1.3. Закон Ома
В 1827 г. немецкий физик Г. Ом, проведя серию точных экспериментов, установил один из основных законов электрического тока. Он гласит: постоянный электрический ток в участке электрической цепи прямо пропорционален напряжению на этом участке.
Закон Ома имеет различные формы записи.
В дифференциальной форме для участка цепи без ЭДС он имеет вид
, (1.2)
где – удельная проводимость.
Рассмотрим прямолинейный проводник постоянного сечения s (рис. 1.6):
. (1.3)
Рис. 1.6
Это вторая форма
записи закона Ома для участка цепи без
ЭДС, которая называется интегральной.
Он формулируется следующим образом: ток в проводнике
равен отношению падения напряжения на
участке проводника к электрическому
сопротивлению участка.
Электрическое сопротивлениепрямо пропорционально длинеи обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника:
. (1.4)
Размерность сопротивления.
Таким образом, сопротивление– это скалярная величина, характеризующая проводящие свойства цепи. Оно равно отношению постоянного напряжения на участке цепи к току в нем при отсутствии на участке ЭДС:
. (1.5)
Сопротивление – это величина, показывающая, что в данном участке цепи происходит преобразование энергии.
Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью:
. (1.6)
Размерность проводимости – сименс (См
). 1 См = 1/Ом.Удельное сопротивление:
(1.
7)
Тогда
. (1.8)
Удельное сопротивление получено экспериментально для всех материалов и приведено в справочниках.
Обмотки реостатов и нагревательных приборов изготавливают из сплавов с большим удельным сопротивлением (нихром, фехраль и т.п.).
Устройства, которые включают в электрическую цепь для ограничения или регулирования тока, называются резисторами или реостатами.
Рис. 1.7
Зависимость тока резистораIот подводимого напряженияUназывается еговольтамперной характеристикой(ВАХ). Если сопротивление резистора не зависит от тока, то его ВАХ представляет собой прямую линию (рис. 1.7 а), проходящую через начало координат. Такой резистор называется
Если в
цепи имеется хотя бы один нелинейный
элемент, вся цепь называетсянелинейной.При преобразовании любого вида энергии в электрическую энергию в источниках происходит за счет электродвижущей силы (ЭДС). Электродвижущая сила характеризует действие сторонних (неэлектрических) сил в источниках постоянного или переменного тока. В замкнутом проводящем контуре она равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль этого контура. Сторонние силы приводят в движение заряженные частицы внутри источника электрической энергии: генераторов, гальванических элементов и т.д. ЭДС определяется как отношение работы , совершаемой сторонними силами при переносе заряженной частицы внутри источника, к ее заряду:
.
Если = 1Кл, то.
Следовательно,
ЭДС равна работе, совершаемой сторонними
силами при переносе единицы заряда
внутри источника от зажима с меньшим
потенциалом к зажиму с большим потенциалом.
Ее можно представить разностью потенциалов
или напряжением между положительным и
отрицательным зажимами источника
энергии при отсутствии в нем тока.
В замкнутой электрической цепи под действием ЭДС источника возникает ток. Цепь, в которой ток не изменяется во времени, называют цепью постоянного тока. При расчете и анализе электрических цепей источник электрической энергии представляют либо источником ЭДС, либо источником тока.
Идеальным источником ЭДС (рис. 1.8) называют такой источник энергии, ЭДС которого не зависит от протекающего через него тока и равна ЭДС реального источника, а его внутреннее сопротивление равно нулю. На рис. 1.8 показаны условные обозначения и вольтамперная характеристика идеального источника ЭДС.
За положительное направление ЭДС
источника принимается направление
возрастания потенциала внутри этого
источника. Внутреннее сопротивление
показывает, что часть энергии,
вырабатываемой источником, используется
внутри источника.
Схема замещения
реального источника (0)
может быть представлена в виде
последовательного соединения идеального
источника ЭДС и внутреннего сопротивления
(рис. 1.9). Реальный источник называют
источником напряжения.
Рис. 1.8 | Рис. 1.9 |
Ток в цепи (рис. 1.9) определяется по закону Ома:
. (1.9)
Из последней формулы видно, что внутреннее сопротивление оказывает влияние на ток в электрической цепи.
Напряжение на зажимах источника или на нагрузке (рис. 1.9) определяется по формуле
Рис. 1.10
. (1.10) ВАХ
источников электрической энергии часто
называют внешними характеристиками.
Внешняя характеристика реального
источника описывается уравнением
(1.10). Ее можно построить по данным
двух опытов (рис. 1.10):
холостого хода ;
Источником токаназывают такой идеализированный источник электрической энергии, который вырабатывает ток, не зависящий от нагрузкицепи и равный частному от деления ЭДС реального источника на его внутреннее сопротивление:
. (1.11)
Чтобы обеспечить постоянство тока независимо от нагрузки, необходимо выполнить условия: а); б).
Идеальный источник тока можно считать реальным, если внутреннее сопротивление подключить параллельно сопротивлению нагрузки. ВАХ и условное обозначение источника тока показаны на рис. 1.11. Схема замещения реального источника представлена на рис. 1.12.
Ток в нагрузке
.
(1.12)
Рис. 1.11 | Рис. 1.12 |
Следовательно, при расчете цепей источники тока могут быть заменены источниками ЭДС и наоборот.
Каждый из двух расчетных эквивалентов является равноценным. В дальнейшем будем использовать в основном источник ЭДС.
Эквивалентность источников обеспечивается при равенстве напряжений при холостом ходе и равенстве токов при коротком замыкании.
Что такое ЗАКОН ОМА? ➡️ Учитесь ЛЕГКО с помощью упражнений
Основное электричествоТехнологииРафаэль Теллес Следуйте на Twitter Последнее обновление: 29 августа 2022 г.0 17.744 3 минут чтения
Введение в закон Ома:Закон Ома Это отправная точка для понимания основных принципов электричества.
С этой точки зрения важно провести практический теоретический анализ утверждения закона Ома. Благодаря нашему опыту в этой области, анализ этого закона позволяет нам даже воплотить в жизнь мечту любого специализированного персонала в данной сфере: меньше работать и больше выполнять, поскольку при правильной интерпретации мы можем обнаруживать и анализировать электрические неисправности. В этой статье мы поговорим о его важности, происхождении, использовании приложений и секрете, чтобы лучше понять это.¿
Кто открыл закон Ома?Георг Саймон Ом (Эрланген, Бавария, 16 марта 1789 г. — Мюнхен, 6 июля 1854 г.) был немецким физиком и математиком, который внес закон Ома в теорию электричества. напряженности электрического тока, его электродвижущей силы и сопротивления, сформулировав в 1 г. закон, носящий его имя, устанавливающий, что I = V / R. Единица электрического сопротивления, ом, названа в его честь. [1] (см.
Рисунок 1)Рисунок 1 Георг Симон Ом и его закон Ома (https://citeia.com)Что утверждает закон Ома?
La Закон Ома устанавливает: Сила тока в электрической цепи прямо пропорциональна напряжению или напряжению (разность потенциалов V) и обратно пропорциональна представляемому им электрическому сопротивлению (см. рисунок 2).Понимая это:
| Количество | Символ закона Ома | Единица измерения | Рол | Если вам интересно: |
|---|---|---|---|---|
| напряженность | E | Вольт (В) | Давление, вызывающее поток электронов | E = электродвижущая сила или индуцированное напряжение |
| ток | I | Ампер (А) | Сила электрического тока | я = интенсивность |
| Сопротивление | R | Ом (Ом) | ингибитор потока | Ω = греческая буква омега |
- E= Разность электрических потенциалов или электродвижущая сила, «старый школьный термин» (Вольты «В»).
- I= Сила электрического тока (Ампер «Ампер»)
- R= Электрическое сопротивление (Ом «Ом»)
Для чего нужен закон Ома?
Это один из самых интересных вопросов, который задают себе студенты, изучающие электричество / электронику начального уровня, и мы предлагаем хорошо его понять, прежде чем продолжить или перейти к другой теме. Разберем его поэтапно: Электрическое сопротивление: Это противодействие прохождению электрического тока через проводник. Электрический ток: Это поток электрического заряда (электронов), который проходит через проводник или материал. Текущий поток — это количество заряда в единицу времени, его единицей измерения является ампер (Ампер). Разность электрических потенциалов: Это физическая величина, которая количественно определяет разницу в электрическом потенциале между двумя точками. Его также можно определить как работу на единицу заряда, которую электрическое поле оказывает на заряженную частицу, чтобы переместить ее между двумя определенными положениями.
Единица измерения — вольт (В).Заключение
Закон Ома Это наиболее важный инструмент для изучения электрических цепей и фундаментальная основа для изучения профессий в области электричества и электроники на всех уровнях. Выделение времени для его анализа, в данном случае, описанного в этой статье (в крайних случаях), имеет важное значение для понимания и анализа секретов устранения неполадок.
Из чего можно сделать вывод по анализу закона Ома:
- Чем выше разность потенциалов (В) и ниже сопротивление (Ом): тем больше сила электрического тока (Ампер).
- Чем ниже разность потенциалов (В) и выше сопротивление (Ом): меньше сила электрического тока (А).
Упражнения для понимания и применения закона Ома на практике
- упражнения 1
- упражнения 2
- упражнения 3
- упражнения 4
- упражнения 5
упражнения 1
Применяя Закон Ома В следующей цепи (рис. 3) с сопротивлением R1= 10 Ом и разностью потенциалов E1= 12 В по закону Ома получается: I=E1/R1 I= 12 В/10 Ом I = 1.2 А.Рисунок 3 Принципиальная электрическая схема (https://citeia.com)Анализ закона Ома (Пример 1)
Чтобы проанализировать закон Ома, мы собираемся виртуально переместиться к водопаду Керепакупай Меру или Ангел (Kerepakupai Merú на языке аборигенов пемон, что означает «прыжок с самого глубокого места»), это самый высокий водопад в мире с высотой 979 м.
высота (807 м непрерывного падения), берет начало в Ауянтепуе. Он расположен в национальном парке Канайма, Боливар, Венесуэла [2]. (см. рисунок 4)Рисунок 4. Анализ закона Ома (https://citeia.com)Если мы творчески проведем анализ, применяя Закон Ома, сделав следующие предположения:- Высота каскада как разность потенциалов.
- Водные препятствия при падении как сопротивление.
- Расход воды водопада как сила электрического тока.
Упражнение 2:
В виртуальном эквиваленте оценим схему, например, из рисунка 5:Рисунок 5 Анализ прокладки Ом 1 (https://citeia.com)Где E1= 979 В и R1=100 Ом I=E1/R1 I= 979 В/100 Ом I= 9.79 А.citeia.comАнализ закона Ома (Пример 2)
Теперь в этой виртуализации, например, если мы переместимся к другому водопаду, например: водопад Игуасу, на границе между Бразилией и Аргентиной, на гуарани Игуасу означает «большая вода», и это имя, которое коренные жители Южного Конус из Америки они дали реке, которая питает крупнейшие водопады Латинской Америки, одно из чудес света.
Однако в последнее время летом у них были проблемы с потоком воды. [3] (см. рисунок 6)Рисунок 6 Анализ закона Ома (https://citeia.com)Упражнение 3:
Мы предполагаем, что этот виртуальный анализ равен E1= 100 В и R1=1000 Ом (см. рис. 7). I=E1/R1I= 100 В/1000 ОмI= 0.1 А.Рисунок 7 Анализ закона Ома 2 (https://citeia.com)Анализ закона Ома (Пример 3)
Для этого примера некоторые из наших читателей могут спросить, а какой анализ, если условия окружающей среды в водопаде Игуасу улучшатся (на что мы надеемся, так и будет, помня, что все в природе должно иметь баланс). В виртуальном анализе мы предполагаем, что сопротивление грунта (прохождению потока) в теории является константой, E будет накопленной разностью потенциалов выше по течению, где, как следствие, у нас будет больше потока или, в нашем сравнении, интенсивность тока (I ), будет, например: (см. рис. 8)рисунок 8 анализ закона Ома 3 (https://citeia.com)citeia.comУпражнение 4:
По закону Ома, если мы увеличиваем разность потенциалов или накапливаем его электродвижущую силу выше, сохраняя постоянное сопротивление E1 = 700 В и R1 = 1000 Ом (см.
Рисунок 9)- I = E1 / R1
- I = 700 В / 1000 Ом
- I = 0.7 ампер
Анализируем закон Ома, чтобы понять его секреты
Когда вы начинаете изучать закон Ома, многие задаются вопросом, откуда в таком относительно простом законе могут быть какие-то секреты? Собственно, секрета нет, если подробно разобрать его по концам. Другими словами, неправильный анализ закона может, например, заставить нас разобрать электрическую цепь (на практике, прибора даже на промышленном уровне), когда это может быть только поврежденный кабель или разъем.Мы собираемся проанализировать от случая к случаю:Случай 1 (обрыв цепи):
Рисунок 10 Обрыв электрической цепи (https://citeia.com)Если мы проанализируем схему на рисунке 10, по закону Ома источник питания E1 = 10 В, а сопротивление в этом случае изолятора (воздуха), стремящегося к бесконечности ∞, Итак, мы имеем:- I = E1 / R
- I = 10 В / ∞ Ом
Случай 2 (короткое замыкание цепи):
Рисунок 11 Электрическая схема при коротком замыкании (https://citeia.com)В этом случае (рисунок 11) источник питания E = 10 В, но сопротивление представляет собой проводник, который теоретически имеет 0 Ом, поэтому в этом случае это будет короткое замыкание.- I = E1 / R
- I = 10 В / 0 Ом
Случай 3 (сбои подключения или проводки)
Если мы боимся, что в электрической цепи источник питания E1 = 10 В и R1 = 10 Ом, мы должны иметь по закону Ома;Упражнение 5:
- I = E1 / R1
- I = 10 В / 10 Ом
- I = 1 ампер
Рисунок 12 Цепь с внутренним повреждением провода (https://citeia.com)Как мы уже анализировали с открытым резистором, поврежденный или сломанный провод будет вести себя аналогичным образом. Сила электрического тока = 0 ампер. Но если я спрошу вас, какая часть (рис. 13) повреждена A или B? и как бы они это определили?Рисунок 13 Анализ цепи с поврежденным или внутренне разорванным кабелем (https://citeia.com)Конечно, ваш ответ был бы таков: давайте измерим непрерывность и просто определим, какой из кабелей поврежден (поэтому мы должны отсоединить компоненты и выключить источник питания E1), но для этого анализа мы будем предполагать, что источник даже не может быть поврежден. отключил или отключил любую проводку, теперь анализ становится интереснее?Один из вариантов — разместить вольтметр параллельно цепи, как, например, на рисунке 14.Рисунок 14 Анализ неисправной цепи (https://citeia.com)Если источник исправен, вольтметр должен отметить значение напряжения по умолчанию, в данном случае 10 В.
Рис.15 Анализ неисправной цепи по закону Ома (https://citeia.com)Если мы поместим вольтметр параллельно резистору R1, напряжение будет 0 В, если мы проанализируем его с помощью Закон Ома У нас есть:- VR1 = I x R1
- Где I = 0 ампер
- Мы опасаемся VR1 = 0 Amp x 10 Ω = 0V
- V (поврежденный провод) = E1 — VR1
- V (поврежденный провод) = 10 В — 0 В = 10 В
- Сила закона Ватта
- Полномочия закона Кирхгофа
- Закон Джоуля с практическими упражнениями и их приложениями.
Ссылки:[1] [2] [3]
Похожие сообщения
Закон Ома
- Изучив этот раздел, вы сможете:
- Опишите закон Ома для металлических проводников:
- • Сопротивление, напряжение и ток.
- Определить:
- Ом, Ампер и Вольт.
Ом, Вольт и Ампер.
Сопротивление проводника измеряется в Омах, а Ом — это единица измерения, названная в честь немецкого физика Джорджа Симона Ома (1787-1854), который первым показал взаимосвязь между сопротивлением, током и напряжением. При этом он разработал свой закон, который показывает взаимосвязь между тремя основными электрическими свойствами сопротивления, напряжения и тока. Он демонстрирует одну из самых важных взаимосвязей в электротехнике и электронной технике.
Закон Ома гласит: «В металлических проводниках при постоянной температуре и в нулевом магнитном поле ток пропорционален напряжению на концах проводника и обратно пропорционален сопротивлению проводника.
.»
Проще говоря, при условии, что температура постоянна и на электрическую цепь не влияют магнитные поля, тогда:
• В цепи с постоянным сопротивлением, чем больше приложенное к цепи напряжение, тем больше ток будет течь. .
• При подаче постоянного напряжения, чем больше сопротивление цепи, тем меньше ток будет течь.
Обратите внимание, что закон Ома гласит: «В металлических проводниках». Это означает, что этот закон справедлив для большинства металлических материалов, но не для всех. Например, вольфрам, используемый для накаливания нити накаливания лампочек, имеет сопротивление, которое изменяется в зависимости от температуры нити накала, отсюда и ссылка в законе Ома на «при постоянной температуре». Есть также компоненты, используемые в электронике, которые имеют нелинейную зависимость между тремя электрическими свойствами напряжения, тока и сопротивления, но они могут быть описаны другими формулами. Для большинства цепей или компонентов, которые можно описать законом Ома:
Вместо того, чтобы пытаться запомнить весь закон Ома, три электрических свойства напряжения, тока и сопротивления обозначаются отдельными буквами:
Сопротивление обозначается буквой R и измеряется в единицах Ом, которые имеют символ Ω (греческая заглавная О).
Напряжение обозначается буквой V (или иногда E, аббревиатура электродвижущей силы) и измеряется в единицах вольт, которые имеют символ V.
Ток обозначается буквой I (а не C, поскольку Емкость) и измеряется в Амперах (часто сокращается до Ампер), которые имеют символ А.
Используя буквы V, I и R для выражения отношений, определенных законом Ома, мы получаем три простые формулы:
Каждая из которых показывает, как найти значение любой из этих величин в цепи при условии, что две другие известен. Например, чтобы найти напряжение V (в вольтах) на резисторе, просто умножьте ток I (в амперах) через резистор на значение резистора R (в омах).
Обратите внимание, что при использовании этих формул значения V I и R, записанные в формулу, должны быть в ее ОСНОВНЫХ ЕДИНИЦАХ, т. е. ВОЛЬТАХ (не милливольтах), Омах (не килоомах) и АМПЕРАХ (не микроамперах) и т. д.
Вкратце 15 кОм (килоом) вводится как 15 EXP 03, а 25 мА (миллиампер) вводится как 25 EXP -03 и т.
д. Это проще всего сделать с помощью инженерного калькулятора.
Как использовать калькулятор с техническими обозначениями, широко используемыми в электронике, объясняется в нашей бесплатной брошюре под названием «Советы по математике». Загрузите ее со страницы загрузки.
Определение Ом, Ампера и Вольта
1 Ом
Может быть определено как «Величина сопротивления, которая создаст разность потенциалов (p.d.) или напряжение 1 Вольт на нем, когда через него протекает ток 1 Ампер .»
1 АМПЕР
Может быть определено как «Количество тока, которое при протекании через сопротивление в 1 Ом создаст разность потенциалов на сопротивлении в 1 Вольт».
(Хотя доступны более полезные определения ампера)
1 ВОЛЬТ
Может быть определено как «разность потенциалов (напряжения) на сопротивлении 1 Ом, через которое протекает ток 1 Ампер».
Эти определения относятся к вольтам, амперам и омам в рамках величин, описанных в законе Ома, но также могут использоваться альтернативные определения, использующие другие величины.
ПОПРОБУЙТЕ ПРОСТЫЕ РАСЧЕТЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ Закона Ома.
Закон Ома | Encyclopedia.com
gale
просмотров обновленоЗакон Ома представляет собой уравнение, описывающее взаимосвязь между напряжением на электрическом компоненте, электрическим сопротивлением компонента и током, протекающим через компонент. Он назван в честь своего первооткрывателя Георга Симона Ома (1789–1854). Ом обнаружил, что для большинства электрических цепей напряжение в цепи равно току, протекающему через цепь, умноженному на электрическое сопротивление цепи. При одном и том же напряжении цепь с низким сопротивлением будет иметь больший ток, чем цепь с большим сопротивлением. Напряжение, правильно называемое разностью потенциалов, измеряется в вольтах, а сила тока — в амперах. Таким образом, сопротивление измеряется в вольтах на ампер, определяемых как омы (Ом).
Закон Ома не является фундаментальным законом, который действует всегда, как, например, закон всемирного тяготения.
Скорее, это эмпирический закон, который, как было установлено экспериментально, работает достаточно хорошо в большинстве случаев. Однако бывают случаи, обычно в крайних случаях, когда закон Ома нарушается. Например, если к цепи приложено высокое напряжение, закон Ома не будет предсказывать правильное значение тока. Несмотря на то, что закон Ома не всегда применим, он работает в большинстве повседневных ситуаций и поэтому очень полезен.
Например, почему короткое замыкание перегорает предохранитель или автоматический выключатель? Когда происходит короткое замыкание, большая часть электрического сопротивления в цепи шунтируется. Фактически создается новая цепь с очень низким сопротивлением. Итак, согласно закону Ома, если сопротивление очень мало, ток должен быть очень большим. Предохранители и автоматические выключатели предназначены для защиты цепи путем перегорания (плавления или размыкания), когда ток становится слишком большим. Следовательно, короткое замыкание создает ток, достаточный для размыкания цепи.
Электронные устройства часто имеют в цепи резисторы для увеличения сопротивления и, следовательно, для ограничения тока. Кроме того, всякий раз, когда через сопротивление протекает ток, энергия рассеивается в виде тепла. Следовательно, нежелательное сопротивление тратит энергию впустую. Некоторые резистивные устройства, такие как нагревательные змеевики в фенах, предназначены для прямого преобразования большого количества электроэнергии в тепло.
Научная энциклопедия Гейла
Еще с encyclopedia.com
Закон Ома , Закон Ома
Закон Ома представляет собой зависимость между напряжением в электрической цепи, электрическим сопротивлением в цепи и током в… Ом, ом / ом/ • n. единица электрического сопротивления в системе СИ, выражающая сопротивление в цепи, передающей ток в один ампер при воздействии… удельного сопротивления , re·sis·tiv·i·ty / riˌzisˈtivətē/ • n. Физика мера сопротивления определенного материала потоку электрического тока.
резистив… Серийная цепь , Электрическая цепь представляет собой систему проводящих элементов, по которым протекает электрический ток.