Prawo Ohma ma duże znaczenie w elektrotechnice jako podstawowa koncepcja, zapewniając cenny wgląd w zachowanie obwodów elektrycznych. Dzięki zrozumieniu prawa Ohma możesz odblokować możliwość obliczania napięcia, prądu, rezystancji i mocy w obwodzie. W tym samouczku zagłębimy się w zasady prawa Ohma i zbadamy, w jaki sposób moc jest powiązana z obwodami elektrycznymi.
Prawo Ohma
Zgodnie z prawem Ohma, w przewodzie łączącym dwa punkty przepływ prądu jest bezpośrednio skorelowany z napięciem wokół tych punktów i odwrotnie skorelowany z rezystancją przewodnika. Matematycznie można to przedstawić jako:
W tym równaniu V reprezentuje napięcie mierzone w woltach, I oznacza prąd mierzony w amperach, a R oznacza rezystancję mierzoną w omach. Ta matematyczna zależność podkreśla wzajemne powiązania między napięciem, prądem i rezystancją. Zgodnie z prawem Ohma wzrost napięcia w obwodzie powoduje odpowiedni wzrost prądu, przy założeniu, że rezystancja pozostaje stała. Podobnie, jeśli rezystancja wzrasta, prąd maleje dla danego napięcia.
Obliczanie napięcia, prądu i rezystancji
Rozważmy przykład ilustrujący praktyczne zastosowanie prawa Ohma. Obwód o napięciu 12 woltów i rezystancji 4 omów. Korzystając z prawa Ohma, możemy obliczyć natężenie prądu płynącego przez obwód:
Aby znaleźć wartość prądu (I), dzielimy obie strony równania przez 4:
Stąd w tym przykładzie prąd płynący przez obwód wynosi 3 ampery.
Moc w obwodach elektrycznych
Moc ma duże znaczenie w obwodach elektrycznych, ponieważ oznacza szybkość, z jaką energia elektryczna jest zużywana lub przesyłana, odgrywając kluczową rolę w zrozumieniu zachowania obwodów. Moc (P) w obwodzie elektrycznym można obliczyć za pomocą następującego równania:
Tutaj P to moc mierzona w watach:
Równanie pokazuje, że moc jest iloczynem prądu i napięcia. Oznacza to, że moc pobierana przez urządzenie lub komponent w obwodzie jest wprost proporcjonalna zarówno do przepływającego przez nie prądu, jak i napięcia na nim.
Obliczanie mocy w obwodach elektrycznych
Teraz, aby obliczyć moc zużywaną przez urządzenie w obwodzie. Załóżmy, że mamy obwód o natężeniu 2 amperów i napięciu 6 woltów, a następnie chcemy wyznaczyć moc:
Dlatego moc pobierana przez urządzenie w tym przykładzie wynosi 12 watów.
Wykres kołowy formuły prawa Ohma
Poniżej znajduje się wykres kołowy, który wyświetla wszystkie wzory do obliczania prądu, rezystancji, napięcia i mocy dowolnego obwodu:
Wniosek
Prawo Ohma zapewnia fundamentalną zależność między napięciem, prądem i rezystancją, umożliwiając dokładne obliczenia i przewidywania w obwodach elektrycznych. Dodatkowo obliczenia mocy pozwalają nam ocenić zużycie energii i wydajność urządzeń i komponentów w obwodzie.