Как записывается закон ома для участка цепи: Закон Ома для участка цепи

Закон Ома для участка цепи

В § 8-и мы начали знакомство с физической величиной «электрическое сопротивление». Продолжим его – проделаем опыт. Нам потребуются источник электроэнергии, амперметр, вольтметр, реостат и два резистора (две нихромовые спирали) с различными сопротивлениями.

Соберём цепь, как показано на рисунке слева или на схеме в конце параграфа. Перемещая движок реостата, поочерёдно установим значения силы тока 0,4 А, 0,6 А, 0,8 А, 1 А. Запишем показания амперметра и вольтметра в таблицу. Повторим опыт, заменив резистор, и дополним таблицу:

	Первый резистор				Второй резистор
I , A	0,4	0,6	0,8	1,0	0,4	0,6	0,8	1,0
U , В	1,6	2,4	3,2	4,0	2,4	3,6	4,8	6,0
Поделив напряжение на силу тока, обнаружим закономерность:
R = U/I	4	4	4	4	6	6	6	6

Закономерность в том, что вне зависимости от значений напряжения и силы тока их частное остаётся постоянным для каждого резистора. Проверьте: после деления каждого числа строки (U, В) на расположенное над ним число строки (I, А) получаются одинаковые результаты во всех колонках левой половины таблицы: 4 В/А и во всех колонках правой половины таблицы: 6 В/А. Это показывает, что величина R является характеристикой именно изучаемого участка цепи – резистора.

Заметим, что эта закономерность всегда справедлива для металлических проводников в твёрдом или жидком состоянии; для других проводников она справедлива не всегда. Однако величину R, равную отношению U/I, всегда называют электрическим сопротивлением проводника независимо от его материала и состояния, а 1 В/А называют 1 Ом. Следовательно, 1 Ом – сопротивление такого проводника, в котором возникнет ток 1 А, если на концах проводника напряжение 1 В.

Связь между величинами U, I, R обычно записывается в виде формулы, известной как закон Ома для участка цепи:

» border=»0″ cellspacing=»0″ cellpadding=»0″>

	I   =	U			I   – сила тока в участке цепи, А U – приложенное напряжение, В R – сопротивление участка цепи, Ом
		R

Чтобы выяснить, как следует прочитать эту формулу, вспомним знания по алгебре о видах пропорциональности величин.

прямая пропорциональность:	Y  =  k · X	→	I  =  1/R · U
обратная пропорциональность:	Y  =  k / X	→	I  =  U / R

Из первой строки следует: при постоянном сопротивлении величина ¹/_R тоже постоянна, поэтому сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах участка цепи. Из второй строки: при постоянном напряжении сила тока обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи. Объединяя это, получаем формулировку закона Ома для участка цепи: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

Примечание. С точки зрения алгебры, формулу закона Ома можно записать в такой форме: U=I·R. Применим её для изучения цепи, изображённой на схеме. Допустим, клеммы A и B присоединены к источнику с напряжением 10 В, однако вольтметр позволяет измерить напряжение не более 6 В (см. рисунок в начале параграфа). Поэтому нам нужно создать падение напряжения на реостате на 4 В или более. Как это сделать? Чем правее мы смещаем движок, тем больше сопротивление реостата, и, согласно формуле U=I·R, больше напряжение на реостате, которое и называют падением напряжения. В результате на резисторе напряжение снижается и может стать менее 6 В, что нам и нужно.

Опубликовано в разделах: 8 класс, Постоянный электрический ток

формула, определение и решение задачи

Главная » Теория и расчёты

16.05.2020Рубрика: Теория и расчёты

Закон Ома для участка цепи – полученный экспериментальным (эмпирическим) путём закон, который устанавливает связь силы тока на участке цепи с напряжением на концах этого участка и его сопротивлением.

Содержание

1. Формулировка закона Ома для полной цепи
2. Формулы для закона Ома
3. Примера задачи с её решением

Формулировка закона Ома для полной цепи

Сформулированный закон Ома для участка цепи будет таким. Сила тока(I) на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению(U) на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлению(R).

Формулы для закона Ома

Формула закона Ома для участка цепи записывается в следующем виде:

• I – сила тока в проводнике, А;
• U – электрическое напряжение (разность потенциалов), В;
• R – электрическое сопротивление (или просто сопротивление) проводника, Ом.

Также из этой формулы можно выразить U и R:

Для полного понимания закона Ома для участка цепи, посмотрите видео:

Примера задачи с её решением

window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1322829-2’, blockId: ‘R-A-1322829-2’ })})»+»ipt>»; cachedBlocksArray[111177] = «window.yaContextCb. push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1322829-7’, blockId: ‘R-A-1322829-7’ })})»+»ipt>»; cachedBlocksArray[107464] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1322829-3’, blockId: ‘R-A-1322829-3’ })})»+»ipt>»; cachedBlocksArray[96975] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1322829-10’, blockId: ‘R-A-1322829-10’ })})»+»ipt>»; cachedBlocksArray[286508] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1322829-13’, blockId: ‘R-A-1322829-13’ })})»+»ipt>»; cachedBlocksArray[117254] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1322829-9’, blockId: ‘R-A-1322829-9’ })})»+»ipt>»; cachedBlocksArray[96973] = «window.yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1322829-4’, blockId: ‘R-A-1322829-4’ })})»+»ipt>»; cachedBlocksArray[96972] = «
window. yaContextCb.push(()=>{ Ya.Context.AdvManager.render({ renderTo: ‘yandex_rtb_R-A-1322829-8’, blockId: ‘R-A-1322829-8’ })})»+»ipt>
«;

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Электрические цепи: проверка закона Ома — 2133 слов

Введение

Анализ состоит из трех разделов, где первая часть использовалась для экспериментальной проверки закона Ома. Второй и третий эксперименты были проведены для оценки цепей делителя напряжения и тока. В целом, целью CEN201: Лабораторный эксперимент 1 – Электрические цепи было:

1. Экспериментальная проверка закона Ома путем поддержания постоянного напряжения и изменения сопротивления.
2. Экспериментально проверить формулу делителя напряжения.
3. Для экспериментальной проверки формулы делителя тока.

Теоретическая основа

Закон Ома определяет зависимость между напряжением и током идеального проводника. Эта взаимосвязь была впервые обнаружена немецким физиком Георгом Омом в 1826 году (Engineermaths, nd; University of Kentucky, nd). Закон гласит, что ток, проходящий через электрическую цепь, прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению системы при постоянной температуре (Engineermaths, nd; Technical Books Pdf, nd). Соотношение закона Ома представлено уравнением 1, которое иллюстрирует, что если известны два значения напряжения, тока или сопротивления, можно определить недостающую величину (Технические книги Pdf, n.d). Графическое представление закона Ома называется треугольником закона Ома, показанным на рисунке 1. На рисунке 2 показаны различные комбинации законов Ома, показывающие, как могут быть рассчитаны различные параметры.

I = V/R (уравнение 1), где

• I = ток в амперах (А)
• В = напряжение в вольтах (В)
• R = сопротивление в Омах (Ом)

Рисунок 1. Треугольник закона Ома (Technical Books Pdf, n.d). Рисунок 2. Различные комбинации законов Ома (Technical Books Pdf, nd).

Закон Ома широко используется в расчетах и ​​проектах электроники. Устройства, которые подчиняются закону Ома, называются омическими, тогда как те, которые не подчиняются, называются неомическими (Университет Кентукки, nd). Резисторы и кабели являются примерами омических устройств, тогда как диоды и транзисторы относятся к категории неомических (Университет Кентукки, nd). Взаимосвязь различных факторов закона Ома может быть установлена ​​экспериментально. В связи с этим первая часть эксперимента заключалась в проверке закона Ома путем определения тока через разное сопротивление при постоянном напряжении. В анализе использовалась простая схема, подобная той, что показана на рис. 3, где график зависимости тока от сопротивления был построен по строгому закону Ома.

Второй эксперимент использовался для исследования схемы делителя напряжения и проверки ее формул. Формула делителя напряжения показывает, как напряжение делится между последовательно соединенными резисторами. Рассмотрим схему на рисунке 3, ток, протекающий через цепь, можно рассчитать с помощью уравнения 2. Общее сопротивление цепи будет суммой номиналов резисторов 1 и 2, поскольку они соединены последовательно, как показано в уравнении 2. Напряжение на резисторе 2 можно рассчитать с помощью уравнения 4. Подставив уравнения 2 и 3 в уравнение 4, значение напряжения на резисторе 2 можно рассчитать с помощью выражения 5, которое представляет собой формулу делителя напряжения. Уравнение показывает, что напряжение на последовательных резисторах равно произведению отношения его сопротивления к суммарному значению всех резисторов, умноженному на общее напряжение (Калифорнийский университет, nd). Та же процедура может быть использована для определения напряжения на резисторе 1, которое дано в уравнении 6. Формула делителя напряжения была проверена экспериментально в этом анализе.

Рис. 3. Типичная схема с двумя последовательно соединенными резисторами (Калифорнийский университет, без даты).

I8 = Vs/Req (уравнение 2)

Req = R1 + R2 (уравнение 3)

V2 = R2I8 (уравнение 4)

/ R8 = R+R8 (Уравнение 5)

V1 = R1 / R1+R2 = V8 (Уравнение 6), где

• i _с = ток, проходящий через цепь
• v _с = напряжение в цепи
• Req = эквивалентное сопротивление (общее сопротивление системы)
• R1 = значение сопротивления резистора 1
• R2 = значение сопротивления резистора 2
• v ₂ = напряжение на резисторе 2 напряжение на резисторе 1

Третий эксперимент был использован для анализа схемы делителя тока и проверки ее формул. Формула делителя тока показывает, как делится ток при прохождении через параллельные резисторы. Рассмотрим схему на рис. 4. Общее сопротивление можно рассчитать по уравнению 7. Напряжение в точках 1 и 2 равно выражению 8. Применив законы Ома к каждому резистору, можно определить ток по уравнению 9.и 10 для резисторов 1 и 2 соответственно (Университет Саймона Фрейзера, nd). Формулы делителя показывают, что ток, проходящий через набор резисторов в параллельной конфигурации, разделяется таким образом, что большее количество течет по пути с меньшим сопротивлением. Если один из резисторов имеет нулевое сопротивление (короткое замыкание), весь ток проходит через другой. Текущая формула делителя была проверена экспериментально в исследовании.

Рис. 4. Типичная схема с двумя резисторами в параллельной конфигурации (Калифорнийский университет, без даты).

Треб. = R1R2 / R1 + R2 (уравнение 7)

V12 = I8Req (уравнение 8)

I1 = V12/R1 = Треб./R1*I8 = R1 / R1 + R2*I8 (уравнение 9) )

I2 = V12 / R2 = Req / R2 * I8 = R1 / R1 + R2 * I8 (уравнение 10) где,

• i _с = ток, проходящий через цепь
• v _с = напряжение в цепи
• Req = эквивалентное сопротивление (общее сопротивление системы)
• R1 = значение сопротивления резистора 1
• R2 = значение сопротивления резистора 2
• В ₁₂ = напряжение между точками 1 и 2
• i ₁ = ток, протекающий через резистор 1

Методика

Аппаратура

Эксперимент проводился с использованием передовой электронной экспериментальной платформы, платы электрических сетей и мультиметра, которые представлены на рисунках 5.

Рисунок 5. Перечень оборудования, использованного при анализе (усовершенствованная электронная экспериментальная платформа, плата электрических сетей и мультиметр) . Он также обеспечивает выход для различных схемных конфигураций.

Плата электрической сети представляет собой схемную платформу, которая соединяет различные компоненты цепи, такие как резисторы и кабели.

Мультиметр – портативный прибор для измерения тока, напряжения и сопротивления цепи или различных компонентов, используемых в электрической сети.

Процедура

Анализ состоит из трех частей, где первая часть использовалась для проверки закона Ома, а во второй и третьей части были исследованы цепи делителя напряжения и тока соответственно. Первый эксперимент начался с отключения питания модуля усовершенствованной электронной экспериментальной платформы. Перемычка между розетками 1.6 и 1.7 была подключена. После этого также был подключен лид между 1.10 и 1.12. Мультиметр в режиме постоянного тока был подключен между гнездом 1. 13 (плюс) и 1.2 (общий). Схема, рассмотренная для этого эксперимента, представлена ​​на рисунке 6. Значение переменного резистора было установлено на 100 Ом. Был включен модуль питания усовершенствованной электронной экспериментальной платформы. Значение тока было измерено и записано в Таблицу 1. Эксперимент был повторен для различных значений сопротивления (200 Ом, 300 Ом, 400 Ом, 500 Ом, 600 Ом, 700 Ом и 800 Ом).

Рис. 6. Схема по закону Ома, используемая для анализа.

Вторая часть анализа была использована для исследования схемы делителя напряжения и проверки формулы. Эксперимент начался с того, что питание модуля усовершенствованной электронной экспериментальной платформы было отключено. После этого были подключены закорачивающие перемычки между розетками 3.2 и 3.3, а также между розетками 3.8 и 3.11. Напряжения на резисторах 6 и 7 были рассчитаны с использованием уравнений, аналогичных уравнениям 5 и 6, и записаны в Таблицу 2. Блок питания модуля усовершенствованной электронной экспериментальной платформы был включен, и напряжения на резисторах R6 и R7 были измерены и записаны в Таблицу 2. На Рисунке 7 показана схема делителя напряжения, рассматриваемая при анализе.

Рис. 7. Схема делителя напряжения, рассматриваемая при анализе.

Третий эксперимент был использован для исследования схемы делителя и проверки формулы. Упражнение началось с отключения питания модуля усовершенствованной электронной экспериментальной платформы. Провода между розетками 3.3 и 3.6, 3.5 и 3.13, а также между 3.2 и 3.3 были подключены, как описано в лабораторном руководстве. В анализе использовалась схема делителя тока, представленная на рис. 8. Используя аналогичные уравнения для 9и 10, ток, проходящий через R6 и R8 . После этого был включен источник питания модуля усовершенствованной электронной экспериментальной платформы, а также токи через R6 и R8 с помощью мультиметра в соответствии с подключениями, указанными в лабораторном руководстве. Расчетные и измеренные значения занесены в Таблицу 3.

Рис. 8. Схема делителя тока, рассматриваемая при анализе.

Результаты

Результаты проверки закона Ома, формулы делителя напряжения и тока были записаны в Таблицы 1, 2 и 3 соответственно.

Таблица 1. Результаты эксперимента по проверке закона Ома

Пример расчета;

Учитывая первый эксперимент с сопротивлением 100 Ом.

I = V/R

• I = ток
• V = напряжение = 12 В
• R = 100 Ом

I = V/R = 12/100 = 0,12 A = 1204 мА 9000 = погрешность Теоретическое значение – Экспериментальное значение / Теоретическое значение * 100 = 120 – 119,986 / 120 * 100 = 0,012%

Рисунок 9. График зависимости тока от сопротивления.

Таблица 2. Результаты были получены в результате эксперимента с делителем напряжения.

Пример расчета;

Расчетное напряжение на резисторе R6

V6 = R6 / R7 + R6 * V8 = 1000 / 1000 + 1500 * 12 = 4,8 В

Погрешность в процентах = Теоретическое значение – Экспериментальное значение / Теоретическое значение * 100 = 4,800 – 4,900 / Теоретическое значение * 100 = 2,10%

Расчетное напряжение на R7

V7 = R7 / R6 + R7 * V8 = 1500 / 1000 + 1500 * 12 = 7,2 вольта

Процентная ошибка = Теоретическое значение – Экспериментальное значение / Теоретическое значение * 100 = 7,200 – 7,257 / 7,200 * 100 = 0,80%

Процентная ошибка для полного напряжения;

Процентная ошибка = Теоретическое значение – Экспериментальное значение / Теоретическое значение * 100 = 12,000 – 12,157 / 12,000 * 100 = 1,31%

Таблица 3. Результаты, полученные в ходе эксперимента с делителем тока.

Пример расчета;

Расчетный ток в R6

I6 = V12 / V6 = 12/100 = 12 мА

Погрешность в процентах = Теоретическое значение – Экспериментальное значение / Теоретическое значение * 100 = 12,000 – 12,367 / 12,000 * 100 = 0,031%

Расчетный ток в R7

I8 = V12/R8 = 12/60 = Теоретическое значение – Экспериментальное значение / Теоретическое значение * 100 = 17,650 – 18,162 / 17,650 * 100 = 2,90%

Расчетный общий ток;

Req = R1R2 / R1+R2 = 1000 * 680 / 1000 + 680 = 404,762 Ом

V12 = IsReq = 12 v = Is * 404,762 Ом

I _S = 12 В / 404,762 ω = 29,650 мА

Процентная ошибка = теоретическое значение — Экспериментальное значение / Thoeretication * 100 = 29,650 — 30,503 / 29,650 * 100 = 2,88%

. В эксперименте закон Ома определяли путем измерения тока через различные сопротивления при постоянном напряжении. Как измеренные, так и рассчитанные значения показывают, что ток уменьшается с увеличением сопротивления, как показано на рисунке 9.

. Было обнаружено, что существует небольшая разница между измеренным и рассчитанным током, проходящим через различные сопротивления. Измеренный ток оказался выше расчетных значений, что может быть связано с некоторым сопротивлением соединительных кабелей и измерительных устройств, которое предполагается при теоретическом рассмотрении. Второй эксперимент показывает, что напряжение на резисторе R7 (7,257 вольта) было выше, чем на резисторе R6 (4,901 вольта). Результаты показывают, что напряжение разделяется в зависимости от значения сопротивления. Чем больше номинал резистора, тем больше напряжение на нем. В третьем эксперименте было обнаружено, что больший ток проходит через R8, который имеет меньшее сопротивление, чем R6. Таким образом, формула делителя тока была проверена экспериментально.

Заключение

Цели анализа были достигнуты, и в первой части эксперимента был сделан вывод, что ток, проходящий через электрическую цепь, обратно пропорционален сопротивлению системы. Формула делителя напряжения была проверена экспериментально, и был сделан вывод, что напряжение делится пропорционально величине сопротивления. В третьем эксперименте было установлено, что ток разделяется таким образом, что большее его количество протекает через путь с меньшим сопротивлением для резисторов, расположенных параллельно в цепи делителя.

Послелабораторные вопросы

• Вопрос 1.1: Сопротивление обратно пропорционально току для источника постоянного напряжения.
• Вопрос 1.2: Ток уменьшится, если напряжение, подаваемое на переменный резистор, уменьшится наполовину, поскольку эти два параметра прямо пропорциональны по закону Ома.
• Вопрос 2.1: Напряжение прямо пропорционально номиналу каждого резистора в цепи делителя.
• Вопрос 3.1: В цепи делителя больший ток протекает по пути с меньшим сопротивлением. Через R6 проходит меньший ток по сравнению с R7.

Ссылки

Инженерная математика, (без даты). Введение в закон Ома .

Университет Саймона Фрейзера. (н.д). КВЛ Пример резисторного делителя напряжения .

Университет Кентукки. (н.д). Закон Ома и сопротивление .

Технические книги Pdf. (н.д). Формула закона Ома .

Калифорнийский университет. (н.д). Делители напряжения и тока .

Использование закона Ома — физика для старших классов

Все ресурсы по физике для старших классов

6 диагностических тестов 233 практических теста Вопрос дня Карточки Learn by Concept

← Предыдущая 1 2 Следующая →

Справка по физике для старших классов » Электричество и магнетизм » Электрические схемы » Схемные расчеты и концепции » Используйте закон Ома

Какое напряжение в цепи с током и сопротивлением?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

Для этой задачи используйте закон Ома: . В этом уравнении напряжение, ток и сопротивление.

Подставьте данные значения и определите напряжение.

Сообщить об ошибке

Какова сила тока в цепи с напряжением  и общим сопротивлением ?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

Для этой задачи используйте закон Ома: . В этом уравнении напряжение, ток и сопротивление.

Мы можем изменить уравнение, чтобы решить его специально для .

Подставьте данные значения напряжения и сопротивления, чтобы найти ток.

Сообщить об ошибке

Чему равно сопротивление в цепи с напряжением  и током ?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Пояснение:

Для этой задачи используйте закон Ома: .

В этом уравнении напряжение, ток и сопротивление.

Мы можем изменить уравнение, чтобы решить его специально для .

Подставьте данные значения напряжения и тока и определите сопротивление.

Сообщить об ошибке

Аккумулятор подключен к цепи. Измеренный ток. Чему равно сопротивление?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

В этой задаче используйте закон Ома: .

Нам известны напряжение и ток, что позволяет нам найти сопротивление.

Сообщить об ошибке

Замкнутая электрическая цепь устроена так, что есть ток и напряжение . Какое сопротивление в цепи?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

В этой задаче используйте закон Ома: .

Нам даны ток и напряжение. Используя эти термины, мы можем найти сопротивление.

Сообщить об ошибке

Ток в цепи равен . Если напряжение, то каково полное сопротивление?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Для этой задачи используйте закон Ома:

Нам известны ток и напряжение, что позволяет нам найти сопротивление.

Сообщить об ошибке

Суммарное сопротивление электрической цепи составляет . Какой ток?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Для этой задачи используйте закон Ома:

Нам известны сопротивление и напряжение, что позволяет нам найти ток.

Сообщить об ошибке

Электрическая цепь имеет ток и сопротивление. Какое напряжение?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Для этой задачи используйте закон Ома:

Нам известны сопротивление и ток, что позволяет нам найти напряжение.

Сообщить об ошибке

Электрическая цепь имеет ток и сопротивление. Какое напряжение?

Возможные ответы:

Правильный ответ:

Объяснение:

Для этой задачи используйте закон Ома:

Нам известны сопротивление и ток, что позволяет нам найти напряжение.

Сообщить об ошибке

Цепь имеет ток, , напряжение, и сопротивление, .