Capitolul 2 - Legea lui Ohm

Aflați formula puterii

Am văzut formula pentru determinarea puterii într-un circuit electric: prin înmulțirea tensiunii în „volți” cu curentul în „amperi” ajungem la un răspuns în „wați”. Să aplicăm acest lucru la un exemplu de circuit:

puterii

Cum se folosește legea lui Ohm pentru a determina curentul

În circuitul de mai sus, știm că avem o tensiune a bateriei de 18 volți și o rezistență a lămpii de 3 Ω. Folosind Legea lui Ohm pentru a determina curentul, obținem:

Acum, că știm curentul, putem lua acea valoare și o putem multiplica cu tensiunea pentru a determina puterea:

Acest lucru ne spune că lampa disipează (eliberează) 108 wați de putere, cel mai probabil atât sub formă de lumină, cât și de căldură.

Creșterea tensiunii bateriei

Să încercăm să luăm același circuit și să creștem tensiunea bateriei pentru a vedea ce se întâmplă. Intuitia ar trebui să ne spună că circuitul curent va crește pe măsură ce crește tensiunea și rezistența lămpii rămâne aceeași. La fel, puterea va crește și:

Acum, tensiunea bateriei este de 36 volți în loc de 18 volți. Lampa oferă încă 3 Ω rezistență electrică la curentul curent. Actualul este acum:

Acest lucru este rezonabil: dacă I ​​= E/R și dublăm E în timp ce R rămâne același, curentul ar trebui să se dubleze. Într-adevăr, are: acum avem 12 amperi de curent în loc de 6. Acum, ce zici de putere?

Ce face creșterea tensiunii unei baterii la alimentare?

Observați că puterea a crescut exact așa cum am fi bănuit, dar a crescut destul de mult mai mult decât curentul. De ce asta? Deoarece puterea este o funcție a tensiunii înmulțite cu curent, și atât tensiunea cât și curentul s-au dublat față de valorile lor anterioare, puterea va crește cu un factor de 2 x 2 sau 4.

Puteți verifica acest lucru împărțind 432 de wați la 108 wați și văzând că raportul dintre ele este într-adevăr 4. Folosind din nou algebra pentru a manipula formula, putem lua formula noastră originală de putere și o putem modifica pentru aplicații în care nu cunoaștem ambele tensiuni. și curent: Dacă știm doar tensiunea (E) și rezistența (R):

Dacă știm doar curentul (I) și rezistența (R):

Legea lui Joule vs. Legea lui Ohm

O notă istorică: James Prescott Joule, nu Georg Simon Ohm, a descoperit mai întâi relația matematică dintre disiparea puterii și curent printr-o rezistență. Această descoperire, publicată în 1841, a urmat forma ultimei ecuații (P = I 2 R) și este cunoscută drept Legea lui Joule.

Cu toate acestea, aceste ecuații de putere sunt atât de frecvent asociate cu ecuațiile legii lui Ohm referitoare la tensiune, curent și rezistență (E = IR; I = E/R; și R = E/I) încât sunt frecvent creditate la Ohm.

REVIZUIRE:

  • Puterea măsurată în wați, simbolizată cu litera „W”.
  • Legea lui Joule: P = I 2 R; P = IE; P = E2/R

FIȘE DE LUCRU LEGATE:

Încercați Calculatorul legii lui Ohm în secțiunea Instrumente.