Anwendung des Ohmschen Gesetzes in der Praxis

Ich möchte damit beginnen, das Funktionsprinzip eines der Grundgesetze der Elektrotechnik mit einer Allegorie zu erklären – indem ich eine kleine Karikatur einer von drei Personen mit den Namen „Spannung U“, „Widerstand R“ und „Strom I“ zeige.

Es zeigt, dass „Tok“ versucht, durch die Verengung im Rohr zu kriechen, das „Resistance“ fleißig festzieht. Gleichzeitig unternimmt „Voltage“ die größtmögliche Anstrengung, um zu passieren, drücken Sie „Current“.

Diese Zeichnung erinnert daran Elektrizität Ist die geordnete Bewegung geladener Teilchen in einem bestimmten Medium. Ihre Bewegung ist unter dem Einfluss zugeführter äußerer Energie möglich, die eine Potentialdifferenz – Spannung – erzeugt. Die inneren Kräfte der Drähte und Elemente des Stromkreises reduzieren die Stärke des Stroms und widerstehen seiner Bewegung.

Betrachten Sie ein einfaches Diagramm 2, das die Wirkungsweise des Ohmschen Gesetzes für einen Abschnitt eines Gleichstromkreises erklärt.

Als Spannungsquelle verwenden wir U Batterie, die wir mit dicken und gleichzeitig kurzen Drähten an den Punkten A und B mit dem Widerstand R verbinden.Gehen Sie davon aus, dass die Drähte den Wert des Stroms I durch den Widerstand R nicht beeinflussen.

Formel (1) drückt die Beziehung zwischen Widerstand (Ohm), Spannung (Volt) und Strom (Ampere) aus. Sie rufen Sie an Ohmsches Gesetz für einen Abschnitt eines Stromkreises… Der Formelkreis macht es einfach, sich die einzelnen Parameter U, R oder I zu merken und sie zum Ausdrücken zu verwenden (U steht über dem Bindestrich und R und I darunter).

Wenn Sie einen von ihnen bestimmen müssen, schließen Sie ihn im Geiste und arbeiten Sie mit den anderen beiden, indem Sie arithmetische Operationen durchführen. Wenn die Werte in einer Zeile stehen, multiplizieren wir sie. Und wenn sie sich auf unterschiedlichen Ebenen befinden, führen wir die Aufteilung von oben nach unten durch.

Diese Beziehungen werden in den Formeln 2 und 3 in Abbildung 3 unten dargestellt.

In dieser Schaltung wird der Strom mit einem Amperemeter gemessen, das in Reihe mit der Last R geschaltet ist, und die Spannung wird mit einem Voltmeter gemessen, das parallel zu den Punkten 1 und 2 des Widerstands geschaltet ist. Nehmen wir unter Berücksichtigung der Konstruktionsmerkmale der Geräte an, dass das Amperemeter den Strom im Stromkreis nicht beeinflusst und das Voltmeter die Spannung nicht beeinflusst.

Bestimmung des Widerstands nach dem Ohmschen Gesetz

Anhand der Messwerte der Geräte (U = 12 V, I = 2,5 A) können Sie mit Formel 1 den Widerstandswert R = 12 / 2,5 = 4,8 Ohm ermitteln.

In der Praxis wird dieses Prinzip in den Betrieb von Messgeräten – Ohmmetern – einbezogen, die den Wirkwiderstand verschiedener elektrischer Geräte bestimmen.Da sie für die Messung verschiedener Wertebereiche konfiguriert werden können, werden sie jeweils in Mikroohm und Milliohm unterteilt, die mit niedrigem Widerstand arbeiten, und in Tera-, Hygo- und Megaohm, die sehr große Werte messen.

Für bestimmte Arbeitsbedingungen werden sie hergestellt:

• tragbar;

• Schild;

• Labormodelle.

Das Funktionsprinzip eines Ohmmeters

Zur Durchführung von Messungen werden üblicherweise magnetoelektrische Geräte verwendet, obwohl elektronische (analoge und digitale) Geräte in letzter Zeit weit verbreitet sind.

Das Ohmmeter des magnetoelektrischen Systems verwendet einen Strombegrenzer R, der nur Milliampere durchlässt, und einen empfindlichen Messkopf (Milliamperemeter). Es reagiert auf den Fluss kleiner Ströme durch das Gerät aufgrund der Wechselwirkung zweier elektromagnetischer Felder vom Permanentmagneten N-S und dem Feld, das durch den Strom erzeugt wird, der durch die Wicklung der Spule 1 mit einer leitenden Feder 2 fließt.

Durch das Zusammenwirken der Kräfte der Magnetfelder weicht der Pfeil des Gerätes ab einem bestimmten Winkel ab. Zur einfacheren Bedienung ist die Skala am Kopf sofort in Ohm eingeteilt. In diesem Fall wird der Ausdruck des Stromwiderstands gemäß Formel 3 verwendet.

Um genaue Messungen zu gewährleisten, muss das Ohmmeter eine stabile Versorgungsspannung von der Batterie aufrechterhalten. Zu diesem Zweck wird eine Kalibrierung mit einem zusätzlichen Regelwiderstand R reg durchgeführt. Mit seiner Hilfe wird vor Beginn der Messung die Zufuhr von Überspannung aus der Quelle zum Stromkreis begrenzt und ein streng stabiler, normierter Wert eingestellt.

Spannungsbestimmung nach dem Ohmschen Gesetz

Bei der Arbeit mit Stromkreisen kann es vorkommen, dass der Spannungsabfall an einem Element, beispielsweise einem Widerstand, bestimmt werden muss, sein Widerstandswert, der normalerweise auf dem Gehäuse angegeben ist, und der durch ihn fließende Strom jedoch bekannt sind. Dazu müssen Sie kein Voltmeter anschließen, sondern es genügt, die Berechnungen nach Formel 2 zu verwenden.

In unserem Fall führen wir für Abbildung 3 Berechnungen durch: U = 2,5 · 4,8 = 12 V.

Bestimmung des Stroms nach dem Ohmschen Gesetz

Dieser Fall wird durch Formel 3 beschrieben. Sie dient zur Berechnung von Lasten in Stromkreisen und zur Auswahl der Querschnitte von Drähten, Kabeln, Sicherungen oder Leistungsschaltern.

In unserem Beispiel sieht die Berechnung so aus: I = 12 / 4,8 = 2,5 A.

Bypass-Operation

Diese Methode in der Elektrotechnik wird verwendet, um den Betrieb bestimmter Elemente des Stromkreises zu deaktivieren, ohne sie zu zerlegen. Schließen Sie dazu die Eingangs- und Ausgangsklemmen (in Abbildung 1 und 2) mit einem Kabel zu einem unnötigen Widerstand kurz – entfernen Sie sie.

Dadurch wählt der Stromkreis einen Weg mit geringerem Widerstand durch den Shunt und steigt stark an, und die Spannung des Shunt-Elements sinkt auf Null.

Kurzschluss

Dieser Modus ist ein Sonderfall des Bypasses und wird normalerweise in der obigen Abbildung gezeigt, wenn der Kurzschluss an den Ausgangsklemmen der Quelle installiert ist. Dabei entstehen sehr gefährliche Hochströme, die Menschen schockieren und ungeschützte elektrische Geräte verbrennen können.

Der Schutz dient der Bekämpfung unbeabsichtigter Störungen im Stromnetz. Sie sind auf solche Einstellungen eingestellt, dass sie den Betrieb der Schaltung im Normalmodus nicht beeinträchtigen.Sie unterbrechen den Strom nur im Notfall.

Wenn beispielsweise ein Kind versehentlich ein Kabel in eine Haushaltssteckdose einsteckt, schaltet ein richtig konfigurierter automatischer Schalter an der Eingangstafel der Wohnung den Strom fast sofort ab.

Alles, was oben beschrieben wurde, bezieht sich auf das Ohmsche Gesetz für einen Abschnitt eines Gleichstromkreises, nicht für einen vollständigen Stromkreis, in dem möglicherweise viele weitere Prozesse stattfinden. Wir müssen uns vorstellen, dass dies nur ein kleiner Teil seiner Anwendung in der Elektrotechnik ist.

Die vom berühmten Wissenschaftler Georg Simon Ohm identifizierten Muster zwischen Strom, Spannung und Widerstand werden in verschiedenen Wechselstromumgebungen und Schaltkreisen auf unterschiedliche Weise beschrieben: einphasig und dreiphasig.

Hier sind die Grundformeln, die das Verhältnis der elektrischen Parameter in Metallleitern ausdrücken.

Komplexere Formeln zur Durchführung spezieller Berechnungen nach dem Ohmschen Gesetz in der Praxis.

Wie Sie sehen, ist die Forschung des brillanten Wissenschaftlers Georg Simon Ohm auch in unserer Zeit der rasanten Entwicklung der Elektrotechnik und Automatisierung von großer Bedeutung.