חוק אוהם: הגדרה, נוסחה, פטישון, תרגילים

בְּ חוקי אוהם מאפשרים לנו לחשב כמויות פיזיקליות חשובות, כגון מתח, זרם והתנגדות חשמלית של האלמנטים המגוונים ביותר הקיימים במעגל. עם זאת, ניתן להחיל חוקים אלה רק על התנגדות אוהמית, כלומר גופים שההתנגדות שלהם יש מודול קבוע.

→ החוק הראשון של אוהם

ה 1ªחוֹקבאה מ קובע כי ה- הבדל פוטנציאלי בין שתי נקודות של אחת נַגָד הוא פרופורציונלי ל- זרם חשמלי שמתבסס בה. יתר על כן, על פי חוק זה, היחס בין הפוטנציאל החשמלי לזרם החשמלי הוא אֵיִ פַּעַםקָבוּעַ ל נגדיםאוהם.

U - מתח או פוטנציאל חשמלי (V)

ר - התנגדות חשמלית

אני - זרם חשמלי

בחוק המוצג באיור לעיל אנו מכנים זאת U המתח החשמלי או הפוטנציאל החשמלי. גודל זה הוא סקלרי ונמדד ב וולט ההבדל בפוטנציאל החשמלי בין שתי נקודות במעגל, מצידו מצביע על כך שיש התנגדות חשמלית, כפי שמוצג באיור:

כאשר זרם חשמלי עובר דרך אלמנט ההתנגדות R, יש ירידה בפוטנציאל החשמלי.

תראהגַם: איגוד הנגד

זֶה הֶבדֵל נובע מ צְרִיכָהנותןאֵנֶרְגִיָה של האלקטרונים, מכיוון שחלקיקים אלה לְהַעֲבִיר חלק שלך אֵנֶרְגִיָה לאטומי סריג הקריסטל, מתי לד בדרך הנוכחית הִתנַגְדוּת לנהיגה שלך. קוראים לתופעה שמסבירה פיזור אנרגיה כזה אפקט ג'ול.

האיור שלמטה מציג את פרופיל הפוטנציאל החשמלי לפני ואחרי שהזרם עובר דרך אלמנט התנגדות של מעגל חשמלי, התבונן בנפילת הכוח:

כאשר זרם חשמלי מתנהל בגוף בעל התנגדות חשמלית, חלק מהאנרגיה שלו מתפוגגת.

הזרם החשמלי אני מודד את זרימת המטענים דרך הגוף באמפרס, או ב- C / s. הזרם החשמלי הוא באופן ישיריַחֲסִי להתנגדות החשמלית של גופים: ככל שההתנגדות החשמלית של גוף גדולה יותר, כך הזרם החשמלי עובר דרכו קטן יותר.

→ החוק השני של אוהם

ההתנגדות החשמלית R היא a תכונהשֶׁלגוּף שעובר זרם חשמלי. נכס זה תלוי ב גורמיםגֵאוֹמֶטרִי, כמו אורך או ה אֵזוֹרלַחֲצוֹת של הגוף, אך זה תלוי גם בכמות הנקראת הִתנַגְדוּת סְגוּלִית. גודל כזה מתייחס אך ורק לחומר ממנו נוצר גוף. החוק המתייחס לעמידות חשמלית לכמויות אלה מכונה החוק השני של אוהם. החוק השני של אוהם מוצג באיור להלן:

ר - התנגדות חשמלית (Ω)

ρ - התנגדות (Ω.m)

ל - אורך (מ ')

ה - שטח חתך (מ"ר)

אנו מכנים נגד אוהם כל גוף המסוגל להציג התנגדות חשמלית קבועה לטווח נתון של מתח חשמלי. הגרף של מתח לעומת זרם חשמלי עבור נגדים אוהם הוא ליניארי, כפי שמוצג באיור להלן:

הנגד יכול להיחשב אוהם בטווח שבו הפוטנציאל החשמלי שלו עולה ליניארי עם הזרם החשמלי.

אם לוקחים את הקטע הישר של הגרף, ידוע שהפוטנציאל החשמלי בין המסופים של הנגד יעבור שינוי בפוטנציאל החשמלי שלו, שהוא תמיד יַחֲסִי לזרם החשמלי העובר דרכו, כפי שמוצג באיור למטה:

בניתוח הגרף המוצג לעיל אנו רואים כי ניתן להבין את ההתנגדות החשמלית כ- מִדרוֹן של הסטרייט, שניתן על ידי מַשִׁיק של זווית θ. כידוע, ה מַשִׁיק מוגדר כיחס בין פקרימול ו סמוך ולכן ניתן לחשב אותו עם הנוסחה R = U / i, במקרה בו ההתנגדות אוהמית.

ראה גם: 5 דברים שכדאי לדעת על חשמל

→ חישוב הספק חשמלי על פי חוק אוהם

באמצעות חוק אוהם ניתן לקבוע את ה כוח חשמלי שמתפוגג על ידי נגד. פיזור אנרגיה כזה מתרחש בגלל אפקט הג'ול, ולכן כאשר אנו מחשבים את הכוח המפוזר, אנו קובעים כמה אנרגיה חשמלית הנגד מסוגל להמיר לחום, כל אחד שְׁנִיָה.

ישנן כמה נוסחאות שניתן להשתמש בהן לחישוב הספק חשמלי, עיין בכמה מהן:

פ - חשמל (W)

AND - אנרגיה (J)

t - מרווחי זמן)

ר - התנגדות (Ω)

אני - זרם חשמלי (A)

U - פוטנציאל חשמלי (V)

→ נוסחאות החוק של אוהם

בדוק את הנוסחאות של חוק האום הראשון והשני:

החוק הראשון של אוהם:

החוק השני של אוהם:

מַקֶבֶת

יש טריק שיכול להקל על השימוש בחוק הראשון של אוהם. טריק זה, הנקרא טריק המשולש, מורכב מכסת המשתנה שאנו רוצים לגלות במשולש המוצג למטה, כך שנחשוף את הנוסחה לשימוש. לבדוק:

בעזרת פטיש המשולש ניתן לגלות את הנוסחה בה יש להשתמש

לדוגמא, אם אנו רוצים לחשב את הפוטנציאל החשמלי (U), פשוט מכסים את ה- U באיור לעיל, כך נראה ש- U שווה לזרם החשמלי (i) כפול ההתנגדות (R). באופן דומה, אם נכסה את הזרם החשמלי (i), נראה שניתן לחשב אותו על ידי חלוקת U ב- R.

קרא גם: טריקים בנוסחת פיסיקה

תרגילים נפתרו

1) נגד אוהם, עם התנגדות השווה 10 Ω, נחצה זרם חשמלי של 1.0 A. קבע את הירידה הפוטנציאלית שעובר זרם חשמלי בעת מעבר נגד הנגד וסמן את החלופה המתאימה:

א) 5V

ב) 25 וולט

ג) 15 וולט

ד) 20 וולט

ה) 10 וולט

פתרון הבעיה:

כדי לחשב את ההפרש הפוטנציאלי שסובל מהזרם במעבר דרך הנגד, נוכל להשתמש בחוק אוהם. שעון:

תבנית: אות ה '.

2) כאשר עובר דרכו זרם חשמלי של 1.5 מילי-אמפר, ההפרש הפוטנציאלי במסופי הנגד האוממי הוא 1.5 וולט. בדוק את החלופה המציינת את מודול ההתנגדות החשמלית של הנגד הזה:

א) 1.10^-³ Ω

ב) 1.10³ Ω

ג) 1.5.10^-3 Ω

ד) 2.25.10³ Ω

ה) 1 Ω

פתרון הבעיה:

כדי לפתור תרגיל זה, נשתמש בחוק אוהם. לכן, עלינו להבין שהזרם החשמלי שניתן בהצהרת התרגיל דווח ביחידת ה- mA (מיליאמפר), תת-רב של האמפר השווה ל- 10^-3 A, צפה בתהליך החישוב:

תבנית: אות ב '.
על ידי רפאל הלרברוק