直流および交流のオームの法則
オームの法則とは何ですか?
オームの法則は、電圧、電流、抵抗が電気回路内でどのように相互作用するかを説明します。これは、温度やその他の物理的条件が同じである限り、導体を通る電流が電圧とともに増加し、抵抗とともに減少することを示します。
事実:オームの法則は、ドイツの物理学者で数学者であるジョージ・サイモン・オーム(1789-1854年)にちなんで名付けられています。
電圧、電流、および抵抗
- 電圧 (V)
電圧とは、電流を回路に押し込む電気的圧力です。電圧で測定されます。(V) しばしば、ある地点から別の地点へ電気を動かす「力」と呼ばれます。電圧がなければ、水が圧力なしではパイプを流れないのと同じように、電荷は動きません。
- 電流 (I)
電流は電荷の流れで、アンペア (A) で測定されます。これは、特定の瞬間に実際に回路を通過する電気の量を表します。ホースを流れる水の量、電流が強ければ強いほど、より多くの電流が流れるように考えることができます。
- レジスタ (R)
抵抗とは、材料または回路内の電流の流れに対する抵抗です。これはオーム(Ω)で測定されます。抵抗が大きいほど、電流が遅くなります。摩擦や、水やこの場合は電気が通過する容易さを制限するパイプの狭窄などを想像してみてください。
直流 (DC) のオームの法則とは?
オームの法則は、2 つの点間の導体を通る電流が、2 つの点を横切る電圧に直接比例すると述べています。比例定数である抵抗を導入すると、この関係を記述する通常の数学式に到達します。直流システムでは、オームの法則は次のように書かれます。
ここで I はアンペア単位で導体を通過する電流で、V はボルト単位で導体を横断して測定される電圧で、R はオーム単位で導体の抵抗です。より具体的には、オームの法則は、この関係における R が電流とは無関係に一定であると述べています。
コンプレッサ・モータは 15 A の電流を消費し、抵抗は 8 Ω です。オームの法則を使用:V = I × R
V = 15 A × 8 Ω
V = 120 ボルト
電源が 120 V 未満の場合、モーターが正しく動作しない可能性があります。このクイックチェックは、ダウンタイムを引き起こす前に電気的問題を発見するのに役立ちます。
DC 回路ダイアグラム
以下は、電流と電流の関係を示す簡単な図です。(I)、電圧 (V)、 および抵抗 (R) です。オームの法則を使用すると、他の 2 つの値を知っている限り、これらの値のいずれかを簡単に計算できます。
オームの三角形
オームの法則のさまざまな形式をすばやく覚える方法が必要な場合は、以下の三角形が便利なツールです。電圧を容易に解決するのに役立ちます (V)、現在の (I)または抵抗 (R) のいずれかの値を使用します。
交流 (AC) のオームの法則とは?
コイルを通過する交流電流によって磁気流が発生します。この流れは、電流のように大きさと方向を変えます。
流量が変化すると、誘導の法則に従ってコイル内に emf(電磁力) が発生します。この emf は、接続された極電圧の反対方向に作用します。この現象は自己誘導と呼ばれます。
交流回路の自己誘導の原因:
電流と電圧の間の位相シフト
インダクティブ電圧降下
その結果、ユニットの AC(交流)に対する抵抗は DC(直流)回路で測定される抵抗よりも大きく見えます。
AC 回路のインピーダンス
位相変位は角度 φ で表されます。抵抗とリアクタンスを組み合わせたインピーダンスは、次の式で表されます。
場所:
Z = インピーダンス(Ω)、または電流に対する合計抵抗
R = 抵抗、実際の成分
X = リアクタンス、誘導性または容量性コンポーネント
交流回路におけるオームの法則
AC システムでは、オームの法則は次のように書かれます。
場所:
U = 電圧 (V)
I = 電流 (A)
Z = インピーダンス(Ω)
オームの法則のアプリケーション
日常生活:携帯電話用充電器の使用
オームの法則は、日常の電子機器がどのように安全かつ効率的に機能するかを理解するのに役立ちます。たとえば、携帯電話の充電器などです。プラグを差し込むと、通常 5 ボルトの設定電圧が供給されます。(V)スマートフォンに送信します。携帯電話は、内部抵抗と充電の必要性に基づいて一定量の電流を消費します。
携帯電話が 1 アンペア (A) の電流を消費しているとします。
オームの法則を使用:R = V ÷ I
R = 5 V ÷ 1 A
R = 5 Ω
したがって、充電回路の抵抗は 5 Ω です。
本質的に、オームの法則は、エンジニアや技術者に、携帯電話に電力を供給するシステムなど、最小のシステムでも設計、トラブルシューティング、最適化する能力を与えます。
産業用コンプレッサの場合:モータコイル電流の確認
230 V で動作するコンプレッサモータを検査しています (V). マルチメータを使用して、コイル抵抗を 10 Ω で測定します。
オームの法則の適用:I = V ÷ R
I = 230 V ÷ 10 Ω
I = 23 A
したがって、モーターは 23 アンペアの電流を消費する必要があります。
これは、メンテナンスまたはトラブルシューティングの際に役立ちます。測定された電流が著しく高い場合、モーターコイルの損傷や過熱を示す可能性があり、さらなる故障や非効率を防ぐのに役立ちます。
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