הדרכה לחוק אוהם וכוח במעגלים חשמליים

לחוק אוהם יש חשיבות משמעותית בהנדסת חשמל כתפיסה בסיסית, המספקת תובנות חשובות לגבי התנהגות מעגלים חשמליים. על ידי הבנת חוק אוהם, אתה יכול לפתוח את היכולת לחשב מתח, זרם, התנגדות והספק במעגל. במדריך זה, נתעמק בעקרונות חוק אוהם ונחקור כיצד מתח קשור למעגלים חשמליים.

חוק אוהם

על פי חוק אוהם, למוליך המחבר שתי נקודות תהיה זרימת זרם המתואמת ישירות למתח סביב הנקודות הללו ובקורלציה הפוכה להתנגדות המוליך. מבחינה מתמטית, זה יכול להיות מיוצג כך:

במשוואה זו, V מייצג את המתח הנמדד בוולט, I מציין את הזרם הנמדד באמפר, ו-R מסמל את ההתנגדות הנמדדת באוהם. קשר מתמטי זה מדגיש את הקשר בין מתח, זרם והתנגדות. על פי חוק אוהם, עלייה במתח על פני מעגל גורמת לעלייה מתאימה בזרם, בהינתן שההתנגדות נשארת קבועה. באופן דומה, אם ההתנגדות גדלה, הזרם יורד עבור מתח נתון.

חישוב מתח, זרם והתנגדות

שקול דוגמה כדי להדגים את היישום המעשי של חוק אוהם. מעגל עם מתח של 12 וולט והתנגדות של 4 אוהם ועל ידי שימוש בחוק אוהם, נוכל לחשב את הזרם הזורם במעגל:

כדי למצוא את הערך של הזרם (I), נחלק את שני הצדדים של המשוואה ב-4:

לפיכך, בדוגמה זו, הזרם הזורם במעגל הוא 3 אמפר.

כוח במעגלים חשמליים

לכוח יש חשיבות משמעותית במעגלים חשמליים, שכן הוא מסמל את הקצב שבו אנרגיה חשמלית נצרך או מועבר, וממלא תפקיד מכריע בהבנת התנהגות המעגל. ניתן לחשב את ההספק (P) במעגל חשמלי באמצעות המשוואה הבאה:

כאן, P הוא ההספק שנמדד בוואט:

המשוואה מראה שהספק הוא מכפלה של זרם ומתח. זה מרמז שהכוח הנצרך על ידי מכשיר או רכיב במעגל הוא פרופורציונלי ישר הן לזרם הזורם דרכו והן למתח על פניו.

חישוב הספק במעגלים חשמליים

כעת, כדי לחשב את הכוח הנצרך על ידי מכשיר במעגל. נניח שיש לנו מעגל עם זרם של 2 אמפר ומתח של 6 וולט, ואנו רוצים לקבוע את ההספק אז:

לכן, ההספק שצורך המכשיר בדוגמה זו הוא 12 וואט.

תרשים עוגת הנוסחה של חוק אוהם

להלן תרשים העוגה המציג את כל הנוסחאות לחישוב הזרם, ההתנגדות, המתח וההספק של כל מעגל:

סיכום

חוק אוהם מספק קשר בסיסי בין מתח, זרם והתנגדות, המאפשר חישובים ותחזיות מדויקות במעגלים חשמליים. בנוסף, חישובי הספק מאפשרים לנו להעריך את צריכת האנרגיה והיעילות של מכשירים ורכיבים בתוך מעגל.