Lei de Ohm para uma seção de um circuito
A lei básica da engenharia elétrica que você pode usar para estudar e calcular circuitos elétricos é a lei de Ohm, que estabelece a relação entre corrente, tensão e resistência. É necessário compreender claramente sua essência e saber utilizá-la corretamente na resolução de problemas práticos. Erros são frequentemente cometidos em engenharia elétrica devido à incapacidade de aplicar corretamente a lei de Ohm.
A lei de Ohm para uma seção dos estados do circuito: a corrente é diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional à resistência.
Se a tensão atuante em um circuito elétrico aumentar várias vezes, a corrente nesse circuito aumentará na mesma proporção. E se você aumentar a resistência do circuito várias vezes, a corrente diminuirá na mesma quantidade. Da mesma forma, o fluxo de água na tubulação é tanto maior quanto maior for a pressão e menor for a resistência da tubulação ao movimento da água.
De forma popular, essa lei pode ser formulada da seguinte forma: quanto maior a tensão para a mesma resistência, maior a corrente e, ao mesmo tempo, quanto maior a resistência para a mesma tensão, menor a amperagem.
Para expressar a lei de Ohm matematicamente da maneira mais simples possível, a resistência de um fio conduzindo uma corrente de 1 A a uma tensão de 1 V é considerada 1 Ohm.
A corrente em ampères sempre pode ser determinada dividindo a tensão em volts pela resistência em ohms. Portanto, a Lei de Ohm para uma seção de um circuito é escrita na seguinte fórmula:
Eu = U / R.
triângulo mágico
Qualquer seção ou elemento de um circuito elétrico pode ser caracterizado por três características: corrente, tensão e resistência.
Como usar o triângulo de Ohm: fechamos o valor necessário — dois outros símbolos darão a fórmula para seu cálculo. A propósito, apenas uma fórmula do triângulo é chamada de lei de Ohm - aquela que reflete a dependência da corrente da tensão e resistência. As outras duas fórmulas, embora sejam consequências dela, não fazem sentido físico.
Os cálculos feitos usando a lei de Ohm para uma seção do circuito estarão corretos quando a tensão estiver em volts, a resistência estiver em ohms e a corrente estiver em amperes. Se várias unidades dessas quantidades forem usadas (por exemplo, miliampères, milivolts, megohms, etc.), elas devem ser convertidas em ampères, volts e ohms, respectivamente. Para enfatizar isso, a fórmula da lei de Ohm para uma seção de um circuito às vezes é escrita da seguinte forma:
amp = volt/ohm
Você também pode calcular a corrente em miliamperes e microamperes, enquanto a tensão deve ser expressa em volts e a resistência em kilohms e megohms, respectivamente.
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A lei de Ohm é válida para todas as seções do circuito. Se for necessário determinar a corrente em uma determinada seção do circuito, é necessário dividir a tensão que atua nesta seção (Fig. 1) pela resistência desta seção.
Figura 1. Aplicação da lei de Ohm a uma seção do circuito
Vamos dar um exemplo de cálculo da corrente de acordo com a lei de Ohm... Seja necessário determinar a corrente em uma lâmpada com resistência de 2,5 ohms, se a tensão aplicada à lâmpada for de 5 V. Dividindo 5 V por 2,5 ohms, obtemos um valor de corrente igual a 2 A. No segundo exemplo, determinamos a corrente que fluirá sob a influência de uma tensão de 500 V em um circuito cuja resistência é de 0,5 MΩ. Para fazer isso, expressamos a resistência em ohms. Dividindo 500 V por 500.000 ohms, encontramos a corrente no circuito, que é 0,001 A ou 1 mA.
Freqüentemente, conhecendo a corrente e a resistência, a tensão é determinada usando a lei de Ohm. Vamos escrever a fórmula para determinar a tensão
U = IV
Esta fórmula mostra que a tensão nas extremidades de uma determinada seção do circuito é diretamente proporcional à corrente e à resistência... O significado dessa dependência não é difícil de entender.Se a resistência da seção do circuito não mudar, a corrente só pode ser aumentada aumentando a tensão. Isso significa que, com resistência constante, uma corrente maior corresponde a uma tensão maior. Se for necessário obter a mesma corrente em resistências diferentes, então com uma resistência maior deve haver uma tensão correspondentemente maior.
A tensão através de uma seção de um circuito é muitas vezes referida como a queda de tensão... Isso geralmente leva a mal-entendidos. Muitas pessoas pensam que a queda de tensão é uma tensão desnecessária desperdiçada. Na realidade, os conceitos de tensão e queda de tensão são equivalentes. Perdas e quedas de tensão — qual é a diferença?
A queda de tensão é a queda gradual no potencial em um circuito de transporte de corrente devido ao fato de o circuito ter uma resistência ativa. De acordo com a lei de Ohm, a queda de tensão em cada seção do circuito U é igual ao produto da resistência desta seção do circuito R pela corrente nela I, ou seja, U-RI. Assim, quanto maior a resistência de um trecho do circuito, maior a queda de tensão naquele trecho do circuito para uma dada corrente.
O cálculo da tensão da lei de Ohm pode ser mostrado no exemplo a seguir. Deixe uma corrente de 5 mA passar por uma seção do circuito com uma resistência de 10 kOhm, e é necessário determinar a tensão nesta seção.
Multiplicando A = 0,005 A em R — 10000 Ω, obtemos uma tensão igual a 50 V. O mesmo resultado pode ser obtido multiplicando 5 mA por 10 kΩ: U = 50 em
Em dispositivos eletrônicos, a corrente geralmente é expressa em miliampères e a resistência em quiloohms.Portanto, é conveniente usar exatamente essas unidades de medida nos cálculos de acordo com a lei de Ohm.
A lei de Ohm também calcula a resistência se a tensão e a corrente forem conhecidas. A fórmula para este caso é escrita da seguinte forma: R = U / I.
A resistência é sempre a razão entre a tensão e a corrente. Se a tensão aumentar ou diminuir várias vezes, a corrente aumentará ou diminuirá o mesmo número de vezes. A relação tensão-corrente igual à resistência permanece inalterada.
A fórmula para determinar a resistência não deve ser entendida como significando que a resistência de um determinado condutor depende da corrente e da tensão. Sabe-se que depende do comprimento, área da seção transversal e material do fio. Na aparência, a fórmula para determinar a resistência se assemelha à fórmula para calcular a corrente, mas há uma diferença fundamental entre elas.
A corrente em uma determinada seção do circuito realmente depende da tensão e da resistência e muda à medida que mudam. E a resistência desta seção do circuito é um valor constante que não depende das mudanças na tensão e na corrente, mas é igual à proporção desses valores.
Quando a mesma corrente flui em duas seções do circuito e as tensões aplicadas a elas são diferentes, fica claro que a seção à qual a maior tensão é aplicada tem uma resistência correspondentemente maior.
E se, sob a ação da mesma tensão, uma corrente diferente fluir em duas seções diferentes do circuito, então nesta seção sempre haverá uma corrente menor, que possui maior resistência.Tudo isso decorre da formulação básica da lei de Ohm para uma seção de um circuito, ou seja, do fato de que quanto maior a corrente, maior a tensão e menor a resistência.
O cálculo da resistência usando a lei de Ohm para uma seção de um circuito será mostrado no exemplo a seguir. Seja necessário encontrar a resistência da seção através da qual uma corrente de 50 mA flui a uma tensão de 40 V. Expressando a corrente em amperes, obtemos I = 0,05 A. Divida 40 por 0,05 e descubra que a resistência é de 800 ohms.
A lei de Ohm pode ser visualizada na forma da chamada característica corrente-tensão... Como você sabe, a relação diretamente proporcional entre duas quantidades é uma linha reta passando pela origem. Essa dependência costuma ser chamada de linear.
Na fig. 2 mostrado como um gráfico de exemplo da lei de Ohm para uma seção do circuito com uma resistência de 100 ohms. O eixo horizontal é a tensão em volts e o eixo vertical é a corrente em amperes. A escala de corrente e tensão pode ser escolhida conforme desejado. Uma linha reta é traçada de modo que, para cada um de seus pontos, a relação tensão/corrente seja de 100 ohms. Por exemplo, se U = 50 V, então I = 0,5 A e R = 50: 0,5 = 100 ohms.
Arroz. 2… Lei de Ohm (característica de tensão de corrente)
O gráfico da lei de Ohm para valores negativos de corrente e tensão é o mesmo. Isso implica que a corrente no circuito flui da mesma maneira em ambas as direções. Quanto maior a resistência, menos corrente é obtida em uma determinada tensão e mais cuidadosamente a linha reta se move.
Dispositivos nos quais a característica corrente-tensão é uma linha reta passando pelo ponto inicial, ou seja, a resistência permanece constante quando a tensão ou corrente muda, são chamados de dispositivos lineares... Os termos circuitos lineares, resistências lineares também são usados.
Existem também dispositivos nos quais a resistência muda quando a tensão ou a corrente mudam. Então a relação entre corrente e tensão é expressa não de acordo com a lei de Ohm, mas de uma forma mais complexa. Para tais dispositivos, a característica corrente-tensão não será uma linha reta passando pelo ponto inicial, mas uma curva ou uma linha tracejada. Esses dispositivos são chamados de não lineares.
Veja também neste tópico: Aplicação da lei de Ohm na prática
