Ohmsches Gesetz es ist eines der Grundprinzipien der elektrischen Theorie und findet breite Anwendung bei der Lösung verschiedener Probleme in der Elektrotechnik. Dieses Gesetz beschreibt die Beziehung zwischen elektrischem Stromschlag, Spannung und Widerstand in einem elektrischen Stromkreis.
Das Funktionsprinzip des Ohmschen Gesetzes basiert auf der Idee, dass der elektrische Strom, der durch einen Abschnitt einer Schaltung fließt, proportional zur Spannung an diesem Abschnitt ist und umgekehrt proportional zum Widerstand dieses Abschnitts ist. Mit anderen Worten, wenn sich der Widerstand nicht ändert, wird der Strom mit zunehmender Spannung zunehmen und mit abnehmender Spannung abnehmen.
Um das ohmsche Gesetz richtig anzuwenden, ist es wichtig, die lineare Beziehung zwischen Strom, Spannung und Widerstand zu kennen. Wenn die Beziehung zwischen diesen Werten nicht linear ist, ist die Anwendung des Ohmschen Gesetzes nicht korrekt. Darüber hinaus ist es wichtig zu berücksichtigen, dass sich der Widerstand in realen Systemen ändern kann, und in diesem Fall ist es notwendig, für jeden einzelnen Abschnitt der Schaltung einen geeigneten Widerstandswert zu bestimmen, um das ohmsche Gesetz richtig zu verwenden.
Was ist das ohmsche Gesetz
Das Wesen des ohmschen Gesetzes besteht darin, dass die Spannung U an einem Stromkreisabschnitt proportional zur Stromstärke I und umgekehrt proportional zum Widerstand R dieses Abschnitts ist: U = I * R. Bei einem gegebenen Widerstandswert sind die Spannung und die Stromstärke an einem Stromkreisabschnitt durch eine lineare Abhängigkeit verbunden.
Das ohmsche Gesetz ermöglicht es Ihnen, die Größe der Stromstärke oder Spannung an einem Teil des Stromkreises zu bestimmen, wenn zwei andere Größen bekannt sind. Dies ist nützlich bei der Berechnung der Schaltplanparameter und der Auswahl der entsprechenden Komponenten für den Betrieb in einem elektrischen Stromkreis. Die Kenntnis des Ohmschen Gesetzes ist für die Entwicklung elektrischer Geräte, einschließlich ihrer Schaltungen und ihrer weiteren Verwendung, unerlässlich.
Arbeitsprinzip
Das ohmsche Gesetz, benannt nach dem deutschen Physiker Georg Simon Ohm, beschreibt die Beziehung zwischen Spannung, Stromstärke und Widerstand in einer elektrischen Schaltung. Das Grundprinzip des Ohmschen Gesetzes besteht darin, dass der Strom, der durch einen Abschnitt der Schaltung fließt, proportional zur Spannung an diesem Abschnitt ist und umgekehrt proportional zu seinem Widerstand ist.
Mathematisch kann das ohmsche Gesetz wie folgt dargestellt werden:
| Wert | Formel |
| Stromstärke (I) | I = V / R |
- I ist die Stromstärke, gemessen in Ampere (A);
- V ist die Spannung am Schaltkreis, gemessen in Volt (V);
- R ist der Widerstand am Schaltungsabschnitt, gemessen in Ohm (Ω).
Im Wesentlichen erklärt das ohmsche Gesetz, wie elektrische Energie in einer Schaltung übertragen wird, und ermöglicht es Ihnen auch, Spannungs- und Widerstandswerte anhand bekannter Stromstärkenwerte zu bestimmen.
Bestimmung der Stromstärke
Die Stromstärke wird durch die Menge der Ladung bestimmt, die pro Zeiteinheit durch den Leiterquerschnitt fließt. Der Ladungsdurchgang ist dank der Anwesenheit freier Elektronen im Leiter möglich.
Die Stromstärke kann konstant oder variabel sein. Bei Gleichstrom ändert sich die Stromstärke im Laufe der Zeit nicht und hat einen konstanten Wert. Bei Wechselstrom ändert sich die Stromstärke im Laufe der Zeit nach dem Sinusgesetz.
Das Grundgesetz, das die Stromstärke beschreibt, ist als ohmsches Gesetz bekannt. Nach diesem Gesetz ist die Stromstärke proportional zur Spannung und umgekehrt proportional zum Widerstand eines Stromkreises. Die Formel, die diese Abhängigkeit beschreibt, lautet wie folgt: I = U/R, wobei I die Stromstärke, U die Spannung und R der Widerstand ist.
Das ohmsche Gesetz erlaubt es, die Stromstärke in einem Stromkreisabschnitt bei bekannten Spannungs- und Widerstandswerten zu bestimmen. Es ist die Grundlage für das Verständnis des Betriebs von elektrischen Schaltungen und wird in vielen Bereichen eingesetzt, von der Elektronik bis zur Elektrizitätswirtschaft.
Spannungserkennung
Um die Spannung in einem Abschnitt eines Stromkreises zu bestimmen, müssen Sie den Wert der Stromstärke kennen, die durch diesen Abschnitt fließt, sowie den Wert des elektrischen Widerstands der Quelle oder des Ladens. Wenn der Strom konstant ist, kann die Spannung mit einer Formel ermittelt werden:
Spannung (V) = Stromstärke (A) × Widerstand (Ohm)
Daher ist es wichtig, die Spannung an einem Stromkreisabschnitt zu kennen, um die elektrischen Parameter von Stromkreisen zu bestimmen und Unstimmigkeiten im Betrieb von elektrischen Geräten und Systemen zu verstehen und zu vermeiden.
Merkmale am Beispiel eines Kettenabschnitts
Daher ist es bei der Analyse eines Schaltkreises notwendig, die Merkmale jedes Elements auf ihre Auswirkungen auf die Gesamtspannung und den Strom zu berücksichtigen.
Wenn der Stromkreisabschnitt nur den Widerstand R enthält, wird die einfachste Form des ohmschen Gesetzes angewendet: die Spannung an einem Abschnitt des Stromkreises ist proportional zum Strom, und der Proportionalitätsfaktor ist der Widerstand dieses Bereichs. Somit ist die Spannung am Stromkreisabschnitt gleich dem Stromwiderstandsprodukt: U = I * R.
Wenn ein Schaltkreisabschnitt neben dem Widerstand auch andere Elemente wie eine elektrische Energiequelle, eine Induktivität oder eine Kapazität enthält, müssen zusätzliche Faktoren berücksichtigt werden, um einen solchen Schaltkreisabschnitt zu analysieren.
Wenn beispielsweise eine elektrische Energiequelle in einem Stromkreis vorhanden ist, muss die elektromotorische Kraft (EMF) berücksichtigt werden, die die Spannung an einem Stromkreisabschnitt beeinflusst. In diesem Fall kann das ohmsche Gesetz als Summe der Spannung am Widerstand und der durch EMF bedingten Spannung geschrieben werden: U = I * R + E.
Die Analyse eines Stromkreisabschnitts mit Induktivität oder Kapazität erfordert auch die Berücksichtigung ihrer Eigenschaften. Zum Beispiel kann eine Induktivität einen Spannungsabfall an einem Teil eines Stromkreises als Folge einer Stromänderung erzeugen, und die Kapazität kann eine Ladung akkumulieren und eine zusätzliche Spannung erzeugen. Daher wird in solchen Fällen das ohmsche Gesetz unter Berücksichtigung dieser Faktoren aufgezeichnet.
Widerstände
Die Hauptfunktion von Widerständen besteht darin, einen bestimmten Widerstand zu erzeugen, der den Strom in der Schaltung begrenzt. Widerstände haben normalerweise einen bestimmten Widerstand, der in Ohm (Ω) angegeben ist. Je größer der Widerstand des Widerstands ist, desto stärker begrenzt er den Strom in der Schaltung und der geringere Widerstand ermöglicht es, dass der Strom freier fließt.
Widerstände werden häufig in einer Vielzahl von elektrischen Geräten und Schaltungen verwendet, einschließlich elektronischer Geräte, Telekommunikationsgeräte, Automobilelektronik und mehr. Sie können zur Anpassung von Strom oder Spannung, zum Schutz vor Überlast und Überspannung sowie zur Reduzierung von Stößen und Störungen verwendet werden.
Widerstände werden mit verschiedenen Materialien wie Metallen, Kohlenstoff und Graphit konstruiert. Jedes dieser Materialien hat bestimmte Eigenschaften, die ihre Eigenschaften und den Anwendungsbereich bestimmen. Zum Beispiel haben Metallwiderstände typischerweise eine höhere Widerstandsgenauigkeit und -stabilität, während Kohlewiderstände die Widerstandseinstellung erleichtern.
Dioden
Wenn die Diode an einen elektrischen Stromkreis angeschlossen wird, bildet sich ein pn-Übergang, der die Richtung des Stroms festlegt. Wenn die Spannung an der Diode einen bestimmten Wert überschreitet, der als "Schwellenspannung" bezeichnet wird, wird die Diode leitfähig und ein elektrischer Strom beginnt durch sie zu fließen.
Dioden werden häufig in elektronischen Schaltungen verwendet, um Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln, die Spannung oder den Strom zu begrenzen und Stromknoten zu erzeugen.
Zwei Haupttypen von Dioden:
1. Halbleiterdiode: die häufigste Art von Dioden. Sie bestehen normalerweise aus Silizium oder Germanium und werden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet.
2. Leuchtdioden (LED): dies sind Dioden, die Licht emittieren können, wenn elektrischer Strom durch sie fließt. Sie werden in LEDs, Leuchtanzeigen, Displays und anderen Lichtvorrichtungen verwendet.
Kondensatoren
Der Betrieb des Kondensators basiert auf dem Prinzip der Ladungsakkumulation auf den Platten, wenn eine Potentialdifferenz angewendet wird. Wenn ein Kondensator an eine elektrische Energiequelle angeschlossen wird, erhält eine Platte eine positive Ladung und die andere eine negative Ladung. Dieser Vorgang wird als Kondensatorladung bezeichnet.
Wenn der Kondensator geladen ist, kann er eine elektrische Ladung speichern und in verschiedenen elektrischen Schaltungen verwendet werden. Wenn Sie den Kondensator an einen anderen Stromkreis oder eine Signalanwendung anschließen, beginnt er sich zu entladen. Die Entladung erfolgt über einen angeschlossenen Stromkreis, wodurch die im Kondensator gespeicherte Energie verwendet werden kann.
Die Besonderheit von Kondensatoren ist, dass sie eine Kapazität haben – ein Maß für ihre Fähigkeit, eine Ladung zu speichern. Die Kapazität wird in Faraden gemessen und bestimmt die Menge an elektrischer Ladung, die der Kondensator aufnehmen kann. Je größer die Kapazität des Kondensators ist, desto mehr Ladung kann er ansammeln.
Kondensatoren sind in der Elektronik weit verbreitet. Sie werden verwendet, um Signale, Welligkeit und Störungen zu filtern, die Helligkeit in elektronischen Geräten anzupassen, Energie zu speichern, um Motoren zu starten, und viele andere Aufgaben zu erledigen.
Induktivitaeten
Die Induktivität wird in Henry (Gn) gemessen und ist ein Maß für die Veränderung des magnetischen Flusses durch ein Schaltungselement, wenn sich der Strom ändert. Im Wesentlichen bestimmt die Induktivität den Widerstand gegen die Änderung des Stromkreises.
Wenn Stromänderungen im Stromkreis auftreten, erzeugt die Induktivität eine elektromagnetische Induktion, die der Änderung des Stroms entgegenwirkt. Dies drückt sich im Prinzip der Selbstinduktion aus: Je größer die Induktivität ist, desto stärker ist der Widerstand gegen die Änderung des Stroms.
Die Induktivität beeinflusst wie der Widerstand das elektrische Potential in der Schaltung und kann zu einer Abnahme der Spannung am Schaltkreisabschnitt führen. Dies kann in einer Vielzahl von elektrischen Geräten wie Filtern und Spannungsstabilisatoren nützlich sein.
Induktivitäten spielen auch eine wichtige Rolle in variablen elektrischen Schaltungen. Ihre Eigenschaften können sich abhängig von der Stromfrequenz ändern, was zu Resonanz und anderen interessanten Phänomenen führen kann.
