Electricitatea este prezentă în viața noastră la tot pasul – când aprindem un TV, un bec sau un laptop, când pornim un lender, încărcăm o mașină electrică sau un telefon. Dar, te-ai întrebat vreodată cum funcționează circuitele electrice? Ei bine, totul a pornit de la o formulă simplă, dar extrem de importantă – Legea lui Ohm.
Cine a fost Georg Simon Ohm
Matematician, fizician și profesor universitar, Georg Simon Ohm s-a născut pe 16 martie 1789, în Erlangen, Germania, într-o familie modestă. Datorită educației pe care a primit-o, acesta a devenit preocupat de legile fizicii și principiile electricității. La acest lucru a contribuit mai ales tatăl său, care deși era lăcătuș, avea cunoștințe solide de matematică și fizică.
Mai târziu, Ohm a început să studieze la Universitatea din Erlangen, dar a abandonat-o apoi pentru a începe să lucreze ca și profesor la liceu, deoarece nu avea cu ce să se întrețină.
Ca profesor de liceu, conform Wikipedia, a început să fie interesat de tot felul de experimente cu circuite electrice, baterii și fire și astfel și-a dat seama de faptul că există o relație matematică între curent electric, tensiune și rezistență.
Astfel, în 1827 a publicat o lucrare „Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet”, în care descria în detaliu această descoperire, descoperire care astăzi poartă numele de Legea lui Ohm.
Mai târziu, Ohm a devenit profesor la Universitatea din Nuremberg și a venit și cu alte contribuții la tot ce înseamnă domeniul fizicii. Printre cele mai mari descoperiri și contribuții ale sale se numără:
- legea lui Ohm – care este fundamentală pentru a înțelege modul în care circulă curentul electric prin conductori;
- modelul matematic al circuitului electric – în cadrul acestui model Ohm a tratat electricitatea ca un sistem magnetic riguros și a adus multe clarificări în acest domeniu;
- stabilirea noțiunii de rezistență electrică – mai exact, Ohm a definit rezistența electrică, ceea ce mai apoi a contribuit la dezvoltarea electronicii;
De-a lungul vieții sale, marele matematician a avut o activitate intensă. El a fost profesor universitar, conducător de doctorat, a făcut parte din organizații celebre precum Societatea Regală din Londra sau Academia Bavareză de Științe și Umanități și a primit premii precum:
- Medalia Copley – 1841
- Ordinul bavarez Maximilian pentru științe și arte – 1853
- Membru al Royal Society – 1842
- Cetățean de onoare al orașului Nurnberg – 1850
Georg Simon Ohm a încetat din viață la fata de 6 iulie 1854, la vârsta de 65 de ani, în Munchen, Regatul Bavariei. Nu se cunoaște cauza exactă a morții sale.
Ce este Legea lui Ohm
Conform Enciclopediei Britanice, legea lui Ohm afirmă următoarele: curentul care trece prin conductor între două puncte este direct proporțional cu tensiunea dintre cele două puncte.
Mai exact, legea lui Ohm este o regulă a fizicii care ne spune modul prin care curentul electric circulă printr-un circuit. Ea are și o formulă specifică:
U = R x I
unde,
- U – tensiunea – care se măsoară în volți (V) și ne oferă informații cu privire la tensiunea măsurată de conductori;
- R – rezistența – care se măsoară în ohmi (Ω) și ne oferă informații cu privire la rezistența conductorului;
- I – curentul – care se măsoară în amperi (A) și ne oferă informații cu privire la curentul care trece prin conductor.
Așadar, tensiunea este egală cu produsul dintre rezistență și curent electric.
Dacă această explicație este prea abstractă pentru tine, uite un exemplu mai practic.
Să presupunem că avem un furtun de grădină conectat la o sursă de apă:
- Tensiunea (U) înseamnă cât de tare apeși pe robinet;
- Curentul (I) înseamnă câtă apă curge prin furtun;
- Rezistența (R) înseamnă cât de strâmt sau înfundat este furtunul.
Acum, dacă tu vei mări presiunea (tensiunea), ce se întâmplă? Va curge mai multă apă (curent). În cazul în care furtunul este îndoit sau strîmb (rezistență mare), va curge apă mai puțină, chiar dacă presiunea este mare.
Prin urmare, ce este deosebit de important să știi este că:
- în momentul în care crește tensiunea, curentul crește și el;
- în momentul în care crește rezistența, curentul scade.
De ce este importantă Legea lui Ohm
Una dintre cele mai importante legi din fizică este legea lui Ohm. Sunt multe motive pentru care afirmăm acest lucru:
- contribuie la proiectarea circuitelor electrice
În orice domeniu în care există electricitate este folosită și legea lui Ohm. O vei regăsi aplicată atât în fabricarea de aparate electrice, cât și în rețele de distribuție sau piese electronice. De ce? Pentru că este important să știi exact câtă tensiune circulă printr-un fir, pentru a ști dacă acesta va fi rezistent la creșteri de tensiune.
Această informație duce la realizarea unor aparate sigure și la reducerea apariției unor pericole precum supraîncălziri sau scurtcircuite.
- ajută la înțelegerea modului în care funcționează dispozitivele electrice
Toate circuitele din aparatele electronice respectă legea lui Ohm. Pe lângă faptul că aceasta ajută la siguranță, cum tocmai am specificat, datorită ei vom înțelege și de ce unele aparate consumă mai mult sau mai puțin, dar și de ce în unele cazuri, cablul de alimentare ajunge să se încingă.
- contribuie la creșterea siguranței când vorbim de utilizarea electricității
Relația dintre tensiune, rezistență și curent electric este una deosebit de importantă, dar dacă nu o cunoști și respecți consecințele pot fi foarte grave. Respectarea legii lui Ohm contribuie la siguranța oricărei încăperi în care se folosește un dispozitiv conectat la rețeaua de energie electrică.
- reprezintă baza învățării electricității și electronicii
Legea lui Ohm este punctul de plecare pentru cei care studiază electricitatea, indiferent dacă vorbim de electricieni, ingineri sau tehnicieni. Dacă nu o cunoști, nu poți merge mai departe în siguranță.
Cum se aplică Legea lui Ohm
Legea lui Ohm este foare simplu de aplicat în viața reală, deoarece are formula clară.
Însă, nu de fiecare dată cunoaștem datele problemei. Prin urmare, sunt mai multe formule pe care le poți aplica în funcție de ce cunoști și ce vrei să afli:
- Pentru tensiune:
U = R x I
- Pentru rezistență:
R = UI
- Pentru curent:
I = UR
Acum, pentru a-ți da și câteva exemple concrete, îți prezentăm următoarele exerciții:
1. Se dă o sursă de 9 V și o rezistență de 3 Ω. Pentru a afla curentul, aplicăm formula:
I = UR = 93 = 3 A
2. Se dă o tensiune de 10 V și un curent de 2 A. Pentru a afla rezistența aplicăm formula:
R = UI = 102 = 5 Ω
Unde se aplică legea lui Ohm în viața reală
În viața reală folosim zilnic legea lui Ohm, ea nefiind doar o formulă fizică abstractă. Te întrebi unde anume? Ei bine, iată câteva situații foarte comune:
- când se calculează tipul de cablu folosit la instalația electrică;
- când se aleg siguranțele și prizele potrivite pentru o anumită sarcină electrică;
- când se fabrică becurile, deoarece o tensiune corectă permite utilizarea acestora fără a arde filamentul;
- când sunt realizate aparatele electronice pe care le folosim zilnic în locuințe, școli, birouri etc.
- când sunt fabricate sistemele electrice ale mașinilor, de la faruri și elemente audio, până la senzori;
- când sunt produse baterii și încărcătoare, deoarece aplicând legea lui Ohm acestea vor avea o tensiune adaptată bunei funcționări.
Legea lui Ohm este fără doar și poate un instrument esențial pentru siguranța oricărui sistem electric sau electronic.
Ce nu știai despre legea lui Ohm și electricitate
Sunt multe informații interesante cu privire la Ohm și la legea lui pe care este posibil să nu le fi știut până acum. Hai să îți spunem câteva dintre ele:
- Legea lui Ohm nu a fost acceptată inițial, așa cum aflăm și de pe site-ul celor de la EEWeb. Când marele cercetător a publicat-o în 1827, ea a fost respinsă de mulți savanți care o considerau a fi prea teoretică și greu de pus în practică. Această lege a fost acceptată cu adevărat abia în 1841, an în care Ohm a primit și Medalia Copley.
- Experimentele făcute de Ohm au fost realizate cu ajutorul unor instrumente foarte simple. La acea vreme nu erau aparatele moderne din zilele noastre. Fizicianul s-a folosit de diverse fire, de lungimi diferite, baterii și un galvanometru. A reușit însă cu aceste resurse limitate să facă descoperiri incredibile.
- Legea lui Ohm poate să nu funcționeze de fiecare dată. Mai exact, ne referim la situațiile în care rezistența se poate schimba în funcție de temperatură sau de tensiune, așa cum se întâmplă la diode sau la becuri incandescente.
- Simbolul folosit pentru a exprima rezistența, Ω, a fost adoptat în mod oficial după moartea marelui fizician, în 1881, la Conferința Internațională de Electricitate de la Paris.
Experimente simple pe care le poți face acasă sau la școală
Să vezi cu ochii tăi cum funcționează legea lui Ohm ar putea fi de mare ajutor, motiv pentru care, vrem să îți dezvăluim acum câteva experimente simple:
1. Aprinde un LED cu ajutorul unui rezistor
Pentru a face acest experiment ai nevoie de:
- 1 baterie de 9 V;
- 1 LED (roșu, galben, verde);
- 1 rezistor de 330 ohmi;
- fire de conexiune.
Dacă ai toate aceste lucruri la îndemână, conectează baterial la LED și intercalează rezistorul pe unu dintre fire. Ai grijă ca polaritatea LED-ului să fie corectă. Dacă totul este în ordine, beculețul se va aprinde.
Apoi, dacă vei înlătura rezistorul, vei putea observa cum LED-ul se aprinde puternic pentru un scurt timp, apoi se arde. De ce? Pentru că prin el va trece prea mult curent electric.
Astfel, în urma acestui experiment vei învăța că rezistența are un rol extrem de important, deoarece limitează curentul. Prin urmare, Legea lui Ohm îți va arăta exact cât trebuie să fie rezistorul fără de care LED-ul primește un curent pe care nu îl poate suporta.
2. Schimbă luminozitatea cu rezistențe diferite
Pentru a face acest experiment ai nevoie de:
- 1 baterie de 9 V;
- 1 bec mic (de la o lanternă, jucărie etc.);
- rezistori diferiți (de ex. 100 Ω, 220 Ω, 1kΩ, 10kΩ);
- fire.
Ce trebuie să faci după ce ai adunat toate cele necesare este să conectezi becul, în serie, cu un rezistor mai slab și să vezi cât de puternic va lumina. Mai departe, schimbă rezistorul cu unul mai mare și repetă observația. Vei vedea că va lumina din ce în ce mai slabă pe măsură ce rezistența crește.
Prin urmare, din acest experiment vei observa în mod practic faptul că în momentul în care rezistența crește, intensitatea scade, iar becul, prin urmare, va primi mai puțină energie.
Verifică ce ai învățat
Dacă informațiile pe care ți le-am oferit ți s-au părut interesante, ce ai zice de un mic test prin care să-ți verifici cunoștințele?
1. Ce exprimă Legea lui Ohm?
2. Care sunt unitățile de măsură pentru U, R și I?
3. Ce se întâmplă cu curentul dacă crește rezistența și tensiunea rămâne constantă?
4. Un circuit are o rezistență de 5 Ω și este alimentat cu o tensiune de 10 V. Calculează intensitatea curentului.
5. Ai un LED care funcționează la 2 V și 20 mA (0,02 A). Ce rezistor trebuie pus în serie dacă alimentarea este de 9 V?
6. Într-un circuit circulă un curent de 0,5 A, iar rezistența este de 6 Ω. Care este tensiunea?
Răspunsuri:
1. Legea lui Ohm exprimă relația dintre tensiunea electrică (U), intensitatea curentului electric (I) și rezistența electrică (R) într-un circuit. Formula este: U = R x I
2. Tensiunea (U) se măsoară în volți (V), rezistența (R) se măsoară în ohmi (Ω), curentul (I) se măsoară în amperi (A).
3. Curentul scade, pentru că este invers proporțional cu rezistența.
4. I = UR = 105 = 2 A
5. Mai întâi, calculăm diferența de tensiune care trebuie „preluată” de rezistor:
Urezistor = 9V – 2V = 7
Apoi avem de utilizat formula:
R = UI = 70,02 = 350 Ω.
6. U = R x I = 6 x 0.5 = 3 V
Legea lui Ohm este esențială pentru a înțelege lumea electricității. De la o simplă formulă, ea deschide ușa către circuite funcționale, siguranță electrică și tehnologie modernă.
Nu contează dacă ești elev, profesor sau pasionat de știință, Legea lui Ohm îți oferă o bază solidă pentru a învăța, a experimenta și a construi. Prin exemple clare, aplicații practice și experimente simple, ai acum toate instrumentele necesare pentru a transforma teoria în realitate și a privi electricitatea cu ochi mai curioși și mai încrezători.
Sperăm că textul pe care tocmai l-ai parcurs te-a ajutat să înțelegi mult mai ușor legea lui Ohm și te-a făcut să devii mai curios decât erai până acum.
Leave a Reply