Закон Ома
Шаблоны Joomla 3 здесь: http://www.joomla3x.ru/joomla3-templates.html

Закон Ома

Всем привет, дамы и господа! Сегодня наконец речь пойдет о законе Ома. Да-да, это то, без знания чего вас заклюют на любом радиолюбительском форуме или паблике сотни уважаемых господ, которые в теме, пусть и не всегда действительно глубоко. Да что там паблики! Если ты, мой юный друг, посещаешь школу, лицей, гимназию или другое, без сомнения превосходное, учебное заведение, неправильный ответ на этот вопрос может привести в ярость почтенного преподавателя физики и закончиться для тебя не самым лучшим образом.

Сегодняшний урок статья (мы же не в школе, в самом деле) направлена на предотвращения такого нехорошего сценария развития событий путем приобщения к еще одной очень важной (на самом деле так) тайне радиоэлектроники.

Закон Ома на самом деле весьма прост. На великом и ужасном языке математики он выглядит следующим образом:

В этой формуле I – уже известный нами ток, Uнапряжение, Rcопротивление. Как вы видите, все величины мы рассмотрели ранее, они нам уже известны. В этой же статье мы рассмотрим, как они связаны между собой. Более того, мы уже видели раньше эту формулу в статье про сопротивлениe, правда тогда мы договорились, что не будем пока забегать вперед.

Видите, зависимость совсем проста. Дифференциалов и страшных интегралов тут нет, а делить, вроде как вы, надуюсь, умеете. Так что на самом деле все несложно. Сила тока I в проводнике c сопротивлением R, оказывается, прямо пропорциональна приложенному к проводнику напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Резонный вопрос – а откуда, собственно, эта связь взялась и сфига я должен ей верить? Если вы его задали – поздравляю, господа, вы на правильном пути. Действительно, с какой это стати верить всему написанному на слово?

Та или иная зависимость может родиться двумя способами: результаты эксперимента или математический вывод формулок. Ну, здесь настолько простая формулка, что ответ один – эта зависимость получена экспериментальным путем уважаемым господином Георгом Омом. Грубо говоря, он взял источник напряжения (были в те времена так называемые «вольтовые столбы», кому интересно - гуглите) и куски металлической проволоки. Изменяя число вольтовых столбов (т.е. изменяя напряжение источника) или количество отрезков проволоки (т.е. изменяя сопротивление нагрузки), Ом получил данную зависимость. В тонкости физики измерений тех лет мы вникать не будем, это тема отдельной статьи. Кому интересно – гугл в помощь. Кто по-прежнему не верит – эксперимент в помощь. Вы всегда можете взять источник питания, который выдает точно известное напряжение, можете купить в магазине резистор с точно известным сопротивлением и мультиметром в режиме амперметра измерить протекающий в цепи ток. Дальше остается результат этого измерения сравнить с расчетным значением тока в цепи по приведенной формуле. Если вы все сделали правильно, результат эксперимента должен совпасть с расчетным значением. Схемка, иллюстрирующая этот эксперимент, приведена на рисунке 1.

 

Закон Ома

Рисунок 1 Иллюстрация закона Ома

Математика – математикой, а настоящего инженера должна интересовать в первую очередь физика процесса. К сожалению, есть люди даже среди почтеннейшей касты  преподавателей, которые не уделяют должного внимания физике происходящего процесса, ограничиваясь лишь написанием формул, часто вообще без понимания сути происходящего. Если вы относите себя к их числу и вас устраивает данное положение дел, вероятно, есть смысл сейчас же безотлагательно покинуть данный ресурс. Невыполнение данного требования может повлечь существенные изменения в вашей психике! Автор не несет за это никакой ответственности!

Итак, физика процесса. Возьмем источник напряжения. Разумеется, не ортодоксальные вольтовые столбы, а, например, лабораторный источник питания. Возьмем нагрузку. Например, обычный резистор 1,2 кОм. Выставим на источнике питания напряжение 12  В. Внимание, вопрос, господа знатоки. Какой будет протекать ток через резистор? Используя написанную нами выше формулку, получаем величину тока

Т. е. ток через резистор равен 0,1 А или 100 мА.

Допустим, мы хотим увеличить протекающий ток. Как это можно сделать? Очевидно, двумя способами – поднять напряжение источника питания или уменьшить сопротивление нагрузки-резистора.

А если уменьшить протекающий ток? Аналогично – уменьшаем напряжение. Или увеличиваем сопротивление.

Важно понимать, господа, что напряжение и сопротивление – это первичные величины. Они задаются конкретными девайсами – источником питания и резистором-нагрузкой. Они... как там это говорят... самобытны и самодостаточны. Они существуют сами по себе и, собственно, отлично живут без какого-то там тока.

Сопротивление резистора ни в коем случае не зависит от источника напряжения! Оно ни в коем случае не зависит от протекающего тока! Оно может зависеть от материала резистора, от температуры, от формы, еще от чего-нибудь, но никак не от напряжения и тока (слышу вой уважаемый зануд, что это не так для нелинейных элементов – тссс! Спокойно, господа, до них тоже доберемся). От чего именно оно зависит, мы уже рассматривали здесь.

Напряжение источника питания тоже тут величина первичная. Она определяется и формируется источником питания. А именно – переизбытком электронов на одном из электродов.

Ток же здесь – вторичная величина, т.е. расчетная. Он существо подневольное, можно сказать, раб системы. Он зависит от напряжения и сопротивления. Сдохнет источник питания – каюк и току, он пропадет. Прикажет долго жить резистор, устав постоянно сопротивляться – на токе, несомненно, это тоже отразится (уменьшится или увеличится – отдельный вопрос, который решать будет все тот же уже почерневший резистор). Это рабство просто отлично характеризует картинка, которую мы любезно позаимствуем с pikaby smile.

Даже по выражению лиц на картинке отлично видно, кто тут подневольное существо, а кто командует парадом laughing.

Читатель может возразить: "А как же источники тока?" Да, действительно есть такое понятие как "источник тока". Дескать, это такой девайс, у которого не напряжение первичная величина, а ток. То есть в теории он выдает через любое сопротивление строго один и тот же ток. Однако на практике возможности этих источников тока весьма ограничены. Как правило, они могут работать лишь при очень небольших нагрузочных сопротивлениях. Более того, если углубиться в физику процессов этих источников, то окажется, что там тоже идет игра за счет изменения напряжения. Поэтому-таки будем полагать, что первичной величиной является именно напряжение, а не ток. А про источники тока и источники напряжения потом поговорим более подробно.

В инженерной практике, равно как и в школьных задачах, возникает задача следующего рода. Мы намерили ток, например, величиной в 1 А через известный резистор с сопротивлением, скажем, 10 Ом. Вопрос задачи: определите напряжение источника питания.

Решается подобная задача весьма просто на основе того же закона Ома. Просто выражаем из уже написанной формулы напряжение:

Абсолютно аналогичным образом можно посчитать и сопротивление, если мы знаем напряжение и ток.

Итак, у нас теперь есть отличный инструмент, который связывает между собой напряжение, ток и сопротивление. Зная две из этих величины мы всегда сможем найти третью. Поверьте, на практике это встречается сплошь и рядом и это реально надо очень хорошо запомнить и понимать.

Ну что ж, господа, на этом, думаю, сегодня можно закругляться. Поскольку тема и правда очень важная, не буду вас сегодня грузить чем-то еще, лучше хорошо разобраться в этой. Всем огромной удачи и пока!


Comments   

0 #2 Admin 2016-11-27 17:16
Quoting Людмила:
Мне таки кажется, что "с фига" надо писать раздельно. Проверка: если можно вставить слово, то однозначно раздельно. Вставим и получим, например: "с какого фига". :P

А по-моему это можно рассматривать как наречие ;-) . Они вроде как пишутся слитно
0 #1 Людмила 2016-11-27 16:56
Мне таки кажется, что "с фига" надо писать раздельно. Проверка: если можно вставить слово, то однозначно раздельно. Вставим и получим, например: "с какого фига". :P

You have no rights to post comments

ГРУППА ВК