Интернет-магазин инструмента. — yato-tools.ru. Электротовары и инструмент.

Продажа и доставка ручного и элетрического инструмента.

Закрыть
Разное

Закон ома 1: Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи — урок. Физика, 8 класс.

alexxlab

Закон Ома

Закон Ома — физический закон, определяющий зависимость между электрическими величинами — напряжением, сопротивлением и током для проводников.
Впервые открыл и описал его в 1826 году немецкий физик Георг Ом, показавший (с помощью гальванометра) количественную связь между электродвижущей силой, электрическим током и свойствами проводника, как пропорциональную зависимость.
Впоследствии свойства проводника, способные противостоять электрическому току на основе этой зависимости, стали называть электрическим сопротивлением (Resistance), обозначать в расчётах и на схемах буквой R и измерять в Омах в честь первооткрывателя.
Сам источник электрической энергии также обладает внутренним сопротивлением, которое принято обозначать буквой r.

Закон Ома для участка цепи

Со школьного курса физики всем хорошо известна классическая трактовка Закона Ома:

Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению.

I = U/R

Это значит, если к концам проводника сопротивлением R = 1 Ом приложено напряжение U = 1 Вольт, тогда величина тока I в проводнике будет равна 1/1 = 1 Ампер.

Отсюда следуют ещё два полезных соотношения:

Если в проводнике, сопротивлением 1 Ом, протекает ток 1 Ампер, значит на концах проводника напряжение 1 Вольт (падение напряжения).

U = IR

Если на концах проводника есть напряжение 1 Вольт и по нему протекает ток 1 Ампер, значит сопротивление проводника равно 1 Ом.

R = U/I

Вышеописанные формулы в таком виде могут быть применимы для переменного тока лишь в том случае, если цепь состоит только из активного сопротивления R.
Кроме того, следует помнить, что Закон Ома справедлив только для линейных элементов цепи.

Предлагается простой Онлайн-калькулятор для практических расчётов.

Закон Ома. Расчёт напряжения, сопротивления, тока, мощности.


После сброса ввести два любых известных параметра.

I=U/R;   U=IR;   R=U/I;
P=UI   P=U²/R;   P=I²R;
R=U²/P;   R=P/I²   U=√(PR)   I= √(P/R)

  U = V
  R = Ω
  I  = A
  P = W

Закон Ома для замкнутой цепи

Если к источнику питания подключить внешнюю цепь сопротивлением R, в цепи пойдёт ток с учётом внутреннего сопротивления источника:

I — Сила тока в цепи.
— Электродвижущая сила (ЭДС) — величина напряжения источника питания не зависящая от внешней цепи (без нагрузки). Характеризуется потенциальной энергией источника.

r — Внутреннее сопротивление источника питания.

Для электродвижущей силы внешнеее сопротивление R и внутреннее r соединены последовательно, значит величина тока в цепи определится значением ЭДС и суммой сопротивлений: I = /(R+r) .

Напряжение на выводах внешней цепи определится исходя из силы тока и сопротивления R соотношением, которое уже рассматривалось выше: U = IR.
Напряжение U, при подключении нагрузки R, всегда будет меньше чем ЭДС на величину произведения I*r, которую называют падением напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания.
С этим явлением мы сталкиваемся достаточно часто, когда видим в работе частично разряженные батарейки или аккумуляторы.
По мере разряда, увеличивается их внутреннее сопротивление, следовательно, увеличивается падение напряжение внутри источника, значит уменьшается внешнее напряжение

U = — I*r.
Чем меньше ток и внутреннее сопротивление источника, тем ближе по значению его ЭДС и напряжение на его выводах U.
Если ток в цепи равен нулю, следовательно, = U. Цепь разомкнута, ЭДС источника равна напряжению на его выводах.

В случаях, когда внутренним сопротивлением источника можно пренебречь (r ≈ 0), напряжение на выводах источника будет равно ЭДС ( ≈ U ) независимо от сопротивления внешней цепи R.
Такой источник питания называют источником напряжения.

Закон Ома для переменного тока

При наличии индуктивности или ёмкости в цепи переменного тока необходимо учитывать их реактивное сопротивление.
В таком случае запись Закона Ома будет иметь вид:

I = U/Z

Здесь Z — полное (комплексное) сопротивление цепи — импеданс

. В него входит активная R и реактивная X составляющие.
Реактивное сопротивление зависит от номиналов реактивных элементов, от частоты и формы тока в цепи.
Более подробно ознакомится с комплексным сопротивлением можно на страничке импеданс.

С учётом сдвига фаз φ, созданного реактивными элементами, для синусоидального переменного тока обычно записывают Закон Ома в комплексной форме:

— комплексная амплитуда тока. = Iampe jφ
— комплексная амплитуда напряжения. = Uampe jφ
— комплексное сопротивление. Импеданс.
φ — угол сдвига фаз между током и напряжением.
e — константа, основание натурального логарифма.
j — мнимая единица.
Iamp , Uamp — амплитудные значения синусоидального тока и напряжения.

Нелинейные элементы и цепи

Закон Ома не является фундаментальным законом природы и может быть применим в ограниченных случаях, например, для большинства проводников.
Его невозможно использовать для расчёта напряжения и тока в полупроводниковых или электровакуумных приборах, где эта зависимость не является пропорциональной и её можно определять только с помощью вольтамперной характеристики (ВАХ). К данной категории элементов относятся все полупроводниковые приборы (диоды, транзисторы, стабилитроны, тиристоры, варикапы и т.д.) и электронные лампы.
Такие элементы и цепи, в которых они используются, называют нелинейными.

Похожие статьи: Постоянный ток. Переменный ток.

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

2.

Закон Ома для участка и полной цепи

Закон Ома для участка цепи: сила тока I на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению U на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлению

R.

Формула закона: I=. Отсюда запишем формулыU= IR и R =.

Рис.1.Участок цепи Рис.2.Полная цепь

Закон Ома для полной цепи: сила тока I полной электрической цепи равна ЭДС (электродвижущей силе) источника тока Е, деленной на полное сопротивление цепи (R + r). Полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений внешней цепи R и внутреннего r источника тока. Формула закона I = . На рис. 1 и 2 приведены схемы электрических цепей.

3. Последовательное и параллельное соединение проводников

Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно. Смешанное соединение сочетает оба эти соединения.

Сопротивление, при включении которого вместо всех других проводников, находящихся между двумя точками цепи, ток и напряжение остаются неизменными, называют эквивалентным сопротивлением этих проводников.

Последовательное соединение

Последовательным называется соединение, при котором каждый проводник соединяется только с одним предыдущим и одним последующим проводниками.

Как следует из первого правила Кирхгофа, при последовательном соединении проводников сила электрического тока, протекающего по всем проводникам, одинакова (на основании закона сохранения заряда).

1. При последовательном соединении проводников (рис. 1) сила тока во всех проводниках одинакова: I1 = I2 =  I3 = I

Рис. 1. Последовательное соединение двух проводников.

2. Согласно закону Ома, напряжения U1 и U2 на проводниках равны U1 = IR1,  U2 = IR2, U3 = IR3.

Напряжение при последовательном соединении проводников равно сумме напряжений на отдельных участках (проводниках) электрической цепи.

U = U1 + U2 + U3

По закону Ома, напряжения U1,U2на проводниках равны U1 = IR1,  U2 = IR2, В соответствии вторым правилом Кирхгофа напряжение на всем участке:

U = U1 + U2 = IR1+ IR2 = I(R1

+ R2)= I·R. Получаем: R = R1 + R2 

Общее напряжение U на проводниках равно сумме напряжений U1, U2 ,U3 равно: U = U1 + U2 + U3 = I·(R1 + R2 + R3)  = IR

где RЭКВ – эквивалентное сопротивление всей цепи. Отсюда: RЭКВ = R1 + R2 + R3

При последовательном соединении эквивалентное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков цепи: R ЭКВ= R1 + R2 + R3+…

Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.

Из закона Ома следует: при равенстве сил тока при последовательном соединении:

I = ,I = . Отсюда = или =, т. е. напряжения на отдельных участках цепи прямо пропорциональны сопротивлениям участков.

При последовательном соединении n одинаковых проводников общее напряжение равно произведению напряжению одного U1 на их количество n:

UПОСЛЕД= n ·U1. Аналогично для сопротивлений: RПОСЛЕД = n· R1

При размыкании цепи одного из последовательно соединенных потребителей ток исчезает во всей цепи, поэтому последовательное соединение на практике не всегда удобно.

Значение закона Ома: краткий обзор основ

  • Новостная рассылка
  • Белая бумага
  • Вебинары

Откройте для себя PCIM Europe

  • Продукты и приложения
  • Новости отрасли
  • Исследования и разработки
  • Инструменты и программное обеспечение
  • Эксперты
  • Услуги

От Люк Джеймс

Связанные поставщики

КерамТек ГмбХ EA Elektro-Automatik GmbH & Co. KG РОМ Полупроводник ГмбХ

Закон Ома, возможно, является одним из наиболее важных принципов силовой электроники и лежит в основе проектирования электронных схем. Но что такое закон Ома и как выглядит формула? Прочитайте эту статью, чтобы получить объяснение закона Ома.

(Источник: shaiith — stock.adobe.com)

Что такое закон Ома?

Закон Ома — это формула, которая используется для расчета соотношения между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи. Это три наиболее важных параметра схемы в электронике, поэтому закон Ома является важным принципом, который должен понимать любой начинающий инженер-электрик.

Сегодня закон Ома используется во всех отраслях электротехники, особенно при проектировании электронных схем. Он используется для расчета номинала резисторов, необходимых в цепях, а также может использоваться для определения тока, протекающего в цепи, где можно легко измерить напряжение на известном резисторе.

Закон Ома также используется во множестве расчетов во всех формах проектирования электронных схем, от самых простых до очень сложных. Фактически везде, где течет ток, действует закон Ома.

Определение закона Ома

Закон, утверждающий, что электрический ток пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

Какова формула закона Ома?

Закон Ома гласит, что ток через компонент, такой как резистор или диод, равен напряжению на этом компоненте, деленному на сопротивление этого соединения. Это можно выразить с помощью трех простых взаимозаменяемых формул (см. рис. 1)

Рисунок 1. На этом изображении показаны три формулы закона Ома.

(Источник: petrroudny — stock.adobe.com)

Каждая из этих формул по существу одинакова. Ни один из них не признан «официальным»; все три используются различными источниками.

Взаимозаменяемость уравнения также означает, что его иногда представляют в виде треугольника, где V (напряжение) находится в верхней части, I (ток) — внизу слева, а R (сопротивление) — внизу справа.

Посмотрите это видео, чтобы увидеть объяснение закона Ома с практическим примером того, как использовать его в простой цепи, в последовательной цепи, а также в параллельной цепи:

История закона Ома

В 1826 году , Георг Саймон Ом опубликовал статьи, в которых дается математическая модель того, как электрические цепи отводят тепло. В мае 1827 года Ом опубликовал Die galvanische Kette, mathematisch Bearbeitet, в которой описал взаимосвязь между электродвижущей силой, током и сопротивлением, позже известную как закон Ома. Эта работа была вдохновлена ​​работой Жана-Батиста Жозефа Фурье по теплопроводности.

Закон Ома был определен Георгом Симоном Омом (1789 — 1854), немецким физиком и математиком.

(Источник: Archivist — stock. adobe.com)

Ом использовал гальванометр для измерения тока и знал, что напряжение между клеммами термопары пропорционально температуре перехода. Затем он добавил тестовые провода, диаметр и материал, чтобы завершить схему, и обнаружил, что его данные можно смоделировать с помощью уравнения закона Ома.

Несмотря на то, что критики отнеслись к его работе враждебно, охарактеризовав ее как фантастику, закон Ома в настоящее время признан одним из наиболее важных из ранних количественных описаний физики электричества. Сегодня это считается очевидным, но в то время было трудно доказать.

Какую роль играет закон Ома в силовой электронике?

Закон Ома позволяет инженерам определять характеристики цепи, такие как ток, протекающий через нее, и сопротивление, если известно напряжение батареи в цепи. Поэтому его можно использовать для управления величиной тока в цепи, позволяя инженерам добавлять и удалять резисторы для уменьшения или увеличения величины тока, необходимого в различных приложениях.

Закон Ома также может быть расширен для описания электрической мощности (т. е. скорости потока энергии в секунду), поскольку мощность P = IV, и поэтому инженеры могут использовать его, чтобы гарантировать, что их схема обеспечивает достаточно энергии для удовлетворения потребностей, например, 80-ваттный прибор.

Вкратце, три основных применения закона Ома:

  • Определение напряжения, сопротивления или силы тока в электрической цепи.
  • Поддержание желаемого падения напряжения на электронных компонентах.
  • Отвод тока в амперметрах постоянного тока и других шунтах постоянного тока.

Ограничения закона Ома

Подобно закону Мура, некоторые законы в отрасли силовой электроники противоречивы или не могут применяться безоговорочно. Это приводит к следующему вопросу: Всегда ли верен закон Ома? Хотя закон Ома играет фундаментальную роль в электротехнике, необходимо помнить о некоторых ключевых ограничениях.

Во-первых, закон Ома не применяется к односторонним электрическим компонентам. К ним относятся, например, диоды и транзисторы, несмотря на то, что они пропускают ток только в одном направлении. Во-вторых, уровень напряжения не будет постоянным во времени для нелинейных электронных компонентов, обладающих такими свойствами, как емкость и сопротивление. Это затрудняет применение закона Ома в таких сценариях.
Полупроводники, такие как кремний, например, не подчиняются закону Ома и в результате известны как неомические проводники. По сути, это означает, что отношение напряжения к току не остается постоянным при изменении напряжения.
Закон Ома также может не дать желаемых результатов, если физические условия, такие как температура или давление, не поддерживаются постоянными.

Подпишитесь на рассылку новостей сейчас

Не пропустите наш лучший контент

Деловая электронная почта

Нажимая «Подписаться на рассылку новостей», я даю согласие на обработку и использование моих данных в соответствии с формой согласия (пожалуйста, разверните для подробностей) и принимаю Условия использования. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Развернуть для подробностей вашего согласия

(ID:49039739)

Закон

Ом — PubMed

Книга

Кевин М. Тенни 1 , Майкл Кинаган 2

В: StatPearls [Интернет]. Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing; 2023 янв.

.

Принадлежности

  • 1 Массачусетский технологический институт
  • 2 Больница округа Кингс, Университет Св. Георгия
  • PMID: 28722905
  • Идентификатор книжной полки: НБК441875

Бесплатные книги и документы

Книга

Кевин М. Тенни и др.

Бесплатные книги и документы

В: StatPearls [Интернет]. Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing; 2023 янв.

.

Авторы

Кевин М. Тенни 1 , Майкл Кинаган 2

Принадлежности

  • 1 Массачусетский технологический институт
  • 2 Больница округа Кингс, Университет Св. Георгия
  • PMID: 28722905
  • Идентификатор книжной полки: НБК441875

Выдержка

Закон Ома — это зависимость между тремя физическими явлениями: током, напряжением и сопротивлением. Ток определяется как поток положительного заряда от источника к источнику отрицательного заряда. Единицами тока являются Кл/с для количества заряда (Кл), который проходит в единицу времени (с). Ампер (А) — это общепринятая единица измерения тока, равная 1 Кл/с, а символ тока — I. Ток — это неотъемлемое свойство, поскольку он зависит от других аспектов, таких как размер системы. Чтобы точно сравнить величину тока для разных систем, ток нормализуется по площади или массе системы. Это описывается следующим образом:

  1. Дж = I/A

  2. Дж = I/м

Где J — плотность тока в л/(м·м) или I/г в зависимости от того, как сравниваются системы, I — ток (А), A — площадь поперечного сечения (м·м), а m — масса (г). Обратите внимание, что часто j используется для тока вместо I, чтобы избежать путаницы с мнимыми числами. Поэтому следует обратить внимание на определения символов, так как они могут различаться в каждом конкретном случае.

Напряжение — это еще одна часть закона Ома, определяющая объем работы, необходимой для перемещения заряда. Единицей измерения напряжения является Дж/Кл, что соответствует вездесущей единице Вольт (В). Напряжение измеряет электрический потенциал, которым обладает объект по отношению к заряду. При подаче напряжения над зарядом совершается работа, которая обеспечивает движение заряда. Сумма сбора по сравнению с отдельным сбором, известная как точечный сбор, может быть определена следующим образом:

  1. В = kq/(r·r)

Где V — электрический потенциал (В), k — константа 8,99 E 9 Н·м·м/(Кл·Кл), q — заряд точки (Кл), r — расстояние от точки заряда ( м).

Сопротивление есть противодействие движению заряда. Сопротивление аналогично эффектам трения в текущей воде или скользящем объекте. Единицами сопротивления являются Омы, которые обозначаются заглавной греческой буквой Омега. Для расчета величины сопротивления объекта можно использовать следующее уравнение:

  1. R = Rho·l/A

Где R — сопротивление (Омега), Rho — удельное сопротивление объекта (Омега·м), l — длина объекта (м), а A — площадь поперечного сечения объекта (м·м). Удельное сопротивление для каждого объекта разное и зависит от структуры материала. Расчет удельного сопротивления выходит за рамки этой статьи.

Сопротивление также можно нормализовать, чтобы обеспечить подходящее сравнение в каждом конкретном случае. Нормированное сопротивление определяется по формуле:

    w3.org/1998/Math/MathML» xmlns:p1=»http://pubmed.gov/pub-one»>

  1. R’ = R·A

Где R — нормированное сопротивление (Омега·м·м). Сопротивление, препятствующее прохождению заряда, обратно пропорционально току. Поскольку текущая нормировка относится к единицам площади, нормализация сопротивления умножается на единицы площади поперечного сечения из-за обратной зависимости.

Инверсия сопротивления (1/R) известна как проводимость, которая измеряет способность объекта проводить заряд, выраженный в единицах Сименса (S). Дальнейшее обсуждение проводимости выходит за рамки этой статьи; однако стоит отметить обратную зависимость проводимости от сопротивления.

Учитывая ток, напряжение и сопротивление, закон Ома определяется как:

  1. В = I·R

Анализ размеров необходим для обеспечения согласованности единиц.

Авторское право © 2023, StatPearls Publishing LLC.

Разделы

  • Введение
  • Функция
  • Проблемы, вызывающие озабоченность
  • Клиническое значение
  • Улучшение результатов команды здравоохранения
  • Обзорные вопросы
  • Рекомендации

Похожие статьи

  • Гипербарическая физика.

    Джонс М.В., Бретт К., Хан Н., Вятт Х.А. Джонс М.В. и соавт. 2022, 26 сентября. В: StatPearls [Интернет]. Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing; 2023 янв. –. 2022, 26 сентября. В: StatPearls [Интернет]. Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing; 2023 янв.–. PMID: 28846268 Бесплатные книги и документы.

  • Распознавание жестокого обращения с детьми в Пенсильвании и сообщение о нем.

    Ризви М.Б., Коннерс Г.П., Кинг К.С., Лопес Р.А., Болен Дж., Рабинер Дж. Ризви М.Б. и др. 2023, 18 марта. В: StatPearls [Интернет]. Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing; 2023 янв.–. 2023, 18 марта. В: StatPearls [Интернет]. Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing; 2023 янв.–. PMID: 33351411 Бесплатные книги и документы.

  • Суицидальная идея.

    Хармер Б., Ли С., Дуонг ТВХ, Саадабади А. Хармер Б. и др. 2023 г. , 7 февраля. В: StatPearls [Интернет]. Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing; 2023 янв.–. 2023 г., 7 февраля. В: StatPearls [Интернет]. Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing; 2023 янв.–. PMID: 33351435 Бесплатные книги и документы.

  • Поведение идеального газа.

    Тенни К.М., Купер Дж.С. Тенни К.М. и др. 2022, 28 ноября. В: StatPearls [Интернет]. Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing; 2023 янв.–. 2022, 28 ноября. В: StatPearls [Интернет]. Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing; 2023 янв.–. PMID: 28722965 Бесплатные книги и документы.

  • Реконструкция движения заряда во время потенциала действия в скелетной мышце лягушки.

    Хуан CL, Пичи LD. Хуан С.Л. и соавт. Biophys J. 1992 May; 61(5):1133-46. doi: 10.1016/S0006-3495(92)81923-9. Биофиз Дж. 1992. PMID: 1600077 Бесплатная статья ЧВК.

Посмотреть все похожие статьи

Рекомендации

    1. Шаванн Х, Брюер А, Франги Дж.П. Комментарии к: Новая недорогая приборная система для измерения содержания воды и кажущейся электропроводности почв, Sensors, 15, 25546⁻25563. Датчики (Базель) 2018 28 мая; 18 (6) — ЧВК — пабмед
    1. Мартинес-Сикора Дж. , Де Понтье Б., Ханстин В., Карлссон М. Роль эффектов частичной ионизации в хромосфере. Philos Trans A Math Phys Eng Sci. 2015 28 мая; 373 (2042) — ЧВК — пабмед
    1. Avedisian CT, Cavicchi RE, McEuen PL, Zhou X. Наночастицы для лечения рака: роль теплопередачи. Энн Н.Ю. Академия наук. 2009 апрель; 1161: 62-73. — пабмед
    1. Ларсен ФС.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *