Ohmin lailla on merkittävä merkitys sähkötekniikassa peruskäsitteenä, joka tarjoaa arvokasta tietoa sähköpiirien käyttäytymisestä. Ymmärtämällä Ohmin lain voit vapauttaa kyvyn laskea jännite, virta, vastus ja teho piirissä. Tässä opetusohjelmassa perehdymme Ohmin lain periaatteisiin ja tutkimme, miten teho liittyy sähköpiireihin.
Ohmin laki
Ohmin lain mukaan kaksi pistettä yhdistävällä johtimella on virta, joka korreloi suoraan näiden pisteiden ympärillä olevaan jännitteeseen ja käänteisesti johtimen resistanssiin. Matemaattisesti se voidaan esittää seuraavasti:
Tässä yhtälössä V edustaa voltteina mitattua jännitettä, I tarkoittaa ampeeria mitattua virtaa ja R tarkoittaa vastusta mitattuna ohmeina. Tämä matemaattinen suhde korostaa jännitteen, virran ja vastuksen välistä yhteyttä. Ohmin lain mukaan jännitteen nousu piirissä johtaa vastaavaan virran kasvuun, kun otetaan huomioon, että vastus pysyy vakiona. Vastaavasti, jos vastus kasvaa, virta pienenee tietyllä jännitteellä.
Jännitteen, virran ja vastuksen laskeminen
Harkitse esimerkkiä, joka osoittaa Ohmin lain käytännön soveltamisen. Piiri, jonka jännite on 12 volttia ja resistanssi 4 ohmia ja Ohmin lakia hyödyntäen voidaan laskea piirin läpi kulkeva virta:
Virran (I) arvon löytämiseksi jaamme yhtälön molemmat puolet neljällä:
Tästä syystä tässä esimerkissä virtapiirin läpi kulkeva virta on 3 ampeeria.
Virta sähköpiireissä
Teholla on merkittävä merkitys sähköpiireissä, koska se ilmaisee nopeutta, jolla sähköenergiaa kuluu tai siirretään, ja sillä on ratkaiseva rooli piirien käyttäytymisen ymmärtämisessä. Sähköpiirin teho (P) voidaan laskea seuraavan yhtälön avulla:
Tässä P on teho, joka mitataan watteina:
Yhtälö osoittaa, että teho on virran ja jännitteen tulo. Tämä tarkoittaa, että laitteen tai komponentin käyttämä teho piirissä on suoraan verrannollinen sekä sen läpi kulkevaan virtaan että sen yli kulkevaan jännitteeseen.
Tehon laskeminen sähköpiireissä
Nyt lasketaan laitteen virtapiirissä käyttämä teho. Oletetaan, että meillä on piiri, jonka virta on 2 ampeeria ja jännite 6 volttia, ja haluamme määrittää tehon:
Siksi laitteen käyttämä teho tässä esimerkissä on 12 wattia.
Ohmin lain kaavan ympyräkaavio
Alla on ympyräkaavio, joka näyttää kaikki kaavat minkä tahansa piirin virran, vastuksen, jännitteen ja tehon laskemiseksi:
Johtopäätös
Ohmin laki tarjoaa perustavanlaatuisen suhteen jännitteen, virran ja vastuksen välillä, mikä mahdollistaa tarkat laskelmat ja ennusteet sähköpiireissä. Lisäksi teholaskennan avulla voimme arvioida piirissä olevien laitteiden ja komponenttien energiankulutusta ja tehokkuutta.