Как понять закон ома: формула, определение простыми словами, задачи с решением

Содержание

формула, определение простыми словами, задачи с решением

Физика — наука эмпирическая. Ее основные законы вытекают из практического опыта и частенько много лет не имеют теоретических обоснований. Именно так обстоит дело с главным законом электротехники, который открыл в 1826 году выдающийся немецкий ученый Георг Симон Ом.

Электрические явления люди наблюдали сотни лет. Но никак не связывали между собой заряженность потертого янтаря и молнию. Только на исходе XVIII столетия электричество стали внимательно исследовать. В 1795 году Алессандро Вольта изобрел «вольтов столб», химическую батарею, и обнаружил появление тока в проводнике, соединяющем ее полюса. Сферы применения электричества стремительно множились, и появилась острая необходимость в расчетных формулах для инженеров. Эту задачу решали многие ученые, но первым сформулировал главную формулу электротехники именно Георг Ом. Он ввел в обиход понятие сопротивления и опытным путем установил зависимость между основными характеристиками электрической цепи.

Определение закона Ома простыми словами

Электрическая цепь состоит из двухполюсного источника напряжения, то есть батареи, аккумулятора или генератора. Если полюса источника соединить проводами, то по ним потечет электрический ток. Его величина определяется сопротивлением проводников. Наглядное представление этой зависимости — обыкновенный водопровод. Аналогом источника напряжения является насос или водонапорная башня, создающая давление в магистрали, количество воды, прошедшее по трубе, — подобие силы тока, а кран соответствует сопротивлению. Полностью открытый, он не ограничивает поток, по мере закручивания отверстие для воды уменьшается, пока не закроется совсем.

Закон Ома для участка цепи

Опытным путем исследователь установил взаимосвязь характеристик электрической цепи. Классическая формулировка закона Ома звучит так:

«Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению».

Формула закона Ома для участка цепи

Где I – сила тока, измеряемая в Амперах (А), U – напряжение, измеренное в Вольтах (В), R – сопротивление, измеряемое в Омах (Ом).

В таком виде закон Ома приведен в школьных учебниках физики. Согласно этой простой формуле, для определения уровня тока в проводнике достаточно величину напряжения на его сторонах разделить на некий условно постоянный коэффициент, то есть на сопротивление. Почему «условно»? Потому что величина сопротивления может меняться в зависимости от температуры. Поэтому, кстати, лампы накаливания чаще всего перегорают при включении. Сопротивление холодной спирали ниже, чем нагретой, скачок тока при подаче напряжения вызывает ее резкое расширение и разрыв. Но если этот момент преодолен и нить накала уцелела, то ее сопротивление растет, и ток ограничивается. А при температуре жидкого гелия, например, сопротивление падает до нуля, наступает сверхпроводимость.

Закон Ома для замкнутой полной цепи

Предыдущая формулировка годится только для участка цепи, где отсутствует сам источник электродвижущей силы. В реальности ток течет по замкнутому контуру, где обязательно есть батарея или генератор, имеющий собственное внутреннее сопротивление. Поэтому формула закона Ома для полной цепи выглядит несколько сложнее

Формула закона Ома для замкнутой полной цепи

Где I – сила тока, измеряемая в Амперах (А), Е – электродвижущая сила, измеренная в Вольтах (В), R – сопротивление, измеряемое в Омах (Ом), r — внутреннее сопротивление источника ЭДС.

Применение закона Ома

Георг Ом дал в руки инженеров средство для решения задач, связанных с электрическими цепями. Тепловые и световые приборы, электродвигатели, генераторы, линии электропередач, кабели связи рассчитываются на основе этой простой формулы. Нет такой области электротехники, где она не находит применения. Даже в радиотехнике используется закон Ома, но в дифференциальной форме. «Все гениальное — просто», как считали Еврипид, Леонардо да Винчи, Наполеон Бонапарт и Альберт Эйнштейн, несомненные гении. Закон Ома целиком и полностью подтверждает эту истину.

это интересно

Сила трения

Единицы измерения силы трения, от чего она зависит и какие виды существуют

подробнее

Задача на закон Ома с решением

Задача для участка электрической цепи

Электрочайник, включенный в сеть с напряжением 220 В, потребляет ток 1,1 А. Каково сопротивление электрочайника.

Дано:
U = 220 В
I = 1,1 А

Решение:
Согласно закону Ома для участка цепи:
R=U/I=220/1,1=200 Ом

Ответ: R = 200 Ом.

Задача для полной замкнутой цепи

Источник постоянного тока с ЭДС E = 24 В и внутренним сопротивлением r = 1,5 Ом замкнут на внешнее сопротивление R = 11 Ом. Определить силу тока в цепи.

Дано:
Е=24 В, r=1,5 Ом, R = 11 Ом

Решение:
По закону Ома для замкнутой цепи: I = E/(R + r) = 24/(11+1,5) = 1,92 А.

Ответ: I=1, 92 А.

Разъясняем закон Ома буквально на пальцах и картинках

Belka_16

Автор:

Belka_16

15 июня 2017 14:20

Метки: Закон Ома длиннопост сопротивление фишки-мышки

101135

Всем, кто забыл, а по сути никогда и не понимал его, посвящается. Закон Ома — один из самых важных и часто используемых на практике, в электронике, в частности.

Источник:

Вспоминаем формулировку закона Ома: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку, и обратно пропорциональна сопротивлению.

Теперь разберем эту, не самую, на первый взгляд простую, формулировку.

Первое понятие: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку.
Это понять довольно несложно: прямая зависимость: чем выше прикладываем напряжение, тем большую получаем величину тока! Выше напряжение — сильнее ток!

Второе понятие: и обратно пропорциональна сопротивлению.
Тут тоже довольно понятно: чем выше сопротивление, тем ниже сила тока.

Формула закона Ома

Источник:

Легко и быстро находить нужные вам значения по этой формуле помогают такие вот подсказки, основанные на «магическом треугольнике».

А теперь — веселые картинки

Чтобы еще легче было понять, давайте рассмотрим его на знакомом примере из жизни — с водопроводной водой.
«Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку».
Вода — это ток. Течение — сила тока, давление воды — это напряжение, а труба — это проводник. Ясно, что чем выше мы поднимем бачок, тем выше станет давление воды (напряжение) и тем сильнее станет течение воды (сила тока). Опусти мы бачок — уменьшится давление (напряжение) и соответственно, ниже станет течение (сила тока).
Прямая зависимость. Чем выше напряжение, тем сильнее сила тока, очень наглядно.

Теперь проверим на жизненных реалиях вторую часть формулировки закона Ома, добавим в нашу водопроводную схему понятие сопротивления. То есть нарисуем в трубе с водой заслонку.

«Сила тока на участке цепи обратно пропорциональна сопротивлению.»
Если опускать в трубе заслонку (повышая сопротивление), она будет мешать току воды, соответственно, сила течения (сила тока) снижается. И наоборот, при поднятии заслонки (снижая сопротивление) мы видим увеличение силы тока.
Чем выше сопротивление — тем меньше сила тока, чем ниже сопротивление, тем выше сила тока. Логично.

Источник:

Ссылки по теме:

Шкатулка которая дождалась своего станка
Машинка в подарок с помощью станка ЧПУ
Простой стульчик из фанеры
С меня хватит!
Как я часы на подарок запилил

Метки: Закон Ома длиннопост сопротивление фишки-мышки

Новости партнёров

Понимание колеса закона Ома в 2023 году: бесплатный калькулятор закона Ома!

Если вы электрик или специалист по системам вентиляции и кондиционирования , вам необходимо четко понимать закон Ома.

Помогает описать электрические цепи и взаимосвязь между напряжением и током.

Понимание закона Ома позволит вам контролировать ток в цепи и знать, когда добавлять резисторы.

Все равно? Просто нажмите здесь для нашего бесплатного калькулятора колеса закона Ома. Вот здесь!

✅ Как использовать закон Ома

Закон Ома гласит, что ток между двумя точками прямо пропорционален напряжению в двух точках электрического проводника.

Лучший способ узнать этот закон — использовать круговую диаграмму закона Ома.

В нем используется простая формула с тремя электрическими переменными: напряжением, током и сопротивлением.

R — сопротивление, измеренное в омах, Ом

I — ток, измеренный в амперах или амперах

В измеряется в вольтах = иногда известно как E (вольты)

Представьте себе каждую букву (R, I, V) в углу треугольника с V наверху.

Эта визуализация демонстрирует взаимосвязь между переменными .

Он также может помочь вам определить, сколько ампер будет потреблять цепь, если вы не можете использовать амперметр.

Схема закона Ома

Поместите палец на единицу , которую вы хотите рассчитать, будь то сопротивление, напряжение или ток.

Об остальном позаботится формула закона Ома.

Это потому, что ток через две точки проводника прямо пропорционален его напряжению.

При этом электрический ток обратно пропорционален сопротивлению.

Колесо закона Ома можно представить с помощью следующих математических уравнений:

I (ток) x R (сопротивление) = V (напряжение)
В (напряжение) / I (ток) = R (сопротивление)
В (напряжение) / R (сопротивление) = I (ток)

Если у вас есть два известных значения, вы можете рассчитать оставшуюся единицу, используя эти формулы.

Сначала подставьте известные значения в формулу.

Во-вторых, умножьте или разделите их (или используйте калькулятор) в зависимости от других значений. Это так просто. 😉

✅

Примеры закона Ома

Мы хотим найти сопротивление электрической цепи, измеренное в омах.

Мы знаем, что напряжение составляет 24 вольта, а сопротивление цепи равно шести омам.

Как рассчитать электрический ток? Подставив известные значения в формулу закона Ома:

24 вольта / 6 Ом = 4 ампера

Теперь вы знаете значение отсутствующей переменной .

Вы можете использовать закон Ома, если в формуле известны две единичные переменные.

Вот еще один пример, в котором у вас есть 200 вольт и 20 ампер:

200 вольт / 20 ампер = 10 Ом

✅

Колесо формулы закона Ома Колесо формулы закона Ома

Колесо формулы закона Ома добавляет еще одну переменную: мощность (P) измеряется в Вт .

В этом случае мощность определяется как скорость передачи энергии по цепи в единицу времени, выраженная в ваттах.

Колесо формул объединяет круговую диаграмму с законом Ома. Он содержит четыре единицы.

Хотя колесо формул может показаться сложным, им так же легко пользоваться, как круговой диаграммой.

Каждый квадрант диаграммы содержит формулы, выражающие взаимосвязь между двумя переменными, независимо от того, прямо пропорциональны они или нет.

В каждом квадранте вы найдете по три формулы.

📋

Вот четыре шага, которые необходимо выполнить при использовании колеса закона Ома.

1) Определите, для какой переменной вам нужно найти: мощность (P), сопротивление (R), ампер (I) и вольт (E или V).

2) Определите, какие переменные вы уже знаете: мощность (P), сопротивление (R), амперы (I) и вольты (E или V).

3) Найдите формулу, в которую можно подставить два ваших значения.

4) Решить уравнение.

При решении формулы используйте совместимые единицы измерения. Если вы используете омы и амперы, это нормально, потому что они работают вместе.

Однако, если у вас есть килоомы, вы должны преобразовать число в омы, прежде чем вычислять ответ.

В противном случае вы получите гораздо меньший результат, чем ожидали.

То же самое применимо, если вы используете киловатты вместо ватт или миллиамперы вместо ампер.

✅

Принципы закона Ома

Закон Ома предлагает полезный способ изучения взаимосвязи между переменными.

Все, что вам нужно сделать, это изменить значение одной переменной в формуле.

В результате вы увидите пропорциональное увеличение или уменьшение ответа.

Допустим, вы хотите увеличить сопротивление. Это повлияет на другие компоненты в уравнениях.

Вот три примера, иллюстрирующие эту динамику:

240 вольт / 5 Ом = 48 ампер
240 вольт / 10 Ом = 24 ампера
240 вольт / 20 Ом = 12 ампер

Эти формулы показывают постепенное увеличение сопротивления.

Что происходит в результате?

Напряжение тоже растет, при условии, что сопротивление цепей не меняется.

Давайте повторим этот пример, изменяя напряжение:

240 вольт / 10 Ом = 24 ампера
480 вольт / 10 Ом = 48 ампер
960 вольт / 10 Ом = 96 ампер

Напряжение в этих уравнениях неуклонно растет.

При этом сопротивление остается прежним.

Следовательно, электрическая энергия тока увеличивается пропорционально напряжению.

✅

Когда использовать колесо закона Ома

У закона Ома нет недостатка в реальных приложениях .

Вы можете использовать формулы для решения широкого круга проблем в мире HVAC.

Например, это удобный вариант при работе с рабочей схемой.

Допустим, вы не можете измерить сопротивление рабочей цепи .

Одним из вариантов было бы отключить цепь и таким образом измерить сопротивление.

Однако этот вариант требует ненужного количества времени и усилий.

Колесо закона Ома позволяет рассчитать значение сопротивления в секундах.

Закон Ома также часто сочетается с законом Джоуля (в котором используется формула P (мощность) = IV для расчета мощности резистивных элементов, когда переменная неизвестна.

Например, если вы знаете ток (I) и сопротивление (R), но не напряжение, вы можете заменить V в законе Джоуля на закон Ома, чтобы найти мощность в ваттах. Вы получите P = I (IR). постоянное напряжение или ток возбуждения .

Цепи постоянного тока (DC) имеют устойчивый поток электричества, который легко измерить.

Если у вас нет этой стабильности, определение напряжения и тока становится сложнее.

Например, вы не можете применять формулы при работе с цепями переменного тока, также известными как изменяющиеся во времени цепи .

Это потому, что они не учитывают реактивное сопротивление , которое вы найдете в этом типе схемы.

Обратите внимание, что вы можете настроить формулы для учета импеданса (Z) , но это урок для другой статьи.

✅

Калькулятор закона Ома

Вам нужно рассчитать электрический ток в крайнем случае?

Мы подготовили для вас калькулятор закона Ома.

Калькулятор может работать с уравнениями, в которых используются мощность, напряжение, ток и сопротивление.

Введите два значения и нажмите «Ввод», чтобы решить формулу.

Хотя этот калькулятор облегчит вашу работу, закон Ома служит основой для работы с электричеством наряду с другими важными формулами.

Независимо от того, являетесь ли вы учеником HVAC или опытным техником, вам необходимо четко понимать эти концепции.

Вы можете использовать формулы для решения различных задач при работе с электроэнергией, резистивными элементами, напряжением, током и т. д., и у вас не всегда может быть доступ к калькулятору!

Посетите наш блог, чтобы узнать больше советов, рекомендаций и идей.

Закон Ома — инженерное мышление

Узнайте, как понять закон Ома, как он работает, а также как его использовать.

В конце статьи также есть 2 задачи, которые вы можете проверить и решить.

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube .

Что такое закон Ома

Закон Ома представляет собой взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением и то, как они соотносятся друг с другом. Закон Ома был разработан немецким физиком по имени Георг Ом, который провел множество экспериментов для развития своей теории, в том числе измерял ток, прикасаясь к электрическим цепям, чтобы увидеть, насколько это больно. Чем выше ток, тем больнее.

Закон Ома Связь между напряжением, током и сопротивлением
Формулы закона Ома
Теперь есть три формулы, которые нам нужно использовать для закона Ома. НО нам не нужно помнить об этом, так как мы покажем вам очень простой совет через мгновение.
Итак, три формулы, которые мы используем:
Напряжение = Ток x Сопротивление
Ток = Напряжение / Сопротивление
Сопротивление = Напряжение / Ток
Три формулы, используемые для закона Ома не беспокойтесь, потому что вам не нужно их запоминать. Все, что вам нужно запомнить, это треугольник Ома, который выглядит как на изображении ниже.
Так что вам просто нужно запомнить три буквы в этом порядке, ВИР. Затем просто напишите их треугольником с буквой V наверху и разделите их линией.
На самом деле вам даже не нужно их запоминать, потому что мы сделали БЕСПЛАТНОЕ руководство в формате PDF с некоторыми примерами, которые вы можете хранить на своем ПК или мобильном телефоне и получать к ним доступ в любое время. Нажмите здесь, чтобы загрузить
Теперь все, что мы делаем, когда нам нужно использовать формулу, это замазывают нужную нам букву.
Чтобы найти напряжение
Итак, если мы хотим найти напряжение, мы пишем V = и затем закрываем V в треугольнике, что оставляет нас с I и R. Итак, мы пишем I x R. Это означает, что напряжение = ток умножить на сопротивление. Вы можете написать маленький символ умножения в треугольнике между двумя буквами, если это вам поможет.
Найдите напряжение с помощью закона Ома
Мы знаем, о чем вы думаете. Почему ток обозначается буквой I, а не буквой C для тока или даже буквой A для единицы измерения ампер. Ну, единицей тока является Ампер или Ампер, названный в честь Андре Ампера, французского физика. Пару сотен лет назад он провел множество экспериментов, многие из которых включали изменение количества электрического тока, поэтому он назвал это intensité du courant или силой тока. Поэтому, когда они опубликовали его работу, они взяли букву I, и она стала стандартной до сих пор.
Вы также можете встретить формулы, в которых буква E используется вместо V. E означает ЭДС или электродвижущую силу, но не беспокойтесь об этом, просто придерживайтесь использования V и замените E на V, если видите, что оно используется в вопрос по закону Ома.
Иногда «E» используется вместо «V» для закона Ома
Покрывая V, мы получаем напряжение = ток, умноженный на сопротивление.
Найти Ток
Если мы хотим найти Ток, то пишем I = и затем закрываем букву I. Это дает нам V и R, и поскольку V выше R, как дробь, мы можем написать V ÷ R , Следовательно, ток равен напряжению, деленному на сопротивление.
Найдите ток с помощью закона Ома
Чтобы найти сопротивление
Если мы хотим найти сопротивление, мы пишем R = и закрываем R, что оставляет нас с V и I, поэтому мы пишем V ÷ I, что дает нам сопротивление = напряжение, деленное на текущий.
Найдите сопротивление по закону Ома
Давайте рассмотрим несколько примеров использования этих формул. Во-первых, давайте посмотрим, как мы находим напряжение и как оно связано с другими частями.
Пример определения напряжения
Допустим, у нас есть простая электрическая цепь с батареей и резистором. Мы не знаем, какое напряжение у батареи. Резистор равен 3 Ом, и когда мы подключаем мультиметр к цепи, мы видим, что получаем показание 2 Ампера.
Напряжение Треугольник Ома
Мы хотим найти напряжение, поэтому, используя треугольник Ом, мы покрываем V, и это дает нам V = I x R. Мы знаем, что ток равен 2 Ампера, поэтому мы записываем это, и мы знаем, что Сопротивление равно 3 Ом, поэтому мы пишем это тоже. Следовательно, 2А, умноженные на 3 Ом, дают нам 6 Вольт. Таким образом, батарея 6V.
Если вы хотите проверить свои ответы, вы можете использовать наш БЕСПЛАТНЫЙ калькулятор закона Ома. Нажмите здесь .
Если мы удвоим напряжение, соединив две батареи по 6 В последовательно, мы получим 12 В. Если мы теперь подключим это к той же цепи, ток также удвоится с 2А до 4А. Если мы снова удвоим напряжение до 24 В, ток также удвоится до 8 А.
Какая здесь связь? Таким образом, мы видим, что ток прямо пропорционален напряжению.
Зависимость тока и напряжения по закону Ома
Помните; напряжение похоже на давление. Это толкающая сила в цепи. Он толкает электроны по проводам, и мы помещаем такие вещи, как лампы, на пути электронов, чтобы они проходили через него, и это заставляет лампу загораться.
Удваивая напряжение, мы видим, что ток также удваивается, а это означает, что при увеличении давления течет больше электронов. Точно так же, как если бы мы использовали насос большего размера, потекла бы больше воды.
Определение тока Пример
Допустим, теперь у нас есть лампа на 3 Ом, подключенная к источнику питания на 6 В. Чтобы найти ток, запишем I = и закроем I треугольником. Это дает нам V ÷ R, поэтому ток равен напряжению, деленному на сопротивление. Мы знаем, что напряжение составляет 6 В, а сопротивление — 3 Ом, поэтому ток равен 2 А, и это то, что мы видим с помощью мультиметра.
Треугольник тока Ома
Кстати, если у вас нет мультиметра, мы настоятельно рекомендуем вам его приобрести, он необходим для устранения неполадок, а также для расширения ваших знаний в области электротехники. Ниже есть несколько ссылок, по которым можно получить и откуда.
Итак, мы увидели, что происходит, когда мы используем в цепи сопротивление 3 Ом. Но если мы удвоим сопротивление до 6 Ом, включив в цепь еще одну 3-омную лампу, ток уменьшится вдвое до 1А.
Если мы снова удвоим сопротивление до 12 Ом, ток снова уменьшится вдвое до 0,5А. Мы можем увидеть это визуально, потому что лампы станут менее яркими по мере уменьшения тока из-за увеличения сопротивления.
Какая здесь связь? Мы видим, что ток обратно пропорционален сопротивлению. Когда мы удвоим сопротивление, ток уменьшится вдвое. Если уменьшить сопротивление вдвое, ток удвоится.
Закон Ома Связь тока и сопротивления
Ток – это поток электронов или поток свободных электронов. Чтобы заставить эту лампу светиться, нам нужно протолкнуть через нее электроны. Как мы это делаем? Подаем напряжение на оба конца. Напряжение будет толкать электроны. Атомы внутри медной проволоки имеют свободные электроны в своей валентной оболочке, что означает, что они могут очень легко перемещаться к другим атомам меди, и они, естественно, сами по себе будут перемещаться к другим атомам, но в случайных направлениях, что для нас бесполезно. Чтобы лампа загорелась, нам нужно, чтобы много электронов двигались в одном направлении. Когда мы подключаем источник напряжения, мы используем давление батареи, чтобы проталкивать электроны по цепи в одном направлении.
Например, для питания этой резистивной лампы на 1,5 Ом с батареей на 1,5 В требуется 1 ампер тока, который равен (6 242 000 000 000 000 000) шести квинтиллионов двести сорок два квадриллиона электронов, проходящих от батареи и через лампу каждую секунду , чтобы лампа оставалась включенной на полную яркость. Если напряжение или ток уменьшится или сопротивление цепи увеличится, лампа станет тусклее.
Пример определения сопротивления
Допустим, у нас есть резистивная лампа, подключенная к источнику питания 12 В. Мы не знаем, какое сопротивление он добавляет к цепи, но мы измеряем ток как 0,5 А.
Сопротивление Закон Ома
Чтобы найти сопротивление, запишем R = и закроем R на треугольнике. У нас остались V и I, поэтому сопротивление = напряжение, деленное на ток. Мы знаем, что напряжение 12 В, а ток 0,5 А, поэтому 12, деленное на 0,5, дает сопротивление 24 Ом.
Сопротивление — это сопротивление потоку электронов. Он пытается предотвратить поток электронов. Вот почему мы используем резисторы в цепях, чтобы уменьшить ток и защитить такие компоненты, как светодиод. Если бы мы попытались подключить светодиод напрямую к 9В аккумуляторе он взорвется, потому что напряжение и ток слишком высоки. Но когда мы добавляем резистор в цепь, они уменьшаются, поэтому светодиод защищен и будет ярко светить.
Таким образом, при наличии цепи мы можем увеличить ток, увеличив напряжение, или мы также можем увеличить ток, но уменьшив сопротивление. Мы также можем уменьшить ток, увеличив сопротивление.
Обзор закона Ома
Проверьте свои навыки
Сможете ли вы решить эти задачи?
Проблема 1) Допустим, у нас есть лампа с сопротивлением 240 Ом. Если мы подключим это к розетке в США, где используется 120 В, какой будет ток?
Проблема 1
Проблема 2) Если я включу ту же лампу с резистором 240 Ом в розетку в Великобритании, мы получим ток 0,958 А, так какое же приложенное напряжение?
Задача 2
Решения
Задача 1) Чтобы найти ток, мы используем формулу I = V ÷ R.