Ohmi seaduse arvutamise mõistmine, valemid ja näited

Füüsikatunnis uurime alalisvoolu elektrit vooluringis. Selle mõistmiseks peame järgima mitmeid seadusi, millest üks on Ohmi seadus.

Ohmi seadus on väide, mis ütleb, et juhis voolav elektrivool (I) on proportsionaalne otstele rakendatava potentsiaalide erinevusega (V). See tähendab, et mida suurem on potentsiaalide erinevus, seda suurem vool voolab. Ja vastupidi, kui antud potentsiaalset erinevust vähendada, siis seda väiksem vool voolab. Saame selle sõnastada järgmiselt.

I = V

Kui elektrivool I voolab juhetraadis, mille potentsiaalide vahe on otstes V, on vool pöördvõrdeline takistusega, mille tulemuseks on järgmine valem.

Ia1 / R

Kahe ülaltoodud võrrandi põhjal on Ohmi seaduse valem järgmine.

I = V / R või V = IR

Suurus R on traadi takistus.

Ohmi seadust võib väljendada ka järgmiselt: "läbi juhi voolav vool on otseselt proportsionaalne kahe otsa potentsiaalse erinevusega, samas kui juhi füüsilised tingimused, nagu temperatuur, pinge jne, jäävad konstantseks".

Juhttraadis voolava voolu potentsiaalide erinevuse muutumise graafik on lineaarne, nagu on näidatud järgmisel joonisel.

(pilt)

Ohmi seaduse piirangud

Kuid Ohmi seadusel on ka piirangud. See seadus on tuletatud eeldusega, et takistus on voolust sõltumatu. Seega on takistus või takistus alati konstantne ega sõltu voolust (I). See tähendab, et Ohmi seadus ei kehti vedelike, pooljuhtmaterjalide ega isolaatorite kohta. Materjale, mis ei vasta Ohmi seadustele, nimetatakse mitteohmilisteks materjalideks. Allpool on graafik mitteohmiliste materjalide voolude ja potentsiaalsete erinevuste kohta.

(pilt)

Ohmi seaduse paremaks mõistmiseks saavad sõbrad teha alltoodud harjutusküsimusi.

(Loe ka: Archimedese seaduse mõiste ja kohaldamine)

Harjutused

Õpilane ühendab kaks takistit R 1 ja R 2 järjestikku alalisvooluallikaga, mille pinge on 20 V. Kas saate arvutada vooluahela voolava voolu, kui takisti värvikood:

(pilt)

R 1 = kollane, lilla, oranž

R 2 = pruun, must, punane

Kui jah, arutame ja sobitame vastused omavahel.

Vastus

Vastavalt süsiniktakisti värvikoodile tähistab värviriba R 1 järgmisi numbreid:

Kollane = 4, lilla = 7 ja oranž = 3

R 1    = 47 x 103 Ω = 47 k Ω

Takisti värviklass R 2 esindab järgmised numbrid:

Pruun = 1, must = 0 ja punane = 2

R 2 = 10 x 102 Ω = 1 k Ω

Niisiis, asendustakistuse väärtus on

R = R 1 + R 2

      = 47 kΩ + 1kΩ

R = 48kΩ

Vooluringis voolav vool I = V / R

V = 20 V, R = 48kΩ

>> I = 20V / 48kΩ = 4,16 x 10-4A