Okul ansiklopedisi. Aktif, kapasitif ve endüktif direnç. Alternatif akım devreleri için Ohm yasası

Bir elektrikçi ve elektronik mühendisi için temel yasalardan biri Ohm Yasasıdır. Her gün, iş bir uzman için yeni görevler belirler ve çoğu zaman yanmış bir direnç veya bir grup eleman için bir yedek bulmak gerekir. Bir elektrikçi genellikle kabloları değiştirmek zorundadır, doğru olanı seçmek için yükteki akımı "tahmin etmeniz" gerekir, bu nedenle günlük yaşamdaki en basit fiziksel yasaları ve oranları kullanmanız gerekir. Ohm Yasasının elektrik mühendisliğindeki önemi muazzamdır, bu arada, elektrik mühendisliği uzmanlıklarının diploma çalışmalarının çoğu tek bir formüle göre %70-90 oranında hesaplanmaktadır.

Tarihsel referans

Ohm Yasası, 1826'da Alman bilim adamı Georg Ohm tarafından keşfedildi. Akım gücü, voltaj ve iletken tipi arasındaki ilişkinin yasasını ampirik olarak tanımladı ve tanımladı. Daha sonra üçüncü bileşenin dirençten başka bir şey olmadığı ortaya çıktı. Daha sonra bu yasaya keşfeden kişinin adı verildi, ancak yasa maddeyle sınırlı kalmadı, eserine bir övgü olarak adı ve fiziksel değeri verildi.

Direncin ölçüldüğü değer, adını Georg Ohm'dan alır. Örneğin, dirençlerin iki ana özelliği vardır: watt cinsinden güç ve direnç - ohm, kilo-ohm, mega-ohm vb. cinsinden bir ölçüm birimi.

Bir zincirin bir bölümü için Ohm yasası

EMF içermeyen bir elektrik devresini tanımlamak için devrenin bir bölümü için Ohm yasasını kullanabilirsiniz. Bu en basit kayıt şeklidir. Şuna benziyor:

I akım olduğunda, Amper cinsinden ölçülür, U volt cinsinden voltaj, R ise ohm cinsinden dirençtir.

Bu formül bize akımın voltajla doğru orantılı ve dirençle ters orantılı olduğunu söyler - bu, Ohm Yasasının tam formülasyonudur. Bu formülün fiziksel anlamı, bilinen bir direnç ve voltajda devrenin bir bölümü boyunca akımın bağımlılığını tanımlamaktır.

Dikkat! Bu formül doğru akım için geçerlidir, alternatif akım için küçük farklılıklar vardır, buna daha sonra döneceğiz.

Elektriksel büyüklüklerin oranına ek olarak, bu form bize akımın dirençteki gerilime bağımlılığının grafiğinin doğrusal olduğunu ve fonksiyonun denkleminin yerine getirildiğini söyler:

f (x) = ky veya f (u) = IR veya f (u) = (1 / R) * I

Bir devrenin bir bölümü için Ohm yasası, bir devrenin bir bölümündeki bir direncin direncini hesaplamak veya bilinen bir voltaj ve dirençte içinden geçen akımı belirlemek için kullanılır. Örneğin, 6 ohm dirençli bir R direncimiz var, terminallerine 12 V'luk bir voltaj uygulanıyor, içinden ne kadar akım geçeceğini bulmanız gerekiyor. Hesaplayalım:

ben = 12V / 6 Ohm = 2A

İdeal bir iletkenin direnci yoktur, ancak oluştuğu maddenin moleküllerinin yapısı nedeniyle herhangi bir iletken gövdenin direnci vardır. Örneğin, ev elektrik şebekelerinde alüminyumdan bakır tellere geçişin nedeni buydu. Bakırın özdirenci (ohm/metre uzunluk) alüminyumdan daha azdır. Buna göre, bakır teller daha az ısınır, yüksek akımlara dayanır, bu da daha küçük kesitli bir tel kullanabileceğiniz anlamına gelir.

Başka bir örnek - ısıtma cihazlarının ve dirençlerin spiralleri yüksek bir özgül dirence sahiptir, çünkü nikrom, kantal vb. gibi çeşitli yüksek dirençli metallerden yapılır. Yük taşıyıcılar bir iletkenden geçerken kristal kafes içindeki parçacıklarla çarpışırlar, bunun sonucunda ısı ve iletken şeklinde enerji açığa çıkar. ısınır. Daha fazla akım - daha fazla çarpışma - daha fazla ısınma.

Isınmayı azaltmak için iletken kısaltılmalı veya kalınlık arttırılmalıdır (kesit alanı). Bu bilgi bir formül olarak yazılabilir:

R teli = ρ (L / S)

ρ, Ohm * mm 2 / m cinsinden özdirenç olduğunda, L, m cinsinden uzunluk, S ise kesit alanıdır.

Paralel ve seri devre için Ohm kanunu

Bağlantı türüne bağlı olarak, farklı bir akım akışı ve voltaj dağılımı modeli vardır. Elemanların seri bağlantı zincirinin bir bölümü için voltaj, akım ve direnç aşağıdaki formülle bulunur:

Bu, aynı akımın rastgele sayıda seri bağlı elemanın devresinde aktığı anlamına gelir. Bu durumda tüm elemanlara uygulanan voltaj (gerilim düşüşlerinin toplamı) güç kaynağının çıkış voltajına eşittir. Her elemanın ayrı ayrı kendi voltaj değeri vardır ve belirli bir elemanın akım gücüne ve direncine bağlıdır:

U el = I * R öğesi

Paralel bağlı elemanlar için devre bölümünün direnci aşağıdaki formülle hesaplanır:

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2

Karışık bir bağlantı için zinciri eşdeğer bir forma getirmeniz gerekir. Örneğin, iki paralel bağlı dirence bir direnç bağlıysa, önce paralel bağlı olanların direncini hesaplayın. İki direncin toplam direncini elde edeceksiniz ve bunu, onlarla seri olarak bağlı olan üçüncüye eklemeniz yeterli.

Tam bir devre için Ohm yasası

Tam bir devre bir güç kaynağı olduğunu varsayar. İdeal bir güç kaynağı, bir özelliği olan bir cihazdır:

• voltaj, eğer bir EMF kaynağı ise;
• bir akım kaynağı ise mevcut güç;

Böyle bir güç kaynağı, sabit çıkış parametreleriyle herhangi bir gücü sağlayabilir. Gerçek bir güç kaynağında güç ve iç direnç gibi parametreler de vardır. Aslında, iç direnç, EMF kaynağı ile seri olarak kurulmuş hayali bir dirençtir.

Tam bir devre için Ohm Yasası formülü benzer görünüyor, ancak PI'nin iç direnci eklenir. Tam bir zincir için şu formülle yazılır:

ben = ε / (R + r)

ε Volt cinsinden EMF olduğunda, R yük direnci, r güç kaynağının iç direncidir.

Pratikte, iç direnç Ohm'un küçük bir kısmıdır, ancak galvanik kaynaklar için önemli ölçüde artar. Bunu, iki pilin (yeni ve bitmiş) aynı voltaja sahip olduğu, ancak biri gerekli akımı verdiği ve düzgün çalıştığı ve ikincisi çalışmadığı için gözlemlediniz. en ufak yükte sarkar.

Ohm kanunu diferansiyel ve integral formda

Devrenin homojen bir bölümü için yukarıdaki formüller geçerlidir; homojen olmayan bir iletken için, boyutlarındaki değişikliklerin bu segment içinde en aza indirilmesi için mümkün olan en kısa segmentlere bölünmesi gerekir. Buna diferansiyel formda Ohm Yasası denir.

Başka bir deyişle: akım yoğunluğu, iletkenin sonsuz küçük bir bölümü için güç ve iletkenlik ile doğru orantılıdır.

İntegral formda:

Alternatif akım için Ohm yasası

AC devreleri hesaplanırken direnç kavramı yerine "empedans" kavramı getirilir. Empedans Z harfi ile gösterilir, yük direnci Ra ve X (veya R r) reaktansını içerir. Bu, sinüzoidal akımın (ve diğer formların akımlarının) şeklinden ve endüktif elemanların parametrelerinden ve ayrıca komütasyon yasalarından kaynaklanmaktadır:

1. Endüktanslı bir devrede akım anında değişemez.
2. Kapasitanslı bir devredeki voltaj anında değişemez.

Böylece akım, voltajın gerisinde veya önünde kalmaya başlar ve görünen güç, aktif ve reaktif olarak ikiye ayrılır.

X L ve X C, yükün reaktif bileşenleridir.

Bu bağlamda, cosF değeri tanıtılır:

Burada - Q - alternatif akım ve endüktif kapasitif bileşenlerden kaynaklanan reaktif güç, P - aktif güç (aktif bileşenlere tahsis edilir), S - toplam güç, cosФ - güç faktörü.

Formülün ve sunumunun Pisagor teoremi ile örtüştüğünü fark etmiş olabilirsiniz. Bu gerçekten de böyledir ve Ф açısı, yükün reaktif bileşeninin ne kadar büyük olduğuna bağlıdır - ne kadar fazlaysa, o kadar fazladır. Pratikte bu, şebekede gerçekten akan akımın, hane halkı sayacı tarafından dikkate alınandan daha büyük olmasına ve işletmeler tam kapasite için ödeme yapmasına yol açar.

Bu durumda, direnç karmaşık bir biçimde sunulur:

Burada j, denklemlerin karmaşık biçimi için tipik olan sanal birimdir. Daha az yaygın olarak i olarak belirtilir, ancak elektrik mühendisliğinde alternatif akımın rms değeri de belirtilir, bu nedenle, kafa karıştırmamak için j kullanmak daha iyidir.

Hayali birim √-1'dir. Kare alırken "-1" negatif bir sonuç alabilecek böyle bir sayı olmaması mantıklıdır.

Ohm kanunu nasıl hatırlanır

Ohm Yasasını ezberlemek için, formülasyonu aşağıdaki gibi basit kelimelerle ezberleyebilirsiniz:

Voltaj ne kadar yüksekse, akım o kadar yüksek, direnç o kadar yüksek, akım o kadar düşük olur.

Veya anımsatıcı resimler ve kurallar kullanın. Birincisi, Ohm yasasının piramit benzeri bir temsilidir - kısa ve anlaşılır.

Anımsatıcı bir kural, basit ve kolay anlaşılması ve incelenmesi için bir kavramın basitleştirilmiş bir şeklidir. Sözel veya grafiksel olabilir. Doğru formülü doğru bulmak için gerekli değeri parmağınızla kapatın ve cevabı çarpım veya bölüm şeklinde alın. Bu nasıl çalışır:

İkincisi bir karikatür. Burada gösterilir: Ohm ne kadar çok denerse, Amper o kadar zor geçer ve Volt ne kadar fazlaysa Amper o kadar kolay geçer.

Ohm yasası, elektrik mühendisliğinin temellerinden biridir, bilgisi olmadan, hesaplamaların çoğu imkansızdır. Ve günlük işlerde, akımı dirençle çevirmeniz veya belirlemeniz gerekir. Tüm miktarların sonucunu ve kökenini anlamak hiç gerekli değildir - ancak nihai formüller ustalaşmak için zorunludur. Sonuç olarak, elektrikçilerden eski bir komik atasözü olduğunu belirtmek isterim: "Om'u bilmiyorsan, evde kal." Ve her şakada bir doğruluk payı varsa, o zaman burada bu doğruluk payı %100'dür. Pratikte profesyonel olmak istiyorsanız teorik temelleri inceleyin ve sitemizdeki diğer makaleler bu konuda size yardımcı olacaktır.

Beğenmek( 0 ) Sevmiyorum( 0 )

Doğada, iletken ve iletken olmayan (dielektrikler) olmak üzere iki ana malzeme türü vardır. Bu malzemeler, içlerinde elektrik akımının (elektronların) hareketi için koşulların varlığında farklılık gösterir.

Elektrik iletkenleri iletken malzemelerden (bakır, alüminyum, grafit ve diğerleri) yapılır, içlerindeki elektronlar bağlı değildir ve serbestçe hareket edebilir.

Dielektriklerde elektronlar atomlara sıkıca bağlıdır, bu nedenle içlerinde akım akamaz. Teller, elektrikli ev aletlerinin parçaları için yalıtım yaparlar.

Elektronların iletken içinde hareket etmeye başlaması için (akım devrenin bölümünden geçer), koşullar yaratmaları gerekir. Bunu yapmak için, zincir bölümünün başında ve sonunda - bir eksiklik - fazla elektron olmalıdır. Bu tür koşulları oluşturmak için voltaj kaynakları kullanılır - akümülatörler, piller, enerji santralleri.

1827'de Georg Simon Ohm elektrik akımı yasasını keşfetti. Adı, Yasa'ya ve direncin büyüklüğünün ölçü birimine verildi. Kanunun anlamı aşağıdaki gibidir.

Boru ne kadar kalınsa ve su kaynağındaki suyun basıncı ne kadar büyük olursa (borunun çapı arttıkça suya karşı direnç azalır), su o kadar fazla akacaktır. Suyun elektronlar (elektrik akımı) olduğunu hayal edersek, tel ne kadar kalınsa ve voltaj ne kadar büyükse (telin kesitinde bir artışla akıma karşı direnç azalır), akım o kadar büyük olur. devre bölümü.

Bir elektrik devresinden geçen akımın gücü, uygulanan voltaj ile doğru orantılı ve devrenin direnç değeri ile ters orantılıdır.

Nereye ben- amper cinsinden ölçülen ve harfle gösterilen akım gücü A; sen V; r- direnç, ohm cinsinden ölçülür ve gösterilir Ohm.

Besleme gerilimi biliniyorsa sen ve cihazın direnci r, daha sonra yukarıdaki formülü kullanarak, çevrimiçi bir hesap makinesi kullanarak devreden akan akımın gücünü belirlemek kolaydır. ben.

Ohm yasasının yardımıyla, kabloların, ısıtma elemanlarının, bilgisayar, TV veya cep telefonu olsun, modern elektronik ekipmanın tüm radyo elemanlarının elektriksel parametreleri hesaplanır.

Ohm Yasasının Pratikte Uygulanması

Pratikte, genellikle amper değil belirlemek gerekir. ben ve direnç değeri r... Ohm Yasası formülünü dönüştürerek direnç değerini hesaplayabilirsiniz. r akan akımı bilmek ben ve voltaj değeri sen.

Örneğin bilgisayarın güç kaynağını test etmek için bir yük bloğu imalatında direnç değerinin hesaplanması gerekebilir. Bilgisayarın güç kaynağı ünitesinin kasasında genellikle her voltaj için maksimum yük akımını listeleyen bir plaka bulunur. Hesaplama alanlarına voltaj değerlerini ve maksimum yük akımını girmeniz yeterlidir ve hesaplama sonucunda belirli bir voltaj için yük direnci değerini elde ederiz. Örneğin, maksimum 20 A akıma sahip +5 V'luk bir voltaj için yük direnci 0,25 Ohm olacaktır.

Joule-Lenz Yasası Formülü

Bilgisayarın güç kaynağı için bir yük birimi yapmak için direncin boyutunu hesapladık, ancak yine de hangi direncin güçlü olması gerektiğini belirlememiz gerekiyor? Burada, birbirinden bağımsız olarak iki fizikçi tarafından aynı anda keşfedilen başka bir fizik yasası yardımcı olacaktır. 1841'de James Joule ve 1842'de Emil Lenz. Bu yasa onların adını aldı - Joule-Lenz yasası.

Bir yükün güç tüketimi, uygulanan voltaj ve akan akım ile doğru orantılıdır. Yani voltaj ve akım değeri değiştiğinde güç tüketimi de orantılı olarak değişecektir.

nerede P- güç, watt cinsinden ölçülür ve gösterilir W; sen- volt olarak ölçülen ve harfle gösterilen voltaj V; ben- amper cinsinden ölçülen ve harfle gösterilen akım gücü A.

Elektrikli cihazın besleme voltajını ve tükettiği akımı bilerek, ne kadar güç tükettiğini belirlemek için formülü kullanabilirsiniz. Verilen çevrimiçi hesap makinesinin altındaki kutulara verileri girmeniz yeterlidir.

Joule-Lenz yasası ayrıca, güç ve besleme voltajını bilerek bir elektrikli cihazın tükettiği akımı bulmanızı sağlar. Tüketilen akım miktarı, örneğin, elektrik kablolarını döşerken telin kesitini seçmek veya derecelendirmeyi hesaplamak için gereklidir.

Örneğin, bir çamaşır makinesinin mevcut tüketimini hesaplayalım. Pasaporta göre, güç tüketimi 2200 W, evdeki güç kaynağındaki voltaj 220 V. Hesap pencerelerindeki verileri değiştiriyoruz, çamaşır makinesinin 10 A akım tükettiğini görüyoruz.

Başka bir örnek, arabanıza ek bir far veya ses yükseltici takmaya karar verdiniz. Kurulu elektrikli cihazın güç tüketimini bilerek, mevcut tüketimi hesaplamak ve otomobilin kablolarına bağlantı için doğru kablo kesitini seçmek kolaydır. Farz edelim ki ek far 100 W (fara takılı ampulün gücü) tüketiyor, araç şebekesinin araç içi voltajı 12 V. Hesap pencerelerinde güç ve voltaj değerlerini değiştiriyoruz, bunu elde ediyoruz. akım tüketimi 8,33 A olacaktır.

Sadece iki basit formülü anladıktan sonra, kablolardan akan akımları, herhangi bir elektrikli cihazın güç tüketimini kolayca hesaplayabilirsiniz - elektrik mühendisliğinin temellerini pratik olarak anlamaya başlayacaksınız.

Dönüştürülmüş Ohm Yasası ve Joule-Lenz Yasası Formülleri

İnternette, Ohm Yasası ve Joule-Lenz yasası formüllerinin ve formüllerin matematiksel dönüşümünün varyantlarının iyi yerleştirildiği yuvarlak bir plaka şeklinde bir resimle tanıştım. Plaka birbiriyle ilgisiz dört sektörü temsil eder ve pratik kullanım için çok uygundur.

Tablodan, bilinen iki tane daha kullanarak bir elektrik devresinin gerekli parametresini hesaplamak için bir formül seçmek kolaydır. Örneğin, besleme şebekesinin bilinen güç ve voltajına göre ürünün mevcut tüketimini belirlemeniz gerekir. Mevcut sektördeki tabloya göre I=P/U formülünün hesaplama için uygun olduğunu görüyoruz.

Ve besleme ağının U voltajını, güç tüketimi P miktarına ve akım I miktarına göre belirlemeniz gerekiyorsa, sol alt sektörün formülünü kullanabilirsiniz, formül U = P / I yapacağım.

Formüllerde ikame edilen miktarlar amper, volt, watt veya ohm olarak ifade edilmelidir.

Direnç, kapasitör ve indüktör boyunca alternatif akımların ve gerilimlerin genliklerini birbirine bağlayan ilişkiler türetilmiştir: R I R = U R; 1 ω C I C = U C; ω L I L = U L.

Bu oranlar, bir doğru akım devresinin bir bölümü için Ohm yasasına benzer, ancak yalnızca şimdi devre bölümündeki sabit akım ve voltaj değerlerini içermezler, ancak alternatif akım ve gerilimlerin genlik değerleri.

Oranlar (*), elemanlardan birini içeren alternatif akım devresinin bir bölümü için Ohm yasasını ifade eder. r, L ve C... Fiziksel özellikler r, 1 ω C ve ω L direncin aktif direnci, kapasitörün kapasitansı ve bobinin endüktif reaktansı olarak adlandırılır.

Devrenin bir bölümünden alternatif bir akım geçtiğinde, elektromanyetik alan çalışır ve devrede Joule ısısı açığa çıkar. AC devresindeki anlık güç, anlık akım ve gerilim değerlerinin ürününe eşittir: p = J ċ u... Pratik açıdan ilgi çekici olan, alternatif akım periyodu üzerinden ortalaması alınan güç değeridir P = P cf = I 0 U 0 cos ω t cos (ω t + φ) ¯.

Buraya ben 0 ve sen 0 - devrenin belirli bir bölümündeki akım ve voltajın genlik değerleri, φ - akım ve voltaj arasındaki faz kayması. Çubuk, ortalama işareti anlamına gelir. Devrenin bölümü sadece dirençli bir direnç içeriyorsa r, sonra faz kayması φ = 0 : P R = I R U R cos 2 ω t ¯ = I R U R 2 = I R 2 R 2.

Bu ifadenin görünüşte DC güç formülü ile örtüşmesi için, akım ve voltajın etkin veya etkin değerleri kavramları tanıtılır: I d = I 0 2; U d = U 0 2.

Devrenin direnci içeren bölümündeki ortalama AC gücü, P R = I d U d'ye eşittir.

Devre bölümü sadece bir kapasitör içeriyorsa C, sonra akım ve gerilim arasındaki faz kayması φ = π 2. Bu nedenle, P C = I C U C cos ω t cos (ω t + π 2) ¯ = I C U C cos ω t (- sin ω t) ¯ = 0.

Benzer şekilde, gösterilebilir ki PL = 0.

Böylece alternatif akım devresindeki güç sadece aktif dirençte tahsis edilir. Kondansatör ve indüktördeki ortalama AC gücü sıfırdır.

Şimdi seri bağlı bir direnç, kapasitör ve bobinden oluşan bir elektrik devresi düşünün. Devre, alternatif bir akım frekans kaynağına ω bağlanır. Devrenin tüm seri bağlı bölümlerinden aynı akım geçer. Harici bir kaynağın voltajı arasında e (t) ve akım J (t)φ açısı kadar bir faz kayması meydana gelir. Bu nedenle yazabiliriz J (t) = I 0 cos ωt; e(t) =ℰ 0 cos (ωt + φ).

Anlık akım ve gerilim değerlerinin böyle bir kaydı, vektör diyagramındaki yapılara karşılık gelir (Şekil 2.3.2). Alternatif akım kaynağı tarafından geliştirilen ortalama güç, P = I 0 ℰ 0 cos ω t cos (ω t + φ) ¯ = I 0 ℰ 0 2 cos φ = I d ℰ d cos φ'dir.

Vektör diyagramından da görebileceğiniz gibi, UR =ℰ 0 çünkü φ, bu nedenle P = I 0 U R 2. Sonuç olarak, kaynak tarafından geliştirilen tüm güç, önceki sonucu doğrulayan direnç boyunca Joule ısısı şeklinde serbest bırakılır.

§ 2.3'te akımın genlikleri arasındaki ilişki türetilmiştir. ben 0 ve gerilim ℰ 0 seri için RLC-zincirler: I 0 = ℰ 0 R 2 + (ω L - 1 ω C) 2.

Z = R 2 + (ω L - 1 ω C) 2 değerine alternatif akım devresinin empedansı denir. Bir devredeki akım ve gerilimin genlik değerleri arasındaki ilişkiyi ifade eden formül şu şekilde yazılabilir: ZI 0 =ℰ 0 .

Bu ilişkiye alternatif akım devresi için Ohm yasası denir. Bu bölümün başında verilen formüller (*), Ohm yasasının (**) özel durumlarını ifade etmektedir.

Empedans kavramı, AC devrelerinin tasarımında önemli bir rol oynar. Çoğu durumda, bir devrenin empedansını belirlemek için vektör diyagramlarının görsel yöntemini kullanmak uygundur. Örnek olarak bir paralel düşünün RLC- harici bir AC kaynağına bağlı bir devre (Şekil 2.4.1).

Paralel RLC-devre

Bir vektör diyagramı oluştururken, paralel bağlantıda tüm elemanlardaki voltajın dikkate alınması gerekir. r, C ve L aynı ve harici kaynağın voltajına eşittir. Devrenin farklı kollarında akan akımlar sadece genlik değerlerinde değil, uygulanan gerilime göre faz kaymalarında da farklılık gösterir. Bu nedenle devrenin toplam direnci DC devrelerin paralel bağlantı yasalarına göre hesaplanamaz... Paralel için vektör diyagramı RLC- kontur Şekil 2'de gösterilmektedir. 2.4.2.

Paralel RLC devresi için vektör diyagramı

Diyagramdan çıkar: I 0 = ℰ 0 (1 R) 2 + (ω L - 1 ω C) 2.

Bu nedenle, paralelin empedansı RLC-kontur Z = 1 (1 R) 2 + (ω L - 1 ω C) 2 ilişkisi ile ifade edilir.

Paralel rezonans ile ( ω 2 = 1 / LC) devrenin toplam direnci, direncin aktif direncine eşit bir maksimum değer alır: Z = Z maks = R.

Paralel rezonansta akım ve gerilim arasındaki faz kayması φ sıfırdır.

Alternatif elektrik akımı. Ohm kanunu.

Alternatif akım, AC (İng. dönüşümlü akım- alternatif akım) - periyodik olarak büyüklük ve yönde değişen bir elektrik akımı.

Alternatif akım aynı zamanda geleneksel tek ve üç fazlı ağlarda akım anlamına gelir. Bu durumda akım ve gerilimin anlık değerleri harmonik bir kanuna göre değişir.

DC tüketen cihazlarda, alternatif akım genellikle doğru akım üretmek için doğrultucular tarafından dönüştürülür.

Ohm'un alternatif akım yasası genellikle doğru akımla aynı forma sahiptir. Yani devredeki voltaj arttıkça içindeki akım da artacaktır. Fark, alternatif bir akım devresinde, indüktör ve kapasitans gibi elemanların buna direnç sağlamasıdır. Bu gerçeği göz önünde bulundurarak, alternatif akım için Ohm yasasını yazıyoruz.

Formül 1 - Alternatif akım için Ohm yasası

burada z devrenin empedansıdır.

Formül 2 - devre empedansı

Genel durumda, AC devresinin empedansı, aktif kapasitif ve endüktif dirençten oluşacaktır. Basitçe söylemek gerekirse, bir alternatif akım devresindeki akım sadece aktif omik dirence değil, aynı zamanda kapasitans ve endüktansın büyüklüğüne de bağlıdır.

Şekil 1 - Ohmik endüktif ve kapasitif direnç içeren devre

Örneğin, DC devresine bir kapasitör dahil edilirse, DC kapasitör açık devre olduğundan devrede akım olmayacaktır. DC devresinde endüktans belirirse, akım değişmez. Kesin konuşmak gerekirse, bobin omik bir dirence sahip olacağından değişecektir. Ancak değişiklik önemsiz olacaktır. Alternatif akım devresine kondansatör ve bobin dahil edilirse, sırasıyla kapasitans ve endüktans değeriyle orantılı olarak akıma direneceklerdir. Ayrıca devrede gerilim ile akım arasında bir faz kayması gözlemlenecektir. Genel olarak kapasitördeki akım, gerilimden 90 derece ileridedir. Ancak endüktansta 90 derece geride kalıyor. Kapasitans, kapasitansın değerine ve alternatif akımın frekansına bağlıdır. Bu bağımlılık ters orantılıdır, yani frekans ve kapasitanstaki artışla direnç azalacaktır.

Formül 3 - Kapasitif Direnç

Endüktif reaktans, frekans ve endüktans ile doğru orantılıdır. Endüktans ve frekans ne kadar yüksek olursa, belirli bir bobinin alternatif akıma karşı direnci o kadar fazla olur.

Ohm Yasası, elektrik mühendisliğinin temel yasalarından biridir. Oldukça basittir ve hemen hemen her elektrik devresini hesaplamak için kullanılır. Ancak bu yasa, devrede reaktif elemanların varlığında AC ve DC devrelerinde çalışmanın bazı özelliklerine sahiptir. Bu özellikler her zaman hatırlanmalıdır.

Ohm yasasının klasik şeması şöyle görünür:

Ve kulağa daha da basit geliyor - devre bölümünde akan akım, devre voltajının formülle ifade edilen direncine oranına eşit olacaktır:

Ancak aktif direnç R'ye ek olarak, X L endüktansının ve X C kapasitansının reaktansının da olduğunu biliyoruz. Ancak tamamen aktif dirence sahip elektrik devrelerinin son derece nadir olduğunu kabul etmelisiniz. L indüktörünün, C kondansatörünün ve R direncinin seri olarak bağlandığı bir devre düşünelim:

Tamamen aktif direnç R'ye ek olarak, endüktans L ve kapasitans C ayrıca aşağıdaki formüllerle ifade edilen X L ve X C reaktanslarına sahiptir:

Burada ω, ω = 2πf'ye eşit ağ döngüsel frekansıdır. f, Hz cinsinden şebeke frekansıdır.

Doğru akım için, frekans sırasıyla sıfırdır (f = 0), endüktansın reaktansı sıfır (formül (1)) ve elektrik devresinde bir kesintiye yol açacak olan kapasitans - sonsuz (2) olacaktır. . Bu nedenle, DC voltaj devrelerindeki elemanların reaktansının olmadığı sonucuna varabiliriz.

Alternatif akımlı klasik bir elektrik devresini düşünürsek, o zaman pratik olarak doğru akımdan farklı olmayacaktır, sadece bir voltaj kaynağı ile (sabit - alternatif yerine):

Buna göre, böyle bir kontur için formül aynı kalacaktır:

Ancak devreyi karmaşıklaştırır ve ona reaktif elemanlar eklersek:

Durum dramatik bir şekilde değişecek. Şimdi f bizim için sıfıra eşit değil, bu da aktife ek olarak devreye reaktansın da dahil edildiğini ve devrede akan akım miktarını da etkileyebileceğini gösterir. Şimdi döngü empedansı (Z olarak gösterilir) ve aktif Z ≠ R'ye eşit değildir. Formül aşağıdaki formu alacaktır:

Buna göre, Ohm yasasının formülü biraz değişecektir:

Neden önemli?

Bu nüansları bilmek, bazı elektrik sorunlarının çözümünde yanlış yaklaşımla ortaya çıkabilecek ciddi sorunlardan kaçınmanızı sağlayacaktır. Örneğin, alternatif voltaj devresine aşağıdaki parametrelere sahip bir endüktans bobini bağlanır: f nom = 50 Hz, U nom = 220 V, R = 0,01 Ohm, L = 0,03 H. Bu bobinden geçen akım eşit olacaktır.