Правило ома: Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи — урок. Физика, 8 класс.

Законы Ома и Кирхгофа, теория и примеры

Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Главная Справочник Физика Законы Ома и Кирхгофа

Закон Ома является основным законом, который используют при расчетах цепей постоянного тока. Он является фундаментальным и может применяться для любых физических систем, где есть потоки частиц и поля, преодолевается сопротивление.

Законы или правила Кирхгофа являются приложением к закону Ома, используемым для расчета сложных электрических цепей постоянного тока.

Закон Ома

Обобщенный закон Ома для неоднородного участка цепи (участка цепи, содержащего источник ЭДС) имеет вид:

   

– разность потенциалов на концах участка цепи; – ЭДС источника на рассматриваемом участке цепи; R – внешнее сопротивление цепи; r – внутреннее сопротивление источника ЭДС. Если цепь разомкнута, значит, тока в ней нет (), то из (2) получим:

   

ЭДС, действующая в незамкнутой цепи, равна разности потенциалов на ее концах. Получается, для нахождения ЭДС источника следует измерить разность потенциалов на его клеммах при незамкнутой цепи.

Закон Ома для замкнутой цепи записывают как:

   

Величину иногда называют полным сопротивлением цепи. Формула (2) показывает, что электродвижущая сила источника тока, деленная на полное сопротивление равна силе тока в цепи.

Закон Кирхгофа

Пусть имеется произвольная разветвленная сеть проводников. В отдельных участках включены разнообразные источники тока. ЭДС источников постоянны и будем считать известными. При этом токи во всех участках цепи и разности потенциалов на них можно вычислить при помощи закона Ома и закона сохранения заряда.

Для упрощения решения задач по расчетам разветвлённых электрических цепей, имеющих несколько замкнутых контуров, несколько источников ЭДС, используют законы (или правила) Кирхгофа. Правила Кирхгофа служат для того, чтобы составить систему уравнений, из которой находят силы тока в элементах сложной разветвленной цепи.

Первый закон Кирхгофа

Сумма токов в узле цепи с учетом их знаков равна нулю:

   

Первое правило Кирхгофа является следствием закона сохранения электрического заряда. Алгебраическая сумма токов, сходящихся в любом узле цепи – это заряд, который приходит в узел за единицу времени.

При составлении уравнение используя законы Кирхгофа важно учитывать знаки с которыми силы токов входят в эти уравнения. Следует считать, что токи, идущие к точке разветвления, и исходящие от разветвления имеют противоположные знаки. При этом нужно для себя определить какое направление (к узлу или от узла) считать положительным.

Второй закон Кирхгофа

Произведение алгебраической величины силы тока (I) на сумму вешних и внутренних сопротивлений всех участков замкнутого контура равно сумме алгебраических значений сторонних ЭДС () рассматриваемого контура:

   

Каждое произведение определяет разность потенциалов, которая существовала бы между концами соответствующего участка, если бы ЭДС в нем была равно нулю. Величину называют падением напряжения, которое вызывается током.

Второй закон Кирхгофа иногда формулируют следующим образом:

Для замкнутого контура сумма падений напряжения есть сума ЭДС в рассматриваемом контуре.

Второе правило (закон) Кирхгофа является следствием обобщенного закона Ома. Так, если в изолированной замкнутой цепи есть один источник ЭДС, то сила тока в цепи будет такой, что сумма падения напряжения на внешнем сопротивлении и внутреннем сопротивлении источника будет равна сторонней ЭДС источника. Если источников ЭДС несколько, то берут их алгебраическую сумму. Знак ЭДС выбирается положительным, если при движении по контуру в положительном направлении первым встречается отрицательный полюс источника. (За положительное направление обхода контура принимают направление обхода цепи либо по часовой стрелке, либо против нее).

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Закон Ома ? для участка цепи, формула.

Закон Ома ? в дифференциальной форме для полной цепи и её участка

Автор Даниил Леонидович На чтение 5 мин. Просмотров 11k. Опубликовано 18 ноября Обновлено 18 ноября

Физический закон ома получен путём экспериментов. 3 формулировки ома — одни из основополагающих в физике, устанавливающие связь между электротоком, сопротивлением и энергонапряжением. Год открытия – 1826. Впервые все 3 физических закона ома сформулировал физик-экспериментатор немецкого происхождения Георг Ом, с фамилией которого связано их определение.

Содержание

1. Мнемоническая схема
2. Применение на линии электропередач
3. Отображение в дифференциальной форме
4. Переменный ток
5. Как трактуется правило Ома
6. Интерпретация
7. Методы запоминания формулы

Мнемоническая схема

Согласно мнемосхеме, чтобы высчитать электросопротивление по закону ома для участка цепи постоянного тока, необходимо комплексное напряжение на участке цепи разделить на силу тока для полной цепи. Однако, с физико-математической точки зрения, формулу ома для участка цепи для вычисления только по первому закону ома принято считать неполной.

Альтернативный способ вычислить токовое сопротивление по закону ома кратко подразумевает умножение электросопротивления материи, из которой выполнен проводник, на длину с последующим делением на площадь пересекающегося сечения.

Для выполнения вычислений сформулируйте по закону ома для участка цепи уравнение, исходя из имеющихся числовых данных:

Применение на линии электропередач

В процессе доставки на линию электропередач потери энергии должны быть минимизированы. Причиной энергетических потерь является нагрев провода, во время которого энергия электротока превращается в теплоэнергию.

Чтобы дать определение по закону ома потерянной мощности, необходимо показатель электрической мощности во второй степени умножить на внутреннее сопротивление источника напряжения и разделить на ЭДС в квадрате.

Из этого следует, что рост потери энергомощности осуществляется пропорционально протяжённости линии электропередач и квадрату электродвижущей силы.

Поскольку электродвижущую силу ограничивает прочность обмотки генератора, то повышение энергонапряжения возможно после того, как из генератора выйдет электроток, на участке входа линии.

Переменный ток легче всего распределяется по линии через трансформатор. Однако, поскольку следствием повышения энергонапряжения является потеря коронирования, а надёжность изоляции обеспечивается с трудом, напряжение на участке цепи протяжённой линии электропередач не превышает миллиона вольт.

Внимание!

Поведение линии электропередач в пространстве подобно антенне, ввиду чего берётся во внимание потеря на излучение.

Отображение в дифференциальной форме

На подсчёт сопротивления влияет тип материи, по которой протекает электроток, а также геометрические габариты проводника.

Дифференциальная форма формулировки Ома, записывающаяся достаточно кратко, отображает электропроводящие характеристики изотропных материалов и заключается в умножении удельной проводимости на вектор напряжённости электрополя с целью вычисления вектора плотности энерготока.

Для выполнения требуемых вычислений, уравнение сформулируйте по закону ома:

Интересно!

Если исходить из научных данных, следует сделать вывод о законе ома в дифференциальной форме об отсутствии зависимого соотношения геометрических габаритов.

При использовании анизотропеновых электроэлементов нередко встречается несовпадение вектора плотности токового энергонапряжения. Данное суждение справедливо для закона ома в интегральной и дифференциальной формах.

Переменный ток

Величины являются комплексными, если речь идёт о синусоидальных формах энерготока с циклической частотой, в цепях которых присутствуют активная ёмкость с индуктивностью.

В перечень комплексных величин входят:

• разность между потенциалами;
• сила тока;
• комплексное электросопротивление;
• модуль импеданса;
• разность индуктивного и ёмкостного сопротивлений;
• омическое электросопротивление;
• фаза импеданса.

Если несинусоидальный энерготок допустимо измерить временными показателями, закон ома для неполной электрической цепи может быть представлен в виде сложенных синусоидальных Фурье-компонентов. В линейной цепи составные элементы фурье-разложения являются независимо функционирующими. В нелинейных цепях образуются гармоники и множество колебаний. Таким образом, можно сделать вывод о невозможности выполнения правила Ома для нелинейной электроцепи.

Внимание!

Гармоника – это колебание, частота которого кратна частоте напряжения.

Как трактуется правило Ома

Так как обобщённая формула ома не считается основополагающей, правило применяется для описания разновидностей проводников в условиях приближения незначительной частоты, плотности тока и напряжения электрополя. Следует отметить, что в ряде случаев как первый закон, так и второй закон, применяемый для полной цепи, не соблюдаются.

Существует теория Друде, для выражения которой используются следующие величины:

• удельная электропроводимость;
• концентрированное размещение электронов;
• показатель элементарного заряда;
• время затихания по импульсам;
• эффективная масса электрона.

Внимание!

Все формулы Ома – первый, второй физический закон ома и третий распространяются на омические компоненты.

Перечень условий, при которых становится невозможным соблюдения правила Ома:

1. высокие частоты с чрезмерно большой скоростью изменения электротока;
2. пониженная температура сверхпроводимого вещества;
3. перегрев проводника проходящим электротоком;
4. в ситуации пробоя, возникшего в результате подсоединения к проводниковому элементу высокого напряжения;
5. в вакуумной или газонаполненной электролампе;
6. для гетерогенного полупроводникового прибора;
7. при образовании пространственного диэлектрического заряда в контакте металлического диэлектрика.

Интерпретация

Определяющаяся действием приложенного напряжения мощностная сила тока является пропорциональной показателю его напряжения. К примеру, при двойном увеличении приложенного напряжения, интенсивность постоянного тока также удваивается.

Интересно!

Наиболее часто правило Ома применяется для металла и керамики.

Методы запоминания формулы

Чтобы легче запомнить формулу расчёта напряжения на участке цепи, следует выписать на бумажном листе все величины, из которых она состоит, в которую также входит сопротивление и сила тока. Искомую величину закрыть пальцем, вследствие чего соотношение оставшихся величин будет отображать действие, которое необходимо совершить для её вычисления.

Ниже будет представлено видео с подробным объяснением всех правил и формул, относящихся к рассматриваемой теме.

Закон Ома – один из самых несложных для понимания, который входит в программу школьных учебников физики начального уровня. Пользуясь графическим приёмом расчёта величин – при необходимости или для самопроверки, можно получить безошибочные результаты вычислений.

Георг Ом | Биография и факты

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Обзор недели
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.

• Студенческий портал
  Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
• Спасение Земли
  Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
• SpaceNext50
  Britannica представляет SpaceNext50. От полёта на Луну до управления космосом — мы изучаем широкий спектр тем, которые подпитывают наше любопытство к космосу!

Содержание

• Введение

Краткие факты

• Факты и сопутствующий контент

Викторины

• Физика и естественное право
• Лики науки

Закон Ома

Закон Ома закон является основным правилом электричества объясняет отношения между электрическим током, напряжением и сопротивлением. Ом Закон был назван в честь немецкого физика Георга Ома, который открыл это правило или закон.

Ом заявление закона

Ом Закон гласит, что электрический ток, протекающий через проводник прямо пропорционален напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. В других Другими словами, электрический ток, протекающий по проводнику увеличивается с увеличением напряжения (если сопротивление не изменилось), в то время как электрический ток, протекающий через проводник уменьшается с увеличением сопротивления проводника (Если напряжение не изменилось).

Ом закон математически записывается как

Где V = Напряжение, подаваемое на проводник,
I = Электрический ток, протекающий через проводник,
R = сопротивление проводника

Электрический определение тока, напряжения и сопротивления

Электрический ток: числа бесплатно электроны проходят через проводник за одну секунду называется электрическим током. Электрический ток измеряется в Ампер (А).

Напряжение: Разница в электрическом потенциальная энергия заряженных частиц между двумя точки внутри эл. поле называется напряжением. Свободные электроны на более высокий потенциал имеет больше электрической потенциальной энергии тогда как свободные электроны при более низком потенциале имеют меньше электрическая потенциальная энергия. Напряжение измеряется в вольтах (В).

Сопротивление: Сопротивление — это сила, противодействующая потоку электронов. электроны, свободно движущиеся по проводнику, будут постоянно сталкиваются с атомами (которые действуют как барьеры). Это приводит к тому, что свободные электроны теряют свою энергию. Следовательно, электрический ток уменьшается. Сопротивление измеряется в омах (Ом).

Ом объяснение закона с примером

понятие закона Ома легко понять с водой аналогия. Разница в давлении воды между двумя точками в баке вода течет. Здесь разница в давлении воды сравнивается с напряжения или разности потенциалов. Скорость, с которой течет вода в секунду по сравнению с электрическим током. Препятствие что уменьшает расход воды по сравнению с сопротивлением.

Подано напряжение проводнику

Когда к проводнику приложено напряжение, свободные электроны кинетический энергии и начинает течь от более высокого потенциала проводника к более низкому потенциалу проводника. В течение путешествие из одного конца в другой конец проводника свободные электроны сталкиваются с атомами или ионами.

Когда свободные электроны, движущиеся в проводнике, сталкиваются с атомов, они теряют свою кинетическую энергию. Энергетическая потеря свободного электроны выделяются в виде тепла. Однако из-за непрерывная подача внешнего электрического поля или напряжения, свободные электроны снова ускоряются. Свободные электроны движутся через проводник снова сталкиваются с атомами и теряют свою кинетическая энергия.

В Таким образом, свободные электроны, движущиеся через проводник постоянно сталкиваются с атомами. Из-за этого непрерывного столкновения средняя скорость свободных электронов уменьшается. Следовательно, количество свободных электронов, перетекающих из одной точки в другая точка внутри проводника уменьшается. Поэтому, электрический ток уменьшается.

Если напряжение применительно к проводнику увеличивается

Если напряжение или электрическое поле, приложенное к проводнику, равно увеличивается, свободные электроны получают большое количество кинетической энергия. Следовательно, скорость свободных электронов увеличивается.

Когда свободные электроны, движущиеся по проводнику, сталкиваются с атомами они теряют свою кинетическую энергию. Однако из-за к непрерывной подаче напряжения свободные электроны снова достичь их скорости. Свободные электроны, движущиеся через проводник снова сталкивается с атомами и теряет их кинетическая энергия.

В Таким образом, свободные электроны, протекающие через проводник постоянно сталкиваются с атомами. Из-за этого непрерывное столкновение, средняя скорость свободного электронов уменьшается. Однако мы предоставили больше энергии или электрического поля к свободным электронам, чем в предыдущем случае. Следовательно, средняя скорость свободных электронов увеличивается если сравнивать с предыдущим случаем. Следовательно, электрическая ток увеличивается.

Если напряжение прикладываемое к проводнику, остается постоянным, а сопротивление равно увеличилось

Если напряжение или электрическое поле, приложенное к свободным электронам в проводник остается постоянным, а сопротивление увеличивается. проводник, число столкновений с атомами увеличивается. В результате средний дрейф скорость свободных электронов уменьшается. Следовательно электрический ток уменьшается.

сила притяжения ядра также влияет на скорость свободные электроны. Сила притяжения ядра всегда пытается притянуть свободные электроны. Это уменьшает скорость свободных электронов. В результате электрический ток уменьшается.

Разное формулировка уравнения закона Ома

В электрические цепи, уравнение закона Ома состоит из трех разными способами в зависимости от того, что мы хотим решить.

Ом уравнение закона для нахождения электрического тока:

In чтобы решить электрический ток, уравнение закона Ома записывается как

приведенное выше уравнение говорит нам, что электрический ток увеличивается при увеличении напряжения (если сопротивление не изменилось) тогда как электрический ток уменьшается с увеличением сопротивление (если напряжение не меняется).

Ом уравнение закона для нахождения сопротивления:

В чтобы решить сопротивление, уравнение закона Ома записывается как

приведенное выше уравнение говорит нам, что сопротивление увеличивается с увеличение напряжения (если электрический ток не изменяется) тогда как сопротивление уменьшается с увеличением электрического ток (если напряжение не меняется).

Ом Уравнение закона для нахождения напряжения:

В Чтобы решить напряжение, уравнение закона Ома записывается как

приведенное выше уравнение говорит нам, что напряжение увеличивается с увеличение электрического тока (если сопротивление не изменилось) или напряжение увеличивается с увеличением сопротивления (если ток не меняется).