Lei de Ohm para uma cadeia completa e para uma seção de uma cadeia: opções para escrever a fórmula, descrição e explicação

Não há como um eletricista profissional ou especialista em eletrônica contornar a lei de Ohm em suas próprias atividades, resolvendo quaisquer problemas relacionados à configuração, ajuste e reparo de circuitos eletrônicos e elétricos.

Na verdade, todos precisam entender esta lei. Porque todo mundo tem que lidar com eletricidade no dia a dia.

E embora a lei do físico alemão Ohm esteja prevista no currículo do ensino secundário, na prática nem sempre é estudada em tempo útil. Portanto, em nosso material consideraremos um tema tão relevante para a vida e entenderemos as opções para escrever a fórmula.

Seção única e circuito elétrico completo

Considerando um circuito elétrico do ponto de vista da aplicação da lei de Ohm a um circuito, duas opções de cálculo possíveis devem ser observadas: para uma seção separada e para um circuito completo.

Cálculo da corrente de uma seção de circuito elétrico

Uma seção de um circuito elétrico, via de regra, é considerada a parte do circuito que exclui a fonte de CEM, por possuir resistência interna adicional.

Portanto, a fórmula de cálculo, neste caso, parece simples:

eu = você/ R,

Onde, respectivamente:

• EU – força atual;
• você - tensão aplicada;
• R - resistência.

A interpretação da fórmula é simples - a corrente que flui através de uma determinada seção do circuito é proporcional à tensão aplicada a ela, e a resistência é inversamente proporcional.

A chamada “margarida” gráfica, através da qual é apresentado todo o conjunto de variações de formulações baseadas na lei de Ohm. Ferramenta conveniente para armazenamento de bolso: setor “P” - fórmulas de potência; setor “U” - fórmulas de tensão; setor “I” – fórmulas atuais; setor “R” - fórmulas de resistência

Assim, a fórmula descreve claramente a dependência do fluxo de corrente através de uma seção separada do circuito elétrico em relação a certos valores de tensão e resistência.

A fórmula é conveniente para usar, por exemplo, ao calcular os parâmetros da resistência que precisa ser soldada no circuito se a tensão e a corrente forem fornecidas.

A lei de Ohm e duas consequências que todo engenheiro eletromecânico profissional, engenheiro elétrico, engenheiro eletrônico e qualquer pessoa envolvida na operação de circuitos elétricos deve conhecer. Da esquerda para a direita: 1 - determinação atual; 2 – determinação da resistência; 3 - definição de tensão, onde I - corrente, U - tensão, R - resistência

A figura acima ajudará a determinar, por exemplo, a corrente que flui através de uma resistência de 10 ohms à qual é aplicada uma tensão de 12 volts. Substituindo os valores, encontramos – I = 12/10 = 1,2 amperes.

Os problemas de encontrar resistência (quando a corrente e a tensão são conhecidas) ou tensão (quando a tensão e a corrente são conhecidas) são resolvidos de maneira semelhante.

Assim, você sempre pode selecionar a tensão operacional necessária, a intensidade da corrente necessária e o elemento resistivo ideal.

A fórmula que se propõe utilizar não requer a consideração dos parâmetros da fonte de tensão.Contudo, um circuito contendo, por exemplo, uma bateria, será calculado utilizando uma fórmula diferente. No diagrama: A – ligando o amperímetro; V – ligue o voltímetro.

A propósito, os fios de ligação de qualquer circuito são resistências. A quantidade de carga que eles devem suportar é determinada pela tensão.

Assim, novamente usando a lei de Ohm, torna-se possível selecionar com precisão a seção transversal necessária do condutor, dependendo do material do núcleo.

Temos instruções detalhadas em nosso site cálculo da seção transversal do cabo em termos de potência e corrente.

Opção de cálculo para uma cadeia completa

Um circuito completo é composto por uma seção (seções), bem como por uma fonte de EMF. Isto é, de fato, a resistência interna da fonte EMF é adicionada ao componente resistivo existente da seção do circuito.

Portanto, é lógico alterar ligeiramente a fórmula acima:

Eu = você / (R + r)

É claro que o valor da resistência interna do EMF na lei de Ohm para um circuito elétrico completo pode ser considerado insignificante, embora este valor de resistência dependa em grande parte da estrutura da fonte EMF.

Porém, no cálculo de circuitos eletrônicos complexos, circuitos elétricos com muitos condutores, a presença de resistência adicional é um fator importante.

Para cálculos em condições de circuito elétrico completo, o valor resistivo da fonte EMF é sempre levado em consideração. Este valor é somado à resistência resistiva do próprio circuito elétrico. No diagrama: I - fluxo de corrente; R – elemento resistivo externo; r é o fator resistivo do EMF (fonte de energia)

Tanto para um trecho de circuito quanto para um circuito completo, deve-se levar em consideração o momento natural - o uso de corrente constante ou variável.

Se os pontos observados acima, característicos da lei de Ohm, fossem considerados do ponto de vista do uso de corrente contínua, de acordo com a corrente alternada tudo parece um pouco diferente.

Consideração do efeito da lei sobre uma quantidade variável

O conceito de “resistência” às condições de passagem de corrente alternada deve ser considerado mais parecido com o conceito de “impedância”. Isto se refere à combinação de uma carga resistiva (Ra) e uma carga de resistor reativo (Rr).

Tais fenômenos são causados ​​​​pelos parâmetros dos elementos indutivos e pelas leis de comutação em relação a um valor de tensão variável - um valor de corrente senoidal.

Este é o circuito equivalente de um circuito elétrico de corrente alternada para cálculo utilizando formulações baseadas nos princípios da lei de Ohm: R - componente resistiva; C é o componente capacitivo; L—componente indutivo; CEM é uma fonte de energia; I - fluxo de corrente

Em outras palavras, há um efeito de valores de corrente adiantados (atraso) em relação aos valores de tensão, que é acompanhado pelo aparecimento de potências ativas (resistivas) e reativas (indutivas ou capacitivas).

Tais fenômenos são calculados pela fórmula:

Z=U/I ou Z = R + J * (X_eu -X_C)

Onde: Z – impedância; R – carga ativa; X_eu , X_C – carga indutiva e capacitiva; J. - coeficiente.

Conexão serial e paralela de elementos

Para elementos de um circuito elétrico (seção de circuito), um ponto característico é uma conexão serial ou paralela.

Conseqüentemente, cada tipo de conexão é acompanhado por um padrão diferente de fluxo de corrente e fornecimento de tensão.Nesse sentido, a lei de Ohm também é aplicada de forma diferente, dependendo da opção de inclusão dos elementos.

Circuito de elementos resistivos conectados em série

Em relação a uma conexão em série (uma seção de um circuito com dois componentes), utiliza-se a seguinte formulação:

• eu = eu₁ = eu₂ ;
• você = você₁ +você₂ ;
• R = R₁ +R₂

Esta formulação demonstra claramente que, independentemente do número de componentes resistivos conectados em série, a corrente que flui através de uma seção do circuito não muda de valor.

Conexão de elementos resistivos em uma seção do circuito em série entre si. Esta opção possui sua própria lei de cálculo. No diagrama: I, I1, I2 - fluxo de corrente; R1, R2 - elementos resistivos; U, U1, U2 - tensão aplicada

A magnitude da tensão aplicada aos componentes resistivos efetivos do circuito é a soma e totaliza o valor da fonte de fem.

Neste caso, a tensão em cada componente individual é igual a: Ux = I * Rx.

A resistência total deve ser considerada a soma dos valores de todos os componentes resistivos do circuito.

Circuito de elementos resistivos conectados em paralelo

No caso em que há conexão paralela de componentes resistivos, a seguinte formulação é considerada justa em relação à lei do físico alemão Ohm:

• eu = eu₁ +eu₂ … ;
• você = você₁ =você₂ … ;
• 1/R = 1/R₁ + 1/D₂ + …

Não estão excluídas opções para a criação de seções de circuito do tipo “misto”, quando são utilizadas conexões paralelas e seriais.

Conexão de elementos resistivos em uma seção de um circuito em paralelo entre si. Para esta opção, é aplicada uma lei de cálculo diferente. No diagrama: I, I1, I2 - fluxo de corrente; R1, R2 - elementos resistivos; U é a tensão fornecida; A, B - pontos de entrada/saída

Para tais opções, o cálculo geralmente é realizado calculando inicialmente a classificação resistiva da conexão paralela. Em seguida, o valor do resistor conectado em série é adicionado ao resultado obtido.

Formas integrais e diferenciais da lei

Todos os pontos acima com cálculos são aplicáveis ​​​​a condições em que condutores de estrutura, por assim dizer, “homogênea” são usados ​​​​em circuitos elétricos.

Entretanto, na prática, muitas vezes é preciso lidar com a construção de esquemas, onde a estrutura dos condutores muda em diferentes seções. Por exemplo, são utilizados fios de seção transversal maior ou, inversamente, menores, feitos de materiais diferentes.

Para levar em conta tais diferenças, existe uma variação da chamada “lei de Ohm diferencial-integral”. Para um condutor infinitesimal, o nível de densidade de corrente é calculado dependendo do valor da tensão e da condutividade.

A seguinte fórmula é usada para cálculo diferencial: J=ό*E

Para o cálculo integral, portanto, a formulação é: Eu * R = φ1 – φ2 + έ

No entanto, estes exemplos estão mais próximos da escola de matemática superior e não são realmente utilizados na prática real de um simples eletricista.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Uma análise detalhada da lei de Ohm no vídeo abaixo ajudará a finalmente consolidar o conhecimento nessa direção.

Uma videoaula única reforça qualitativamente a apresentação teórica escrita:

O trabalho de um eletricista ou a atividade de um engenheiro eletrónico está integralmente ligado a momentos em que é realmente necessário observar a lei de Georg Ohm em ação. Esses são alguns truísmos que todo profissional deve saber.

Não é necessário amplo conhecimento sobre o assunto - basta aprender as três principais variações da redação para aplicá-la com sucesso na prática.

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