Exemples de preguntes sobre la resistència òhmica i no òhmica
Pendahuluan
La resistència en els circuits elèctrics és un concepte fonamental essencial per comprendre l'electrotècnia i l'electrònica. La resistència determina quant de corrent fluirà a través d'un component quan s'hi aplica un voltatge. Hi ha dos tipus principals de resistència reconeguts en física: la resistència òhmica i la resistència no òhmica. Aquest article proporcionarà una explicació detallada d'ambdós tipus de resistència, juntament amb diversos exemples de problemes i debats per aprofundir en la vostra comprensió.
Resistència òhmica
La resistència òhmica és una resistència que obeeix la llei d'Ohm, que estableix que el corrent que flueix a través d'un conductor entre dos punts és directament proporcional al voltatge entre aquests dos punts. Matemàticament, aquesta llei es pot escriure com:
"matemàtiques"
V = IR
“
On:
– V és voltatge (Volts)
– I és el corrent (Ampere)
– R és la resistència (Ohm)
Els components que tenen resistència òhmica solen tenir un gràfic de la relació entre el corrent i el voltatge en forma de línia recta.
Exemples de preguntes sobre resistència òhmica
Pregunta 1: Una resistència amb una resistència de 10 ohms està connectada a un voltatge de 5 volts. Calcula el corrent que circula per la resistència.
Discussió:
Utilitzant la llei d'Ohm:
\[ V = IR \]
Se sap:
– V = 5 volts
– R = 10 Ohms
Així doncs:
\[ I = \frac{V}{R} = \frac{5}{10} = 0,5 \, \text{Ampere} \]
Per tant, el corrent que circula per la resistència és de 0,5 amperes.
Exemple de pregunta 2 Resistència òhmica en circuits paral·lels
Pregunta 2: Dues resistències, cadascuna amb una resistència de 4 Ohms i 6 Ohms, estan connectades en paral·lel i després connectades a una font de tensió de 12 Volts. Calcula el corrent total que flueix pel circuit.
Discussió:
En un circuit en paral·lel, el voltatge a través de cada resistència és el mateix:
– V = 12 volts
Per obtenir el corrent total, primer hem de trobar el corrent a cada resistència utilitzant la llei d'Ohm i després sumar-los.
1. Corrent en una resistència de 4 Ohms:
\[ I_1 = \frac{V}{R_1} = \frac{12}{4} = 3 \, \text{Ampere} \]
2. Corrent en una resistència de 6 Ohms:
\[ I_2 = \frac{V}{R_2} = \frac{12}{6} = 2 \, \text{Ampere} \]
El corrent total del circuit és:
\[ I_{total} = I_1 + I_2 = 3 + 2 = 5 \, \text{Amperes} \]
Per tant, el corrent total que circula pel circuit és de 5 amperes.
Resistència no òhmica
La resistència no òhmica és una resistència que no obeeix la llei d'Ohm. En components amb resistència no òhmica, la relació entre voltatge i corrent no és lineal i pot dependre de diversos altres factors com la temperatura, la freqüència o el camp elèctric. Alguns exemples són les làmpades incandescents, els díodes i els transistors.
Exemples de preguntes sobre resistència no òhmica
Pregunta 3: Un díode ideal està connectat a una tensió directa de 0.7 volts. Si la resistència del díode ideal es considera molt petita, quin corrent circularà quan s'apliqui aquesta tensió?
Discussió:
En un díode ideal, quan està polaritzat directament, el díode permetrà que el corrent flueixi amb molt poca resistència. Per tant, el corrent que flueix està determinat per la seva resistència, que és pràcticament zero. En el cas ideal, aquesta resistència és tan petita que el corrent només està limitat per la capacitat de la font de tensió.
Com que el díode és ideal, el corrent pot ser molt gran, aproximant-se a la capacitància de la font de tensió i el circuit associat que hi està connectat. Tanmateix, en aplicacions pràctiques, la resistència dels altres circuits i els límits de capacitància de la font de tensió determinaran el corrent real de manera més realista.
Si una font de tensió pot subministrar un corrent il·limitat, es pot suposar que el corrent que hi flueix és molt gran, però realistament és menys raonable sense determinar el límit de corrent per la capacitat de la font.
Exemple de pregunta 4: Resistència no òhmica en làmpades incandescents
Pregunta 4: Una làmpada incandescent té propietats no òhmiques amb una tensió nominal de 220 volts i un consum d'energia de 100 watts. Calcula la resistència de la làmpada quan està encesa segons la potència i la tensió nominals.
Discussió:
Se sap:
– V = 220 volts
– P = 100 watts
Utilitzant la fórmula de l'energia elèctrica,
\[ P = VI \]
Així doncs, el corrent que circula:
\[ I = \frac{P}{V} = \frac{100}{220} \aprox. 0.455 \, \text{Ampere} \]
A continuació, utilitzant la llei d'Ohm,
R = V/I = 220/0.455 aprox. 484, Ohm
Així doncs, la resistència d'una làmpada incandescent quan s'encén amb la potència i el voltatge nominals és d'uns 484 ohms.
Conclusió
Comprendre la diferència entre la resistència òhmica i la no òhmica és crucial en l'anàlisi de circuits elèctrics. La resistència òhmica obeeix la llei d'Ohm, amb una relació lineal entre el voltatge i el corrent, mentre que la resistència no òhmica no és lineal i es pot veure afectada per diversos altres factors. Amb els diversos exemples i discussions presentats anteriorment, podem entendre millor com funcionen aquests dos tipus de resistència i com calcular el corrent, el voltatge i la resistència en un circuit elèctric.
El coneixement de la resistència òhmica i no òhmica és molt útil, especialment per a aquells que treballen en enginyeria elèctrica o electrònica, ja que ajuda a dissenyar i analitzar circuits de manera més eficaç i eficient.
