קטגוריות: מאמרים מוצגים » חשמלאים מתחילים
מספר צפיות: 48396
הערות לכתבה: 4
על החוק של אוהם בהצהרה פופולרית
לא ניתן לשמוע זרם חשמלי ומתח מסוכן (למעט קווי מתח ומתקנים חשמליים מהומים). חלקים חיים תחת מתח אינם נבדלים זה מזה במראה.
אי אפשר לזהות את שניהם גם על ידי ריח וגם על ידי טמפרטורה גבוהה במצבי פעולה רגילים, הם אינם שונים זה מזה. אבל אנו מדליקים את שואב האבק בשקע שקט ושקט, לוחצים על המתג - ונראה כי האנרגיה מוצאת משום מקום, מעצמה, מתממשת בצורה של רעש ודחיסה בתוך מכשיר ביתי.
שוב, אם נחבר שני ציפורניים לשקעי השקע ונקח איתם, אז ממש עם כל גופנו נרגיש את המציאות והאובייקטיביות בקיומו של זרם חשמלי. לעשות זאת, כמובן, מתייאש מאוד.
אך הדוגמאות עם שואב אבק ומסמרים מדגימות לנו בבירור כי המחקר וההבנה של חוקי היסוד של הנדסת חשמל תורמים לבטיחות בעת הטיפול בחשמל ביתי, כמו גם מבטלים את הדעות הקדומות האמונות התפלות הקשורות בזרם חשמלי ומתח.
לכן, נשקול אחד, החוק החשוב ביותר של הנדסת חשמל, וזה מועיל לדעת. ונסה לעשות זאת בצורה הפופולרית ביותר האפשרית.
תגלית החוק של אוהם
בשנת 1827 ניסח הפיזיקאי הגרמני ג'ורג 'סימון אוהם חוק המקשר את גודל הזרם החשמלי, כוח האלקטרומוטי של הסוללה והתנגדות של מעגל חשמלי פשוט המורכב מסוללה וקטבים של מוליכים הטרוגניים המחוברים בסדרה. בנוסף, הוא מצא כי לחומרים שונים יש עמידות שונה בפני זרם חשמלי.
אוהם מצא באופן ניסיוני שבמעגל סדרתי המורכב מכמה קטעים עם מוליכים בעלי התנגדות שונה, הזרם בכל הסעיפים זהה, רק ההבדל הפוטנציאלי במוליכים הוא שונה, מה שכינה אוהם "ירידת מתח".
גילוי החוק של אוהם היה שלב חשוב מאוד בחקר תופעות חשמליות ומגנטיות שהיו חשיבות מעשית רבה. חוקי אוהם וחוקי קירחוף, שהתגלו מאוחר יותר, אפשרו לראשונה לחשב מעגלי חשמל והיוו את הבסיס להנדסת החשמל המתעוררת.
סוגי חוקים של אוהם
1. הצורה הדיפרנציאלית של חוק אוהם
החוק החשוב ביותר בהנדסת חשמל הוא, כמובן, החוק של אוהם. אפילו אנשים שאינם קשורים להנדסת חשמל יודעים על קיומה. אבל בינתיים, השאלה "האם אתה מכיר את החוק של אוהם?" באוניברסיטאות טכניות היא מלכודת עבור תלמידי בית ספר יומרניים ויהירים. החבר, כמובן, עונה כי אוהם מכיר את החוק בצורה מושלמת, ואז הם פונים אליו בבקשה להביא את החוק הזה בצורה דיפרנציאלית. ואז מתברר שילד בית ספר או סטודנט סטודנט עדיין צריך ללמוד וללמוד.
עם זאת, הצורה הדיפרנציאלית של חוק אוהם אינה ניתנת להחלה. זה משקף את הקשר בין צפיפות זרם לחוזק שדה:
j = G * E,
כאשר G הוא המוליכות של המעגל; E הוא כוח הזרם החשמלי.
כל אלה הם ניסיונות לבטא זרם חשמליתוך התחשבות רק בתכונות הפיזיקליות של חומר המוליך, מבלי לקחת בחשבון את הפרמטרים הגיאומטריים שלו (אורך, קוטר וכדומה). הצורה הדיפרנציאלית של חוק אוהם היא תיאוריה טהורה; הידע שלה בחיי היומיום איננו נדרש לחלוטין.
2. הצורה האינטגרלית של חוק אוהם לסעיף שרשרת
דבר נוסף הוא צורת ההקלטה האינטגרלית. יש לו גם כמה סוגים. הפופולרי ביותר מבין אלה הוא החוק של אוהם לקטע בשרשרת: I = U / R
במילים אחרות, הזרם בקטע מעגלים הוא תמיד גבוה יותר, כך המתח המופעל על קטע זה גדול יותר וההתנגדות של קטע זה נמוכה יותר.
"סוג" זה של חוק אוהם הוא פשוט חובה לכל מי שלפחות לפעמים צריך להתמודד עם חשמל. למרבה המזל ההתמכרות די פשוטה. אחרי הכל, המתח ברשת יכול להיחשב ללא שינוי.
עבור שקע זה 220 וולט. לכן מסתבר שהזרם במעגל תלוי רק בהתנגדות המעגל המחובר לשקע. מכאן המוסרי הפשוט: יש לעקוב אחר התנגדות זו.
מעגלים קצרים, שכולם שומעים, קורים בדיוק בגלל ההתנגדות הנמוכה של המעגל החיצוני. נניח שבשל חיבור לא תקין של חוטים בתיבת הצומת, חוטי הפאזה והנייטרל היו מחוברים זה לזה ישירות. ואז ההתנגדות של קטע המעגל תפחת בחדות לכמעט אפס, והזרם גם יגדל בחדות לערך גדול מאוד.
אם החיווט נכון, זה יעבוד מפסק, ואם הוא לא שם, או שהוא לקוי או שנבחר בצורה לא נכונה, החוט לא יתמודד עם הזרם המוגבר, הוא יתחמם, יתמוסס, ואולי גם יביא לשריפה.
אבל זה קורה שמכשירים המחוברים לחיבור ונלבשים יותר משעה כבר הופכים לגורם קצר חשמלי. מקרה טיפוסי הוא מאוורר, אשר הסיבוב המוטורי שלו עבר התחממות יתר עקב תקיעת הלהבים.
הבידוד של פיתולי המנוע אינו מיועד לחימום רציני, הוא הופך במהרה חסר ערך. כתוצאה מכך מופיעים מעגלים קצרים בין סיבובים, המפחיתים את ההתנגדות ובהתאם לחוקיו של אוהם, מובילים גם לעלייה בזרם.
הזרם המוגבר, בתורו, הופך את בידוד הרוחות לבלתי שמיש לחלוטין, ולא הסיבוב הבין-זמני, אלא מתרחש הקצר הקצר האמיתי והמלא. הזרם הולך בנוסף לסיבובים, מייד מהשלב לחוט הנייטרלי. נכון, כל האמור לעיל יכול לקרות רק עם מאוורר פשוט וזול מאוד, שאינו מצויד בהגנה תרמית.
גיליון הרמאות של אוהם לקטע השרשרת:
חוק אוהם לחק"ל
יש לציין כי הרשומה לעיל של חוק אוהם מתארת קטע של מעגל עם מתח קבוע. ברשתות מתח מתחלפות יש ריאקציה נוספת, וה עכבה תופסת את השורש הריבועי של סכום הריבועים של ההתנגדות הפעילה והתגובה.
החוק של אוהם לקטע מעגלי זרם חילופין לובש את הצורה: I = U / Z,
כאשר Z הוא עכבת המעגל.
אך ריאקציה גדולה אופיינית, קודם כל, למכונות חשמליות עוצמתיות וציוד להמרת כוח. ההתנגדות החשמלית הפנימית של מכשירי חשמל וגופי בית פעילה כמעט לחלוטין. לכן, בחיי היומיום, לצורך חישובים, אתה יכול להשתמש בצורה הפשוטה ביותר לחוק של אוהם: אני = U / R.
3. סימון אינטגרלי למעגל השלם
מכיוון שיש טופס להקלטת החוק לקטע בשרשרת, אז החוק של אוהם לשרשרת השלמה: I = E / (r + R).
כאן r הוא ההתנגדות הפנימית של מקור רשת EMF, ו- R היא ההתנגדות הכוללת של המעגל עצמו.
אין צורך להרחיק לכת אחרי מודל פיזי כדי להמחיש תת-מין זה של חוק אוהם. מערכת חשמל לרכב, הסוללה בה מקור ה- EMF.
לא ניתן לקחת בחשבון כי ההתנגדות לסוללה היא אפס מוחלט, לפיכך, אפילו עם קצר חשמלי ישיר בין הטרמינלים שלה (חוסר התנגדות R), הזרם לא יגדל לאינסוף, אלא פשוט לערך גבוה.
עם זאת, מספיק ערך זה, כמובן, בכדי לגרום לחוטים להתמוסס ולהצית את עור המכונית. לכן המעגלים החשמליים של מכוניות מגנים מפני מעגלים קצרים עם נתיכים.
הגנה כזו עשויה לא להספיק אם מתרחש קצר חשמלי לפני תיבת הנתיכים ביחס לסוללה, או אם אחד הנתיכים מוחלף בפיסת חוט נחושת. ואז יש רק ישועה אחת - יש צורך בהקדם האפשרי לשבור את המעגל לחלוטין, לזרוק את "המיסה", כלומר את המסוף השלילי.
4.הצורה האינטגרלית של חוק אוהם לקטע במעגל המכיל מקור emk
יש להזכיר כי קיימת וריאציה נוספת לחוקיו של אוהם - עבור קטע במעגל המכיל מקור emk:
I = (U + E) / (r + R)
או
I = (U-E) / (r + R)
הנה U ההבדל הפוטנציאלי בתחילת ובסוף קטע השרשרת הנחשב. השלט מול גודל EMF תלוי בכיוון שלו יחסית למתח.
לעיתים קרובות יש צורך להשתמש בחוקיו של אוהם לקטע במעגל בעת קביעת הפרמטרים של מעגל כאשר חלק מהמעגל אינו זמין ללימוד מפורט ואינו מעניין אותנו.
נניח שהוא מוסתר על ידי חלקים אינטגרליים של המקרה. במעגל הנותר יש מקור EMF ואלמנטים עם התנגדות ידועה. ואז, על ידי מדידת המתח בכניסה של חלק לא ידוע במעגל, אתה יכול לחשב את הזרם ואז את ההתנגדות של האלמנט הלא ידוע.
מסקנות
לפיכך, אנו יכולים לראות שהחוק ה"פשוט "של אוהם רחוק מלהיות פשוט כמו שהיה נראה למישהו. בהכרת כל צורות התיעוד האינטגרלי של חוקי אוהם, ניתן להבין ולזכור בקלות רבות מהדרישות לבטיחות חשמל, כמו גם לרכוש אמון בטיפול בחשמל.
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: