Все законы ома определения и формулы: Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи — урок. Физика, 8 класс.

Закон Ома простыми словами — формулировка для участка и полной цепи

Содержание

• 1 Закон Ома – определение
• 2 Закон Ома – формула
• 3 Закон Ома для участка цепи
  • 3.1 С ЭДС
  • 3.2 Без ЭДС
• 4 Закон Ома для полной (замкнутой) цепи
  • 4.1 Вывод формулы закона Ома для замкнутой цепи
• 5 Закон Ома в дифференциальной форме
• 6 Закон Ома в интегральной форме
• 7 Закон Ома в комплексной форме
• 8 Закон Ома для переменного тока
• 9 Закон Ома для постоянного тока
• 10 Закон Ома для однородного участка цепи
• 11 Закон Ома для неоднородного участка цепи
• 12 Закон Ома для магнитной цепи
• 13 Задачи с решениями на закон Ома

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 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 сопротивления	R = U/I
Формула напряжения	U = I × R
Формула силы тока	I = U/R

Важно!

Шпаргалка 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 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 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 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 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 сопротивления

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

Треугольник полного сопротивления

Итак, формула амплитудного значения силы тока будет выглядеть так:

Im = Um/ ((R^2 + (ωL — (1/ωC)^2

Цепь

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 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 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:

• 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.

Читайте также. Похожие записи.

• Все законы Кирхгофа — формулы и определения первого и второго закона для тока и напряжения
• Закон Кулона: основной закон электростатики кратко и понятно
• Что такое сила трения в физике — определение, формула, виды
• Все что нужно знать про преобразователи
• Термовоздушная паяльная станция с лабораторным блоком питания AOYUE 768
• Терморегулятор для теплого пола: 5 важнейших параметров выбора

Поделитесь статьей:

comments powered by HyperComments

формула взаимосвязи между электрическими величинами, порядок расчета

Фундаментальным положением, описывающим зависимость тока, сопротивления и напряжения друг от друга является закон Ома для цепи переменного тока. Основное его отличие от одноимённого положения для участка цепи заключается в учёте полного сопротивления. Эта величина зависит от активной и реактивной составляющей линии, то есть учитывает ёмкость и индуктивность. Поэтому и расчёт параметров для полной цепи по сравнению с участком выполнить будет сложнее.

• Основные понятия
  • Определение напряжения
  • Импеданс цепи
• Закон для переменного тока
• Использование формулы

Основные понятия

Вся наука электротехника построена на оперировании такими понятиями, как заряд и потенциал. Кроме этого, важными явлениями в цепи являются электрические и магнитные поля. Для того чтобы разобраться в сущности закона Ома, необходимо понимать, что представляют собой эти величины, и от чего зависят те или иные электромагнитные процессы.

Электричеством называется явление, обусловленное взаимодействием зарядов между собой и их движением. Это слово было введено в обиход Уильямом Гилбертом в 1600 году после открытия им способности некоторых тел наэлектризовываться.

Так как свои эксперименты он проводил с кусочками янтаря, то и свойство притягивать или отталкивать ими другие вещества им было названо «янтарностью», что в переводе с греческого звучит как электричество.

В дальнейшем различными ученными, такими как Эрстед, Ампер, Джоуль, Фарадей, Вольт, Ленц и Ом был открыт ряд явлений. Благодаря их исследованиям в обиходе появились понятия: электромагнитная индукция и поле, гальванический элемент, ток и потенциал. Ими была открыта связь между электричеством и магнетизмом, что привело к появлению науки, изучающей теорию электромагнитных явлений.

В 1880 году русский инженер Лачинов теоретически указал, какие условия необходимы для передачи электричества на расстояния. А через 8 лет Генрих Рудольф Герц во время экспериментов зарегистрировал электромагнитные волны.

Таким образом было установлено, что электрические заряды способны создавать вокруг себя электрическое излучение. Условно их разделили на частицы с положительным и отрицательным знаком заряда.

Было установленно, что одноимённого знака заряды притягиваются, а разноимённого — отталкиваются. Для возникновения их движения к физическому телу необходимо приложить какую-либо энергию. При их перемещении возникает магнитное поле.

Свойство материалов обеспечивать движение зарядов получило название проводимость, а величина, обратная ей, — сопротивление. Способность пропускать через себя заряды зависит от структуры кристаллической решётки вещества, её связей, дефектов и содержания примесей.

Определение напряжения

Учёными было установлено, что существует два вида перемещения зарядов — хаотичное и направленное. Первый тип не приводит ни к каким процессам, так как энергия находится в сбалансированном состоянии. Но если к телу приложить силу, заставляющую заряды следовать в одну сторону, то возникнет электрический ток.

Существует два вида:

1. Постоянный — сила и направление которого остаются постоянными во времени.
2. Переменный — имеющий разную величину в определённой точке времени и изменяющий своё движение, при этом повторяющий через равные интервалы времени своё изменение (цикл). Эта переменчивость описывается по гармоническому закону синуса или косинуса.

Заряд характеризуется таким понятием, как потенциал, то есть количеством энергии, которой он обладает. Необходимая сила для перемещения заряда из одной точки тела в другую называется напряжением.

Определяется она относительно изменения потенциала заряда. Сила тока определяется отношением количества заряда, прошедшего через тело за единицу времени, к величине этого периода. Математически она описывается выражением: Im = ΔQ/ Δt, измеряется в амперах (A).

Относительно переменного сигнала вводится дополнительная величина — частота f, которая определяет цикличность прохождения сигнала f = 1/T, где T — период. За её единицу измерения принят герц (Гц). Исходя из этого синусоидальный ток выражается формулой:

I = Im * sin (w*t+ Ψ), где:

• Im — это сила тока в определённый момент времени;
• Ψ — фаза, определяемая смещением волны тока по отношению к напряжению;
• w — круговая частота, эта величина зависит от периода и равна w = 2*p*f.

Напряжение же характеризуется работой, которую совершает электрическое поле для переноса заряда из одной точки в другую. Определяется она как разность потенциалов: Um = φ1 — φ2. Затрачиваемая работа же складывается из двух сил: электрических и сторонних, называется электродвижущей (ЭДС). Зависит она от магнитной индукции. Потенциал же равен отношению энергии взаимодействия заряда окружающего поля к значению его величины.

Поэтому для гармонического изменения сигнала значение напряжения выражается как:

U = Um * sin (w*t + Ψ).

Где Um — амплитудное значение напряжения. Измеряется переменное напряжение в вольтах (В).

Импеданс цепи

Каждое физическое тело имеет своё сопротивление. Обусловлено оно внутренним строением вещества. Характеризуется эта величина свойством проводника препятствовать прохождению тока и зависит от удельного электрического параметра. Определяется по формуле: R = ρ*L/S, где ρ — удельное сопротивление, являющееся скалярной величиной, Ом*м; L — длина проводника; м; S — площадь сечения, м². Таким выражением определяется постоянное сопротивление, присущее пассивным элементам.

В то же время импеданс, полное сопротивление, находится как сумма пассивной и реактивной составляющей. Первая определяется только активным сопротивлением, состоящим из резистивной нагрузки источника питания и резисторов: R = R0 + r. Вторая находится как разность между ёмкостным и индуктивным сопротивлением: X = XL-Xc.

Если в электрическую цепь поместить идеальный конденсатор (без потерь), то после того, как на него поступит переменный сигнал, он зарядится. Ток начнёт поступать далее, в соответствии с периодами его заряда и разряда. Количество электричества, протекающее в цепи, равно: q = C * U, где С — ёмкость элемента, Ф; U — напряжение источника питания или на обкладках конденсатора, В.

Так как скорости изменения тока и напряжения прямо пропорциональны частоте w, то будет справедливым следующее выражение: I = 2* p * f * C * U. Отсюда получается, что ёмкостной импеданс вычисляется по формуле:

Xc = 1/ 2* p * f * C = 1/ w * C, Ом.

Индуктивное же сопротивление возникает вследствие появления в проводнике собственного поля, называемого ЭДС самоиндукции EL. Зависит она от индуктивности и скорости изменения тока. В свою очередь индуктивность зависит от форм и размеров проводника, магнитной проницаемости среды: L =Ф / I, измеряется в теслах (Тл). Поскольку напряжение, приложенное к индуктивности, по своей величине равно ЭДС самоиндукции, то справедливо EL = 2* p * f * L * I. При этом скорость изменения тока пропорциональна частоте w. Исходя из этого индуктивное сопротивление равно:

Xl = w * L, Ом.

Таким образом, импеданс цепи рассчитывается как: Z = (R ² +(X c-X l) ²) ^½, Ом.

То есть он зависит от частоты переменного сигнала, индуктивности и ёмкости цепи, а также активного сопротивления источника и электрической линии. При этом в качестве реактивной составляющей чаще всего выступают паразитные величины.

Закон для переменного тока

Классический закон был открыт физиком из Германии Симоном Омом в 1862 году. Проводя эксперименты, он обнаружил связь между током и напряжением. В результате ученый сформулировал утверждение, что сила тока пропорциональна разности потенциалов и обратно пропорциональна сопротивлению. Если в электрической цепи ток уменьшится в несколько раз, то и напряжение в ней станет меньше на столько же.

Математически закон Ома был описан как:

I = U / R, А.

Это выражение справедливо как для синусоидального, так и для постоянного тока. Но такая зависимость величин соответствует идеальной ситуации, в которой не учитываются паразитные составляющие и сопротивление источника тока. В случае же гармоничного сигнала на его прохождение влияет частота, из-за присутствия ёмкостной и индуктивной составляющей в электрической линии.

Поэтому закон Ома для переменного тока описывается формулой:

I = U / Z, где:

• I — сила переменного тока, А;
• U — разность потенциалов, В;
• Z — полное сопротивление цепи, Ом.

Полное сопротивление зависит от частоты гармоничного сигнала и вычисляется по следующей формуле:

Z = ((R+r)² + (w*L — 1/w*C)²)^½ = ((R+r)²+X²)^½.

При прохождении тока переменной величины электромагнитное поле совершает работу, при этом из-за сопротивления, оказываемого в цепи, выделяется тепло. То есть электрическая энергия переходит в тепловую. Мощность же пропорциональна току и напряжению. Формула, описывающая мгновенное значение, выглядит как: P = I*U.

В то же время для переменного сигнала необходимо учитывать амплитудную и частотную составляющую. Поэтому:

P = I *U*cosw*t*cos (w*t+ Ψ), где I, U — амплитудные значения, а Ψ — фазовый сдвиг.

Для анализа процессов в электрических цепях переменного тока вводится понятие комплексного числа. Связанно это со смещением фаз, появляющихся между током, и разностью потенциалов. Обозначается это число латинской буквой j и состоит из мнимой Im и вещественной Re частей.

Так как на активном сопротивлении происходит трансформирование мощности в тепло, а на реактивном она преобразуется в энергию электромагнитного поля, возможны её переходы из любой формы в любую. Можно записать: Z = U / I = z * e^j*Ψ.

Отсюда полное сопротивление цепи: Z = r + j * X, где r и x — соответственно активное и реактивное сопротивление. Если же сдвиг фаз принимается равный 90⁰, то комплексное число можно не учитывать.

Использование формулы

Использование закона Ома позволяет построить временные характеристики различных элементов. С помощью него несложно рассчитать нагрузки для электрических схем, выбрать нужное сечение проводов, правильно подобрать защитные автоматы и предохранители. Понимание закона даёт возможность применить правильный источник питания.

Использование Закона Ома можно применить на практике для решения задачи. Например, пускай есть электрическая линия, состоящая из последовательно соединённых элементов, таких как: ёмкость, индуктивность и резистор. При этом ёмкость C = 2*Ф, индуктивность L=10 мГн, а сопротивление R = 10 кОм. Требуется вычислить импеданс полной цепи и рассчитать силу тока. При этом блок питания работает на частоте равной f = 200 Гц и выдаёт сигнал с амплитудой U = 12 0 В. Внутреннее сопротивление источника питании составляет r = 1 кОм .

Вначале необходимо рассчитать реактивное сопротивление в цепи переменного тока. Так, ёмкостное сопротивление находится из выражения: Xc = 1/ (2 *p *F*C) и на частоте 200 Гц оно равно: Xc = 588 Ом.

Индуктивное сопротивление находится из выражения: XL = 2*p*F* L. На f = 200 Гц и оно оставляет: X*L = 1,25 Ом. Полное сопротивление RLC цепи будет: Z = ((10 *10 ³ +1*10 ³ ) ² + (588−1,25) ² ) ^½ = 11 кОм.

Разность потенциалов, изменяющаяся по гармоническому закону синуса, будет определяться: U (t) = U * sin (2* p *f*t) = 120*sin (3,14*t). Ток будет равен: I (t) = 10* 10 ⁻³ + sin (3,14*t+p/2).

По рассчитанным данным можно построить график тока, соответствующий частоте 100 Гц. Для этого в декартовой системе координат отображается зависимость тока от времени.

Следует отметить, закон Ома для переменного сигнала отличается от использующегося для классического расчёта лишь учётом полного сопротивления и частоты сигнала. А учитывать их важно, так как любой радиокомпонент обладает как активным, так и реактивным сопротивлением, что в итоге сказывается на работе всей схемы, особенно на высоких частотах. Поэтому при проектировании электронных конструкций, в частности импульсных устройств, для расчётов используется именно полный закон Ома.

Закон Ома – определение, формулы и примеры

Согласно определению закона Ома в физике, напряжение или разность потенциалов между двумя точками в цепи пропорциональны току электричества, протекающему через сопротивление. Обычно тремя наиболее фундаментальными компонентами электричества являются напряжение, ток и сопротивление в цепи. Закон Ома описывает прямую связь между этими тремя переменными.

Формулировка закона Ома:

«Закон Ома гласит, что приложенное к проводнику напряжение прямо пропорционально протекающему по нему току при условии, что все физические условия и температура остаются постоянными»

Заметно, что закон Ома может выполняться только в том случае, если температура и другие физические факторы остаются постоянными. В некоторых компонентах при увеличении тока в цепи также повышается температура.

Формула закона Ома:

Теперь вы должны подумать о том, какова формула закона Ома. Посмотрите на приведенное ниже уравнение закона Ома: 

В = ИК

Где,

• «V» представляет собой напряжение на проводнике 90 030
• «I» представляет ток, протекающий через проводник
• «R» представляет собой сопротивление, оказываемое проводником потоку тока.

Кроме того, вы можете найти значение напряжения (V), тока (I) и сопротивления (R) по формуле, используя онлайн-калькулятор закона Ома.

Экспериментальная проверка закона Ома: 

Георг Симон Ом, немецкий физик (1789-1854), был первым, кто экспериментально проверил закон Ома. Давайте теперь объясним закон Ома с помощью эксперимента, в том числе: 

Требуемый аппарат:

• Резистор
• Амперметр
• Вольтметр
• Аккумулятор
• Вставной ключ
• Реостат

Схема цепи:

Процедура:

• На начальном этапе путь К перекрывают, а реостат регулируют в точке получения минимального показания амперметра А и вольтметра V.
• Ток в данной цепи постепенно увеличивается при перемещении скользящего стержня реостата. При этом регистрируют ток, протекающий в цепи, и соответствующее значение разности потенциалов на проводе сопротивления.
• В схеме получаются разные наборы значений напряжения и тока.
• Из набора таких значений, как V и I, сразу рассчитывается отношение V/I.
• Как только вы рассчитаете отношение V/I для каждого набора, вы заметите, что оно почти одинаково для каждого набора. Следовательно, V/I = R, что является постоянной величиной.
• Постройте график зависимости тока от разности потенциалов, он станет прямой линией. Эта прямая линия показывает, что ток пропорционален разности потенциалов.

Вы также можете использовать онлайн-калькулятор трансформатора , чтобы рассчитать напряжение, токи нагрузки и различные потери, связанные с трансформатором.

Треугольник закона Ома:

Математическая зависимость между напряжением (V, иногда обозначается как U или E), сопротивлением (R) и током (I) в электрической цепи называется треугольником закона Ома.

Вы можете использовать треугольник закона Ома, чтобы запомнить различные уравнения закона Ома для решения различных переменных (V, I, R).

Количество	Закон Ома символ	Единица измерения (аббревиатура)	Роль в цепях
Напряжение	Е	Вольт (В)	Давление, запускающее поток электронов
Текущий	я	Ампер, ампер (А)	Скорость потока электронов
Сопротивление	Р	Ом (Ом)	Ингибитор потока

Решенные примеры:

Теперь обсудите примеры, связанные с законом Ома, которые описаны ниже, чтобы прояснить вашу концепцию. Давай двигаться!

Пример №1:

Если сопротивление (R) электрического утюга равно 100 Ом и через сопротивление электрического утюга протекает ток силой 4,2 А. Найдите напряжение между двумя точками.

Решение:

Используя формулу закона Ома для расчета значения V: 

V = I × R

Подставляя значения в уравнение закона Ома, получаем

В = 4,2 А × 100 Ом = 420 В

Отсюда напряжение электрического утюга = 420 В

Пример №2:

К резистивному электроприбору (лампочке накаливания) подключен источник ЭДС напряжением 6,0 В. Через него протекает электрический ток 2,0 А. Токопроводящие провода считать без сопротивления. Рассчитайте сопротивление электроприбора (лампочки).

Решение:

Чтобы рассчитать значение сопротивления, вы можете использовать формулу закона Ома, которая задается как:

R = V ÷ I

Подставляя значения в уравнение закона Ома, получаем

R = V ÷ I

R = 6 ÷ 2 A = 3 Ом

Следовательно, сопротивление электроприбора = 3 Ом.

Расчет электрической мощности по закону Ома:

Электроэнергия:

Скорость, с которой энергия передается по электрической цепи в единицу времени, называется электрической мощностью. 92R (когда требуются ток и сопротивление)

Кроме того, онлайн-калькулятор лошадиных сил поможет вам оценить стоимость ручной силы за пару секунд.

Применение закона Ома: 

Как правило, основные применения закона Ома приведены ниже:

• Закон Ома применим для определения значения напряжения, сопротивления или тока электрической цепи
• Закон Ома сохраняет желаемое падение напряжения на электронных приборах
• Кроме того, закон Ома также используется в амперметре постоянного тока и других шунтах постоянного тока для передачи тока

Ограничение закона Ома: 

Существуют некоторые ограничения закона Ома, которые описаны ниже: 

• Обычно закон Ома неприменим к односторонним цепям, таким как диоды, транзисторы и другие электронные компоненты, в которых ток течет в одном направлении.
• Закон Ома неприменим к нелинейным компонентам, таким как емкость, сопротивление и т. д., ток которых не пропорционален приложенному напряжению или току, что затрудняет использование закона Ома.

Формула закона Ома, вывод, формулировка, определение, диаграмма

Содержание

Определение закона Ома

При постоянной температуре Георг Ом обнаружил, что электрический ток, протекающий через данное линейное сопротивление, пропорционален приложенному к нему напряжению. и обратно пропорциональна сопротивлению. Закон Ома основан на соотношении между напряжением, током и сопротивлением. Или связь между электрическим током и разностью потенциалов описывается законом Ома. В большинстве проводников сила тока точно пропорциональна приложенному к ним напряжению. Георг Симон Ом, немецкий ученый, первым экспериментально проверил закон Ома. В этой статье мы подробно обсудим закон Ома, студенты должны добавить эту страницу в закладки, чтобы получать все обновления.

Закон штата Ом 

Закон Ома основан на соотношении между напряжением (В), током (I) и сопротивлением (R). Или связь между электрическим током и разностью потенциалов описывается законом Ома.

Подробнее: Вязкость воды: значение, формула, единица измерения, примеры, символ

Подробнее: Аэробное дыхание

Определение закона Ома на хинди

निरंतर तापमा न पर, जॉर्ज ओम ने पाया कि किसी दिए गए रैखिक प्रति रोध के माध्यम से बहने वाली विद्युत धारा उसके पार रखे वोल्टे ज के समानुपाती होती है, साथ ही प्रतिरोध के व्युत ्क्रमानुपाती होती है। ओम का नियम वोल्टेज, करंट और प्रतिरोध के बीच संब ंध पर आधारित है। या विद्युत प्रवाह और एक संभावित अंतर के बीच की कड़ी को ओम के नियम द्वारा वर्णित किया गया है। अधिकांश कंडक्टरों में, करंट उन पर लगाए गए वोल् टेज के बिल्कुल समानुपाती होता है। जर्मन वैज्ञानिक जॉर्ज साइमन ओम ने सबसे पहले ओ म के नियम को प्रयोग द्वारा सत्यापित किया था।

Формула закона Ома

Ниже мы привели формулу закона Ома. Используя приведенную ниже формулу, учащиеся могут рассчитать значения напряжения, сопротивления и силы тока.

В = ИК

Это показывает, что напряжение прямо пропорционально току.

В = напряжение или разность потенциалов проводника

I = ток, протекающий по проводнику

R = сопротивление

I = V/R

Мы можем найти ток по приведенной выше формуле, если известны напряжение и сопротивление.

Р = В/И

Мы можем найти сопротивление, используя приведенную выше формулу, если мы знаем напряжение и силу тока.

Закон Ома для класса 10 

Вывод закона Ома для классов 10 и 12

Согласно закону Ома, если проводимость и другие физические условия (длина, поперечное сечение, материал и т. поток через проводник пропорционален разности потенциалов на проводнике.

Пусть АВ — проводник. Потенциал на конце А проводника равен ВА, а потенциал на конце В равен ВВ. Предположим, Va > VB |

Следовательно, ток будет течь от A к B в проводнике. Если ток равен I, то по закону Ома

(VA – VB ) ∝ I [Если развитие и другие физические условия остаются неизменными]

Или, VA-VB = RI [R = постоянная]

Или, В = RI [Если предполагается VA – VB = V.]

Или, I =V/R

Сопротивление проводника относится к этой константе R. Если разность потенциалов на концах проводника не изменяется, сопротивление проводник уменьшается при большом токе, а ток увеличивается при уменьшении сопротивления.

Формулировка закона Ома

Если разность потенциалов на проводнике равна V, сила тока в проводнике равна I, а сопротивление проводника равно R, по закону Ома R = V/I 

Следовательно, сопротивление = (потенциал разность между двумя концами проводника) / ( ток, протекающий через проводник. )

Таким образом, определение сопротивления по закону Ома представляет собой отношение между разностью потенциалов между двумя концами проводника и током, протекающим через проводник. проводника называется сопротивлением этого проводника.

Определение сопротивления

Единица измерения сопротивления

Единицей измерения сопротивления является Ом (Ом). ампер, то сопротивление этого проводника называется сопротивлением 1 Ом.

1 Ом (Ом) =  1 В / 1 А

Эксперимент с законом Ома

Следующий эксперимент позволяет легко подтвердить закон Ома:

Необходимое оборудование: Резистор, Амперметр, Вольтметр, Батарея. Ключ штекера, реостат

Схема:

Процесс 

1. Реостат изначально настроен на получение наименьших показаний амперметра A и вольтметра V, когда ключ K закрыт.

2. Регулируя скользящий контакт реостата, ток в цепи постепенно увеличивается. Процедура включает регистрацию тока, протекающего по цепи, и соответствующей разности потенциалов на проводе сопротивления R.

3. На этой основе получают различные наборы значений напряжения и тока.

4. Отношение V/I вычисляется для каждого набора значений V и I.

5. Вы увидите, что отношение V/I для каждого сценария почти идентично, когда вы его вычислите. Таким образом, V/I равно R, константе.

6. Создайте график, на котором сопоставляются ток и потенциал.

Диаграмма закона Ома

Формула закона Ома с помощью приведенной ниже процедуры учащиеся могут рассчитать значения напряжения, сопротивления и силы тока.

В = ИК

Закон Ома Экспериментальная установка

Закон Ома в векторной форме

Закон Ома в векторной форме J=σE

Это закон атома в векторной форме

где J = плотность тока
E = градиент потенциала
σ = проводимость

Определение мощности на основе закона Ом

Электрическая мощность – это скорость преобразования энергии из электрической энергии движущихся зарядов в другие формы энергии, такие как механическая энергия, тепловая энергия, энергия, запасенная в магнитных полях, или запасенная энергия. в электрических полях.

Единицей мощности является  Вт.

Используя закон Ома и значения напряжения, тока и сопротивления в качестве замены, можно определить электрическую мощность.

P= VI [ Когда указаны напряжение и ток]

P= v²/ R [ Когда предоставлены напряжение и сопротивление

P=I² R [ [Если предоставлены ток и сопротивление]

Закон Ома: круговая диаграмма

Вот круговая диаграмма, с помощью которой учащиеся могут легко узнать значение различных переменных, таких как ток (I), сопротивление (R), мощность (P) и напряжение (V).

Закон Ома: круговая диаграмма

Закон Ома дает взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением

Здесь мы проверим сопротивление при различных напряжениях и токах, взгляните на приведенную ниже таблицу.

Напряжение (В)	Ток(I)	Сопротивление(R) Р = В/И
0,5	1	0,5
1	2	0,5
2	2	1
3	1	3
4	2	2
6	2	3
8	2	4
10	2	5
12	3	4
14	7	2
16	4	4
18	9	2
20	10	2
15	7	2,5
14	2	7
22	11	2
13	2	6,5
11	2	5,5
19	2	9,5

Подробнее: Вермикомпост / Вермикомпост: Значение, Процесс, Цена

Подробнее: Дыхательная система: Части, Функции, Органы и Заболевания

Закон Ома класс 10: для магнитной цепи

Закон Ома для магнитной цепи с это F=ϕS.
Пояснение: Закон Ома для магнитных цепей утверждает, что МДС прямо пропорциональна магнитному потоку, тогда как магнитное сопротивление является константой пропорциональности.

Закон Ома применим к

Закон Ома верен для всех металлических проводников при низких температурах . Согласно закону Ома, в металлических проводниках при постоянной температуре и отсутствии магнитных полей ток пропорционален напряжению на концах проводника и обратно пропорционален сопротивлению проводника.

Закон Ома: ограничения

• Электрические компоненты, допускающие протекание тока только в одном направлении, такие как диоды и транзисторы, не подчиняются закону Ома.

•Закон Ома не распространяется на электронные лампы (диодные лампы, триоды), полупроводники (германий, кремний и т.д.), электролитические материалы и газы под низким давлением, т.е. неомические проводники

Закон Ома: Применение

Закон Ома право широко используется в различных областях.

• Если мы определяем напряжение, сопротивление или ток в цепи по закону Ома.

• Требуемое падение напряжения на электрических компонентах поддерживается законом Ома.

В амперметрах постоянного тока и других шунтах постоянного тока ток также перенаправляется по закону Ома.

 

Закон Ома: Решенные вопросы

Ниже мы привели примеры закона Ома. Студенты, готовящиеся к сдаче экзаменов, конкурсных экзаменов или инженерных вступительных экзаменов, должны знать применение закона Ома. Ниже мы привели несколько примеров, потому что числовые вопросы можно задавать по закону Ома. Следовательно, учащиеся должны решить вопросы, и, прежде чем переходить к вопросам, учащиеся должны знать концепцию закона Ома. В физике все основано на концепциях, и она численно основана на этих концепциях. Таким образом, учащиеся не должны полагаться на теорию в физике, они должны решать вопросы, опираясь на понятия закона Ома.

Q.1 В цепи подключена батарея на 20 вольт, и ток, протекающий через эту цепь, составляет 10 ампер. Найдите сопротивление, включенное в цепь.

Закон Ома гласит, что

R = V/I

Учитывая, что напряжение цепи составляет 20 вольт.

Ток, протекающий по цепи, равен 10 ампер

Согласно закону Ома, сопротивление цепи (R) = 20/10

Сопротивление цепи (R) = 2 Ом

Таким образом, сопротивление, подключенное в цепи, равно 2 Ом

Ом. В электрической цепи с сопротивлением подключена 12-вольтовая батарея. Величина сопротивления 6 Ом. Найдите силу тока, протекающего по цепи.

Закон Ома гласит, что

I = V/R

Учитывая, что напряжение цепи составляет 12 вольт.

Сопротивление, включенное в электрическую цепь, равно 6 Ом.

Найти: Ток, протекающий по электрической цепи I =?

Используя закон Ома

Ток, протекающий по электрической цепи, I = V/R

Ток, протекающий по электрической цепи, I = 2 ампера

Таким образом, ток, протекающий по электрической цепи, равен 2 ампера.

В. По электрической цепи протекает ток силой 12 ампер, и к цепи подключена батарея напряжением В вольт. Сопротивление 0,5 Ом включено последовательно с аккумулятором. Найдите значение V?

Закон Ома гласит, что

V= IR

Дано, Ток, протекающий по электрической цепи I = 12 ампер

Сопротивление, подключенное последовательно к аккумулятору = 0,5 Ом

Найти: Напряжение V =?

По закону Ома

Напряжение батареи, В = IR

Напряжение батареи, В = 12*0,5

Напряжение батареи, В = 6 В 0002 Подробнее: Ферментация: процесс, примеры, реакция, диаграмма

Закон Ома: часто задаваемые вопросы

В. Что такое закон Ома?

Закон Ома утверждает, что напряжение на проводнике пропорционально протекающему по нему току, если все физические параметры и температура остаются постоянными.

В. По какой формуле можно рассчитать напряжение по закону Ома?

Формула для расчета напряжения по закону Ома

В = IR

В.