანონს უწოდებენ. ცნობილმა გერმანელმა ფიზიკოსმა გეორგ სიმონ ომმა, რომელმაც ის 1826 წელს აღმოაჩინა, დაადგინა კავშირი ელექტრული წრედის ძირითად ფიზიკურ სიდიდეებს შორის - წინააღმდეგობა, ძაბვა და დენი.

ელექტრული წრე

ოჰმის კანონის მნიშვნელობის უკეთ გასაგებად, თქვენ უნდა გესმოდეთ, თუ როგორ მუშაობს ელექტრული წრე.

რა არის ელექტრული წრე? ეს არის გზა, რომელსაც ელექტრულად დამუხტული ნაწილაკები (ელექტრონები) გადიან ელექტრულ წრეში.

იმისთვის, რომ დენი არსებობდეს ელექტრულ წრეში, აუცილებელია მასში იყოს მოწყობილობა, რომელიც შექმნის და შეინარჩუნებს პოტენციურ განსხვავებას წრედის მონაკვეთებში არაელექტრული წარმოშობის ძალების გამო. ასეთ მოწყობილობას ე.წ DC წყაროდა ძალები - გარე ძალები.

მე ვუწოდებ ელექტრულ წრეს, რომელშიც დენის წყარო მდებარეობს თ სრული ელექტრული წრე. დენის წყარო ასეთ წრეში ასრულებს დაახლოებით იგივე ფუნქციას, როგორც ტუმბოს სატუმბი სითხე დახურულ ჰიდრავლიკურ სისტემაში.

უმარტივესი დახურული ელექტრული წრე შედგება ელექტროენერგიის ერთი წყაროსა და ერთი მომხმარებლისგან, რომლებიც დაკავშირებულია გამტარებლებით.

ელექტრული წრედის პარამეტრები

ომმა თავისი ცნობილი კანონი ექსპერიმენტულად გამოიტანა.

მოდით გავაკეთოთ მარტივი ექსპერიმენტი.

მოდით შევკრიბოთ ელექტრული წრე, რომელშიც დენის წყარო არის ბატარეა, ხოლო დენის საზომი ინსტრუმენტი არის წრედთან სერიულად დაკავშირებული ამპერმეტრი. დატვირთვა არის მავთულის სპირალი. ჩვენ გავზომავთ ძაბვას სპირალის პარალელურად დაკავშირებული ვოლტმეტრის გამოყენებით. დავხუროთგასაღების გამოყენებით, შეაერთეთ ელექტრული წრე და ჩაწერეთ ინსტრუმენტის ჩვენებები.

მოდით დავუკავშიროთ მეორე ბატარეა ზუსტად იგივე პარამეტრებით პირველ ბატარეას. ისევ დავხუროთ წრე. ინსტრუმენტები აჩვენებს, რომ დენიც და ძაბვაც გაორმაგდა.

თუ 2 ბატარეას დაამატებთ იმავე ტიპის მეორეს, დენი გაიზრდება სამჯერ და ძაბვაც სამჯერ.

დასკვნა აშკარაა: დირიჟორში დენი პირდაპირპროპორციულია დირიჟორის ბოლოებზე გამოყენებული ძაბვისა.

ჩვენს ექსპერიმენტში, წინააღმდეგობის მნიშვნელობა უცვლელი დარჩა. ჩვენ შევცვალეთ მხოლოდ დენის და ძაბვის სიდიდე გამტარის მონაკვეთზე. დავტოვოთ მხოლოდ ერთი ბატარეა. მაგრამ ტვირთად გამოვიყენებთ სხვადასხვა მასალისგან დამზადებულ სპირალებს. მათი წინააღმდეგობა განსხვავებულია. მათ სათითაოდ დავაკავშირებთ, ჩვენ ასევე ჩავწერთ ხელსაწყოების კითხვებს. ჩვენ დავინახავთ, რომ აქ საპირისპიროა. რაც უფრო დიდია წინააღმდეგობის მნიშვნელობა, მით ნაკლებია დენი. წრეში დენი უკუპროპორციულია წინააღმდეგობისა.

ასე რომ, ჩვენმა გამოცდილებამ მოგვცა საშუალება დაგვედგინა დენის დამოკიდებულება ძაბვაზე და წინააღმდეგობაზე.

რა თქმა უნდა, ოჰმის გამოცდილება განსხვავებული იყო. იმ დღეებში არ არსებობდა ამპერმეტრები და დენის გასაზომად ომმა გამოიყენა კულონის ტორსიული ბალანსი. ამჟამინდელი წყარო იყო თუთიისა და სპილენძისგან დამზადებული ვოლტა ელემენტი, რომლებიც მარილმჟავას ხსნარში იყო. სპილენძის მავთულები მოთავსებული იყო ვერცხლისწყლის შემცველ ჭიქებში. იქვე მოტანილი იყო მავთულხლართების ბოლოები მიმდინარე წყაროდან. მავთულები ერთი და იგივე კვეთის იყო, მაგრამ სხვადასხვა სიგრძისა. ამის გამო შეიცვალა წინააღმდეგობის მნიშვნელობა. ჯაჭვში სხვადასხვა მავთულის მონაცვლეობით ჩასმით ვაკვირდებოდით მაგნიტური ნემსის ბრუნვის კუთხეს ბრუნვის ბალანსში. სინამდვილეში, ეს არ იყო გაზომილი დენის სიძლიერე, არამედ დენის მაგნიტური ეფექტის ცვლილება წრეში სხვადასხვა წინააღმდეგობის მავთულის ჩართვის გამო. ომმა ამას "ძალაუფლების დაკარგვა" უწოდა.

მაგრამ ასეა თუ ისე, მეცნიერის ექსპერიმენტებმა მას საშუალება მისცა გამოეყვანა თავისი ცნობილი კანონი.

გეორგ სიმონ ომ

ომის კანონი სრული წრედისთვის

იმავდროულად, თავად Ohm-ის მიერ მიღებული ფორმულა ასე გამოიყურებოდა:

ეს სხვა არაფერია, თუ არა ოჰმის კანონის ფორმულა სრული ელექტრული წრედისთვის: ”წრეში მიმდინარე სიძლიერე პროპორციულია წრედში მოქმედი EMF-ის და უკუპროპორციულია გარე წრედის წინააღმდეგობის ჯამისა და წყაროს შიდა წინააღმდეგობისა.».

ოჰმის ექსპერიმენტებში რაოდენობა X აჩვენა მიმდინარე მნიშვნელობის ცვლილება. თანამედროვე ფორმულაში ის შეესაბამება მიმდინარე სიძლიერესმე წრეში მიედინება. მაგნიტუდა ა ახასიათებს ძაბვის წყაროს თვისებებს, რომელიც შეესაბამება ელექტროძრავის ძალის თანამედროვე აღნიშვნას (EMF) ε . ღირებულების ღირებულებალ დამოკიდებული იყო ელექტრული წრედის ელემენტების დამაკავშირებელი გამტარების სიგრძეზე. ეს მნიშვნელობა ანალოგიური იყო გარე ელექტრული წრედის წინააღმდეგობისარ . პარამეტრი ბ დაახასიათა მთელი ინსტალაციის თვისებები, რომელზედაც ჩატარდა ექსპერიმენტი. თანამედროვე ნოტაციით ეს ასეარ - დენის წყაროს შიდა წინააღმდეგობა.

როგორ არის მიღებული ოჰმის კანონის თანამედროვე ფორმულა სრული წრედისთვის?

წყაროს ემფ უდრის ძაბვის ვარდნის ჯამს გარე წრედზე (უ ) და თავად წყაროში (უ 1 ).

ε = უ + უ 1 .

ოჰმის კანონიდან მე = უ / რ ამას მოჰყვება უ = მე · რ , ა უ 1 = მე · რ .

ამ გამონათქვამების წინაში ჩანაცვლებით, მივიღებთ:

ε = I R + I r = I (R + r) , სადაც

ოჰმის კანონის მიხედვით, გარე წრეში ძაბვა უდრის დენს გამრავლებული წინააღმდეგობაზე. U = I · R. ის ყოველთვის ნაკლებია, ვიდრე წყარო emf. განსხვავება უდრის ღირებულებას U 1 = მე რ .

რა ხდება, როდესაც ბატარეა ან აკუმულატორი მუშაობს? ბატარეის გამორთვისას იზრდება მისი შიდა წინააღმდეგობა. შესაბამისად, იზრდება U 1 და მცირდება უ .

სრული Ohm-ის კანონი გადაიქცევა Ohm-ის კანონში წრედის მონაკვეთისთვის, თუ მისგან ამოვაღებთ წყაროს პარამეტრებს.

მოკლე ჩართვა

რა მოხდება, თუ გარე წრედის წინააღმდეგობა უეცრად ნულდება? ყოველდღიურ ცხოვრებაში ამას შეგვიძლია დავაკვირდეთ, თუ, მაგალითად, დაზიანებულია სადენების ელექტრული იზოლაცია და ხდება მათი მოკლე ჩართვა. ხდება ფენომენი, რომელსაც ე.წ მოკლე ჩართვა. მიმდინარემა დარეკა მოკლე ჩართვის დენი, იქნება ძალიან დიდი. ეს გამოყოფს დიდი რაოდენობით სითბოს, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ხანძარი. ამის თავიდან ასაცილებლად, წრეში მოთავსებულია მოწყობილობები, რომლებსაც საკრავები ეწოდება. ისინი შექმნილია ისე, რომ მათ შეუძლიათ მოკლე ჩართვის მომენტში დაარღვიონ ელექტრული წრე.

ოჰმის კანონი ალტერნატიული დენის შესახებ

ალტერნატიული ძაბვის წრეში, ჩვეულებრივი აქტიური წინააღმდეგობის გარდა, არის რეაქტიულობა (ტევადობა, ინდუქციურობა).

ასეთი სქემებისთვის უ = მე · ზ , სად ზ - მთლიანი წინააღმდეგობა, რომელიც მოიცავს აქტიურ და რეაქტიულ კომპონენტებს.

მაგრამ მძლავრ ელექტრო მანქანებსა და ელექტროსადგურებს აქვთ მაღალი რეაქტიულობა. ჩვენს ირგვლივ არსებულ საყოფაცხოვრებო ტექნიკაში, რეაქტიული კომპონენტი იმდენად მცირეა, რომ მისი იგნორირება შესაძლებელია და გამოთვლებისთვის გამოიყენეთ ოჰმის კანონის დაწერის მარტივი ფორმა:

მე = უ / რ

ძალა და ომის კანონი

ომმა არა მხოლოდ დაადგინა კავშირი ელექტრული წრედის ძაბვას, დენსა და წინააღმდეგობას შორის, არამედ გამოიტანა განტოლება სიმძლავრის დასადგენად:

პ = უ · მე = მე 2 · რ

როგორც ხედავთ, რაც უფრო დიდია დენი ან ძაბვა, მით მეტია სიმძლავრე. ვინაიდან გამტარი ან რეზისტორი არ არის სასარგებლო დატვირთვა, მასზე მოხვედრილი სიმძლავრე ითვლება დენის დაკარგვად. იგი გამოიყენება გამტარის გასათბობად. და რაც უფრო დიდია ასეთი გამტარის წინააღმდეგობა, მით მეტი ძალა იკარგება მასზე. გათბობის დანაკარგების შესამცირებლად წრეში გამოიყენება ქვედა წინააღმდეგობის გამტარები. ეს კეთდება, მაგალითად, ძლიერი ხმის ინსტალაციაში.

ეპილოგის ნაცვლად

პატარა მინიშნება მათთვის, ვინც დაბნეულია და ვერ ახსოვს ოჰმის კანონის ფორმულა.

სამკუთხედი გაყავით 3 ნაწილად. უფრო მეტიც, როგორ ვაკეთებთ ამას, სრულიად უმნიშვნელოა. მოდით თითოეულ მათგანში შევიტანოთ ოჰმის კანონში შემავალი რაოდენობები - როგორც ნაჩვენებია სურათზე.

მოდით დავხუროთ მნიშვნელობა, რომელიც უნდა მოიძებნოს. თუ დარჩენილი მნიშვნელობები იმავე დონეზეა, მაშინ ისინი უნდა გამრავლდეს. თუ ისინი განლაგებულია სხვადასხვა დონეზე, მაშინ ზემოთ მდებარე მნიშვნელობა უნდა გაიყოს ქვედაზე.

ოჰმის კანონი ფართოდ გამოიყენება პრაქტიკაში ელექტრო ქსელების დაპროექტებისას წარმოებაში და სახლში.

1826 წელს გერმანელმა მეცნიერმა გეორგ ომმა გააკეთა აღმოჩენა და აღწერა
ემპირიული კანონი ისეთ ინდიკატორებს შორის ურთიერთობის შესახებ, როგორიცაა დენის სიძლიერე, ძაბვა და დირიჟორის მახასიათებლები წრედში. შემდგომში, მეცნიერის სახელის მიხედვით, მას ოჰმის კანონი ეწოდა.

მოგვიანებით გაირკვა, რომ ეს მახასიათებლები სხვა არაფერია, თუ არა დირიჟორის წინააღმდეგობა, რომელიც წარმოიქმნება ელექტროენერგიასთან კონტაქტის დროს. ეს არის გარე წინააღმდეგობა (R). ასევე არსებობს დენის წყაროს დამახასიათებელი შიდა წინააღმდეგობა (r).

ომის კანონი წრედის მონაკვეთისთვის

მიკროსქემის გარკვეული მონაკვეთისთვის განზოგადებული Ohm-ის კანონის მიხედვით, დენის სიძლიერე წრედის მონაკვეთში პირდაპირპროპორციულია ძაბვის განყოფილების ბოლოებში და უკუპროპორციულია წინააღმდეგობისა.

სადაც U არის ძაბვა მონაკვეთის ბოლოებში, I არის დენის სიძლიერე, R არის გამტარის წინააღმდეგობა.

ზემოაღნიშნული ფორმულის გათვალისწინებით, მარტივი მათემატიკური ოპერაციების შესრულებით შესაძლებელია U და R-ის უცნობი მნიშვნელობების პოვნა.

ზემოაღნიშნული ფორმულები მოქმედებს მხოლოდ მაშინ, როდესაც ქსელი განიცდის მხოლოდ წინააღმდეგობას.

ომის კანონი დახურული წრედისთვის

სრული წრედის დენის სიძლიერე უდრის EMF-ს გაყოფილი წრედის ერთგვაროვანი და არაერთგვაროვანი სექციების წინააღმდეგობების ჯამზე.

დახურულ ქსელს აქვს როგორც შიდა, ასევე გარე წინააღმდეგობა. ამიტომ ურთიერთობის ფორმულები განსხვავებული იქნება.

სადაც E არის ელექტრომოძრავი ძალა (EMF), R არის წყაროს გარე წინააღმდეგობა, r არის წყაროს შიდა წინააღმდეგობა.

ომის კანონი წრედის არაერთგვაროვანი მონაკვეთისთვის

დახურული ელექტრო ქსელი შეიცავს ხაზოვანი და არაწრფივი ხასიათის მონაკვეთებს. მონაკვეთები, რომლებსაც არ აქვთ დენის წყარო და არ არიან დამოკიდებულნი გარე გავლენებზე, წრფივია, ხოლო წყაროს შემცველი მონაკვეთები არაწრფივია.

ოჰმის კანონი ერთგვაროვანი ბუნების ქსელის მონაკვეთისთვის ზემოთ იყო ნათქვამი. კანონს არაწრფივი მონაკვეთის შესახებ ექნება შემდეგი ფორმა:

I = U/ R = f1 – f2 + E/ R

სადაც f1 – f2 არის პოტენციური სხვაობა განხილული ქსელის განყოფილების ბოლო წერტილებში

R – წრედის არაწრფივი მონაკვეთის მთლიანი წინააღმდეგობა

მიკროსქემის არაწრფივი მონაკვეთის ემფ შეიძლება იყოს ნულზე მეტი ან ნაკლები. თუ წყაროდან მომდინარე დენის მოძრაობის მიმართულება ელექტრულ ქსელში დენის მოძრაობასთან ემთხვევა, დადებითი მუხტების მოძრაობა ჭარბობს და EMF დადებითი იქნება. თუ მიმართულებები ემთხვევა, EMF-ის მიერ შექმნილი უარყოფითი მუხტების მოძრაობა გაიზრდება ქსელში.

ოჰმის კანონი ალტერნატიული დენის შესახებ

თუ ქსელში არის ტევადობა ან ინერცია, გამოთვლებში აუცილებელია გავითვალისწინოთ, რომ ისინი წარმოქმნიან მათ წინააღმდეგობას, საიდანაც დენი ხდება ცვლადი.

ალტერნატიული დენის ოჰმის კანონი ასე გამოიყურება:

სადაც Z არის წინააღმდეგობა ელექტრო ქსელის მთელ სიგრძეზე. მას ასევე უწოდებენ წინაღობას. წინაღობა შედგება აქტიური და რეაქტიული წინააღმდეგობისგან.

ოჰმის კანონი არ არის ძირითადი სამეცნიერო კანონი, არამედ მხოლოდ ემპირიული მიმართებაა და ზოგიერთ პირობებში ის შეიძლება არ იყოს დაცული:

• როდესაც ქსელს აქვს მაღალი სიხშირე, ელექტრომაგნიტური ველი იცვლება დიდი სიჩქარით და გამოთვლებში მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული მუხტის მატარებლების ინერცია;
• დაბალი ტემპერატურის პირობებში ზეგამტარობის მქონე ნივთიერებებთან;
• როდესაც გამტარი ძლიერად თბება გამტარი ძაბვით, დენის თანაფარდობა ძაბვასთან ხდება ცვალებადი და შეიძლება არ შეესაბამებოდეს ზოგად კანონს;
• როდესაც გამტარი ან დიელექტრიკი იმყოფება მაღალი ძაბვის ქვეშ;
• LED ნათურებში;
• ნახევარგამტარებში და ნახევარგამტარ მოწყობილობებში.

თავის მხრივ, ელემენტებს და გამტარებს, რომლებიც შეესაბამება Ohm-ის კანონს, ეწოდება ომური.

ოჰმის კანონს შეუძლია ახსნას ზოგიერთი ბუნებრივი მოვლენა. მაგალითად, როცა ვხედავთ მაღალი ძაბვის სადენებზე მჯდომ ჩიტებს, გვიჩნდება კითხვა – რატომ არ მოქმედებს მათზე ელექტრო დენი? ეს ახსნილია საკმაოდ მარტივად. მავთულხლართებზე მსხდომი ჩიტები ერთგვარი გამტარები არიან. ძაბვის უმეტესი ნაწილი მოდის ჩიტებს შორის არსებულ ხარვეზებზე და ის ნაწილი, რომელიც მოდის თავად "გამტარებზე" არ წარმოადგენს საფრთხეს მათთვის.

მაგრამ ეს წესი მუშაობს მხოლოდ ერთი კონტაქტით. თუ ჩიტი მავთულს ან ტელეგრაფის ბოძს ნისკარტით ან ფრთით შეეხება, ის აუცილებლად მოკვდება იმ უზარმაზარი ძაბვისგან, რომელსაც ეს უბნები ატარებს. ასეთი შემთხვევები ყველგან ხდება. ამიტომ, უსაფრთხოების მიზნით, ზოგიერთ დასახლებულ პუნქტში დამონტაჟდა სპეციალური მოწყობილობები ფრინველების საშიში ძაბვისგან დასაცავად. ჩიტები სრულიად უსაფრთხოა ასეთ კუდებზე.

ოჰმის კანონი ასევე ფართოდ გამოიყენება პრაქტიკაში. ელექტროენერგია სასიკვდილოა ადამიანისთვის მხოლოდ შიშველი მავთულის შეხებით. მაგრამ ზოგიერთ შემთხვევაში, ადამიანის სხეულის წინააღმდეგობა შეიძლება განსხვავებული იყოს.

მაგალითად, მშრალ და ხელუხლებელ კანს უფრო დიდი წინააღმდეგობა აქვს ელექტროენერგიის ზემოქმედების მიმართ, ვიდრე ჭრილობა ან ოფლით დაფარული კანი. ზედმეტი მუშაობის, ნერვული დაძაბულობისა და ინტოქსიკაციის გამო, თუნდაც მცირე ძაბვის შემთხვევაში, ადამიანს შეუძლია მიიღოს ძლიერი ელექტროშოკი.

საშუალოდ, ადამიანის სხეულის წინააღმდეგობა არის 700 Ohms, რაც ნიშნავს, რომ 35 V ძაბვა უსაფრთხოა ადამიანისთვის მაღალი ძაბვის დროს, სპეციალისტები იყენებენ.