オームの法則の実際の適用

「電圧 U」、「抵抗 R」、「電流 I」という名前の 3 人のうち 1 人の小さな似顔絵を示しながら、電気工学の基本法則の 1 つに関する動作原理を寓話で説明し始めたいと思います。

それは、≪レジスタンス≫が熱心に締め付けているパイプの収縮を≪トック≫が這おうとしている様子を示しています。同時に«電圧»が通過するために最大限の努力をし、«電流»を押します。

この絵はそれを思い出させるものです 電気 特定の媒体内での荷電粒子の規則的な動きです。それらの動きは、加えられた外部エネルギーの影響下で可能であり、それによって電位差、つまり電圧が生じます。回路のワイヤと要素の内部力によって電流の大きさが減少し、その動きに抵抗します。

直流回路の一部におけるオームの法則の動作を説明する簡単な図 2 を考えてみましょう。

電圧源 U として使用します バッテリー、点AとBで太いと同時に短いワイヤで抵抗Rに接続します。ワイヤは抵抗 R を流れる電流 I の値に影響を与えないと仮定します。

式（1）は、抵抗（オーム）、電圧（ボルト）、電流（アンペア）の関係を表します。彼らは彼女をこう呼びます 回路の一部に関するオームの法則… 数式円を使用すると、覚えやすく、構成パラメータ U、R、または I のいずれかを表現するために使用できます (U はダッシュの上にあり、R と I は下にあります)。

それらの 1 つを決定する必要がある場合は、それを心の中で閉じて、他の 2 つを操作して算術演算を実行します。値が 1 つの行にある場合は、それらを乗算します。異なるレベルにある場合は、上位から下位への分割を実行します。

これらの関係は、以下の図 3 の式 2 および 3 に示されています。

この回路では、負荷 R に直列に接続された電流計を使用して電流を測定し、抵抗のポイント 1 と 2 に並列に接続された電圧計を使用して電圧を測定します。デバイスの設計上の特徴を考慮して、電流計は回路内の電流に影響を与えず、電圧計は電圧に影響を与えないとします。

オームの法則による抵抗の決定

デバイスの測定値 (U = 12 V、I = 2.5 A) を使用すると、式 1 を使用して抵抗値 R = 12 / 2.5 = 4.8 オームを決定できます。

実際には、この原理は、さまざまな電気機器のアクティブ抵抗を決定する測定装置、つまり抵抗計の動作に含まれています。さまざまな範囲の値を測定するように構成できるため、それぞれ、低抵抗で動作するマイクロオームとミリオーム、および非常に大きな値を測定するテラオーム、ハイゴオーム、およびメグオームに細分されます。

特定の作業条件では、次のように作成されます。

• ポータブル;

• シールド;

• 実験室モデル。

抵抗計の動作原理

測定には磁気電気デバイスが一般的に使用されますが、最近では電子 (アナログおよびデジタル) デバイスが広く導入されています。

磁気電気システム抵抗計は、ミリアンペアのみを通過させる電流制限器 R と、それを通過する高感度測定ヘッド (ミリアンペア計) を使用します。これは、永久磁石 N-S からの 2 つの電磁界と、導電性バネ 2 を備えたコイル 1 の巻線を通過する電流によって生成される磁界との相互作用により、デバイスを流れる微小電流に反応します。

磁場の力の相互作用の結果、デバイスの矢印は特定の角度から外れます。ヘッドの目盛にはオーム単位の目盛がすぐに表示されるので、操作が簡単です。この場合、式 3 による電流抵抗の式が使用されます。

抵抗計は正確な測定を保証するために、バッテリーからの安定した供給電圧を維持する必要があります。この目的のために、追加の調整抵抗器 R reg を使用して校正が適用されます。これにより、測定を開始する前に、電源からの過剰電圧の供給が回路に制限され、厳密に安定した正規化された値が設定されます。

オームの法則による電圧の決定

電気回路を扱う場合、抵抗器などの要素での電圧降下を決定する必要がある場合がありますが、その抵抗値 (通常は箱に記載されています) とそこを流れる電流はわかっています。これを行うには、電圧計を接続する必要はありませんが、式2に従って計算するだけで十分です。

この場合、図 3 では、U = 2.5 4.8 = 12 V と計算します。

オームの法則による電流の決定

このケースは式 3 で説明されます。これは、電気回路の負荷を計算し、ワイヤ、ケーブル、ヒューズ、または回路ブレーカーの断面積を選択するために使用されます。

この例では、計算は次のようになります: I = 12 / 4.8 = 2.5 A。

バイパス手術

電気工学におけるこの方法は、回路の特定の要素を分解せずに動作を無効にするために使用されます。これを行うには、入力端子と出力端子 (図 1 と 2) をワイヤで不要な抵抗に短絡し、それらを取り外します。

その結果、回路電流はシャントを通る抵抗の少ない経路を選択し、急激に増加し、シャント素子の電圧はゼロまで低下します。

短絡

このモードはバイパスの特殊なケースであり、通常、ソースの出力端子に短絡が設置されている場合に上の図に示されています。これが起こると、非常に危険な大電流が発生し、人に感電したり、保護されていない電気機器が燃えたりする可能性があります。

保護は、電気ネットワークにおける偶発的な障害に対処するために使用されます。これらは、通常モードでの回路の動作を妨げないような設定に設定されます。緊急時のみ停電します。

たとえば、子供が誤って家庭用コンセントに電線を差し込んだ場合、アパートのエントランスボードに適切に設定された自動スイッチがほぼ即座に電源をオフにします。

上記で説明したものはすべて、さらに多くのプロセスが存在する完全な回路ではなく、DC 回路のセクションに関するオームの法則を指します。これは電気工学におけるその応用例のほんの一部にすぎないと想像する必要があります。

有名な科学者ゲオルク サイモン オームによって特定された電流、電圧、抵抗間のパターンは、単相と三相など、さまざまな AC 環境および回路でさまざまな方法で記述されます。

以下に、金属導体の電気パラメータの比率を表す基本的な式を示します。

特別なオームの法則の計算を実際に実行するためのより複雑な式。

ご覧のとおり、天才科学者ゲオルク サイモン オームによって行われた研究は、電気工学とオートメーションが急速に発展している現代においても非常に重要です。