Закрыть

Формула ома для полной цепи: Закон Ома для полной цепи

Содержание

Закон Ома для полной цепи

Закон Ома для полной цепи – эмпирический (полученный из эксперимента) закон, который устанавливает связь между силой тока, электродвижущей силой (ЭДС) и внешним и внутренним сопротивлением в цепи.

При проведении реальных исследований электрических характеристик цепей с постоянным током необходимо учитывать сопротивление самого источника тока. Таким образом в физике осуществляется переход от идеального источника тока к реальному источнику тока, у которого есть свое сопротивление (см. рис. 1).

Сопротивление тока

Рис. 1. Изображение идеального и реального источников тока

Рассмотрение источника тока с собственным сопротивлением обязывает использовать закон Ома для полной цепи.

Сформулируем закона Ома для полной цепи так (см. рис. 2): сила тока в полной цепи прямо пропорциональна ЭДС и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи, где под полным сопротивлением понимается сумма внешних и внутренних сопротивлений.

Фото схема закона Ома для полной цепи

Рис. 2. Схема закона Ома для полной цепи.

Формула закона Ома для полной цепи

Фото формула закона Ома для полной цепи
  • R – внешнее сопротивление [Ом];
  • r – сопротивление источника ЭДС (внутреннее) [Ом];
  • I – сила тока [А];
  • ε– ЭДС источника тока [В].

Рассмотрим некоторые задачи на данную тему. Задачи на закон Ома для полной цепи, как правило, дают ученикам 10 класса, чтобы они могли лучше усвоить указанную тему.

I. Определите силу тока в цепи с лампочкой, сопротивлением 2,4 Ом и источником тока, ЭДС которого равно 10 В, а внутреннее сопротивление 0,1 Ом.

По определению закона Ома для полной цепи, сила тока равна:

Задача формула закона Ома для полной цепи

II. Определить внутреннее сопротивление источника тока с ЭДС 52 В. Если известно, что при подключении этого источника тока к цепи с сопротивлением 10 Ом амперметр показывает значение 5 А.

Запишем закон Ома для полной цепи и выразим из него внутреннее сопротивление:

Внутренее сопротивление по закону Ома для полной цепи

III. Однажды школьник спросил у учителя по физике: «Почему батарейка садится?» Как грамотно ответить на данный вопрос?

Мы уже знаем, что реальный источник обладает собственным сопротивлением, которое обусловлено либо сопротивлением растворов электролитов для гальванических элементов и аккумуляторов, либо сопротивлением проводников для генераторов. Согласно закону Ома для полной цепи:

Задача формула закона Ома для полной цепи

следовательно, ток в цепи может уменьшаться либо из-за уменьшения ЭДС, либо из-за повышения внутреннего сопротивления. Значение ЭДС у аккумулятора почти постоянный. Следовательно, ток в цепи понижается за счет повышения внутреннего сопротивления. Итак, «батарейка» садится, так как её внутреннее сопротивление увеличивается.

формулы и определения / Блог :: Бингоскул

Немецкий физик Георг Симон Ом (1787—1854) открыл основной закон электрической цепи.

 

Закон Ома для участка цепи:

Определение: Cила тока I на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению U на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлению R.

  1. I — сила тока (в системе СИ измеряется — Ампер)
    • Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.
    • Формула: I=\frac{U}{R}
  2. U — напряжение (в системе СИ измеряется — Вольт)
    • Падение напряжения на участке проводника равно произведению силы тока в проводнике на сопротивление этого участка.
    • Формула: U=IR
  3. R — электрическое сопротивление
    (в системе СИ измеряется — Ом).
    • Электрическое сопротивление R это отношение напряжения на концах проводника к силе тока, текущего по проводнику.
    • Формула R=\frac{U}{I}

 

Определение единицы сопротивления — Ом

1 Ом представляет собой электрическое сопротивление участка проводника, по которому при напряжении 1 (Вольт) протекает ток 1 (Ампер).

 

Закон Ома для полной цепи

Определение: Сила тока в цепи пропорциональна действующей в цепи ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника

 

Формула I=\frac{\varepsilon}{R+r}

  • \varepsilon — ЭДС источника напряжения, В;
  • I — сила тока в цепи, А;
  • R — сопротивление всех внешних элементов цепи, Ом;
  • r — внутреннее сопротивление источника напряжения, Ом.

 

Как запомнить формулы закона Ома

Треугольник Ома поможет запомнить закон. Нужно закрыть искомую величину, и два других символа дадут формулу для её вычисления.

.

 

  • U — электрическое напряжение;
  • I — сила тока;
  • P — электрическая мощность;
  • R — электрическое сопротивление

 

Смотри также:

 

Для закрепления своих знаний решай задания и варианты ЕГЭ по физике с ответами и пояснениями.

ЭДС. Закон Ома для полной цепи

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: электродвижущая сила, внутреннее сопротивление источника тока, закон Ома для полной электрической цепи.

До сих пор при изучении электрического тока мы рассматривали направленное движение свободных зарядов во внешней цепи, то есть в проводниках, подсоединённых к клеммам источника тока.

Как мы знаем, положительный заряд :

• уходит во внешнюю цепь с положительной клеммы источника;

• перемещается во внешней цепи под действием стационарного электрического поля, создаваемого другими движущимися зарядами;

• приходит на отрицательную клемму источника, завершая свой путь во внешней цепи.

Теперь нашему положительному заряду нужно замкнуть свою траекторию и вернуться на положительную клемму. Для этого ему требуется преодолеть заключительный отрезок пути — внутри источника тока от отрицательной клеммы к положительной. Но вдумайтесь: идти туда ему совсем не хочется! Отрицательная клемма притягивает его к себе, положительная клемма его от себя отталкивает, и в результате на наш заряд внутри источника действует электрическая сила , направленная против движения заряда (т.е. против направления тока).

Сторонняя сила

Тем не менее, ток по цепи идёт; стало быть, имеется сила, «протаскивающая» заряд сквозь источник вопреки противодействию электрического поля клемм (рис. 1).

\vec{F_E}

Рис. 1. Сторонняя сила

Эта сила называется сторонней силой; именно благодаря ей и функционирует источник тока. Сторонняя сила не имеет отношения к стационарному электрическому полю — у неё, как говорят, неэлектрическое

происхождение; в батарейках, например, она возникает благодаря протеканию соответствующих химических реакций.

Обозначим через работу сторонней силы по перемещению положительного заряда q внутри источника тока от отрицательной клеммы к положительной. Эта работа положительна, так как направление сторонней силы совпадает с направлением перемещения заряда. Работа сторонней силы называется также работой источника тока.

Во внешней цепи сторонняя сила отсутствует, так что работа сторонней силы по перемещению заряда во внешней цепи равна нулю. Поэтому работа сторонней силы по перемещению заряда вокруг всей цепи сводится к работе по перемещению этого заряда только лишь внутри источника тока. Таким образом, — это также работа сторонней силы по перемещению заряда по всей цепи.

Мы видим, что сторонняя сила является непотенциальной — её работа при перемещении заряда по замкнутому пути не равна нулю. Именно эта непотенциальность и обеспечивает циркулирование электрического тока; потенциальное электрическое поле, как мы уже говорили ранее, не может поддерживать постоянный ток.

Опыт показывает, что работа прямо пропорциональна перемещаемому заряду . Поэтому отношение уже не зависит от заряда и является количественной характеристикой источника тока. Это отношение обозначается :

(1)

Данная величина называется электродвижущей силой (ЭДС) источника тока. Как видим, ЭДС измеряется в вольтах (В), поэтому название «электродвижущая сила» является крайне неудачным. Но оно давно укоренилось, так что приходится смириться.

Когда вы видите надпись на батарейке: «1,5 В», то знайте, что это именно ЭДС. Равна ли эта величина напряжению, которое создаёт батарейка во внешней цепи? Оказывается, нет! Сейчас мы поймём, почему.

Закон Ома для полной цепи

Любой источник тока обладает своим сопротивлением , которое называется внутренним сопротивлением этого источника. Таким образом, источник тока имеет две важных характеристики: ЭДС и внутреннее сопротивление.

Пусть источник тока с ЭДС, равной , и внутренним сопротивлением подключён к резистору (который в данном случае называется внешним резистором, или внешней нагрузкой, или полезной нагрузкой). Всё это вместе называется полной цепью (рис. 2).

R

Рис. 2. Полная цепь

Наша задача — найти силу тока в цепи и напряжение на резисторе .

За время по цепи проходит заряд . Согласно формуле (1) источник тока совершает при этом работу:

(2)

Так как сила тока постоянна, работа источника целиком превращается в теплоту, которая выделяется на сопротивлениях и . Данное количество теплоты определяется законом Джоуля–Ленца:

(3)

Итак, , и мы приравниваем правые части формул (2) и (3):

После сокращения на получаем:

Вот мы и нашли ток в цепи:

(4)

Формула (4) называется законом Ома для полной цепи.

Если соединить клеммы источника проводом пренебрежимо малого сопротивления , то получится короткое замыкание. Через источник при этом потечёт максимальный ток — ток короткого замыкания:

Из-за малости внутреннего сопротивления ток короткого замыкания может быть весьма большим. Например, пальчиковая батарейка разогревается при этом так, что обжигает руки.

Зная силу тока (формула (4)), мы можем найти напряжение на резисторе с помощью закона Ома для участка цепи:

(5)

Это напряжение является разностью потенциалов между точками и (рис. 2). Потенциал точки равен потенциалу положительной клеммы источника; потенциал точки равен потенциалу отрицательной клеммы. Поэтому напряжение (5) называется также напряжением на клеммах источника.

Мы видим из формулы (5), что в реальной цепи будет — ведь умножается на дробь, меньшую единицы. Но есть два случая, когда .

1. Идеальный источник тока. Так называется источник с нулевым внутренним сопротивлением. При формула (5) даёт .

2. Разомкнутая цепь. Рассмотрим источник тока сам по себе, вне электрической цепи. В этом случае можно считать, что внешнее сопротивление бесконечно велико: . Тогда величина неотличима от , и формула (5) снова даёт нам .

Смысл этого результата прост: если источник не подключён к цепи, то вольтметр, подсоединённый к полюсам источника, покажет его ЭДС.

КПД электрической цепи

Нетрудно понять, почему резистор называется полезной нагрузкой. Представьте себе, что это лампочка. Теплота, выделяющаяся на лампочке, является

полезной, так как благодаря этой теплоте лампочка выполняет своё предназначение — даёт свет.

Количество теплоты, выделяющееся на полезной нагрузке за время , обозначим .

Если сила тока в цепи равна , то

Некоторое количество теплоты выделяется также на источнике тока:

Полное количество теплоты, которое выделяется в цепи, равно:

КПД электрической цепи — это отношение полезного тепла к полному:

КПД цепи равен единице лишь в том случае, если источник тока идеальный .

Закон Ома для неоднородного участка

Простой закон Ома справедлив для так называемого однородного участка цепи — то есть участка, на котором нет источников тока. Сейчас мы получим более общие соотношения, из которых следует как закон Ома для однородного участка, так и полученный выше закон Ома для полной цепи.

Участок цепи называется неоднородным, если на нём имеется источник тока. Иными словами, неоднородный участок — это участок с ЭДС.

На рис. 3показан неоднородный участок, содержащий резистор и источник тока. ЭДС источника равна , его внутреннее сопротивление считаем равным нулю (усли внутреннее сопротивление источника равно , можно просто заменить резистор на резистор ).

R + r

Рис. 3. ЭДС «помогает» току:

Сила тока на участке равна , ток течёт от точки к точке . Этот ток не обязательно вызван одним лишь источником . Рассматриваемый участок, как правило, входит в состав некоторой цепи (не изображённой на рисунке), а в этой цепи могут присутствовать и другие источники тока. Поэтому ток является результатом совокупного действия всех источников, имеющихся в цепи.

Пусть потенциалы точек и равны соответственно и . Подчеркнём ещё раз, что речь идёт о потенциале стационарного электрического поля, порождённого действием всех источников цепи — не только источника, принадлежащего данному участку, но и, возможно, имеющихся вне этого участка.

Напряжение на нашем участке равно: . За время через участок проходит заряд , при этом стационарное электрическое поле совершает работу:

Кроме того, положительную работу совершает источник тока (ведь заряд прошёл сквозь него!):

Сила тока постоянна, поэтому суммарная работа по продвижению заряда , совершаемая на участке стационарным элетрическим полем и сторонними силами источника, целиком превращается в тепло: .

Подставляем сюда выражения для , и закон Джоуля–Ленца:

Сокращая на , получаем закон Ома для неоднородного участка цепи:

(6)

или, что то же самое:

(7)

Обратите внимание: перед стоит знак «плюс». Причину этого мы уже указывали — источник тока в данном случае совершает положительную работу, «протаскивая» внутри себя заряд от отрицательной клеммы к положительной. Попросту говоря, источник «помогает» току протекать от точки к точке .

Отметим два следствия выведенных формул (6) и (7).

1. Если участок однородный, то . Тогда из формулы (6) получаем — закон Ома для однородного участка цепи.

2. Предположим, что источник тока обладает внутренним сопротивлением . Это, как мы уже упоминали, равносильно замене на :

Теперь замкнём наш участок, соединив точки и . Получим рассмотренную выше полную цепь. При этом окажется, что и предыдущая формула превратится в закон Ома для полной цепи:

Таким образом, закон Ома для однородного участка и закон Ома для полной цепи оба вытекают из закона Ома для неоднородного участка.

Может быть и другой случай подключения, когда источник «мешает» току идти по участку. Такая ситуация изображена на рис. 4. Здесь ток, идущий от к , направлен против действия сторонних сил источника.

b

Рис. 4. ЭДС «мешает» току:

Как такое возможно? Очень просто: другие источники, имеющиеся в цепи вне рассматриваемого участка, «пересиливают» источник на участке и вынуждают ток течь против . Именно так происходит, когда вы ставите телефон на зарядку: подключённый к розетке адаптер вызывает движение зарядов против действия сторонних сил аккумулятора телефона, и аккумулятор тем самым заряжается!

Что изменится теперь в выводе наших формул? Только одно — работа сторонних сил станет отрицательной:

Тогда закон Ома для неоднородного участка примет вид:

(8)

или:

где по-прежнему — напряжение на участке.

Давайте соберём вместе формулы (7) и (8) и запишем закон Ома для участка с ЭДС следующим образом:

Ток при этом течёт от точки к точке . Если направление тока совпадает с направлением сторонних сил, то перед ставится «плюс»; если же эти направления противоположны, то ставится «минус».

Закон Ома кратко и понятно для чайников

Закон Ома является одним из фундаментальных законов электродинамики, который определяет взаимосвязь между напряжением, сопротивлением и силой тока. Его важно знать и понимать. Понятное объяснение вы найдёте в статье.

Закон Ома официально и абсолютно оправдано можно отнести к ряду основополагающих в физике по нескольким признакам. Данный закон объясняют в школе на базовом уровне, а после, более углубленно, в учреждениях, специализирующихся на изучении технических аспектов технологий.

Закон Ома – определение

Впервые данный закон был официально зафиксирован и сформулирован в восемнадцатом веке, благодаря сделанному сейчас уже широко известным всем Георгом Симоном Омом открытию. Благодаря данному закону получило грамотное и исчерпывающее объяснение наличие количественной связи между тремя фигурирующими в определении параметрами. Зависимость рассматривается как пропорциональная. Когда данное явление только было выявлено, закон несколько раз формулировали. В итоге сейчас всем известно данное определение: «величина тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку, и обратно пропорциональна его сопротивлению».

Для лучшего понимания разделим определение на две части и разберём отдельно более понятным языком смысл каждой.

  1. Первая часть определения указывает на то, что если на определенной отрезке цепи происходит количественный скачок напряжения, то величина тока также увеличивается на данном участке. Важно упомянуть, что становится больше и величина тока на заданном участке цепи.
  2. Концовка определения расшифровывается также просто. Выше напряжение – меньше сила тока.

Закон Ома – формула

Иллюстрация связи сопротивленияИллюстрация связи сопротивленияИллюстрация связи сопротивления

Рисунок наглядно демонстрирует связь фигурирующих в понятии «участников». Таким образом, вытекают простые выводы:

1. При данных условиях: на конкретном отрезке увеличивается напряжение, но при том сопротивление остаётся прежним, ток резко возрастает;

2. Иная ситуация: наоборот, изменяется сопротивление, а точнее возрастает, при том что уровень напряжения не меняется вовсе, тока становится меньше.

В итоге в законе Ома участвуют всего три величины.

Готовая формула выглядит так:

I = U/R

Фигурируют и другие две переменные, их также можно вычислить, при условии, что другие два значения известны. Видоизменив формулу, получим:

Формула сопротивленияR = U/I
Формула напряженияU = I × R
Формула силы токаI = U/R

Важно!

Шпаргалка для закона ОмаШпаргалка для закона ОмаШпаргалка для закона Ома

На начальном этапе, когда составлять формулы ещё сложно, можно воспользоваться небольшой шпаргалкой.

На треугольнике просто нужно закрыть то значение, которое необходимо найти.

Закон Ома для участка цепи

Итоговая формула не видоизменяется вовсе. Обычно сопротивление в данном законе является явной характеристикой проводника, потому что это значение не постоянная величина: в зависимости от материала и других параметров число может увеличиваться или уменьшаться. Закон применим как при расчёте с использованием металлов, так и растворов электролитов, однако существует важный нюанс: в цепи не должно быть реального источника тока, или же источник должен быть идеальным, то есть он не должен создавать дополнительное сопротивление.

Шпаргалка для использования закона ОмаШпаргалка для использования закона ОмаШпаргалка для использования закона Ома

С ЭДС

Обобщённый закон Ома формулируется так:

I = (Uab+E)/R

Также формулу можно выразить через проводимость:

I = (Uab + E) × G, как понятно, G – проводимость участка электрической цепи. Эти формулы можно использовать, если сохраняются условия, зафиксированные на рисунке.

Участок цепи с ЭДСУчасток цепи с ЭДСУчасток цепи с ЭДС

Без ЭДС

Для начала определим, что положительное направление – это то, что слева направо. Только в этом случае напряжение на участке будет равняться разности потенциалов.

Разность потенциаловРазность потенциаловРазность потенциалов

Если сохраняется условие и потенциал конечный меньше потенциала начального, то напряжение будет больше нуля. Значит, как и полагается, направление линий напряженности в проводнике будет от начала к концу, следовательно, направление тока будет идентичным. Именно такое направление тока принято считать положительным, I > O. Данный вариант самый простой для расчётов. Формула действительна с любыми числами.

Закон Ома для полной (замкнутой) цепи

При данной вариации закона выявляется значение тока при реальных условиях, то есть в настоящей полной цепи. Важно учитывать то, что получившееся в результате расчетов число зависит от нескольких параметров, а не только от сопротивления нагрузки.

Сопротивление нагрузки – внешнее сопротивление, а сопротивление самого источника тока – внутреннее сопротивление (обозначается маленькой r).

Вывод формулы закона Ома для замкнутой цепи

Если к цепи подключено напряжение и в цепи замечено напряжение (ток), то, чтобы поддержать его во внешней цепи, необходимо создать условия, при которых между её концами возникнет разность потенциалов. Это число будет равняться I × R. Однако важно помнить о том, что вышеупомянутый ток будет и во внутренней цепи и его также необходимо поддерживать, поэтому нужно создать разность потенциалов между концами сопротивления r. Эта разность равняется I × r.

Чтобы поддержать ток в цепи, электродвижущая сила (ЭДС) аккумулятора должна иметь величину:

E = I × r + I × R

Эта формула показывает, что электродвижущая сила в цепи равна сумме внешнего и внутреннего падений напряжения. Вынося I за скобки, получим:

E = I(r + R)

или

I = E / (r + R)

Две последние формулы выражают закона Ома для полной цепи.

Закон Ома в дифференциальной форме

Дифференциальная форма закона ОмаДифференциальная форма закона ОмаДифференциальная форма закона Ома

Закон можно представить таким образом, чтобы он не был привязан к размерам проводника. Для этого выделим участок проводника Δl, на концах которой расположены ф1 и ф2. Среднюю площадь проводника обозначают ΔS , а плотность тока j, при таких условиях сила тока будет равняться:

I = jΔS = (ф1- ф2) / R = -(((ф1 — ф2)ΔS) / pΔl , отсюда следует, что j = -y × (Δф/Δl)

При условии, что Δl будет равен 0, то, взяв предел отношения:

lim (-(Δф/Δl)) = -(dф/dl) = Е,

окончательное выражение будет выглядеть так:

j = yE

Данное выражение закона находит силу тока в произвольной точке проводника в зависимости от его свойств и электрического состояния.

Закон Ома в интегральной форме

В данной интерпретации закона не содержится в условиях ЭДС, то есть формула выглядит так:

I = U/R

Чтобы найти значение для однородного линейного проводника, выразим R через p и получим:

R = p (l/S), где за р принимаем удельное объёмное сопротивление.

Линией тока принято называть кривую, в каждой точке которой вектор плотности тока направлен по касательной к этой кривой. При таких условиях вектор плотности находится из отношения J = jt, где t – это единичный вектор касательной к линии тока.

Для лучшего понимания предположим, что удельное сопротивление, а также напряженность поля движущих сил на поперечном сечении проводника однородны. При таком условии Е однородна, а значит, и j также однородная величина. Примем произвольное значение поперечного сечения цепи S, тогда pl/s = E. Получившееся равенство умножим на dl. Тогда Edl = (Е эл.ст.+Е стор.) dl = Е эл.ст. dl + Е стор. dl = -dф + dE. Отсюда получим (pI/S) dl = -dф + dE. Возьмём в учёт, что p/s dl = dR и запишем закон Ома в интегральной форме:

IdR = -dф + dE.

Закон Ома в комплексной форме

Чтобы провести анализ электрических цепей синусоидального тока, комфортнее использовать закон Ома в комплексной форме. Для лучшего понимания введем основное понятие, фигурирующее в данной интерпретации закона: синусоидальный ток – это линейные цепи с установившимся режимом работы, после того, как переходные процессы в них завершены, уровень напряжения резко уменьшается на конкретной дистанции, токи в ветвях и ЭДС источников являются синусоидальными функциями времени. В противном случае, когда данные параметры не соблюдаются, закон не может быть применим. Чем отличается эта форма от обычной? Ответ прост: токи, сопротивление и ЭДС фиксируются как комплексные числа. Это обусловлено тем, что существуют как активные так и реактивные значения напряжений, токов и сопротивлений, а в результате этого требуется внесение определенных коррективов.

Вместо активного сопротивления используется полное, то есть комплексное сопротивление цепи Z. Падение напряжения, ток и ЭДС тоже превращаются в комплексные величины. При реальных расчетах лучше и удобнее применять действующие значения. Итак, закон в комплексной форме выглядит так:

i = U/Z, i = UY

В данной формуле Z – комплексное сопротивление, Y – комплексная проводимость.

Чтобы выявить эти величины, выведены формулы. Пропустим шаги их создания и приведем готовые формулы:

Z = ze = z cosф + jz sinф = r + jx

Y = 1/ ze = ye = y cos ф — jy sin ф = g + jb

Закон Ома для переменного тока

После того как Фарадей открыл электромагнитную индукцию, стали активно использовать генераторы сперва постоянного, а после и переменного тока.

Используется уже известная формула:

I = U/Z

Полное сопротивление тока – это совокупность активного, а также индуктивного и емкостного сопротивлений. Проще говоря, ток в цепи переменного тока зависит от многих параметров, в том числе от величины ёмкости и индуктивности. Полное сопротивление вычисляется по формуле.

Формула полного сопротивленияФормула полного сопротивленияФормула полного сопротивления

Полное сопротивление можно изобразить как гипотенузу прямоугольного треугольника, катетами которого является активное и индуктивное сопротивление.

Треугольник полного сопротивленияТреугольник полного сопротивленияТреугольник полного сопротивления

Итак, формула амплитудного значения силы тока будет выглядеть так:

Im = Um/ ((R^2 + (ωL — (1/ωC)^2

ЦепьЦепьЦепь

В такой цепи колебания тока и напряжения разные по фазе, а разность фаз зависит от индуктивности катушки и ёмкости конденсатора:

U = Um sin (ωt)

I = Im sin (ωt + ф)

Закон Ома для постоянного тока

В данном случае частота будет равняться нулевому значению, поэтому остальные показатели также будут нулевыми соответственно, в то время как значение ёмкости достигнет бесконечности. Цепь разорвётся. Поэтому отсюда вытекает логичный вывод: реактивное сопротивление элементов в цепях постоянного напряжения отсутствует.

Закон Ома для однородного участка цепи

Формула выглядит уже известным образом:

I = U/R

В данном случае главной характеристикой проводника остаётся сопротивление. От того, как выглядит проводник, зависит количество узлов кристаллической решётки и атомов примесей. Поэтому электроны могут замедляться или ускоряться.

Сопротивление будет зависеть от вида проводника, а именно от его сечения, материала и длины:

R = p (L/S)

Закон Ома для неоднородного участка цепи

При решении задачи становится понятным, что для того, чтобы поддерживался стабильный ток в замкнутой цепи, нужны силы совершенной другой природы, а не кулоновские. В этом случае можно заметить такую закономерность: заряды, которые никак не соприкасаются друг с другом, выступают в двух ролях одновременно, то есть они являются силами электрического поля и силами иного вида – сторонними в это же время. Участок, на котором замечена данная закономерность, называется неоднородным.

Неоднородный участок цепиНеоднородный участок цепиНеоднородный участок цепи

Формула принимает вид:

E = Eq + Est

Закон Ома в данном подразделе был сформулирован таким образом: сила тока прямо пропорциональна напряжению на данном участке и обратно пропорциональна его полному сопротивлению.

Итак, готовая формула:

I = U12/R, где U12

Закон Ома для магнитной цепи

В каждом электромагните совмещены несколько важных элементов: стальной сердечник и катушка. По последней протекает ток. При совмещении нескольких участков образуется магнитная цепь.

При кольцевом магнитопроводе все поле находится внутри кольца. Тогда поток в магнитопроводе равен:

Ф = Вср S = μHср S

Формула закона для магнитной цепи:

Формула закона ома для магнитной цепиФормула закона ома для магнитной цепиФормула закона ома для магнитной цепи

Задачи с решениями на закон Ома

Задача №1

Нихромовая проволока длиной 120 м и площадью сечения 0,5 мм включена в цепь с напряжением 127 В. Определить силу тока в проволоке.

Дано:

  • l = 120 м,
  • S = 0,5 мм,
  • U = 127 В,
  • p = 1,1 Ом*мм2 /м.

Найти: I — ?

Решение:

  • R = p * l / S,
  • R = 1,1 Ом*мм2 /м * 120 м : 0,5 мм = 264 Ом,
  • I = 127 В : 264 Ом = 0,48 А.

Ответ: I = 0,48 Ом

Задача №2

Нихромовая проволока длиной 120 м и площадью сечения 0,5 мм включена в цепь с напряжением 220 В. Определить силу тока в проволоке.

Дано:

  • l = 120 м,
  • S = 0,5 мм,
  • U = 220 В,
  • p = 1,1 Ом*мм2 /м.

Найти: I — ?

Решение:

  • R = p * l / S,
  • R = 1,1 Ом*мм2 /м * 120 м : 0,5 мм = 264 Ом,
  • I = 220 В : 264 Ом = 0,83 А.

Ответ: I = 0,83 Ом

Задача №3

Дано:

  • U = 15 В,
  • R1 = 3 Ом,
  • R2 = R3 = 4 Ом.

Найти: I — ?

Решение:

  • R2 и R3 соединены параллельно R2 = R3, R2.3 = R2 / 2 = 2 Ом, составим эквивалентную схему:
Формула закона ома для магнитной цепиФормула закона ома для магнитной цепи
  • R = R1 + R2,3
  • R = 3 Ом + 2 Ом = 5 Ом
  • Найдем силу тока на участке цепи по закону Ома I = U / R
  • I = 15 В / 5 Ом = 3 А

Ответ: I = 3 A.

Закон Ома для полной цепи

Если закон Ома для участка цепи знают почти все, то  закон Ома для полной цепи вызывает затруднения у школьников и студентов. Оказывается, все до боли просто!

Идеальный источник ЭДС

Имеем источник ЭДС

источник ЭДС

Давайте вспомним, что такое ЭДС. ЭДС – это что-то такое, что создает электрический ток. Если к такому источнику напряжения подцепить любую нагрузку (хоть миллиард галогенных ламп, включенных параллельно), то он все равно будет выдавать такое же напряжение, какое-бы он выдавал, если бы мы вообще не цепляли никакую нагрузку.

Или проще:

Короче говоря, какая бы сила тока не проходила через цепь резистора, напряжение на концах источника ЭДС будет всегда одно и тоже. Такой источник ЭДС называют идеальным источником ЭДС.

Но как вы знаете, в нашем мире нет ничего идеального. То есть если бы в нашем аккумуляторе был идеальный источник ЭДС, тогда бы напряжение на клеммах аккумулятора никогда бы не проседало. Но оно проседает и тем больше, чем больше силы тока потребляет нагрузка. Что-то здесь не так. Но почему так происходит?

Внутреннее сопротивление источника ЭДС

Дело все в том, что в аккумуляторе “спрятано” сопротивление, которое условно говоря, цепляется последовательно с источником ЭДС аккумулятора. Называется оно внутренним сопротивлением или выходным сопротивлением. Обозначается маленькой буковкой “r “.

Выглядит все это в аккумуляторе примерно вот так:

Цепляем лампочку

Итак, что у нас получается в чистом виде?

Лампочка – это нагрузка, которая обладает сопротивлением. Значит, еще больше упрощаем схему и получаем:

Имеем идеальный источник ЭДС, внутреннее сопротивление r и сопротивление нагрузки R. Вспоминаем статью  делитель напряжения. Там говорится, что напряжение источника ЭДС равняется сумме падений напряжения на каждом сопротивлении.

На резисторе R падает напряжение UR , а на внутреннем резисторе r падает напряжение Ur .

Теперь вспоминаем статью делитель тока. Сила тока, протекающая  через последовательно соединенные сопротивления везде одинакова.

Вспоминаем алгебру за 5-ый класс и записываем все то, о чем мы с вами сейчас говорили. Из закона Ома для участка цепи получаем, что

Закон Ома для полной цепи

Далее

Закон Ома для полной цепи

Закон Ома для полной цепи

формула закон Ома для полной цепи

Закон Ома для полной цепи

Итак, последнее выражение носит название “закон Ома для полной цепи”

закон Ома для полной цепи формула

где

Е – ЭДС источника питания, В

R – сопротивление всех внешних элементов в цепи, Ом

I – сила ток в цепи, А

r – внутреннее сопротивление источника питания, Ом

Просадка напряжения

Итак, знакомьтесь, автомобильный аккумулятор!

Для дальнейшего его использования, припаяем к нему два провода: красный на плюс, черный на минус

Наш подопечный готов к бою.

Теперь берем автомобильную лампочку-галогенку и тоже припаяем к ней два проводка с крокодилами. Я припаялся к клеммам на “ближний” свет.

Первым делом давайте замеряем напряжение на клеммах аккумулятора

12,09 вольт. Вполне нормально, так как наш аккумулятор выдает именно 12 вольт. Забегу чуток вперед и скажу, что сейчас мы замерили именно ЭДС.

Подключаем  галогенную лампу к аккумулятору и снова замеряем напряжение:

Видели да? Напряжение на клеммах аккумулятора просело до 11,79 Вольт!

А давайте замеряем, сколько потребляет тока наша лампа в Амперах. Для этого составляем вот такую схемку:

Желтый мультиметр у нас будет замерять напряжение, а красный мультиметр – силу тока. Как замерять с помощью мультиметра силу тока и напряжение, можно прочитать в этой статье.

Смотрим на показания приборов:

Как мы видим, наша лампа потребляет 4,35 Ампер. Напряжение просело до 11,79 Вольт.

Давайте вместо галогенной лампы поставим простую лампочку накаливания на 12 Вольт от мотоцикла

Смотрим показания:

Лампочка потребляет силу тока в 0,69 Ампер. Напряжение просело до 12 Вольт ровно.

Какие выводы можно сделать? Чем больше нагрузка потребляет силу тока, тем больше просаживается напряжение на аккумуляторе.

Как найти внутреннее сопротивление источника ЭДС

Давайте снова вернемся к этой фотографии

Так как у нас в этом случае цепь разомкнута (нет внешней нагрузки), следовательно сила тока в цепи I равняется нулю. Значит, и падение напряжение на внутреннем резисторе Ur тоже будет равняться нулю. В итоге, у нас остается только источник ЭДС, у которого мы и замеряем напряжение. В нашем случае ЭДС=12,09 Вольт.

Как только мы подсоединили нагрузку, то у нас сразу же упало напряжение на внутреннем сопротивлении и на нагрузке, в данном случае на лампочке:

Сейчас на нагрузке (на галогенке) у нас упало напряжение UR=11,79 Вольт, следовательно, на внутреннем сопротивлении падение напряжения составило Ur=E-UR=12,09-11,79=0,3 Вольта. Сила тока в цепи равняется I=4,35 Ампер. Как я уже сказал, ЭДС у нас равняется E=12,09 Вольт. Следовательно, из закона Ома для полной цепи высчитываем, чему у нас будет равняться внутреннее сопротивление r

как найти внутреннее сопротивление

Закон Ома для полной цепи

Вывод

Внутреннее сопротивление бывает не только у различных химических источников напряжения. Внутренним сопротивлением также обладают и различные измерительные приборы. Это в основном вольтметры и осциллографы.

Дело все в том, что если подключить нагрузку R, сопротивление у которой будет меньше или даже равно r, то у нас очень сильно просядет напряжение. Это можно увидеть, если замкнуть клеммы аккумулятора толстым медным проводом и замерять в это время напряжение на клеммах. Но я не рекомендую этого делать ни в коем случае! Поэтому, чем высокоомнее нагрузка (ну то есть чем выше сопротивление нагрузки R ), тем меньшее влияние оказывает эта нагрузка на источник электрической энергии.

Вольтметр и осциллограф при замере напряжения тоже чуть-чуть просаживают напряжение замеряемого источника напряжения, потому как являются нагрузкой с большим сопротивлением. Именно поэтому самый точный вольтметр и осциллограф имеют ну очень большое сопротивление между своими щупами.

Закон Ома

В 1826 величайший немецкий физик Георг Симон Ом публикует свою работу «Определение закона, по которому металлы проводят контактное электричество», где дает формулировку знаменитому закону. Ученые того времени встретили враждебно публикации великого физика. И лишь после того, как другой ученый – Клод Пулье, пришел к тем же выводам опытным путем, закон Ома признали во всем мире.

Закон Ома – физическая закономерность, которая определяет взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением проводника. Он имеет две основные формы.

Закон Ома для участка цепи

Формулировка закона Ома для участка цепи – сила тока прямо пропорциональна напряжению, и обратно пропорциональна сопротивлению.

Закон Ома для участка цепи

Это простое выражение помогает на практике решать широчайший круг вопросов. Для лучшего запоминания решим задачу.

  Задача 1.1

Рассчитать силу тока, проходящую по медному проводу длиной 100 м, площадью поперечного сечения 0,5 мм2, если к концам провода приложено напряжение 12 B.

Задача простая, заключается в нахождении сопротивления медной проволоки с последующим расчетом силы тока по формуле закона Ома для участка цепи. Приступим.

Закон Ома для участка цепи

Закон Ома для полной цепи

Формулировка закона Ома для полной цепи - сила тока прямо пропорциональна сумме ЭДС цепи, и обратно пропорциональна сумме сопротивлений источника и цепи , где E – ЭДС, R- сопротивление цепи, r – внутреннее сопротивление источника.

Закон Ома для участка цепи

Закон Ома для полной цепи

Здесь могут возникнуть вопросы. Например, что такое ЭДС? Электродвижущая сила - это физическая величина, которая характеризует работу внешних сил в источнике ЭДС. К примеру, в обычной пальчиковой батарейке, ЭДС является химическая реакция, которая заставляет перемещаться заряды от одного полюса к другому. Само слово электродвижущая говорит о том, что эта сила двигает электричество, то есть заряд.

В каждом источнике присутствует внутреннее сопротивление r, оно зависит от параметров самого источника. В цепи также существует сопротивление R, оно зависит от параметров самой цепи.

Формулу закона Ома для полной цепи можно представить в другом виде. А именно: ЭДС источника цепи равна сумме падений напряжения на источнике и на внешней цепи.

Закон Ома для полной цепиДля закрепления материала, решим две задачи на формулу закона Ома для полной цепи.

  Задача 2.1

Найти силу тока в цепи, если известно что сопротивление цепи 11 Ом, а источник подключенный к ней имеет ЭДС 12 В и внутреннее сопротивление 1 Ом.

Задача на закон Ома для полной цепи 

Теперь решим задачу посложнее.

  Задача 2.2

Источник ЭДС подключен к резистору сопротивлением 10 Ом с помощью медного провода длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2. Найти силу тока, зная что ЭДС источника равно 12 В, а внутреннее сопротивление 1,9825 Ом.

Приступим.

Мнемоническая диаграмма

Для лучшего запоминания закона Ома существует мнемоническая диаграмма, благодаря которой можно всегда напомнить себе формулу. Пользоваться этой диаграммой очень просто. Достаточно закрыть искомую величину и две другие укажут, как её найти. Потренируйтесь, это может вам пригодится.

Успехов в изучении электричества! Рекомендуем прочесть статью - законы Кирхгофа.

  • Просмотров: 14197
  • Закон Ома для полной цепи: определение для замкнутого участка

    Закон ома для полной цепиОдним из принципов электротехники является закон Ома для полной цепи. Используя установленную учёным закономерность, можно вычислить сопротивление электрической цепи или источника тока, рассчитать электродвижущую силу (ЭДС). Практическое же применение полученным при расчёте данным велико. Это подбор шунтирующих и предохранительных элементов, вычисление необходимой мощности используемых деталей, согласование электронных узлов.

    История открытия

    Зависимость между током, напряжением и сопротивлением в электрической цепи была установлена опытным путём в 1827 году. Занимаясь исследованиями электричества, Георг Симон Ом проводил ряд экспериментов над проводниками, изучая их проводимость, и в частности, подключая последовательно к источнику энергии тонкие проводники, выполненные из различных материалов. Изменяя их длину, он получал определённую силу тока. Им было установлено, что на результаты экспериментов влияет источник электрической энергии, сопротивление которого оказывалось выше, чем у используемых в опытах проводников.

    Георг Симон ОмПо совету своего наставника Поггендорфа Ом собрал термоэлектрическую батарею, отказавшись от использования химических элементов, применив вместо них открытую Зеебеком термопару медь-висмут. Для измерения параметров цепи им использовались крутильные весы, с магнитной стрелкой сконструированные Кулоном.

    На основании своих исследований физик-экспериментатор пришёл к выводу, что отклонение стрелки зависит от определённой силы, названной силой тока. Когда стрелка отклонялась, Ом закручивал весы таким образом, чтобы она возвращалась в своё начальное положение. Угол, на который закручивалась нить, он считал пропорциональной силе тока. Изменяя условия, Ом вывел математическую зависимость, составив уравнение. Выглядело оно следующим образом: Х = а/b + x, где за Х принималась сила, отклоняющая магнитную стрелку, за а — длина исследуемого образца, а b+x обозначали интенсивность и считались постоянной величиной.

    В 1862 году в журнале «Физика и химия» публикуется статья Ома под названием «Определение закона, по которому металлы проводят контактное электричество». Результаты его исследований не производят впечатления на других ученых, и его выводы остаются незамеченными. Ом продолжает эксперименты, выясняя, что электричество можно рассмотреть наподобие теплового потока. Подобно разнице температур, благодаря которой совершается тепловое движение, некой величиной можно описать движение электрического заряда. Так он вводит понятие ЭДС.

    Открытие Ома было принято учёным миром уже после его смерти. Существенный вклад в это внесли русские учёные Ленц и Якоби. В 1842 году Лондонское Королевское общество наградило физика золотой медалью, а закон, открытый им, был назван его именем.

    Понятие тока и напряжения

    Закономерность учёного устанавливает зависимость между собой трёх электрических величин: тока, напряжения и сопротивления. Поэтому для того чтобы разобраться в сути закона Ома для полной электрической цепи, необходимо понимать, что же из себя они представляют.

    Понятие тока и напряженияВ любом теле существуют свободные элементарные частички, обладающие определённым количеством энергии — зарядом. Если тело находится в спокойном состоянии, то есть на него не оказывается никакого воздействия, то происходит их хаотичное перемещение. Если же к телу приложено электрическое поле, то их перемещение становится упорядоченным, и они начинают передвигаться в одну сторону.

    Такое направленное движение называют электрическим током. Мерой его служит сила тока, скалярная величина, определяемая отношением количества зарядов прошедших через поперечное сечение проводника за единицу времени: I = dq/dt. За единицу измерения силы тока принят ампер.

    Если направление перемещения зарядов остаётся неизменным, то движение тока считается постоянным, а если изменяется — переменным. Возникновение тока возможно только в замкнутой цепи. Для того чтобы заряд переместился, приложенное поле должно выполнить работу. То есть затратить какую-то энергию для перемещения заряда с одной точки в другую. Если принять, что в начальном положении частичка обладает нулевым зарядом, то тогда переместившись, она уже будет иметь другое его значение. Разность между этими величинами называется разностью потенциалов или напряжением.

    Для поддержания силы тока в полной цепи необходим источник, постоянно воздействующий на свободные заряды и поддерживающий разности потенциалов на различных участках цепи. Величина силы, которая действует на цепь, называется ЭДС. Физически она представляет собой отношение работы, затрачиваемой на передвижение заряда от одного своего полюса к другому, к значению заряда: E = A/q. Измеряется ЭДС, так же как и напряжение, в вольтах.

    При перемещении заряд из-за особенностей строения кристаллической решётки вещества, он сталкивается с различными дефектами и примесями. В результате этого происходит частичное рассеивание его потенциала, а скорость движения замедляется. Потеря энергии характеризуется электрической величиной-сопротивлением. Другими словами, сопротивление — это величина, препятствующая прохождению тока.

    Импеданс цепи

    Немецкий физик, проводя эксперименты, смог обнаружить зависимость между током и напряжением. Их связь определялась через постоянную величину, которая после была названа сопротивлением. Так, формула закона Ома для полной цепи может быть записана в виде выражения:

    I = E/Z, где:

    • I — сила тока цепи;
    • E — электродвижущая сила, приложенная к цепи;
    • Z — постоянная величина (полное сопротивление).

    Полное сопротивление (импеданс) электрической цепи важный параметр, определяющий силу тока и полезную мощность. Состоит она из нескольких составляющих: внутреннего сопротивления источника тока и сопротивления элементов, из которых состоит схема.

    Импеданс цепи

    Поэтому в отличие от участка цепи, где берётся во внимание только сопротивление проводников, закон для всей цепи учитывает и электрическое сопротивление источника тока. В то же время характер происхождения сопротивления может носить как активную составляющую, так и реактивную, учитывающуюся для переменного тока.

    Активная составляющая

    Такое сопротивление называется активным, так как оно забирает на себя часть мощности, поступающей от источника питания. Эта забираемая энергия, проходя через проводник, превращается в тепло. При этом можно обнаружить, что если проводник подключить к переменному источнику сигнала, то его сопротивление будет немного больше. Связано это с тем, что индуцируемая ЭДС в материале в любой его точке неодинаковая. Ближе к центру она будет больше, чем у поверхности. То есть при переменном сигнале как бы происходит уменьшение полезного сечения проводника.

    Активное сопротивление

    Сопротивление зависит от физических параметров материала. Математически это может быть описано выражением: R = p*L/S, где L — длина проводника, S — поперечное сечение, p — удельное сопротивление (табличное значение). Активное сопротивление слабо зависит от частоты сигнала, но при его увеличении возрастает.

    Отличительной чертой элемента, обладающего активным сопротивлением, будет совпадение по фазе, протекающего через него тока и напряжения. Поэтому вычисляться оно по формуле: R = U/I.

    Реактивное сопротивление

    Индуктивное сопротивление связано с ЭДС самоиндукции. При протекании через элемент, обладающий индуктивностью, переменного тока, возникает магнитное поле, создающее ЭДС. Эта сила противодействует внешнему полю и препятствует его распространению. Затрачиваемая энергия увеличивает мощность магнитного поля. Как только ток уменьшается, значение магнитного поля начинает тоже снижаться, индуцируя ток самоиндукции. Его направление совпадает с убывающим током. В результате энергия, отобранная магнитным полем, начинает отдаваться обратно в цепь. То есть фактически, в отличие от активного сопротивления, потерь энергии не возникает.

    Величина индуктивного сопротивления находится по формуле X L = 2 p * f * L, где: f — частота сигнала, L — значение индуктивности. Напряжение, приложенное к индуктивности и ток, поступающий от источника энергии, сдвинуты относительно друг друга по фазе на 90, при этом ток отстаёт от напряжения.

    Реактивное сопротивление

    Ёмкостное же сопротивление обусловлено возникновением электродвижущей силы. При прохождении через ёмкость энергия, поступающая от источника питания должна преодолеть ёмкостное сопротивление, затрачивая часть мощности для её заряда. Но как только подаваемый сигнал изменит знак, весь накопленный заряд ёмкостью начнёт возвращаться в цепь, увеличивая энергию электрического поля.

    Другими словами, ёмкость становится источником ЭДС. Ёмкостное сопротивление описывается выражением: X c = 1/ (2 p * f * C), где: C — величина ёмкости. При таком роде сопротивления ток будет опережать напряжение по фазе на 90.

    Таким образом, реактивное сопротивление зависит от частоты сигнала. Общий же импеданс определяется не как сумма всех сопротивлений, а по формуле Z = (R2+ X l2+ X c2)½.

    Суть закона

    Общепринятая формулировка закона Ома гласит, что сила тока в полной цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника, делённой на общее сопротивление всех элементов замкнутой цепи. Классическая формула закона Ома для цепи постоянного тока выглядит следующим образом:

    I = E /(r+R), где:

    • R — сопротивление внешней части цепи, Ом;
    • r — внутренний импеданс источника энергии.

    В замкнутой схеме ток течёт от источника энергии, протекает через различные элементы, последовательно или параллельно подключённые к нему, и возвращается обратно. Изучая открытие Ома можно сформулировать основной физический принцип, на котором строится электротехника. Заключается он в том, что чем больше ЭДС, тем большей энергией будут обладать носители заряда, а значит и их скорость перемещения будет больше. При увеличении сопротивления в цепи скорость движения, а значит, и энергия носителей заряда уменьшается, соответственно снижается и ток.

    В замкнутой схеме ток течёт от источника энергии,

    Величина ЭДС зависит от характеристик источника энергии, а сопротивление от физических параметров материала и температуры. Значение активного сопротивления не может быть изменено увеличением направленного движения частиц или напряжения, но при этом реактивная составляющая зависит от частоты сигнала.

    Поэтому закон Ома для полного участка цепи переменного тока и учитывает индуктивную и ёмкостную составляющую, причём как источника питания, так и самой цепи. Описывается математически он формулой: I = Um /Z, где:

    • Um — ЭДС источника питания;
    • Z — импеданс всей замкнутой цепи: Z = (R2+(wL — 1/wC)2)½.

    То есть для переменного тока закон будет описываться выражением вида:

    I = Um/ (R2+(wL -1/wC)2)½.

    Однако следует понимать, что в формуле используются амплитудные значения величин, а не мгновенные.

    Дифференциальное уравнение

    Так как сопротивление зависит не только от физических свойств материала, но и от его геометрических параметров, часто последнее при использовании закона Ома исключается из формулы. Открытие учёного, учитывающее только электропроводящие свойства, записывают в так называемой дифференциальной форме.

    Такая формула имеет вид: J = σ*E, где:

    • J — плотность, характеризующая силу электричества протекающего через единицу площади;
    • σ — удельная проводимость, величина обратная удельному сопротивлению;
    • E — напряжённость поля, определяется в определённой точке как отношение силы действующей на неподвижный заряд к его величине.

    Составляющие уравнения представляются в виде функции координат и времени. Удельная проводимость выражается в виде единичной матрицы. Поэтому закон можно представить формулой:

    Закон Ома для замкнутой цепи

    Таким образом, закон Ома для замкнутой цепи практически ничем не отличается от его формулировки для неполной схемы, лишь только дополнительно учитывает внутреннее сопротивление источника ЭДС. При этом его формулировка не изменяется.

    Что такое закон Ома - формула уравнения »Электроника Примечания

    Закон Ома является одним из самых фундаментальных законов для теории электричества. Формула или уравнение закона Ома связывает напряжение и ток со свойствами проводника, то есть его сопротивления в цепи.


    Сопротивление Учебник включает в себя:
    Что такое сопротивление Закон Ома удельное сопротивление Таблица удельного сопротивления для обычных материалов Коэффициент температуры сопротивления Электрическая проводимость Последовательные и параллельные резисторы Таблица параллельных резисторов Параллельный калькулятор резисторов


    Закон Ома

    является одним из наиболее фундаментальных и важных законов, регулирующих электрические и электронные схемы.Он связывает ток, напряжение и сопротивление для линейного устройства, так что если два известны, третий может быть вычислен.

    Учитывая то, что ток, напряжение и сопротивление являются тремя основными величинами цепи, это означает, что закон Ома также очень важен.

    Закон Ома

    используется во всех отраслях электротехники и электроники. Он используется для расчета значения резисторов, требуемых в цепях, и также может использоваться для определения тока, протекающего в цепи, где напряжение может быть легко измерено через известный резистор, но более того, закон Ома используется в огромное количество вычислений во всех формах электрических и электронных схем - фактически везде, где течет ток.

    Ohm

    Открытие закона Ома

    Существует математическая зависимость, которая связывает ток, напряжение и сопротивление. Немецкий ученый по имени Георг Ом провел много экспериментов, чтобы показать связь между ними. В те дни, когда он проводил свои эксперименты, метров не было, как мы их знаем сегодня.

    Только после значительных усилий и со второй попытки ему удалось придумать то, что мы знаем сегодня как Закон Ома.

    Примечание по Георгу Ом:

    Георг Ом, родившийся в Эрлангене, примерно в 50 милях к северу от Мюнхена в 1879 году, стал одним из тех, кто много исследовал новую науку, связанную с электричеством, обнаруживая связь между напряжением и током в проводнике - этот закон сейчас назвал закон Ома, чтя работу, которую он сделал.

    Подробнее о Георг Ом.

    Что такое закон Ома?

    Закон

    Ома описывает, как ток протекает через материал, когда применяются различные уровни напряжения. Некоторые материалы, такие как электрические провода, имеют небольшое сопротивление току, и этот тип материала называется проводником. Следовательно, если этот проводник расположен, например, непосредственно через батарею, большой ток будет течь.

    В других случаях другой материал может препятствовать протеканию тока, но, тем не менее, допускает его использование. В электрических цепях эти компоненты часто называют резисторами. Тем не менее, другие материалы практически не пропускают ток, и эти материалы называются изоляторами.

    Ом посмотрел, как течет ток в различных материалах, и он смог разработать свой закон, который мы теперь называем Законом Ома.

    Чтобы получить первое представление о происходящем, можно сравнить электрическую ситуацию с течением воды в трубе.Напряжение представлено давлением воды в трубе, ток - количеством воды, протекающей по трубе, и, наконец, сопротивление эквивалентно размеру трубы.

    Можно представить, что чем шире труба, тем больше воды будет течь. Причина этого заключается в том, что больше воды протекает через более широкую трубу, чем более узкую - более узкая из них обеспечивает большее сопротивление потоку воды. Кроме того, если в трубе больше давления, то для той же трубы будет течь больше воды.

    Ом определили, что для обычных материалов удвоение напряжения удваивает поток тока для данного компонента. Различные материалы или одинаковые материалы с различными формами будут иметь разные уровни сопротивления течению тока.

    Закон определения Ома

    Закон Ом гласит, что ток, протекающий в цепи, прямо пропорционален приложенной разности потенциалов и обратно пропорционален сопротивлению в цепи.

    Другими словами, удваивая напряжение на цепи, ток также удваивается. Однако, если сопротивление удвоится, ток упадет вдвое.

    В этом математическом соотношении единица сопротивления измеряется в Омах.

    Simple illustration of Ohm

    Формула закона Ома

    Формула или уравнение закона Ома очень просты.

    Закон Ома

    можно выразить в математической форме:

    Где:
    В = напряжение, выраженное в вольтах.
    I = ток, выраженный в амперах.
    R = сопротивление, выраженное в омах.

    Формула может быть изменена так, что, если известны какие-либо две величины, можно рассчитать третью.

    закон треугольника Ома

    Чтобы помочь вспомнить формулу, можно использовать треугольник с одной горизонтальной стороной и вершиной сверху, как пирамиду. Это иногда называют законом треугольника Ома.

    В верхнем углу треугольника закона Ом находится буква V, в левом углу - буква I, а в правом нижнем углу - R.

    Ohm

    Чтобы использовать треугольник, прикрыть неизвестное количество, а затем, а затем вычислить его из двух других.Если они находятся на одной линии, они умножаются, но если одна находится над другой, их следует разделить. Другими словами, если нужно рассчитать ток, напряжение делится на сопротивление, то есть V / R и так далее.

    Ohm

    Если необходимо рассчитать напряжение, то оно определяется путем умножения тока на сопротивление, т. Е. I x R.

    Пример расчета закона в

    Ом

    Если на резистор 500 Ом подается напряжение 10 В, определите величину тока, который будет течь.

    Simple Ohm

    Глядя на треугольник закона Ома, ток является неизвестным, оставляя напряжение и сопротивление в качестве известных значений.

    Using the Ohms Law triangle for a calculation

    Таким образом, ток определяется путем деления напряжения на сопротивление.

    я знак равно В р знак равно 10 500 знак равно 0.02 знак равно 20 м

    Пример 2
    Аналогичным образом можно использовать закон Ома, чтобы найти сопротивление, если известны ток и напряжение.Взять, к примеру, напряжение 10 вольт и ток 0,1А. Используя треугольник закона Ома, можно увидеть, что:

    р знак равно В я знак равно 10 0,1 знак равно 100 Ω

    Пример 3
    Наконец, другая комбинация состоит в том, что сопротивление и ток известны, тогда можно рассчитать ожидаемое напряжение на сопротивлении. Возьмите пример расстояния 250 Ом, которое имеет ток 0.1 А через него течет, тогда напряжение можно рассчитать, как показано ниже:

    В знак равно я р знак равно 0,1 × 250 знак равно 25 вольт

    Линейный график

    Можно видеть, что если бы напряжение и ток были построены для фиксированного резистора или длины провода и т. Д., Была бы линейная кривая.

    Plot of voltage and current for a linear resistance График напряжения и тока для линейного сопротивления

    Видно, что удвоение напряжения удваивает ток, который проходит через конкретный элемент схемы.

    На графике есть две линии, одна для более высокого сопротивления - эта требует больше напряжения, чтобы быть приложенным для данного текущего тока. Соответственно это должно иметь более высокое сопротивление. Наоборот, кривая для более низкого сопротивления показывает компонент, который требует применения более низкого напряжения для данного тока.

    Нелинейные компоненты

    Закон

    Ом в его основной форме, где удвоение напряжения приводит к удвоению тока, применяется к линейным компонентам, таким как обычные резисторы.Некоторые компоненты, такие как диоды, имеют нелинейные кривые, на которые сопротивление влияет приложенным напряжением.

    Закон

    Ома является одним из самых основных понятий в области электротехники и электроники. Концепция элемента, имеющего определенное сопротивление, которое определяет величину тока, протекающего через него при определенном напряжении, является ключом к работе практически всех цепей.

    Более основные понятия:
    Напряжение Текущий сопротивление емкость Мощность трансформеры РЧ шум Децибел, дБ Q, добротность
    Возврат в меню основных понятий., ,

    .Закон

    Ом

    Закон

    Ома показывает линейную зависимость между напряжением и током в электрической цепи.

    Падение напряжения и сопротивление резистора задают постоянный ток, протекающий через резистор.

    По аналогии с потоком воды мы можем представить электрический ток как ток воды через трубу, резистор как тонкую трубу, которая ограничивает поток воды, напряжение как перепад высот воды, который обеспечивает поток воды.

    формула закона Ома

    Ток I резистора в амперах (A) равен сопротивлению резистора напряжение V в вольтах (В), деленное на сопротивление R в омах (Ом):

    В - падение напряжения на резисторе, измеренное в вольтах (В).В некоторых случаях закон Ома использует букву E для обозначения напряжения. E обозначает электродвижущую силу.

    I - электрический ток, протекающий через резистор, измеренный в амперах (A)

    R - сопротивление резистора, измеряется в Ом (Ω)

    Расчет напряжения

    Когда мы знаем ток и сопротивление, мы можем рассчитать напряжение.

    Напряжение V в вольтах (В) равно току I в амперах (A), умноженному на сопротивление R в омах (Ом):

    Расчет сопротивления

    Когда мы знаем напряжение и ток, мы можем рассчитать сопротивление.

    Сопротивление R в омах (Ом) равно напряжению V в вольтах (В), деленному на ток I в амперах (A):

    Так как ток определяется значениями напряжения и сопротивления, формула закона Ома может показать, что:

    • Если мы увеличим напряжение, ток увеличится.
    • Если мы увеличим сопротивление, ток уменьшится.
    Пример №1

    Найти ток электрической цепи с сопротивлением 50 Ом и напряжением питания 5 Вольт.

    Решение:

    В = 5 В

    R = 50Ω

    I = В / R = 5 В / 50 Ом = 0,1 А = 100 мА

    Пример №2

    Найти сопротивление электрической цепи, которая имеет напряжение питания 10 Вольт и ток 5 мА.

    Решение:

    В = 10 В

    I = 5 мА = 0,005A

    R = В / I = 10 В / 0,005 А = 2000 Ом = 2 кОм

    Закон

    Ом для цепи переменного тока

    Ток нагрузки I в амперах (A) равен напряжению нагрузки V Z = V в вольтах (В), деленному на полное сопротивление Z в омах (Ом):

    В - падение напряжения на нагрузке, измеряется в Вольтах (В)

    I - электрический ток, измеренный в амперах (A)

    Z - полное сопротивление нагрузки, измеряется в Ом (Ω)

    Пример № 3

    Найти ток в цепи переменного тока с напряжением питания 110 В ± 70 ° и нагрузкой 0.5kΩ∟20 °.

    Решение:

    В = 110 В∟70 °

    Z = 0,5 кОм20 ° = 500 кОм20 °

    I = В / Z = 110 В ~ 70 ° / 500 Ом ~ 20 ° = (110 В / 500 Ом) ∟ (70 ° -20 °) = 0,22 А ~ 50 °

    Калькулятор закона Ома (краткая форма)

    Ом закон калькулятора: рассчитывает соотношение между напряжением, током и сопротивлением.

    Введите 2 значений, чтобы получить третье значение, и нажмите кнопку Рассчитать :

    закон закона Ома II ►


    См. Также

    ,

    Закон Ома - Основы


    мелодия Вокруг!
    ПОИСК

    CQ-Calling All Хамса!
    О Hamuniverse
    Конструкция антенны
    Безопасность антенны!
    Спросите Elmer
    О батареях
    Код Практика
    Компьютерная помощь
    Электроника
    FCC Информация
    Ham Hints
    Humor
    Ham Radio Новости!
    Отзывы о продукте
    Отзывы о продукте
    Ham Radio Videos!
    HF & Shortwave

    Лицензионное исследование
    Ссылки
    Midi Music
    Читальный зал
    Основы ретранслятора
    Повторитель Строители
    RFI Советы и Трюки
    Ham Спутники
    коротковолнового Listening
    SSTV
    поддержка сайта
    STORE
    Vhf и до
    Контакт
    Карта сайта
    Политика конфиденциальности
    Юридический Материал

    Рекламная информация

    Основной закон Ома

    Здесь мы попытаемся объяснить закон Ома Основы!

    закон Ома может быть очень трудно понять любому, у кого никогда не было базовое понимание или обучение основам электричества.Мы примем что у вас есть кое-какие знания об основах электричества. Мы объясним это в условия потока воды! НЕ ПОЛУЧИТЬ ВЛАСТЬ!

    Что такое Ома Закон:

    Закон Ома сделан из 3 математических уравнений , которые показывают соотношение между электрическими напряжением , , текущий и сопротивление .

    Что такое напряжение? An анология будет огромный резервуар для воды

    заполнен с тысячами галлонов воды высоко на холме.
    разница между давлением воды в резервуаре и водой, которая выходит из труба, соединенная снизу, ведущая к крану, определяется Размер трубы и размер выходного отверстия крана. Эта разница давления между двумя можно рассматривать как потенциальное напряжение.

    Какой ток? Аналогия будет количество потока определяется давлением (напряжением) воды через трубы

    , ведущие к крану.Семестр ток относится к количеству, объему или интенсивности электрического потока, как в противоположность напряжению, которое относится к силе или «давлению», вызывающему текущий поток

    Что такое сопротивление? Аналогия будет размер водопроводных труб и размер крана. чем больше труба и кран (меньше сопротивление), тем больше воды поступает вне! Чем меньше труба и кран (больше сопротивления), тем меньше воды это выходит! Это можно рассматривать как сопротивление потоку течение воды.


    Все три из них: напряжение, ток и сопротивление напрямую взаимодействовать в законе Ома.
    Измените любые два из них, и вы получите эффект третий.

    Информация: Закон Ома был назван в честь Баварского математик и физик Георг Ом .

    Закон Ома может быть заявлено как математических уравнений , все получены из
    по тому же принципу.
    В следующих уравнениях,
    В - это напряжение, измеренное в вольт (размер резервуар для воды),

    I измеряется током в

    ампер (связано с давлением (Напряжение) воды через трубы и кран) и

    R - измеренное сопротивление в Ом

    в зависимости от размера труб и крана:

    V = I x R (напряжение = ток, умноженный на Сопротивление)

    R = В / I (Сопротивление = Напряжение, деленное на Текущий)

    I = В / Р (ток = Напряжение, деленное на сопротивление)

    Зная любые два значения схемы , можно определить (рассчитать) , третье, , используя ом Закон.

    Например, чтобы найти напряжение в схема:

    Если цепь имеет ток 2 А, и сопротивление 1 Ом (<это два «известных»), затем в соответствии с законом Ома и приведенными выше формулами напряжение равно току умноженное на сопротивление:

    (V = 2 А х 1 Ом = 2 вольт).

    Чтобы найти ток в той же цепи выше при условии, что мы не знали это , но мы знаем напряжение и сопротивление:
    I = 2 вольт, деленное на сопротивление 1 Ом = 2 ампер.

    В этом третьем примере мы знаем ток (2 А) и напряжение (2 вольт) .... какое сопротивление?
    Подставляя формула:
    R = вольт делится на ток (2 вольт делится на 2 Ампер = 1 Ом

    Иногда очень полезно Связать эти формулы визуально. Закон Ома "колеса" и графика ниже может быть очень полезным инструментом, чтобы подтолкнуть вашу память и помочь вам понять их отношения.



    проводной Связь является отличным источником
    для всех ваших разъемов нуждается!

    колесо выше разделен на три секции:

    Вольт V (сверху разделительной линии)
    ампер (ампер) I (внизу слева) ниже разделительной линии)
    Сопротивление R (внизу справа под разделительной линией) линия)
    X представляет (умножить на знак)
    запомнить это колесо

    Для использования, просто покрыть неизвестное количество, которое вам нужно, своим глазом и тем, что осталось это формула, чтобы найти неизвестное.

    Пример:

    Чтобы найти ток цепи (I), просто накрыть раздел I или Amps в ваших шахтах глаз и то, что остается, это V вольт над разделительной линией и R Ом (сопротивление) ниже. Теперь подставим известные значения. Просто разделить известные вольты на известное сопротивление.
    Ваш ответ будет ток в цепи.
    Эта же процедура используется для поиска вольт или сопротивление цепи!

    Вот другой пример:

    Вы знаете ток и сопротивление в цепи, но вы хотите узнать напряжение.

    Just покрыть раздел напряжения с вашими глазами ... то, что осталось, это I X R разделы. Просто умножьте значение I на значение R, чтобы получить ответ! Тренируйтесь с колесом, и вы будете удивлены, насколько хорошо он работает поможет вам запомнить формулы, не пытаясь!
    Это Ома Графика Law Triangle также полезна для изучения формул.
    Просто покрой неизвестное значение и следуйте графику, как в примерах желтого колеса выше.

    Вы будете должны вставить X между I и R на рисунке и представить горизонтальная линия деления, но основной является только тем же.


    в вышеуказанном Законное колесо Ома, которое вы заметите, имеет дополнительный раздел (P) для силы и буква E * была использована вместо буквы V для напряжение.
    Это колесо используется точно так же, как и другие диски и графика выше.
    Вы также заметите в сине-зеленых областях Есть только два известных значения с неизвестным значением в желтом разделы. Красные полосы отделяют четыре единицы интерес.

    An Пример использования этого колеса:
    Допустим, вы знаете мощность и ток в цепи и хотите знать напряжение.
    Найди свой неизвестное значение в желтых областях (V или E * в этом колесе) и просто посмотрите наружу и выберите ценности, которые вы знаете.Это будет P и I. Подставьте свои значения в формулу, (P, деленное на I) сделайте математика, и у вас есть свой ответ!

    Информация: Как правило, закон Ома применяется только к Цепи постоянного тока, а не переменный ток схемы .
    * Буква «Е» иногда используется в представлениях закона Ома для напряжения вместо "V", как в колесе выше.


    Проводной Связь является отличным источником для всех ваших потребностей разъема RF! большой Цены!





    Hamuniverse.com использует Green Geeks Web Хостинг!

    .

    Формула электрической мощности

    Электрическая мощность - это скорость, с которой энергия передается в электрическую цепь или из нее. Батарея может передавать энергию, или элемент схемы, такой как резистор, может выделять энергию в виде тепла. Для любого элемента схемы мощность равна разности напряжений на элементе, умноженной на ток. По закону Ома V = IR, и поэтому существуют дополнительные формы формулы электрической мощности для резисторов. Мощность измеряется в единицах Вт (Вт), где Вт равен Джоулю в секунду (1 Вт = 1 Дж / с).

    Общая форма:

    электрическая мощность = разность напряжений х ток

    P = VI

    Резисторы:

    P = электрическая мощность (Вт)

    В = разность напряжений (В = J / C)

    I = электрический ток (A = C / s)

    R = сопротивление (Ом = В / А)

    Формула электроэнергии Вопросы:

    1) Если аккумулятор сотового телефона работает при напряжении 12,0 В и должен выдавать ток 0.9 Какая мощность требуется во время воспроизведения музыки?

    Ответ: Требуемую мощность от батареи можно найти по формуле электрической мощности:

    P = VI

    P = (12,0 В) (0,9 A)

    P = (12,0 Дж / с) (0,9 С / с)

    P = 10,8 Дж / с

    P = 10,8 Вт

    Требуемая от аккумулятора телефона мощность составляет 10,8 Вт.

    2) Резистор с разностью потенциалов 24,0 В излучает тепло. Тепловая энергия генерируется в размере 16.0 Вт. Какое значение сопротивления?

    Ответ: Значение сопротивления можно найти, переставив одну из формул формулы электроэнергии. Форма, которая применима, относится к мощности, напряжению и сопротивлению:

    R = 36,0 В / А

    R = 36,0 Ом

    Значение сопротивления составляет 36,0 Ом.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *