ה החוק הראשון של אוהם מניח שאם ב-a מעגל חשמלי מורכב מנגד, ללא שינוי טמפרטורה, אנו מחברים מתח חשמלי, הנגד יחצה זרם חשמלי. באמצעותו אנו קולטים את יחסי המידתיות בין מתח, התנגדות וזרם חשמלי, ואם נעלה את הערך של אחת מהכמויות הללו, יושפעו גם האחרות.
יודע יותר: מהי מהירות הזרם החשמלי?
תקציר החוק הראשון של אוהם
החוק הראשון של אוהם קובע שאם הפרש פוטנציאל מופעל על נגד בטמפרטורה קבועה, זרם חשמלי יזרום דרכו.
זה מדגים את הקשר בין מתח חשמלי, התנגדות חשמלית ו זרם חשמלי.
הנגד החשמלי הוא ציוד השולט בכמה זרם יזרום במעגל החשמלי.
נגדים חשמליים יכולים להיות אוהם או לא אוהם, שניהם עם התנגדות שניתן לחשב על ידי חוקי אוהם.
לכל הנגדים החשמליים יש את התכונה של התנגדות חשמלית.
באמצעות נוסחת החוק הראשון של אוהם, אנו מוצאים שהתנגדות שווה לחלוקה בין מתח לזרם חשמלי.
עבור נגד אוהם, הגרף של החוק הראשון של אוהם הוא קו ישר.
עבור נגד לא אוהם, הגרף של החוק הראשון של אוהם הוא עקומה.
החוק הראשון והשני של אוהם מספקים את חישוב ההתנגדות החשמלית, אך מקשרים אותה לכמויות שונות.
סרטון על החוק הראשון של אוהם
מה אומר החוק הראשון של אוהם?
החוק הראשון של אוהם אומר לנו שכאשר אנו חלים על שני המסופים של a
נגד חשמלי, à טֶמפֶּרָטוּרָה קבוע, הפרש פוטנציאל (מתח חשמלי), הוא יעבור על ידי זרם חשמלי, כפי שאנו יכולים לראות להלן:
בנוסף, באמצעות הנוסחה שלו, אנו מבינים שההתנגדות החשמלית פרופורציונלית למתח החשמלי (ddp או הפרש פוטנציאל חשמלי), אך ביחס הפוך לזרם החשמלי. אז אם נגדיל את המתח, גם ההתנגדות תגדל. עם זאת, אם נגדיל את הזרם, ההתנגדות תרד.
\(R\propto U\ \)
\(R\propto\frac{1}{i}\)
מה הם נגדים?
נגדים הם מכשירים חשמליים עם פונקציה לשלוט במעבר זרם חשמלי במעגל חשמלי, המרת האנרגיה החשמלית מהמתח החשמלי ל אנרגיית תרמית אוֹ חוֹם, אשר ידוע בשם אפקט ג'אול.
אם נגד מכבד את החוק הראשון של אוהם, אנו קוראים לו נגד. נגד אוהם, אבל אם אינו מכבד את החוק הראשון של אוהם, הוא מקבל את המינוח של נגד לא אוהם, ללא קשר לאיזה סוג זה. שני הנגדים מחושבים לפי נוסחאות החוק של אוהם. לרוב המכשירים יש נגדים לא אוהםים במעגל שלהם, כמו במקרה של מחשבונים וטלפונים סלולריים.
מהי התנגדות חשמלית?
התנגדות חשמלית היא התכונה הפיזית שיש לנגדים חשמליים להכיל את העברת הזרם החשמלי לשאר המעגל החשמלי. זה מסומל על ידי ריבוע או זיגזג במעגלים:
קראו גם: קצר חשמלי - כאשר הזרם החשמלי אינו נתקל בהתנגדות כלשהי במעגל החשמלי
נוסחת החוק הראשונה של אוהם
הנוסחה המקבילה לחוק הראשון של אוהם היא:
\(R=\frac{U}{i}\)
ניתן לשכתב אותו כך:
\(U=R\cdot i\)
u ← הפרש פוטנציאל (ddp), נמדד בוולט [V].
ר ← התנגדות חשמלית, נמדדת באוהם [Ω].
אני ← זרם חשמלי, נמדד באמפר [A].
דוגמא:
נגד 100 Ω יש זרם חשמלי של \(20\ mA\) לחצות אותו. קבע את הפרש הפוטנציאל על פני המסופים של הנגד הזה.
פתרון הבעיה:
נשתמש בנוסחת החוק הראשון של Ohm כדי למצוא את ה-ddp:
\(U=R\cdot i\)
\(U=100\cdot20\ m\)
O M ב \(20\ mA\) פירושו מיקרו, וזה שווה \({10}^{-3}\), לאחר מכן:
\(U=100\cdot20\cdot{10}^{-3}\)
\(U=2000\cdot{10}^{-3}\)
הופך ל סימון מדעי, יש לנו:
\(U=2\cdot{10}^3\cdot{10}^{-3}\)
\(U=2\cdot{10}^{3-3}\)
\(U=2\cdot{10}^0\)
\(U=2\cdot1\)
\(U=2\V\)
ה-ddp בין מסופי הנגד הוא 2 וולט.
גרפי החוק הראשון של אוהם
הגרף של החוק הראשון של אוהם תלוי אם אנחנו עובדים עם נגד אוהם או נגד לא אוהם.
גרפיקה של נגד אוהם
הגרף של נגד אוהם, כזה שמציית לחוק הראשון של אוהם, מתנהג כמו קו ישר, כפי שאנו יכולים לראות להלן:
כשעובדים עם גרפים, נוכל לחשב התנגדות חשמלית בשתי דרכים. הראשון הוא על ידי החלפת נתוני הזרם והמתח בנוסחת החוק הראשון של אוהם. השני הוא דרך הטנגנס של הזווית θ, לפי הנוסחה:
\(R=tan{\theta}\)
ר ← התנגדות חשמלית, נמדדת באוהם [Ω].
θ ← זווית הנטייה של הקו, נמדדת במעלות [°].
דוגמא:
בעזרת הגרף, מצא את ערך ההתנגדות החשמלית.
פתרון הבעיה:
מכיוון שלא קיבלנו מידע על ערכי זרם חשמלי ומתח, נמצא את ההתנגדות דרך הטנגנס של הזווית:
\(R=\tan{\theta}\)
\(R=tan45°\)
\(R=1\mathrm{\Omega}\)
אז ההתנגדות החשמלית היא 1 אוהם.
גרף של נגד לא אוהם
הגרף של נגד לא אוהם, זה שאינו מציית לחוק הראשון של אוהם, מתנהג כמו עקומה, כפי שאנו יכולים לראות בגרף למטה:
הבדלים בין החוק הראשון של אוהם לחוק השני של אוהם
למרות שחוקי אוהם הראשון והשני מביאים את הנוסחה להתנגדות חשמלית, יש להם הבדלים ביחס לכמויות שאנו מתייחסים להתנגדות החשמלית.
החוק הראשון של אוהם: מביא את הקשר של התנגדות חשמלית עם מתח חשמלי וזרם חשמלי.
החוק השני של אוהם: מודיע שההתנגדות החשמלית משתנה בהתאם ל התנגדות חשמלית ומידות המוליך. ככל שההתנגדות החשמלית גדולה יותר, ההתנגדות גדולה יותר.
גם יודע: 10 משוואות פיזיקה חיוניות לאנם
פתרו תרגילים על החוק הראשון של אוהם
שאלה 1
(Vunesp) הערכים הנומינליים של מנורת ליבון, המשמשת בפנס, הם: 6.0 V; 20 mA. זה אומר שההתנגדות החשמלית של חוט הלהט שלך היא:
א) 150 Ω, תמיד, עם המנורה דולקת או כבויה.
ב) 300 Ω, תמיד, עם המנורה דולקת או כבויה.
ג) 300 Ω עם המנורה דולקת ובעל ערך גבוה בהרבה כשהיא כבויה.
ד) 300 Ω עם המנורה דולקת ובעל ערך נמוך בהרבה כשהיא כבויה.
E) 600 Ω עם המנורה דולקת ובעל ערך גבוה בהרבה כשהיא כבויה.
פתרון הבעיה:
חלופה D
שימוש בחוק הראשון של אוהם:
\(U=R\cdot i\)
\(6=R\cdot20\ m\)
O M ב \(20\ mA\) פירושו מיקרו, וזה שווה \({10}^{-3}\), לאחר מכן:
\(6=R\cdot20\cdot{10}^{-3}\)
\(R=\frac{6}{20\cdot{10}^{-3}}\)
\(R=\frac{0.3}{{10}^{-3}}\)
\(R=0.3\cdot{10}^3\)
\(R=3\cdot{10}^{-1}\cdot{10}^3\)
\(R=3\cdot{10}^{-1+3}\)
\(R=3\cdot{10}^2\)
\(R=300\ \mathrm{\Omega}\)
ההתנגדות משתנה עם הטמפרטורה, כך שכאשר טמפרטורת החוט נמוכה יותר כאשר הנורה כבויה, גם ההתנגדות תהיה נמוכה יותר.
שאלה 2
(Uneb-BA) נגד אוהם, כאשר הוא נתון ל-ddp של 40 V, נחצה על ידי זרם חשמלי בעוצמה 20 A. כאשר הזרם הזורם דרכו שווה ל-4 A, ה-ddp, בוולט, במסופים שלו יהיה:
א) 8
ב) 12
ג) 16
ד) 20
ה) 30
פתרון הבעיה:
חלופה א'
נחשב את ערך הנגד כאשר הוא מועבר בזרם של 20 A ונתון ל-ddp של 40 V, באמצעות הנוסחה של החוק הראשון של אוהם:
\(U=R\cdot i\)
\(40=R\cdot20\)
\(\frac{40}{\ 20}=R\)
\(2\mathrm{\Omega}=R\)
נשתמש באותה נוסחה כדי למצוא את ה-ddp על פני המסופים כאשר הנגד מועבר בזרם של 4A.
\(U=R\cdot i\)
\(U=2\cdot4\)
\(U=8\V\)
מאת פאמלה רפאלה מלו
מורה לפיזיקה
מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/primeira-lei-de-ohm.htm