Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

חוק אוהם לתמי ומנצחים נוהמיים
 
Click here for the English version

חוק אוהם לתמי ומנצחים נוהמיים

Overview

מקור: אנדרו דאפי, PhD, המחלקה לפיזיקה, אוניברסיטת בוסטון, בוסטון, תואר שני

ניסוי זה חוקר את חוק אוהם, המתייחס לזרם, מתח והתנגדות.

אחת המטרות של הניסוי היא להכיר את דיאגרמות המעגלים ואת המינוח המעורב במעגלים בסיסיים, כגון נגד, התנגדות, זרם, מתח ואספקת חשמל. עד סוף הניסוי, היכרות היא למעלה עם איך חוט את המעגל וכיצד למדוד הן את הזרם עובר דרך רכיב מעגל ואת ההבדל הפוטנציאלי, או מתח, על פני זה.

במעגל, סוללה או ספק כוח מספקים מתח הנמדד בוולט (V) שהופך את זרימת הטעינה. אלמנטים אחרים במעגל, כגון נורות או נגדים (שהם לעתים קרובות רק חוטים צרים ארוכים הפצע לתוך סלילים) להגביל את הקצב שבו המטען זורם. קצב זרימת המטען ידוע כזרם הנמדד באמפרים (A), או מגברים בקיצור, ומידת הנגדים ונורי הנורה מגבילים את הזרימה ידועה כהתנגדותם הנמדדת באוהם (Ω). ניסוי זה כרוך בחקירה של חוק אוהם, המתייחס למתח, זרם והתנגדות.

ניסוי זה בוחן גם את ההבדל בין רכיב מעגל בסיסי הנקרא נגד, לבין נורה ודיודה פולטת אור (LED). נורות ונורות LED הן חלק ממכשירים נפוצים רבים ומשמשות ליישומי תאורה שונים, ולכן כדאי להבין כיצד הם פועלים.

Principles

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

החוק קובע כי הזרם באמצעות מכשיר הוא פרופורציונלי ישירות להבדל הפוטנציאלי החל על המכשיר. ניתן להחיל את חוק Ohm על רכיבי מעגלים בודדים, או על מעגל בכללותו, כדי לחזות ערכים של זרם, אם מתח והתנגדות ידועים, או כדי לקבוע את ההתנגדות, אם מתח וזרם נמדדים.

התנגדות היא מדד לכמה קשה לטעינה לזרום. כמה נגדים יש התנגדות כי הוא קבוע בקיר, בעוד באחרים, התלות בטמפרטורה של התנגדות היא גורם חשוב. שים לב כי ההתנגדות עולה, באופן כללי, ככל שהטמפרטורה עולה. דיודה היא בעצם שסתום חד כיווני לטעינה, המאפשר לזרם לזרום בקלות בכיוון אחד, אך לא מאפשר הרבה זרם לזרום בכיוון ההפוך. ההתנגדות של דיודה תלויה מאוד במתח שחוצה אותה, וזה יודגם בניסוי.

הנתונים שנאספו בניסוי ישמשו לחקר חוק אוהם במעגלים שונים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Procedure

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. היכרות עם המנגנון

  1. עבור ניסוי זה, השתמש במחשב כדי לאסוף את הנתונים ולתוות גרפים.
  2. טען את התוכנה לניסוי על ידי לחיצה כפולה על סמל "חוק אוהם" בשולחן העבודה של המחשב. כאשר התוכנית נטענת, המסך צריך להציג גרף, טבלה, ובפינה השמאלית התחתונה, תיבות עם קריאות המתח והזרם.
  3. לחץ על לחצן אפס ובחר "אפס את כל החיישנים" כדי לוודא שהקריאות המתח והזרם קוראות אפס כאשר הן אינן מחוברות.
  4. לאחר דיאגרמת המעגל באיור 1, חבר את שני הלידים בחיישן המתח לאספקת החשמל, שהיא תיבה כחולה. ההפניה האדומה עוברת לחיבור + באספקת החשמל, והפופרת השחורה עוברת ל- - אחד.
  5. ודא כי החיישן הנוכחי אינו מחובר, וודא שהידית הנוכחית באספקת החשמל הופכת למקסימום (בכיוון השעון המלא).
  6. הפעל את איסוף הנתונים על-ידי הקשה על סמל החץ הירוק (לחצן איסוף) במחשב.
  7. שים לב מה קורה כאשר ידית המתח באספקת החשמל מועברת בין ההגדרות המינימליות למקסימום שלה. התאמת הידית מאפשרת לשנות את המתח מ- +0.7 V ל- +5 וולט לפחות.
  8. הפוך את הפניות של חיישן המתח (אדום ל -, שחור ל+ ), ולחזור על השלבים 1.5-1.7. הפעם, התאמת הידית מעניקה טווח מתח של כ- −0.7 V עד -5 V. לכן, על ידי התאמת מתח ספק הכוח, כמו גם היפוך הלידים, כמעט טווח המתחים המלא בין -5 V ו + 5 V זמין לעבוד איתו בניסוי זה. שים לב כי ספק הכוח המשמש בניסוי זה לא יכול לכבות מתחים מתחת 0.7 וולט (תכונה יוצאת דופן), אבל יש יותר ממספיק טווח כדי לקבוע את היחסים של עניין.

Figure 1

איור 1: דיאגרמת מעגלים זו מציגה את ספק הכוח (המסומן ב- + ו - סמלים) ואת חיישן המתח (V) המחובר באמצעות שני חוטים.

2. חקירת חוק אוהם

הערה: בחלק זה של הניסוי, המטרה היא להתבונן בגרפים של זרם לעומת מתח.

  1. כדי לשנות את מה שמוצג על ציר, לחץ על תווית הציר, בדוק את האפשרות המתאימה להצגת המידע הרצוי ו (עבור ציר ה- y בלבד) הסר את הבדיקות עבור פריטים לא רצויים בתצוגה. הגדר את התרשים כך שיציג זרם בציר ה- y והפוטנציאל בציר ה- x.
  2. כדי להגדיר את קנה המידה כראוי, לחץ על אחד המספרים משמאל לציר ה- y. פעולה זו מעלה תיבה להזנה מינימלית של -0.3 ומקסימום של 0.3 עבור קנה המידה הידני. חזור על הפעולה עבור ציר ה- x על-ידי לחיצה על מספר מתחת לציר ה- x כדי להעלות את תיבת ההגדרות. הפעם, הזן -6 כמינימום ו-6 כמקסימום. פעולה זו מכינה את הגרף להצגת זרמים בין −0.3 ל- +0.3 A, ומתחים בין -5 V ל- +5 V.
  3. לאחר דיאגרמת המעגל באיור 2, תחברו את המעגל כדי למדוד את המתח והזרם על פני נגד 100 Ω.
  4. השתמש בתיבת התנגדות כנגד. תקבע את זה ל-100 Ω. באספקת החשמל, להפוך הן את הזרם והן את המתח למקסימום.
  5. הקש על סמל החץ הירוק כדי להתחיל את איסוף הנתונים.
  6. במשך מספר שניות, להפוך את המתח למינימום, ולאחר מכן להפוך במהירות את הפניות באספקת החשמל. במשך מספר שניות, סובב את ידית המתח לכיוון המקסימום שוב. התוצאה היא גרף של זרם לעומת מתח, החל על -5 וולט כדי +5 וולט.
  7. חזור על התהליך עד להסתפקות בגרף, בחר בתפריט נתונים ובחר "אחסן את ההפעלה האחרונה".
  8. שים לב כי גרף הזרם לעומת מתח הוא קו ישר. לחץ על לחצן רגרסיה כדי לבצע התאמה ליניארית לנתונים, והקלט את השיפוע של הקו.
    1. איור 4 מציג את גרף הזרם לעומת מתח עבור הנגד המסומן ב- 100 Ω. התאמה ליניארית לנתונים גורמת בשיפוע של 0.00991 A/V. ההופכי של ההתנגדות הוא 0.0100 A/V, המהווה התאמה טובה למדרון.
  9. שנה את ההתנגדות של תיבת ההתנגדות ל-200 Ω, וחזור על השלבים 2.6-2.9.
  10. השווה את שני ערכי השיפוע לערכי ההתנגדות המתאימים וקבע את הקשר בין הזרם, המתח וההתנגדות.
    1. איור 5 מציג את גרף הזרם לעומת מתח עבור הנגד המסומן ב- 200 Ω. התאמה ליניארית לנתונים גורמת שיפוע של 0.00510 A/V. ההופכי של ההתנגדות הוא 0.00500 A /V, המהווה התאמה טובה למדרון.
  11. השיפוע של גרף הזרם לעומת מתח מתברר להיות ההופכי של ההתנגדות. ניתן לכתוב זאת כ:
    Equation 1 או Equation 2
    1. הזרם שנשלח על ידי ספק הכוח הוא פרופורציונלי למתח ומידתי הפוך להתנגדות. כאשר הזרם גרף כפונקציה של המתח, השיפוע של הקו צפוי להיות ההופכי של ההתנגדות.


Figure 2
איור 2: תרשים מעגלים זה מציג את ספק הכוח המחובר לנגד 100 Ω, כאשר חיישן המתח (V) מודד את ההבדל הפוטנציאלי בין הנגד והאמטר המודד את הזרם דרכו.


 Figure 3
איור 3: בדיאגרמת מעגל זו, הנגד מוחלף בנורה ונוספה מתג. המתג פתוח בתחילה, כך הנורה כבויה בהתחלה.
Figure 4
איור 4: גרף זרם לעומת מתח עם נגד המסומן ב-100 Ω. התאמה ליניארית לנתונים גורמת למדרון של 0.00991 A/V. שים לב שהנתונים החסרים במרכז הגרף הם פשוט חפץ של ספק הכוח המסוים המשמש בניסוי, שיש לו את התכונה יוצאת הדופן של אי ייצור מתחים מתחת ל- 0.7 V. Figure 5
איור 5: גרף זרם לעומת מתח עם נגד המסומן ב-200 Ω. התאמה ליניארית לנתונים גורמת שיפוע של 0.00510 A/V.

3. חקירת נורות

  1. החלף את הנגד מהמעגל הקודם בנורת ליבון קטנה (איור 3). חזור על הניסוי, קבלת גרף של זרם כפונקציה של מתח עבור הנורה. שים לב להבדלים בטופס הגרף עבור הנורה בהשוואה לנגד.
    1. איור 6 מציג גרף של זרם לעומת מתח עבור הנורה ליבון. באופן כללי, הזרם עולה ככל שהמתח עולה, אך הגרף אינו ליניארי כמעט כמו הגרפים עבור הנגדים. הגרף גם מראה כי הזרם הוא, באופן כללי, גבוה יותר במתח נתון כאשר המתח עולה, לעומת הערך שלה באותו מתח כאשר הזרם יורד.
  2. עכשיו, התווה זרם לעומת זמן במקום זרם לעומת מתח. כדי לעשות זאת, לחץ על התווית "מתח" על הציר האופקי כדי להעלות את רשימת המשתנים כי התרשים יכול להיות משורטט נגד, ולבחור זמן במקום מתח.
  3. כבה את המתח, כך הנורה זוהרת בבהירות, ולאחר מכן לכבות את ספק הכוח, באמצעות מתג הפעלה / כיבוי. לחץ על לחצן איסוף (חץ ירוק) על המסך כדי להתחיל את איסוף הנתונים והפעל מחדש את ספק הכוח.
    1. צפו בגרף, המוצג באיור 7. הזרם דרך הנורה עובר לרמה גבוהה כאשר ספק הכוח מופעל, ולאחר מכן יורד לערך קבוע קטן יותר. זה שונה לגמרי מהתנהגותו של נגד סטנדרטי, אשר בדרך כלל יקפוץ ישר לערך קבוע כאשר אספקת החשמל מופעלת.
    2. ההסבר לשתי התצפיות הללו זהה. ככל שהטמפרטורה של חוט הנורה גבוהה יותר, כך ההתנגדות גדולה יותר. כאשר הנורה כבויה ( איור 7),הסיב בטמפרטורת החדר עם התנגדות נמוכה יחסית. כאשר הנורה מופעלת לאחר מכן, הזרם קופץ לרמה גבוהה בגלל ההתנגדות הנמוכה, אבל כמו חוט מתחמם ההתנגדות עולה, הזרם יורד. בסופו של דבר, הטמפרטורה מתייצבת, והזרם קבוע.
    3. כאשר המתח עולה ( איור 6), הסיב מתחמם, כך שעם חוט קריר יותר ההתנגדות נמוכה יותר והזרם גבוה יותר. במחצית השנייה של הגרף, כאשר המתח יורד, הסיב מתקרר מטמפרטורה גבוהה יותר, ולכן יש התנגדות גבוהה יותר וזרם נמוך יותר.
  4. לבסוף, חזור לזרם לעומת מתח, והשתמש ב- LED במקום הנורה.
  5. כמו קודם, להשיג גרף של זרם כפונקציה של מתח עבור LED. הקפד להשתמש הן מתחים חיוביים ושליליים כדי לראות את הטווח המלא של התנהגות המעגל עם LED.
    1. איור 8 מציג את גרף הזרם לעומת מתח עבור נורית LED. הדיודה אינה מאפשרת לזרם לזרום בכיוון אחד, כאשר המתח שלילי; עם זאת, כאשר המתח הוא חיובי מעל סף מסוים, הזרם זורם ומתגבר מהר ככל המתח עולה. בדרך זו, הדיודה פועלת שסתום חד כיווני עבור הנוכחי. שים לב כי חוט הנורה ואת הנגדים להראות כיווניות כזו.

Figure 6
איור 6: גרף זרם לעומת מתח עבור נורה ליבון. הגרף מתחיל בפינה השמאלית התחתונה, ואז עקב אחר המסלול העליון ככל שהמתח גדל, והפורה הפכה בהירה מאוד. המתח ירד לאחר מכן, והגרף עקב אחר המסלול התחתון בחזרה למטה למטה שמאלה.

Figure 7
איור 7: גרף זמן נוכחי לעומת זמן לנורה ליבון. הנורה הייתה כבויה, ואז המתח הופעל בסביבות הסימן של 1.4 שניות ונשמר בערך קבוע. הזרם הגיע לשיא של כ 0.57 A, ולאחר מכן ירד לערך קבוע של כ 0.27 A.

Figure 8
איור 8: גרף זרם לעומת מתח עבור דיודה. דיודה, במובן מסוים, משמש שסתום חד כיווני לזרם. הדיודה אינה מאפשרת לזרם לזרום כאשר המתח שלילי, אך כאשר המתח חיובי ומעל לסף מסוים, הזרם זורם ומתגבר במהירות ככל שהמתח עולה בכיוון אחד.

חוק אום מתייחס למתח, זרם והתנגדות לרכיב חשמלי, או מעגל.

מתח, V, זרם, I, והתנגדות, R, הם היסוד לפעולה של כל המכשירים האלקטרוניים כמו מכשירי רדיו, נגני מוסיקה ומחשבים, כמו גם יישומים חשמליים פשוטים יותר כמו חיווט הבית, תיבות נתיכים ותאורה ביתית. המעגלים בכל המקרים האלה מתנהגים כצפוי וניתן לעצב אותם באופן רציונלי בגלל החוק של אוהם.

וידאו זה יציג מינוח מעגל, סמלים ודיאגרמות, ולאחר מכן להדגים כיצד חוט מעגל פשוט. בנוסף, הזרם דרך רכיב והמתח על פני רכיב יימדדו.

הפלט של ספק כוח או סוללה כולל מסופים חיוביים ושליליים, המגדירים בהתאמה ערכים גבוהים ונמוכים של כמות הנקראת פוטנציאל חשמלי. ההבדל בפוטנציאל חשמלי זה הוא מתח,נמדד וולט. כדי ללמוד עוד על טרמינולוגיות אלה, עיין בסרטון על הפוטנציאל החשמלי באוסף זה.

מעגל הוא רשת של רכיבים המחוברים זה לזה כדי לבצע פונקציה מסוימת. הזרם הוא תנועה של כמות טעינה לשנייה ונמדד באמפרים, או אמפרים, בקיצור. מעניין, רק אלקטרונים, שיש להם מטען שלילי, נעים דרך חוטים במעגל. בגלל המטען השלילי שלהם, אלקטרונים זורמים בכיוון ההפוך לזה של הזרם. זרם חשמלי יכול לזרום רק דרך חוטים ורכיבים המחוברים בלולאה מלאה, בדומה לזרם מים ממאגר דרך משאבה, לגלגל מים ובחזרה למאגר.

במידה מסוימת כל האלמנטים החשמליים מונעים את זרימת הזרם, כמו צוואר הבקבוק בצינור שמפחית את זרימת המים. ההתנגדות מתארת תופעה זו, והיא נמדדת באוהם. חוק אוהם מגדיר התנגדות כמתח על פני רכיב המחולק לפי זרם דרך הרכיב.

עבור רכיבים הנקראים במיוחד נגדים, ההתנגדות היא קבועה בקירב. הנגד על לוח מעגלים משותף הוא בדרך כלל אובייקט גלילי קטן עם רצועות המייצגות קוד צבע להתנגדות. על פי חוק אוהם, הזרם באמצעות התנגדות מתמדת הוא פרופורציונלי ישירות למתח החל והפוך פרופורציונלי להתנגדות. במציאות, ההתנגדות של רוב החומרים בדרך כלל עולה ככל שהטמפרטורה עולה.

ההתנגדות של התקנים מסוימים, כמו דיודות, משתנה גם עם מצב ההפעלה - כלומר, מתח וזרם - כמו גם גורמים אחרים. דיודה היא מכשיר, כי, קירוב טוב מאוד, מאפשר זרם לזרום בכיוון אחד בלבד. כתוצאה מכך, הוא מתנהג כמו שסתום חד כיווני, עובר זרם דרך התנגדות נמוכה מאוד בכיוון "קדימה" ואוסר זרם עם התנגדות גבוהה מאוד "הפוך".

דיודת פולטת אור, הידועה גם בשם "LED", היא דיודה המוארת בזרימת הזרם קדימה. כמו דיודה פשוטה, נורית LED אינה עוברת זרם בכיוון ההפוך, ובמקרה זה היא אינה מוארת.

עם מערכת יחסים פשוטה בין מתח, זרם והתנגדות, החוק של Ohm לעתים קרובות לידי ביטוי כמו V שווה I כפול R-מאפשר לחשב כל אחת מהכמויות האלה אם השניים האחרים ידועים.

וידאו זה יראה כי המתח על פני רכיב ואת הזרם דרכו ניתן למדוד בקלות. ניסויים אלה גם ידגימו את חוקי אוהם במעגלים שונים וימחישו את הקשר בין זרם למתח עבור נגד, נורה ודיודה פולטת אור.

מנגנון המדידה מורכב מחיישן מתח, חיישן זרם, ספק כוח, מערכת מדידה מבוקרת מחשב והרכיבים שיש לבדוק.

כדי לטעון את תוכנת המדידה, לחץ פעמיים על סמל "חוק אוהם" בשולחן העבודה של המחשב. לאחר טעינת התוכנית, המסך צריך להציג גרף, טבלה ובפינה השמאלית התחתונה, תיבות עם מידות המתח והזרם.

לחץ על כפתור "אפס" ובחר "אפס את כל החיישנים" כדי להסיר היסט במערכת רכישת הנתונים. קריאות מתח וזרם צריך להיות אפס כאשר הפניות למנגנון אינן מחוברות לשום דבר.

בחר את הנתונים שיתוו על-ידי לחיצה על תווית הציר וסימון האפשרות הרצויה. עבור ציר ה- y בלבד, בטל את הסימון של פריטים שלא יתוו. הגדר את התרשים כך שיציג את הזרם בציר ה- y והמתח בציר ה- x.

לאחר מכן, הגדר את סולם ציר ה- y ל- מינוס 0.3 ל- 0.3 אמפר חיובי, והגדר את סולם ציר ה- x ל- מינוס 5 ל- 5 וולט חיוביים.

תיבת התנגדות, אשר ניתן להגדיר עבור ערכים שונים של התנגדות, משמש בניסוי הראשון על מנת לבחון איך הזרם משתנה עם מתח עבור נגד.

הגדר את תיבת ההתנגדות ל-100 אוהם. לאחר מכן חיברו יחד את אספקת החשמל, חיישני המתח והזרם, ואת תיבת ההתנגדות כפי שמוצג בדיאגרמת המעגל. לבסוף, הגדר הן את יציאות הזרם והן את יציאות המתח של ספק הכוח לערכים המרביים.

לחץ על סמל החץ הירוק כדי להתחיל באיסוף נתונים. להפחית לאט את מתח ספק הכוח לערך המינימלי שלו. לאחר מכן, הפוך את הפניות באספקת החשמל והגדיל לאט את המתח בחזרה לערך המרבי שלו. התוצאה היא גרף של זרם לעומת מתח, המשתרע על פני הטווח שבין -5 ל- +5 וולט. חזור על תהליך זה עד שהגרף יהיה נקי מרעש ולאחר מכן אחסן את הנתונים.

עבור התנגדות 100 אוהם, העלילה של זרם לעומת מתח היא קו ישר. בצע התאמה ליניארית לנתונים ורשום את השיפוע של הקו. השיפוע צריך להיות קרוב מאוד ל 0.0100 אמפר / וולט, ההופכי של ההתנגדות.

עכשיו להגדיר את תיבת ההתנגדות ל 200 אוהם ולחזור על הניסוי כדי להשיג חלקה נוספת של זרם לעומת מתח על פני הטווח של -5 כדי +5 וולט. הפעם השיפוע צריך להיות קרוב מאוד ל 0.00500 אמפר / וולט, שוב ההופכי של ההתנגדות.

עבור התנגדות מתמדת, החוק של Ohm קובע כי הזרם דרך הנגד הוא פרופורציונלי למתח החל והפוך פרופורציונלי להתנגדות. זה ניכר בנתונים עבור שני 100 אוהם ו 200 אוהם נגדים.

בניסוי הבא, החלף את תיבת הנגד בנורת ליבון קטנה, כפי שמוצג בתרשים השרטוטי. הגדר את בקרת המתח באספקת החשמל למקסימום והתחל באיסוף נתונים. צמצם לאט את המתח לערך המינימלי ואז הגדל לאט את המתח בחזרה למקסימום. המחשב יציג חלקה של זרם לעומת מתח על פני הטווח של +0.7 עד +5 וולט.

הפוך את מובילי ספק הכוח, הגדר את בקרת המתח למקסימום וחזר על תהליך הפחתת המתח לערך המינימלי והגדלתו שוב לערך המרבי. המחשב יציג חלקה של זרם לעומת מתח על פני הטווח של כ -0.7 עד -5 וולט.

העלילה של זרם לעומת מתח עבור הנורה אינה כמעט ליניארית כמו עבור הנגדים. הגרף גם מראה כי באופן כללי הזרם גבוה יותר במתח נתון כאשר המתח עולה, לעומת מה שהוא באותו מתח כאשר המתח יורד.

כאשר המתח עולה, הסיב מתחמם. עם חוט שמתחיל קריר יותר, ההתנגדות נמוכה יותר והזרם גבוה יותר. כאשר המתח יורד, הסיב מתקרר מטמפרטורה גבוהה יותר, כך שיש לו התנגדות גבוהה יותר וזרם נמוך יותר באותה נקודת הפעלה.

עכשיו התווה זרם לעומת זמן במקום זרם לעומת מתח. לשם כך, שנה את הציר האופקי כדי למדוד את הזמן.

התאם את המתח למקסימום שלו, כך הנורה זוהרת בבהירות. אז כבה את אספקת החשמל. לחץ על החץ הירוק כדי להתחיל באיסוף נתונים ולאחר מכן הפעל שוב את ספק הכוח.

הזרם דרך הנורה גבוה מיד לאחר הפעלת ספק הכוח, ואז יורד לערך נמוך יותר, קבוע. בעוד הנורה כבויה, חוט הוא בטמפרטורת החדר ויש לו התנגדות נמוכה יחסית.

כאשר הנורה מופעלת לראשונה, הזרם קופץ לרמה גבוהה בגלל התנגדות נמוכה זו. עם זאת, ההתנגדות של חוט עולה באופן משמעותי עם הטמפרטורה - כמו חוט חום, ההתנגדות גדלה וטיפות הנוכחי. בסופו של דבר הטמפרטורה שלו מתייצבת והזרם קבוע.

לבסוף, הגדר את הציר כדי להציג שוב זרם לעומת מתח ולהשתמש בדיודה פולטת אור - "LED" - במקום הנורה. הזרם המרבי עבור נוריות LED נפוצות הוא בסביבות 30 mA, ולכן יש לנטר את הזרם בקפידה כדי למנוע שריפת ה- LED.

השתמש בהליך מהניסויים הקודמים כדי להשיג גרף של זרם כפונקציה של מתח עבור LED. ראשית להחיל מתח חיובי על פני LED, ולהתאים את מתח ספק החשמל ממקסימום למינימום. לאחר מכן החלף את מובילי ספק הכוח והתאם את המתח מהמינימום בחזרה למקסימום כדי לבחון את הכיוון של נורית ה- LED.

ההתוויה המתקבלת מראה כי נורית LED מאפשרת לזרם לזרום רק כאשר המתח חיובי וגדול מסף מסוים. ברגע שהדיודה "נדלקת", הזרם עולה במהירות ככל שהמתח עולה. עם זאת, אין זרימות זרם עבור מתח שלילי. התנהגות זו מדגימה כיצד LED פועל כמו שסתום חד-כיווני לזרם.

גאדג'טים אלקטרוניים נמצאים בכל מקום בעולם של ימינו, ולחוק של Ohm יש תפקיד בכל אחד מהנג'טים האלה.

לדוגמה, הנורה בפנס מתוכננת לעבוד עם שתי סוללות 1.5 וולט בסדרה. לכן, יש לבחור נורה עם התנגדות מתאימה, כך הסוללות לספק כמות מתאימה של זרם כדי להפוך את הנורה לזרוח בבהירות, מבלי לשרוף. החוק של אום עוזר להנחות את הבחירה של הנורה.

יישום נוסף של החוק של Ohm הוא להגביל את הזרם המסופק למכשיר מסוים, אולי כדי להפחית את הסיכון להלם חשמלי, או כדי להגן על המכשיר עצמו. החוק אומר לנו שעבור מתח נתון, ההתנגדות גבוהה יותר, כך הזרם נמוך יותר. לכן, על ידי הצבת התנגדות בסדרה עם המכשיר, אנו יכולים להגביל את הזרם הזורם דרך המכשיר ובכך למנוע כל נזק פוטנציאלי.

הרגע צפית בהקדמה של ג'וב לחוק של אוהם. כעת עליך להבין את הקשר בין המתח על פני רכיב חשמלי, את התנגדותו ואת הזרם המתקבל דרכו, כמו גם את ההבדלים בהתנהגות החשמלית של נגדים, נורות ודיודות פולט אור. תודה שצפיתם!

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Applications and Summary

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

גאדג'טים אלקטרוניים נמצאים בכל מקום בעולם של ימינו, ולחוק של Ohm יש תפקיד בכל אחד מהנג'טים האלה. לדוגמה, פנס שנועד לעבוד על שתי סוללות 1.5 וולט בסדרה (סה"כ 3 וולט), חייב להיות נורה עם התנגדות מתאימה, כך הסוללות לספק כמות מתאימה של זרם כדי לאפשר הנורה לזרוח בבהירות, מבלי לשרוף. החוק של אום עוזר להנחות את הבחירה של הנורה.

יישום נוסף הוא נורה משולשת, אשר יכול לזרוח עם שלוש רמות שונות של בהירות. דרך אחת לעשות נורה כזו היא להיות חוט אחד, אבל למקם את המתח על פני חלקים שונים של זה, תלוי איזה בהירות רצויה. שוב, החוק של Ohm ממלא תפקיד בקביעת שבריר חוט כי המתח ממוקם על פני, ואת ההתנגדות של חוט כולו.

יישום נוסף של החוק של Ohm הוא להגביל את הזרם המסופק למכשיר מסוים, אולי כדי להפחית את הסיכון להתחשמלות, או כדי להגן על המכשיר עצמו (זרמים גבוהים יכולים לגרום להתחממות יתר ושריפה). החוק של Ohm אומר לנו כי, עבור מתח נתון, גבוה יותר ההתנגדות, נמוך יותר את הזרם, ולכן הזרם יכול להיות מוגבל במכשיר על ידי הצבת התנגדות גדולה בסדרה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter