Закон Ома для участка цепи и для полной электрической цепи — формула соотношения силы тока, напряжения и сопротивления
19 мая, 2022
1 мин
Физ 🔬
35565
0
Закон Ома для участка цепи
Закон Ома гласит: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.
Открыт немецким учителем физики Георгом Омом в 1826 году.
📌 Записывается следующей формулой: I = U / R.
Формула справедлива для постоянного тока, для переменного она имеет небольшие отличия!
Закон Ома для полной электрической цепи
📍 Закон Ома для полной электрической сети звучит так: сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению.
Короткое замыкание — соединение концов участка цепи проводником, сопротивление которого очень мало по сравнению с сопротивлением участка цепи.
Мгновенное возрастание силы тока приводит к сильному нагреву, расплавлению металлов, а иногда и к пожарам.
💡 Замечание: при коротком замыкании, когда R -> 0, сила тока возрастает в R/r раз.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter. Мы обязательно поправим!
Редакция Без Сменки
Честно. Понятно. С душой.
44 подписчиков
+ Подписаться
Вам также будет интересно
Редакция Без Сменки
01 июля, 2022
1 мин
Хим 🧪
Волокна
Волокно — это тонкая нить. Она может быть натуральной, искусственной или минеральной. Разберёмся,…
Редакция Без Сменки
21 марта, 2022
1 мин
Физ 🔬
Волны и Звук
Если в упругой среде (газ, жидкость или твёрдое тело) имеется источник колебаний, то в ней с…
Редакция Без Сменки
29 июня, 2022
1 мин
Физ 🔬
Удельная теплота парообразония
Удельная теплота парообразования вещества — количество теплоты, которое необходимо подвести к…
11 января, 2022
1 мин
Англ 🇬🇧
Наглядная шпаргалка по предлогам
Порой очень сложно запомнить все предлоги и правильно использовать их в предложении. Благодаря…
Редакция Без Сменки
28 июня, 2022
1 мин
Физ 🔬
Статика. Равновесие
⚙️ Статика – раздел механики, в котором изучается равновесие абсолютно твердых тел, называется…
Редакция Без Сменки01 июля, 2022
1 мин
Лит 📚
ХУДОЖЕСТВЕННОЕ ПРОСТРАНСТВО
Виды пространства можно делить бесконечно, я предлагаю тебе одну из самых простых классификаций ☝️
Закон Ома простыми словами | Статьи ЦентрЭнергоЭкспертизы
Администрация2022-02-01T10:09:07+03:00
Статьи закон Ома, напряжение 0 Комментариев
Из школьного курса физики многим из нас наверняка известен закон Ома, хотя для большинства это знание не дает гарантии его понимания.
- Электрический ток можно представить в виде потока свободных заряженных частиц (электронов), протекающих в проводнике. Чем большее количество электронов проходит через него за единицу времени, тем больше сила тока I, физическая величина, измеряемая в амперах (А).
- Движение свободных электронов не происходит само по себе, оно обусловлено разностью потенциалов, приложенных к обоим концам проводника и определяющих другую физическую величину – напряжение. Чем выше величина напряжения U, измеряемого в вольтах (В) тем больше поток электронов.
- В процессе движения свободные электроны сталкиваются с атомами кристаллической решетки металла проводника, вызывая его разогрев. «Потревоженные» атомы оказывают дополнительное препятствие передвижению заряженных частиц, такое свойство материалов, через которые вынужден протекать ток, называется электрическим сопротивлением R и измеряется в омах (Ом).
Итак, мы подошли непосредственно к закону, открытому эмпирическим путем немецким физиком Георгом Симоном Омом, имя которого закон и носит.
Суть и разнообразие формулировок закона
Как становится очевидным, Ом вывел взаимную зависимость напряжения, силы тока и сопротивления нагрузки для участка цепи (коим, собственно, эта нагрузка является), которая оказалась фундаментальным физическим законом. Согласно ему сила тока, протекающая через участок цепи, пропорциональна приложенному к нему напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению этого участка:
I = U/R,
в иной интерпретации он выглядит как:
U = I·R или R = U/I.
Эти простейшие физические формулы справедливы для участка цепи питаемого постоянным током, в несколько видоизмененном виде законы Ома действительны для полной (замкнутой) цепи или для любых электрических цепей, питаемых переменным током.
Для полной цепи необходимо учитывать как сопротивление нагрузки, так и включенное с ним последовательно внутреннее сопротивление источника питания r, величина напряжения при этом равна ЭДС источника ε. Закон Ома в этом случае выглядит как:
I = ε⁄(R+r)·
В случае переменного тока приходится учитывать реактивный характер нагрузок, поэтому активное сопротивление R следует заменить полным сопротивлением Z, учитывающим реактивные составляющие.
Чтобы понять суть закона, на практике часто приводят примеры из гидравлики, где:
- роль напряжения исполняет водонапорная башня;
- роль тока поток воды в отводящей трубе;
- аналог сопротивления диаметр самой трубы.
Легко представить, что чем выше резервуар с водой, тем больше потенциальная энергия ею запасенная (аналог напряжения) и тем сильнее будет напор жидкости в трубе (сила тока), определяющий расход. Кроме того на расход жидкости влияет диаметр трубы (аналог сопротивления) – чем он меньше (сопротивление выше) тем меньше расход.
Запомнить формулы закона Ома для участка цепи проще воспользовавшись треугольником Ома, разбитым на три части. В верхней, представляющей собой числитель находится U, в разбитом надвое знаменателе (нижняя часть) расположены I и R. Прикрывая искомую величину, мы получаем формулу для ее определения.
Остались вопросы?
Заполните форму обратно связи ниже, наши специалисты свяжутся с Вами, проконсультируют, расскажут про возможные способы решения Вашей задачи.
заказать консультацию
Ваше имя (обязательно)
Ваш e-mail (обязательно)
Телефон
Сообщение
Прикрепить файл
Даю согласие на обработку данных
Учебное пособие по закону Ома | Inspirit
Инструменты для творчества скоро появятся, чтобы вдохновить!
Присоединяйтесь к списку рассылки, чтобы узнать, когда мы запустимся.
Физика
Общая физика
Электрический ток
Учебное пособие по закону Ома
Шринити Махадеван
Чтобы определить закон Ома, он утверждает, что ток, протекающий в проводнике, прямо пропорционален напряжению на проводнике.
ВВЕДЕНИЕ
В современном мире полностью доминирует электричество и наша способность его контролировать. Как часто вы останавливались, чтобы подумать обо всех вещах, которые вы считаете само собой разумеющимися, таких как свет в вашем доме, кондиционер, водонагреватель, тостер и электронные гаджеты? Ничто из этого не работало бы без закона Ома! Этот фундаментальный принцип, открытый около двухсот лет назад, позволил создать машины, которые построили мир, который мы знаем сегодня. Так что же говорит закон Ома? Давай выясним!
Источник
ЧТО ТАКОЕ ЗАКОН ОМА?
Источник
При изучении электрических цепей необходимо знать три важных параметра:
Напряжение (В): Напряжение измеряет разность электрических потенциалов в двух точках. Думайте об этом как об источнике давления в электрической цепи, которая проталкивает электроны (ток) по проводам. Поток электронов выполняет работу, например, зажигает лампочку или запускает двигатель.
Ток (I): Ток измеряет, сколько электронов проходит через данную точку в единицу времени. Думайте о токе как о количестве электронов, протекающих по проводам. Единицей силы тока является ампер (А) или амперы. 1 ампер тока равен 1 кулону (6,24 x 1018) электронов, проходящих через точку за 1 секунду. Это все равно, что измерить, сколько воды вытекает из садового шланга менее чем за 1 секунду.
Сопротивление (R): Проще говоря, сопротивление – это сопротивление провода или проводника току, протекающему в электрической цепи. Медь имеет низкое сопротивление; следовательно, он используется в качестве проводника, тогда как резина обладает таким высоким сопротивлением, что полностью ограничивает протекание тока. Разные материалы имеют разные уровни сопротивления протеканию тока.
Определите закон Ома: этот закон гласит, что ток, протекающий в проводнике, прямо пропорционален напряжению на проводнике. Математически уравнение закона Ома утверждает, что:
В ∝ Я
Или
V=RI
R – константа пропорциональности, которая является сопротивлением. Значение R различно для разных проводников.
Источник
Закон Ома устанавливает зависимость между напряжением, током и сопротивлением. Формулы закона Ома можно использовать для определения тока, протекающего в проводнике, сопротивления или напряжения, если известно какое-либо из двух значений.
НЕКОТОРЫЕ ПРИМЕРЫ ЗАКОНА ОМА:
- Закон Ома лежит в основе работы плавких предохранителей и автоматических выключателей. Предохранители рассчитаны на фиксированный ток и плавятся, когда через них проходит больший ток.
- Дизайн электронных устройств.
- Управление скоростью вращения вентиляторов с помощью потенциометра.
- Функционирование нагревательных элементов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ:
- Закон Ома дает проводнику зависимость между напряжением, током и сопротивлением.
- Напряжение измеряет разность электрических потенциалов в двух точках проводника.
- Ток измеряет, сколько электронов проходит через данную точку в единицу времени.
- Сопротивление — это сопротивление провода или проводника току, протекающему в электрической цепи.
Часто задаваемые вопросы:
1. Что такое закон Ома?
Закон Ома определяет зависимость между напряжением, током и сопротивлением в проводнике. Согласно закону Ома, ток в двух точках проводника прямо пропорционален напряжению в точках.
2. Что такое закон Ома? Напишите формулу?
Ток, текущий в проводнике, прямо пропорционален напряжению на проводнике.
Математически: V=RI
3. Какие три формулы в законе Ома?
V=RI, I=V/R и R=V/I
Мы надеемся, что вам понравился этот урок, и вы узнали что-то интересное о Законе Ома ! Присоединяйтесь к нашему сообществу Discord, чтобы получить ответы на любые вопросы и пообщаться с другими студентами, такими же, как и вы! Не забудьте загрузить наше приложение, чтобы испытать наши веселые классы виртуальной реальности — мы обещаем, это делает учебу намного веселее! 😎
ИСТОЧНИКИ:
- 20. 10 Закон Ома. https://flexbooks.ck12.org/cbook/ck-12-middle-school-physical-science-flexbook-2.0/section/20.10/primary/lesson/ohms-law-ms-ps/. По состоянию на 28 января 2022 г.
- Что такое напряжение?. https://www.fluke.com/en-in/learn/blog/electrical/what-is-voltage#:~:text=Voltage%20is%20the%20pressure%20from, измерено%20in%20volts%20(V ). По состоянию на 28 января 2022 г.
- 20,5 Ток. https://flexbooks.ck12.org/cbook/ck-12-middle-school-physical-science-flexbook-2.0/section/20.5/primary/lesson/electric-current-ms-ps/https://www. fluke.com/en-in/learn/blog/electrical/what-is-resistance. По состоянию на 28 января 2022 г.
Закон Ома и электрические цепи
Введение
В этом эксперименте вы измерите вольт-амперные характеристики резистора и проверите, чтобы проверьте, удовлетворяет ли резистор закону Ома. В процессе вы научитесь пользоваться мультиметром для измерять напряжение, силу тока и сопротивление. Затем вы проверите некоторые законы теории цепей. Когда к проводнику приложена разность потенциалов В , электрический ток я , потечет от конца с высоким потенциалом к концу с низким потенциалом. В общем, ток будет увеличиваться с приложенное напряжение (разность потенциалов). График зависимости тока от напряжения называется вольт-амперная ( I — V ) характеристика. Если характеристика I — V представляет собой прямую линию, как на рис. 1, то говорят что кусок проводника удовлетворяет закону Ома: В = IR , где R является константой, определяемой как сопротивление и измеряется в вольтах/амперах или Ω (Ом).
Рисунок 1 : ВАХ для омического материала
В электрической цепи провода, которые используются для соединения элементов цепи, имеют сопротивление. Однако сопротивления проводов обычно пренебрежимо малы по сравнению с сопротивлениями проводов. элементы схемы. Существуют специальные элементы, называемые резисторами, которые контролируют распределение токов. в цепи введением в цепь известных сопротивлений. Токи и напряжения при разных части схемы можно рассчитать, используя теорию цепей, которая будет обсуждаться позже. Существует много видов резисторов, но наиболее распространенными являются резисторы из углеродного композита. показано ниже. Эти резисторы представляют собой маленькие коричневые цилиндры с цветными полосами. Цветные полосы следуют цветовой код, указывающий сопротивление в пределах указанного производственного допуска.
Рисунок 2
В этой лабораторной работе вы будете изучать только простые схемы постоянного тока , состоящие из источника питания и одного или больше резисторов, соединенных с проводами, сопротивления которых пренебрежимо малы по сравнению с сопротивлениями резисторы. Основная теория анализа цепи резюмируется двумя законами, известными как закон Кирхгофа. Правила:
1
Правило петли Кирхгофа- Общее изменение напряжения вокруг любого замкнутого контура равно нулю. Это очевидно, когда вы считать, что напряжение есть разность потенциалов. Это правило просто говорит о том, что разность потенциалов из одной точки в эту же точку равно нулю, как бы вы ни шли по кругу.
2
Правило соединения Кирхгофа- Величина тока, протекающего в любой точке провода (или в месте соединения проводов), всегда равно количеству тока, вытекающего из него.
В цепи обычно встречаются два типа соединения резисторов: последовательное и параллельное. соединение показано на рис. 3.
Рисунок 3
Используя правила Кирхгофа, можно показать, что три последовательных резистора эквивалентны одному резистор с эквивалентным сопротивлением, Ом , определяемый по формуле:
( 1 )
Р = Р 1 + Р 2 + R 3 (резисторы последовательно)
Точно так же три резистора, соединенные параллельно, эквивалентны одному резистору с эквивалентное сопротивление, R , определяемое по формуле:
( 2 )
= + + (параллельные резисторы)
Аппаратура
Аппаратура для этого эксперимента состоит из регулируемого источника питания и двух мультиметров. Эти части оборудования описаны ниже.
Регулируемый блок питания
Рисунок 4
Выше показан регулируемый источник питания и его условное обозначение на схеме. Этот блок питания преобразует выход из обычной розетки 110 В, 60 Гц AC в постоянный источник питания DC с переменное напряжение от 0 до 20 В. Выдает максимальный ток 0,5 А. Поворот ручки управления на устройстве может варьироваться выходное напряжение. Рекомендуется всегда начинать с нулевого напряжения и постепенно увеличивайте его до нужного значения. Выход получается через красный и черный разъемы. К по соглашению, красный разъем — это положительный терминал, а черный разъем — отрицательный.
Измерение токов, напряжений и сопротивлений
Когда мультиметр настроен на измерение тока, он служит амперметром, когда он настроен на измерение напряжения он служит вольтметром, а когда настроен на измерение сопротивлений, служит омметром. Ниже приведены символы амперметра, вольтметра и омметра.
Рисунок 5
Чтобы измерить ток, протекающий через такой объект, как резистор, амперметр подключают к серии с объектом, как показано на рис. 6а. Амперметры имеют очень низкое сопротивление так что когда они помещенные в цепь, они не оказывают существенного влияния на общее сопротивление цепи и, следовательно, на ток, измеряться. Для измерения напряжения на объекте, таком как резистор, вольтметр подключается параллельно с объектом, как показано на рис. 6b. Вольтметры имеют очень большое сопротивление , так что только небольшая часть часть тока цепи будет отведена через вольтметр. Для измерения сопротивления объекта, например резистора, омметр подключается к объекту. как показано на рис. 6в. Если резистор подключен к цепи, то один конец резистора должен быть отключен от цепи во время измерения. Батарейка в мультиметре поставляет ток, необходимый для измерения сопротивления, чтобы внешний источник питания не требуется.
Рисунок 6
Выполнение одновременных измерений тока и напряжения
Рисунок 7
Существует два способа одновременного измерения A и V , как показано на рис. 7а и Рис. 7б. На рис. 7а амперметр измеряет ток в резисторе R , а вольтметр — нет. измерить напряжение на резисторе, В Р . Вместо этого он измеряет напряжение на резисторе плюс напряжение на амперметре, В А . Since V R + V A = I R + IR A , where R A is the resistance of the ammeter , показания вольтметра будут примерно равны В R если R намного больше сопротивления амперметр. Амперметры обычно имеют сопротивление 0,001 Ом или меньше. Использование метода (а) для измерения напряжение на резисторе с малым сопротивлением, скажем, 0,1 Ом, даст ошибку в напряжении IR A / IR = 0,001/0,1 или ошибку 1%. С другой стороны, при большом сопротивлении, скажем, R = 1000 Ом, ошибка уменьшается до
IR A / IR = 0,001/1000 или 0,0001%.
Поэтому метод, показанный на рис. 7а, следует использовать для измерения больших сопротивлений. На рис. 7б вольтметр измеряет напряжение на резисторе R , а амперметр не измерьте ток через резистор, I . Вместо этого он измеряет ток через резистор плюс ток через вольтметр, I V . Сумма этих токов определяется выражением:
( 3 )
Я + Я В = +
где R V — сопротивление вольтметра. Следовательно, измерение амперметра будет приблизительно равно I , если R намного меньше, чем R V . Вольтметры обычно имеют сопротивления 100 000 Ом или более. Используя метод (б) для измерения тока на резисторе с большим сопротивлением, скажем 1000 Ом, погрешность измерения тока составит I V / I = R / R V = 1000/100000 или ошибка 1%. Для небольшого сопротивления, скажем, Ом = 0,1 Ом, ошибка уменьшается до
Ом/Ом В = 0,1/100000 или 0,0001%.
Поэтому метод, показанный на рис. 7b, следует использовать для измерения малых сопротивлений.
Процедура
Измерение сопротивления
1
Используя мультиметр в качестве омметра, измерьте и запишите сопротивления каждого из трех предусмотрены резисторы. Не забудьте включить оценки неопределенности, основанные на точности метр.2
Соедините три резистора последовательно. Запишите эквивалентное сопротивление, определенное с помощью омметр.3
Соедините три резистора параллельно. Запишите эквивалентное сопротивление, определенное с помощью омметр.
Вольт-амперные характеристики резистора
Эта часть эксперимента требует, чтобы вы одновременно измеряли ток и напряжение на резистор. Резисторы, используемые в этом эксперименте, имеют сопротивление около 1000 Ом. Следовательно метод, показанный на рис. 7а, следует использовать для одновременного измерения I и V .
1
Выберите резистор с сопротивлением около 600 Ом. Подключите блок питания (не включайте его еще), вольтметр, амперметр и резистор в соответствии с принципиальной схемой, показанной на рис. Рис. 7а. Вы можете использовать Fluke 77 в качестве амперметра и Micronta в качестве вольтметра. Поскольку напряжение блока питания около 10 В, ток будет порядка миллиампер. Таким образом, клеммы «300 мА» и «COM» на Fluke 77 следует использовать для амперметра. связь.2
Попросите инструктора лаборатории проверить вашу схему, прежде чем включать источник питания.3
С ручкой управления в минимальном положении (полностью против часовой стрелки) включите питание. питание включено. Поверните ручку управления вверх, пока вольтметр не покажет около одного вольта. Запишите тока и напряжения.4
Увеличивайте напряжение с шагом 2 В. Измерьте и запишите ток и напряжение. Останавливаться когда напряжение достигает примерно 15 Вольт.5
Полностью поверните ручку управления на блоке питания против часовой стрелки и поверните выключатель питания. выключенный.6
Проверьте свои данные, построив приблизительный график V против I на листе технических данных или на листе миллиметровой бумаги. Проверьте, согласуется ли ваш график с законом Ома. Проверьте, дает ли наклон вашего участка правильный сопротивление.7
Повторите вышеуказанные шаги, чтобы измерить V vs. I характеристики лампочки (#53, 120 мА при 14 В). Используйте ту же схему, но замените резистор лампочкой. Возьмите показания данных в шаг тока от 10 мА до максимум 100 мА.
Правила Кирхгофа
В этом эксперименте вы проверите правила Кирхгофа на простой схеме, показанной ниже.
Рисунок 8
1
Подключите три резистора и блок питания в соответствии с приведенной выше схемой. Быть Обязательно определите и запишите значения трех резисторов.2
Попросите инструктора лаборатории проверить вашу схему, прежде чем включать источник питания.3
Включите источник питания и регулируйте ручку управления до тех пор, пока напряжение источника питания не станет равным 10 В. Запишите выходное напряжение В и сохраните его до конца эксперимента.4
Измерьте и запишите напряжения В 1 , В 2 и В 3 на каждом из резисторов. Запомни включите оценки неопределенности для каждого из ваших измерений на основе рейтинга точности метр.5
Измерьте и запишите токи I 1 , I 2 и I 3 через каждый из резисторов вместе с соответствующие значения неопределенности. Поскольку для этого измерения источник питания всегда включен, легко перегореть предохранитель на мультиметре, если он не подключен должным образом. Выключить мультиметр при подключении. Убедитесь, что мультиметр подключен последовательно с резистором, который вы измеряете, прежде чем включать его. Если вы не уверены, уточните у своего инструктор.6
Выключите мультиметр и источник питания, когда закончите эксперимент.
Когда вы закончите эксперимент, очистите свое рабочее место и верните все провода и зажимы в свои бункеры для хранения. Убедитесь, что вы и ваш инструктор поставили свои подписи на листах данных и передали копию свои данные, прежде чем покинуть лабораторию.
Анализ данных
Измерение сопротивления
Для этой части мы будем обозначать рассчитанное эквивалентное сопротивление через R T , а измеренное эквивалентное сопротивление через R .
1
Рассчитайте сумму R T сопротивлений трех резисторов R 1 , R 2 и R 3 соединены в ряд.2
Каковы погрешностиu R 1 , u R 2 , u R 3
в ваших измерениях сопротивлений? Что источник неопределенности?3
Используя ваши значения погрешностей трех резисторов, рассчитайте погрешность сумма u R T с помощью формулы распространения неопределенности для суммы.4
Суммируйте ваши значения R и R T , включая неопределенности.5
Рассчитайте общее сопротивлениеR T
для параллельного соединения.6
Используя формулу распространения неопределенности для отношения, покажите, что дробная неопределенность из f совпадает с дробной неопределенностью 1/ f , т.е. покажите=
u 1/f 1/f 2 .7
Используя уравнение шага 6, рассчитайте неопределенности 1/ R 1 , 1/ R 2 и 1/ R 3 . Затем с помощью распространения неопределенности для суммы, рассчитать неопределенность 1/ R T от неопределенностей из 1/ Р 1 , 1/ Р 2 и 1/ Р 3 . Наконец, снова используя уравнение шага 6, рассчитайте неопределенность R T от неопределенности 1/ R T .8
Суммируйте ваши значения R и R T , включая неопределенности.Характеристики тока и напряжения резистора и лампочки
1
Подготовьте две таблицы (одну для резистора и одну для лампочки) токов и напряжений. из полученных данных.2
Сделайте график рассеяния В против I для данных резистора.3
Создайте линейную подгонку вашего графика по закону Ома по методу наименьших квадратов: В = ИК . Чему соответствуют параметры наклона и пересечения в подгонке?4
Суммируйте значение R (измеренное мультиметром) и подогнанное значение R , включая неопределенности.5
Постройте диаграмму рассеивания В против I для данных об лампочке.
Петля Кирхгофа и правила соединений
1
Каковы погрешности ваших измерений токов I 1 , I 2 и I 3 ? На основе этих погрешностей проверьте, удовлетворяют ли измеренные токи правилу соединения, т. е.I 1 = I 2 + I 3 .
2
В схеме, используемой в этой части, три петель. Запишите уравнение, данное правило цикла для каждого цикла. На основании погрешностей в ваших измерениях В 1 , В 2 и В 3 , убедитесь, что измеренные вами напряжения удовлетворяют уравнениям, полученным из правила контура.
Обсуждение
Обобщите результаты для раздела, посвященного измерению сопротивления. Какое из соединений, последовательное или параллельное, дало наименьшую суммарную сопротивление? Почему? Соответствует ли ваше измеренное значение общего сопротивления последовательного соединения и параллельное соединение соответствует расчетному эквивалентному сопротивлению? Дайте характеристику вольт-амперной характеристики резистора, изучаемого в разделе «Вольт-амперная характеристика резистора».