فئات: مقالات مميزة » كهربائيين المبتدئين
مرات المشاهدة: 48396
تعليقات على المادة: 4
عن قانون أوم في بيان شعبي
لا يمكن سماع التيار الكهربائي والجهد الخطير (باستثناء طنين الجهد العالي والمنشآت الكهربائية). الأجزاء الحية تحت الجهد لا تختلف في المظهر.
من المستحيل التعرف عليها من خلال الرائحة ودرجة الحرارة المرتفعة في أوضاع التشغيل العادية ، فهي لا تختلف. لكننا نشغل المكنسة الكهربائية في مأخذ صامت وهادئ ، انقر فوق المفتاح - ويبدو أن الطاقة أخذت من العدم ، في حد ذاتها ، تتجسد في شكل ضوضاء وضغط داخل الأجهزة المنزلية.
مرة أخرى ، إذا قمنا بتوصيل أظافرين في مآخذ مأخذ التيار الكهربائي وتناولناها ، فعندئذٍ بكل ما نملك من شعور الجسم كله سوف نشعر بالحقيقة والموضوعية لوجود تيار كهربائي. للقيام بذلك ، بطبيعة الحال ، هو تثبيط بشدة.
لكن الأمثلة باستخدام مكنسة كهربائية وأظافر توضح لنا بوضوح أن دراسة وفهم القوانين الأساسية للهندسة الكهربائية يسهم في السلامة عند التعامل مع الكهرباء المنزلية ، وكذلك القضاء على التحيزات الخرافية المرتبطة بالتيار الكهربائي والجهد.
لذلك ، سننظر في واحد ، وهو القانون الأكثر قيمة للهندسة الكهربائية ، والذي من المفيد معرفته وحاول القيام بذلك في الشكل الأكثر شعبية ممكنة.
قانون أوم الاكتشاف
في عام 1827 ، صاغ الفيزيائي الألماني جورج سيمون أوم قانونًا يربط بين حجم التيار الكهربائي والقوة الدافعة الكهربائية للبطارية ومقاومة الدائرة الكهربائية البسيطة المكونة من بطارية وأقطاب الموصلات غير المتجانسة المتصلة في سلسلة. بالإضافة إلى ذلك ، وجد أن المواد المختلفة لها مقاومة مختلفة للتيار الكهربائي.
وجد أوم بشكل تجريبي أنه في الدائرة التسلسلية التي تتألف من عدة أقسام مع موصلات مختلفة المقاومة ، فإن التيار في جميع الأقسام هو نفسه ، فقط الفرق المحتمل على الموصلات مختلف ، وهو ما يطلق عليه أوم "انخفاض الجهد".
كان اكتشاف قانون أوم مرحلة مهمة للغاية في دراسة الظواهر الكهربائية والمغناطيسية ، والتي كانت ذات أهمية عملية كبيرة. قانون أوم وقوانين كيرشوف ، التي تم اكتشافها لاحقًا ، أتاحت لأول مرة حساب الدوائر الكهربائية وشكلت أساس الهندسة الكهربائية الناشئة.
أنواع قوانين أوم
1. الشكل التفاضلي لقانون أوم
أهم قانون في الهندسة الكهربائية هو ، بالطبع ، قانون أوم. حتى الأشخاص الذين لا علاقة لهم بالهندسة الكهربائية يعرفون بوجودها. لكن في الوقت نفسه ، السؤال "هل تعرف قانون أوم؟" في الجامعات التقنية هو فخ لأطفال المدارس المفترضين والمتغطرسين. يجيب الرفيق ، بالطبع ، على أن أوم يعرف القانون تمامًا ، ثم يلجأون إليه لطلب وضع هذا القانون في شكل تفاضلي. ثم اتضح أنه لا يزال يتعين على تلميذ أو طالبة الدراسة والدراسة.
ومع ذلك ، فإن الشكل التفاضلي لقانون أوم غير قابل للتطبيق عملياً. يعكس العلاقة بين الكثافة الحالية وشدة المجال:
j = G * E ،
حيث G هي الموصلية للدائرة ؛ E هي قوة التيار الكهربائي.
كل هذه محاولات للتعبير التيار الكهربائي، مع الأخذ في الاعتبار فقط الخصائص الفيزيائية للمواد موصل ، دون الأخذ بعين الاعتبار المعلمات الهندسية (الطول والقطر وما شابه ذلك). الشكل التفاضلي لقانون أوم هو نظرية بحتة ؛ معرفته في الحياة اليومية غير مطلوبة على الإطلاق.
2. شكل لا يتجزأ من قانون أوم لقسم السلسلة
شيء آخر هو شكل لا يتجزأ من التسجيل. كما أن لديها العديد من الأصناف. الأكثر شعبية من هذه قانون أوم لقسم من السلسلة: I = U / R
بمعنى آخر ، يكون التيار في قسم الدائرة دائمًا هو الأعلى ، وكلما زاد الجهد المطبق على هذا القسم وانخفضت مقاومة هذا القسم.
هذا "النوع" من قانون أوم هو أمر لا بد منه لكل شخص يتعين عليه على الأقل أن يتعامل مع الكهرباء. لحسن الحظ ، فإن الإدمان بسيط للغاية. بعد كل شيء ، يمكن اعتبار الجهد في الشبكة دون تغيير.
للمنفذ ، هو 220 فولت. لذلك ، اتضح أن التيار في الدائرة يعتمد فقط على مقاومة الدائرة المتصلة بالمنفذ. ومن هنا الأخلاقية البسيطة: يجب مراقبة هذه المقاومة.
تحدث الدوائر القصيرة ، التي يسمعها الجميع ، على وجه التحديد بسبب انخفاض مقاومة الدائرة الخارجية. لنفترض أنه بسبب التوصيل غير الصحيح للأسلاك في صندوق الوصلات ، فإن الطور والأسلاك المحايدة كانت متصلة مباشرة مع بعضها البعض. ثم ستنخفض مقاومة قسم الدائرة بحدة إلى الصفر تقريبًا ، وسيزداد التيار أيضًا بحدة إلى قيمة كبيرة جدًا.
إذا كانت الأسلاك صحيحة ، فستعمل قاطع الدائرة، وإذا لم يكن هناك ، أو كان معيبًا أو تم تحديده بشكل غير صحيح ، فلن يتغلب السلك على التيار الزائد ، فسوف يسخن ويذوب وربما يتسبب في نشوب حريق.
ولكن يحدث أن الأجهزة التي تم توصيلها والتي تم ارتداؤها لأكثر من ساعة واحدة أصبحت بالفعل السبب ماس كهربائى. والحالة النموذجية هي المروحة التي خضعت لفائف المحركات لارتفاع درجة الحرارة بسبب التشويش على الشفرات.
عزل اللفات المحرك غير مصمم للتدفئة الخطيرة ، سرعان ما يصبح عديم القيمة. نتيجة لذلك ، تظهر دوائر قصيرة متداخلة ، مما يقلل من المقاومة ، ووفقًا لقانون أوم ، يؤدي أيضًا إلى زيادة التيار.
يؤدي التيار الزائد ، بدوره ، إلى جعل عزل اللفات غير صالح للاستخدام تمامًا ، وليس الانعطاف ، ولكن تحدث دائرة قصر حقيقية كاملة. يذهب التيار بالإضافة إلى اللفات ، مباشرة من المرحلة إلى السلك المحايد. صحيح ، كل ما سبق يمكن أن يحدث فقط مع مروحة بسيطة ورخيصة للغاية ، غير مجهزة بالحماية الحرارية.
ورقة الغش أوم لقسم السلسلة:
قانون أوم للتكييف
تجدر الإشارة إلى أن السجل المذكور أعلاه في قانون أوم يصف مقطعًا من دائرة ذات جهد ثابت. في شبكات الجهد المتناوب ، هناك تفاعل إضافي ، والمقاومة تأخذ الجذر التربيعي لمجموع مربعات المقاومة النشطة والمتفاعلة.
يأخذ قانون أوم لقسم دائرة التيار المتردد الشكل: I = U / Z,
حيث Z هي مقاومة الدائرة.
لكن المفاعلات الكبيرة تتميز أولاً وقبل كل شيء بالآلات الكهربائية القوية ومعدات تحويل الطاقة. المقاومة الكهربائية الداخلية للأجهزة المنزلية والتركيبات نشطة تقريبًا بالكامل. لذلك ، في الحياة اليومية ، للحسابات ، يمكنك استخدام أبسط أشكال قانون أوم: I = U / R.
3. تدوين متكامل للدائرة كاملة
نظرًا لوجود نموذج لتسجيل القانون لقسم من السلسلة ، إذن قانون أوم للسلسلة الكاملة: I = E / (r + R).
هنا r هي المقاومة الداخلية لمصدر شبكة EMF ، و R هي المقاومة الكلية للدائرة نفسها.
لا يتعين علينا الذهاب بعيدًا للحصول على نموذج مادي لتوضيح هذه الأنواع الفرعية من قانون أوم. نظام السيارة الكهربائية، البطارية التي هي مصدر EMF.
لا يمكنك افتراض أن مقاومة البطارية هي الصفر المطلق ، وبالتالي ، حتى مع وجود دائرة قصر مباشرة بين أطرافها (نقص المقاومة R) ، لن ينمو التيار إلى ما لا نهاية ، ولكن ببساطة إلى قيمة عالية.
ومع ذلك ، فإن هذه القيمة العالية ، بالطبع ، كافية للتسبب في ذوبان الأسلاك وإشعال جلد السيارة. لذلك ، تحمي الدوائر الكهربائية من السيارات من دوائر قصيرة مع الصمامات.
قد لا تكون هذه الحماية كافية في حالة حدوث ماس كهربائي لصندوق المصهر نسبة إلى البطارية ، أو في حالة استبدال أحد المصاهر بقطعة من الأسلاك النحاسية. ثم هناك خلاص واحد فقط - من الضروري في أسرع وقت ممكن كسر الدائرة بالكامل ، وإلقاء "الكتلة" ، أي الطرف السلبي.
4.النموذج المتكامل لقانون أوم لقسم من الدائرة يحتوي على مصدر emf
تجدر الإشارة إلى أن هناك تباينًا آخر في قانون أوم - بالنسبة لقسم من الدائرة يحتوي على مصدر emf:
أنا = (U + E) / (ص + ص)
أو
أنا = (U-E) / (ص + ص)
هنا U هو الفرق المحتمل في بداية ونهاية قسم السلسلة المعتبر. تعتمد علامة أمام حجم EMF على اتجاهها نسبة إلى الجهد.
غالبًا ما يكون من الضروري استخدام قانون أوم لقسم من الدائرة عند تحديد معلمات الدائرة عندما لا يكون جزء من الدائرة متاحًا للدراسة التفصيلية ولا يهمنا.
افترض أنه مخفي بواسطة أجزاء لا يتجزأ من القضية. يوجد في الدائرة المتبقية مصدر EMF وعناصر لها مقاومة معروفة. بعد ذلك ، من خلال قياس الجهد عند إدخال جزء غير معروف من الدائرة ، يمكنك حساب التيار ، ثم مقاومة العنصر غير المعروف.
النتائج
وبالتالي ، يمكننا أن نرى أن قانون أوم البسيط أبعد ما يكون عن البساطة كما كان يبدو لشخص ما. معرفة جميع أشكال السجل المتكامل لقوانين أوم ، يمكن للمرء أن يفهم ويتذكر بسهولة العديد من متطلبات السلامة الكهربائية ، وكذلك كسب الثقة في التعامل مع الكهرباء.
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: