Закон ома для однородного участка цепи формула: Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи — урок. Физика, 8 класс. — Интернет-магазин инструмента. — yato-tools.ru. Электротовары и инструмент.

Содержание

Закон Ома для однородного участка цепи – формула

4.5

Средняя оценка: 4.5

Всего получено оценок: 96.

4.5

Средняя оценка: 4.5

Всего получено оценок: 96.

Упорядоченное движение электрических зарядов (электронов, ионов) или заряженных макроскопических тел называется электрическим током. Движение зарядов возникает под воздействием на них электрического поля, созданного в проводнике приложенным к его концам напряжением U. Какова зависимость величины электрического тока I от величины напряжения U ? Ответ на этот вопрос впервые дал немецкий ученый Георг Симон Ом, открывший закон, названный в последствии его именем. Для начала рассмотрим закон Ома для однородного участка цепи.

Свойства электрического тока

Направлением электрического тока принято считать движение свободных положительных зарядов. Ток называется постоянным, если его направление и сила постоянны во времени.

Электрическое поле величиной E действует на заряд величиной q с силой

F, которая равна:

$ F = q * E $ (1).

В результате в проводнике возникает электрический ток. Для создания электрического поля E, к концам проводника должно быть приложено напряжение U, которое равно разности потенциалов φ₁ и φ₂ на концах проводника:

$ U = φ2 – φ1 $ (2),

при этом φ₂ > φ₁.

Единица электрического тока — ампер (А) — названа в честь французского физика Ампера. Эта единица является одной семи основных единиц в Международной системе СИ. Единицей измерения напряжений является вольт (В), названная в честь итальянского исследователя Алессандро Вольта.

Опыты Георга Ома

В 1826 г. Георг Ом на основании данных своих многочисленных экспериментов открыл однозначную связь между силой тока I и напряжением U. Ученый измерял зависимости тока от напряжения (вольт-амперные характеристики) и строил графики, из которых он обнаружил не просто пропорциональность (чем больше напряжение, тем больше ток), а линейную математическую зависимость тока от напряжения, т.

е. I ∼ U.

Рис. 1. График линейной зависимости силы тока от напряжения в проводниках:.

Из графиков было видно, что угол наклона линейных зависимостей для разных материалов разный, т.е. каждый проводник обладал различной степенью сопротивляемости или проводимости. Эта величина была названа электрическим сопротивлением R. Формула закона Ома для однородного участка цепи выглядит следующим образом:

$ I = {U \over R} $ (3).

Полностью формулировка закона Ома звучит так: сила тока I для проводника на однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению U на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению проводника

Любую электрическую цепь можно разделить на отдельные участки. Участки цепи, на которых отсутствует действие сторонних сил (т.е. участки, где отсутствуют источники тока), называются однородными. Участки цепи, на которых имеются источники тока, называются неоднородными.

Сопротивление

Сопротивление проводников и других веществ (полупроводников и диэлектриков) обусловлено тем, что заряженные частицы взаимодействуют (сталкиваются) с узлами кристаллической решетки и атомами разных примесей и дефектов, что приводит к торможению зарядов.

Наблюдения показали, что сопротивление проводника прямо пропорционально его длине L и обратно пропорционально площади поперечного сечения S:

$ R = ρ * { L \over S } $ (5),

Рис. 2. Электрический ток I в металлическом цилиндрическом проводнике, длиной
L, площадью S, электрическое поле E.

Единицей измерения сопротивления является Ом, равный:

$ [1 Ом] = {[1 В]\over [1 A] } $ (6).

Единица измерения удельного сопротивления ρ показывает какое сопротивление имеет проводник длиной 1 метр с площадью поперечного сечения 1 м². Удельные сопротивления всех известных материалов измерены и сведены в справочные таблицы.

Рис. 3. Пример справочной таблицы удельных проводимостей разных веществ

Значения ρ в справочных таблицах приводятся обычно для нормальной, температуры 20⁰С, т.к. величина удельного сопротивления зависит от температуры внешней среды T, и описывается формулой:

$ ρ = ρ_0 * (1 + α * T) $ (7),

где: ρ₀ — удельное сопротивление при 0⁰K, α — температурный коэффициент сопротивления.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что закон Ома для однородного участка цепи формулируется так: сила тока I для проводника на однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению U на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R. Участки электрической цепи, на которых отсутствуют источники тока, называются однородными. Удельное электрическое сопротивление вещества ρ — величина, характеризующая способность вещества к сопротивлению.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.5

Средняя оценка: 4.5

Всего получено оценок: 96.

А какая ваша оценка?

Закон Ома для участка цепи – онлайн-тренажер для подготовки к ЕНТ, итоговой аттестации и ВОУД

Георг Ом работал преподавателем математики в университете в Кельне, когда начал проводить свои основные опыты. Он посвятил себя изучению электричества, начав публиковать свои первые работы о свойствах гальванической цепи.

На тот момент многие ученые бились над загадкой природы электричества, многие сведения уже были открыты, многое уже было известно, но далеко не все. Именно в этот период Ом начал проводить опыты с прохождением электрического тока по цепи, так он смог найти зависимость напряжения и силы тока.

Однако на тот момент из-за неточности приборов, ученый не смог получить достоверные данные, но уже в 1826 году он написал очередной свой труд, где уже смог сформировать этот закон. Из-за неточности в расчетах многие ученые того времени отказались принимать его, и лишь через восемь лет была доказана его абсолютная правота и научная состоятельность.

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению:

$I = \frac U R; [A = \frac B{ Ом}]$.

Ом установил, что сопротивление прямо пропорционально длине проводника и обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника.

$R = \frac {ρl }{ S}$, где ρ – удельное сопротивление, $I$ – длина проводника, $S$ – площадь поперечного сечения проводника.

Закон Ома для полной цепи

Назначение:

Определяет электрический ток в замкнутой цепи, исходя из ЭДС $\varepsilon $- (Электродвижущей силы) и внутреннего сопротивления r источника тока (например, аккумулятора).

Устройство:

Ток в полной (замкнутой) цепи зависит не только от внешнего сопротивления $R$, но и от внутреннего сопротивления r источника тока:

$I = \frac {ε} {R + r}$.

Принцип действия:

Смысл в том, что в реальной электрической цепи ток не может возрасти до бесконечности при снижении сопротивления нагрузки до нуля (например, при коротком замыкании).

Закон Ома для однородного участка цепи

Участок цепи, на котором не действуют сторонние силы, приводящие к возникновению ЭДС (рис. 1), называется однородным.

рис. 1

Закон Ома для однородного участка цепи был установлен экспериментально в 1826 г. Г. Омом. Согласно этому закону, сила тока I в однородном металлическом проводнике прямо пропорциональна напряжению $U$ на концах этого проводника и обратно пропорциональна сопротивлению R этого проводника.

На рисунке 2 изображена схема электрической цепи, позволяющая экспериментально проверить этот закон. В участок MN цепи поочередно включают проводники, обладающие различными сопротивлениями.

рис. 2

Напряжение на концах проводника измеряется вольтметром и может изменяться с помощью потенциометра. Силу тока измеряют амперметром, сопротивление которого ничтожно мало ($RA ≈ 0$). График зависимости силы тока в проводнике от напряжения на нем – вольт-амперная характеристика проводника – приведен на рисунке 3. Угол наклона вольт-амперной характеристики зависит от электрического сопротивления проводника R (или его электропроводимости G):

рис. 3

Закон Ома для полной цепи и для участка цепи: формулы, описание и объяснение

Профессиональный электрик, специалист-электронщик не может обойти закон Ома в своей деятельности, решая любые задачи, связанные с наладкой, настройка, ремонт электронных и электрических схем.

Собственно, понимание этого закона нужно каждому. Потому что каждому в повседневной жизни приходится иметь дело с электричеством.

И хотя закон немецкого физика Ома предусмотрен курсом средней школы, на практике его не всегда своевременно изучают. Поэтому мы рассмотрим в нашем материале такую актуальную для жизни тему и разберемся с вариантами написания формулы.

Содержание статьи:

Отдельный участок и полная электрическая цепь
- Расчет действующего участка электрической цепи
- Вариант расчета для полной цепи
- Рассмотрение закона на переменную

Резисторная схема
Цепь из параллельно соединенных резистивных элементов
Интегральная и дифференциальная формы закона

Выводы и полезное видео по теме

Отдельный участок и полная электрическая цепь

Рассматривая электрическую цепь с точки зрения применения к цепи закона Ома, следует отметить два возможных варианта расчета: для одиночного участка и для полноценной схемы.

Расчет токового участка электрической цепи

Участком цепи, как правило, считается часть цепи, за исключением источника ЭДС, имеющая добавочное внутреннее сопротивление.

Следовательно, формула расчета в данном случае выглядит просто:

I = U/R ,

Где соответственно:

I — сила тока;
У — приложенное напряжение;
R — сопротивление.

Толкование формулы простое — ток, протекающий по определенному участку цепи, пропорционален приложенному к нему напряжению, а сопротивление обратно пропорционально.

Так называемая графическая «ромашка», посредством которой представлена вся совокупность вариаций формулировок, основанных на законе Ома. Удобный инструмент для карманного хранения: сектор «П» — силовые формулы; сектор «U» — формулы напряжения; сектор «I» — текущие формулы; сектор «R» — формулы сопротивлений

Таким образом, формула наглядно описывает зависимость тока, протекающего через отдельный участок электрической цепи, относительно определенных значений напряжения и сопротивления.

Формулой удобно пользоваться, например, рассчитывая параметры сопротивления, которое необходимо впаять в схему, если указано напряжение с током.

Закон Ома и два следствия, которые должен иметь каждый профессиональный электрик, инженер-электрик, инженер-электронщик и все, кто связан с работой электрических цепей. Слева направо: 1 — обнаружение тока; 2 — определение сопротивления; 3 — определение напряжения, где I — сила тока, U — напряжение, R — сопротивление

Приведенный выше рисунок поможет определить, например, ток, протекающий через сопротивление 10 Ом, к которому приложено напряжение 12 вольт. Подставив значения, находим — I = 12/10 = 1,2 ампера.

Аналогично решаются задачи нахождения сопротивления (когда известны ток с напряжением) или напряжения (когда известны напряжение с током).

Таким образом, всегда можно подобрать необходимое рабочее напряжение, необходимую силу тока и оптимальный резистивный элемент.

Формула, которую предлагается использовать, не требует учета параметров источника напряжения. Однако схема, содержащая, например, батарею, будет рассчитываться по другой формуле. На схеме: А — включение амперметра; V — включение вольтметра.

Кстати, соединительные провода любой цепи резистивные. Величина нагрузки, которую они должны нести, определяется напряжением.

Соответственно опять же используя закон Ома появляется возможность точно подобрать необходимое сечение проводника в зависимости от материала жилы.

У нас на сайте есть подробная инструкция по мощности и току.

Вариант расчета для полной цепи

Полная цепь — это уже сайт(ы), а также источник ЭМП. То есть фактически к существующей резистивной составляющей участка цепи добавляется внутреннее сопротивление источника ЭДС.

Поэтому логично некоторое изменение приведенной выше формулы:

I = U / (R + r)

Конечно, значение внутреннего сопротивления ЭДС по закону Ома для полной электрической цепи может быть считается пренебрежимо малым, хотя во многом эта величина сопротивления зависит от структуры источника ЭДС.

Однако при расчете сложных электронных схем, электрических цепей с множеством проводников наличие добавочного сопротивления является важным фактором.

При расчетах в полноценной электрической цепи всегда учитывается резистивная величина источника ЭДС. Это значение добавляется к сопротивлению самой электрической цепи. На схеме: I — протекание тока; R — внешний резистивный элемент; r — коэффициент сопротивления ЭДС (источника энергии)

Как для участка цепи, так и для всей цепи следует учитывать естественный момент — применение постоянного или переменного тока.

Если рассматривать отмеченные выше моменты, характерные для закона Ома, с точки зрения использования постоянного тока, то соответственно с переменным током все выглядит несколько иначе.

Рассмотрение закона переменной

Понятие «сопротивление» условиям прохождения переменного тока следует рассматривать скорее как понятие «импеданс». Это комбинация активной резистивной нагрузки (Ra) и нагрузки, образованной реактивным резистором (Rr).

Такие явления обусловлены параметрами индуктивных элементов и законами переключения применительно к переменной величине напряжения — синусоидальной величине тока.

Это, по-видимому, схема замещения электрической цепи переменного тока для расчета с использованием формулировок, основанных на принципах закона Ома: R — резистивная составляющая; C — емкостная составляющая; L — индуктивная составляющая; ЭМП является источником энергии; I-текущий поток

Другими словами, имеет место эффект опережения (отставания) значений тока от значений напряжения, что сопровождается появлением активной (резистивной) и реактивной (индуктивной или емкостной) емкостей.

Расчет таких явлений проводят по формуле:

Z = U / I или Z = R + J * (X _L — X _C )

Где: Z Z Z — импеданс; Р — активная нагрузка; Х _Д , X _C — индуктивная и емкостная нагрузка; Дж — коэффициент.

Последовательное и параллельное соединение элементов

Для элементов электрической цепи (участка цепи) характерным моментом является последовательное или параллельное соединение.

Соответственно каждому типу соединения сопутствует различный характер протекания тока и подачи напряжения. В связи с этим по-разному действует и закон Ома, в зависимости от варианта включения элементов.

Цепь резистора

По отношению к последовательному соединению (участок цепи с двумя компонентами) используется следующая формула:

I = i ₁ = I ₂ ;
У = У ₁ + У ₂ ;
R = R ₁ + R ₂

Эта формулировка наглядно демонстрирует, что независимо от числа резистивных элементов, соединенных последовательно, ток в цепи не меняется.

Соединение резистивных элементов на участке цепи последовательно друг с другом. Для этого варианта действует свой закон расчета. На схеме: I, I1, I2 — протекание тока; R1, R2 — резистивные элементы; U, U1, U2 — приложенное напряжение

Величина напряжения, приложенного к активным резистивным элементам цепи, представляет собой сумму полного значения ЭДС источника.

Напряжение на каждом отдельном компоненте равно: Ux = I * Rx .

Общее сопротивление следует рассматривать как сумму номиналов всех резистивных компонентов цепи.

Цепь из параллельно соединенных резистивных элементов

В случае, когда имеется параллельное соединение резистивных элементов, справедливой по отношению к закону немецкого физика Ома считается следующая формула:

I = i ₁ + I ₂ … ;
U = U ₁ = U ₂ … ;
1/R = 1/R ₁ + 1/R ₂ + …

Не исключены варианты составления участков схемы «смешанного» типа при использовании параллельного и последовательного соединения.

Соединение резистивных элементов в цепи параллельно друг другу. Для этого варианта действует свой закон расчета. На схеме: I, I1, I2 — протекание тока; R1, R2 — резистивные элементы; U — суммарное напряжение; А, В — точки входа/выхода

Для таких вариантов расчет обычно проводится путем первоначального расчета резистивного номинала параллельного соединения. Затем к результату добавляется номинал резистора, соединенного последовательно.

Интегральные и дифференциальные формы права

Все вышеперечисленные пункты с расчетами применимы к условиям, когда в электрических цепях используются проводники «однородной» структуры.

Между тем на практике часто приходится иметь дело с построением схемы, где структура проводников меняется на разных участках. Например, используются провода большего сечения или, наоборот, меньшего, изготовленные на основе разных материалов.

Для учета таких различий существует разновидность так называемого «дифференциально-интегрального закона Ома». Для бесконечно малого проводника рассчитывается уровень плотности тока в зависимости от силы и проводимости.

При дифференциальном расчете принимается формула: J = ό * E

Для интегрального расчета соответственно формулировка: I * R = φ1 — φ2 + έ

Однако эти примеры более близки к школе высшей математики и на практике простой электрик фактически не используется.

Выводы и полезное видео по теме

Подробный разбор закона Ома в видео ниже поможет окончательно закрепить знания в этом направлении.

Своеобразный видеоурок качественно подкрепляет теоретическое письменное изложение:

Работа электрика или деятельность электронщика неразрывно связана с моментами, когда действительно приходится соблюдать закон Георга Ома в действии. Это общие истины, которые должен знать каждый профессионал.
Обширных знаний в этом вопросе не требуется — достаточно выучить три основных варианта формулировок, чтобы успешно применять их на практике.
Хотите дополнить вышеизложенный материал ценными комментариями или высказать свое мнение? Пожалуйста, пишите комментарии в блоке под статьей. Если у вас есть какие-либо вопросы, не стесняйтесь задавать их нашим специалистам.
Основные законы электричества. Применение закона Ома на практике
Закон Ома
Немецкий физик Георг Ом (1787 -1854) экспериментально установил, что сила тока I, протекающего по однородному металлическому проводнику (т. е. проводнику, на который не действуют внешние силы), пропорциональна напряжению U на концах дирижер:
И = У / Р, (1)
где Р -.
Уравнение (1) выражает закон Ома для участка цепи (не содержащего источника тока): Ток в проводнике прямо пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален сопротивлению проводника.
Участок цепи, на котором не действуют ЭДС (внешние силы), называется однородным участком цепи, поэтому данная формулировка закона Ома справедлива для однородного участка цепи.
Подробнее см. здесь:
Теперь рассмотрим неоднородный участок цепи, где действующая ЭДС на участке 1 — 2 обозначим через Е12, а приложенная к концам участка — через ф1 — ф2.
Если ток проходит по неподвижным проводникам, образующим отрезок 1-2, то работа А12 всех сил (внешних и электростатических), совершаемых на носителях тока, равна теплоте, выделяющейся в отрезке. Работа сил, совершаемая при движении заряда Q0 на участке 1 — 2:

A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 — φ2) (2)
Э.м.с. E12, как и I, является скалярной величиной. Его нужно брать либо с положительным, либо с отрицательным знаком в зависимости от знака работы, совершаемой внешними силами. Я кормила. способствует движению положительных зарядов в выбранном направлении (в направлении 1-2), тогда Е12 > 0. Если э.д.с. препятствует движению положительных зарядов в этом направлении, то Е12 За время t в проводнике выделяется теплота:
Q = I 2 Rt = IR (It) = IRQ0 (3)
Из формул (2) и (3) получаем:
IR = (φ1 — φ2) + E12 (4)
Где
I = (φ1 — φ2 + E12) / R (5)
Выражение (4) или (5) представляет собой закон Ома для неоднородного участка цепи в интегральной форме, являющийся обобщенным законом Ома.

Если на данном участке цепи (Е12 = 0) нет источника тока, то из (5) приходим к закону Ома для однородного участка цепи
I = (φ1 — φ2) / R = U / R
Если замкнуто, то выбранные точки 1 и 2 совпадают, φ1 = φ2; то из (5) получаем закон Ома для замкнутой цепи:
I = E/R,
где E — ЭДС, действующая в цепи, R — полное сопротивление всей цепи. В общем случае R = r + R1, где r — внутреннее сопротивление источника тока, R1 — сопротивление внешней цепи. Следовательно, закон Ома для замкнутой цепи будет иметь вид:
I = Е/(r+R1).
Если цепь разомкнута, тока в ней нет (I = 0), то из закона Ома (4) получаем, что (φ1 — φ2) = E12, т.е. ЭДС, действующая в разомкнутой цепи, равна разность потенциалов на его концах. Следовательно, чтобы найти ЭДС источника тока, необходимо измерить разность потенциалов на его выводах при разомкнутой цепи.
Примеры расчетов по закону Ома:
Закон Ома для участка цепи: сила тока I
на участке электрической цепи прямо пропорционально напряжению U на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлению Р.
Формула закона: я =. Отсюда пишем формулы У = ИК и R = .
Рис. 1. Участок цепи Рис. 2. Полная цепь
Закон Ома для полной цепи: сила тока I полная электрическая цепь , равная ЭДС (электродвижущей силе) источника тока E , деленной на полное сопротивление цепи ( R + r). Общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений внешней цепи R и внутренний источник тока r . Формула закона I =
. На рис. 1 и 2 показаны электрические схемы.

3. Последовательное и параллельное соединение проводников
Проводники в электрических цепях могут быть соединены последовательно и параллельно … Смешанное соединение объединяет оба этих соединения.
Сопротивление, при включении которого вместо всех других проводников, расположенных между двумя точками цепи, ток и напряжение остаются неизменными, называется эквивалентное сопротивление эти проводники.
Последовательное соединение
Последовательное соединение представляет собой соединение, в котором каждый проводник соединяется только с одним предыдущим и одним последующим проводником.
Как следует из первых правил Кирхгофа , при последовательном соединении проводников сила электрического тока, протекающего по всем проводникам, одинакова (на основании закона сохранения заряда).
1. С последовательным соединением
жилы (рис. 1) сила тока во всех жилах одинаковая: I 1 = я 2 = я 3 = я
Рис. 1. Последовательное соединение двух проводников.
2. По закону Ома напряжения У 1 и У 2 на проводниках равны У 1 = ИК 1 , У 2 = ИК 2 , У 3 = ИК 3 .
Напряжение при последовательном соединении проводников равно сумме напряжений на отдельных участках (проводниках) электрической цепи.
У = У 1 + У 2 + У 3
Закон Ома, напряжение U 1, U 2 на проводниках равны У 1 = ИК 1 , У 2 = ИК 2 , В соответствии со вторым правилом Кирхгофа напряжение на всем участке:
U = У 1 + У 2 = ИК 1 + ИК 2 «=» я (р 1 + Р 2 )= И Р. Получаем: Р = Р 1 + Р 2
Общее напряжение U на проводниках равна сумме напряжений U 1 , У 2 , У 3 равно: U = У 1 + У 2 + У 3 = я · ( Р 1 + Р 2 + Р 3 ) = ИК
где Р ЭКВ – эквивалентно сопротивлению всей цепи. Следовательно: Р ЭКВ = Р 1 + Р 2 + Р 3
При последовательном соединении эквивалентное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков цепи : R ЭКВ = Р 1 + Р 2 + Р 3 +…
Этот результат верен для любого числа последовательно соединенных проводников.
Из закона Омиша следует: если сила тока одинакова при последовательном соединении:
I = , я = … Отсюда «=» или = , то есть напряжения на отдельных участках цепи прямо пропорциональны сопротивлениям участков.
При последовательном соединении n одинаковые жилы, общее напряжение равно произведению напряжения одного U 1 по их номеру n :
U ПОСЛЕД = п · У 1 . Аналогично для сопротивлений : Р ПОСЛЕДНИЙ «=» п · Р 1
При размыкании цепи одного из последовательно соединенных потребителей ток во всей цепи исчезает, поэтому последовательное соединение не всегда удобно на практике.
Например, электрический ток, напряжение, сопротивление и мощность. Настал черед основных электрических законов, так сказать, основы, без знания и понимания которой невозможно изучение и понимание электронных схем и устройств.
Закон Ома
Электрический ток, напряжение, сопротивление и мощность, безусловно, связаны. А связь между ними описывается, без сомнения, важнейшим электрическим законом — законом Ома … В упрощенном виде этот закон называется: Закон Ома для участка цепи. И этот закон звучит так:
«Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению этого участка цепи».
Для практического применения формулу закона Ома можно представить в виде такого треугольника, который, помимо основного представления формулы, поможет определить остальные величины.
Треугольник работает следующим образом. Чтобы вычислить одну из величин, достаточно закрыть ее пальцем. Например:
В предыдущей статье мы провели аналогию между электричеством и водой и определили взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением. Также хорошим толкованием закона Ома может служить следующая цифра, наглядно отображающая суть закона:
На ней мы видим, что человек «Вольт» (напряжение) проталкивает через проводник человека «Ампер» (ток), который стягивает человека «Ом» (сопротивление). Вот и получается, что чем сильнее сопротивление сжимает проводник, тем труднее по нему проходить току («сила тока обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи» — или чем больше сопротивление, тем хуже ток падает и тем меньше). Но напряжение не дремлет и изо всех сил толкает ток (чем выше напряжение, тем больше ток или — «ток на участке цепи прямо пропорционален напряжению»).
Когда фонарь начинает слабо светить, говорим — «батарея разряжена». Что с ней случилось, что значит она выписана? Это означает, что напряжение аккумулятора уменьшилось и он уже не в состоянии «помочь» току преодолевать сопротивление цепей фонаря и лампочки. Вот и получается, что чем выше напряжение, тем выше ток.
Последовательное соединение — последовательная цепь
При последовательном соединении потребителей, например, обычных лампочек накаливания, сила тока в каждом потребителе одинакова, а напряжение будет разным. На каждом из потребителей напряжение будет падать (уменьшаться).
А закон Ома в последовательной цепи будет выглядеть так:
При последовательном соединении сопротивления потребителей складываются. Формула расчета полного сопротивления:
Параллельное соединение — параллельная цепь
При параллельном соединении к каждому потребителю приложено одинаковое напряжение, но ток через каждого из потребителей, если их сопротивление различно, будет разным.
Закон Ома для параллельной цепи, состоящей из трех потребителей, будет иметь вид:
При параллельном соединении общее сопротивление цепи всегда будет меньше значения наименьшего индивидуального сопротивления. Или еще говорят, что «сопротивление будет меньше наименьшего».
Суммарное сопротивление цепи, состоящей из двух потребителей, включенных параллельно:
Суммарное сопротивление цепи, состоящей из трех потребителей, включенных параллельно:

Для большего количества потребителей расчет производится исходя из того, что при параллельном соединении проводимость (обратная величина сопротивления) рассчитывается как сумма проводимостей каждого потребителя.
Электроэнергия
Мощность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования. электрическая энергия. Мощность рассчитывается по следующей формуле:
Таким образом, зная напряжение источника и измерив потребляемый ток, мы можем определить мощность, потребляемую электроприбором. И наоборот, зная мощность электроприбора и напряжение в сети, мы можем определить величину потребляемого тока. Такие расчеты иногда необходимы. Например, предохранители или автоматические выключатели используются для защиты электроприборов. Чтобы правильно выбрать защитное устройство, нужно знать потребляемый ток. Предохранители, используемые в бытовой технике, как правило, подлежат ремонту и для их восстановления достаточно
Закон Ома часто называют основным законом электричества. Знаменитый немецкий физик Георг Симон Ом, открывший ее в 1826 г., установил связь между основными физическими величинами электрической цепи — сопротивлением, напряжением и силой тока.
Электрическая цепь
Чтобы лучше понять смысл закона Ома, вам нужно понять, как работает электрическая цепь.
Что такое электрическая цепь? Это путь, по которому электрически заряженные частицы (электроны) проходят в электрической цепи.
Для существования тока в электрической цепи необходимо наличие в ней устройства, которое создавало бы и поддерживало разность потенциалов на участках цепи за счет сил неэлектрического происхождения. Такое устройство называется источником постоянного тока , а силы — внешними силами .
Электрическую цепь, в которой находится источник тока, я называю Т полной электрической цепью . Источник питания в такой схеме выполняет примерно ту же функцию, что и насос, перекачивающий жидкость в замкнутой гидросистеме.
Простейшая замкнутая электрическая цепь состоит из одного источника и одного потребителя электрической энергии, соединенных между собой проводниками.
Параметры электрической цепи
Ом вывел свой знаменитый закон экспериментально.
Давайте проведем простой эксперимент.
Соберем электрическую цепь, в которой источником тока будет батарея, а в качестве устройства измерения тока — последовательно включенный в цепь амперметр. Нагрузка представляет собой проволочную спираль. Напряжение будем измерять с помощью вольтметра, подключенного параллельно спирали. Закроем с помощью ключа электрическую схему и запишем показания приборов.
Подключим вторую с точно такими же параметрами к первой батарее. Давайте снова замкнем цепь. Приборы покажут, что и ток, и напряжение удвоились.
Если к 2-м батареям добавить еще одну такую же, то ток утроится, напряжение тоже утроится.
Вывод очевиден: ток в проводнике прямо пропорционален напряжению, приложенному к концам проводника .
По нашему опыту величина сопротивления оставалась постоянной. Мы лишь изменили величину тока и напряжения на участке проводника. Оставим только одну батарею. Но в качестве нагрузки будем использовать спирали из разных материалов. Сопротивления у них разные. Подключая их по очереди, мы также будем фиксировать показания приборов. Мы увидим, что здесь все наоборот. Чем больше значение сопротивления, тем меньше сила тока. Ток в цепи обратно пропорционален сопротивлению .
Итак, наш опыт позволил установить зависимость силы тока от величины напряжения и сопротивления.
Опыт
Ома, конечно, был другим. В те времена амперметров не существовало, и для измерения силы тока Ом использовал крутильные весы Кулона. Источником тока служил элемент Вольта из цинка и меди, находившихся в растворе соляной кислоты. Медные провода были помещены в чашки с ртутью. Туда же были выведены концы проводов от источника тока. Провода были одного сечения, но разной длины. За счет этого менялась величина сопротивления. Поочередно присоединяя к цепи различные провода, наблюдали угол поворота магнитной стрелки в крутильных весах. На самом деле измерялась не сама сила тока, а изменение тока магнитного действия за счет включения в цепь проводов различного сопротивления. Ом назвал это «потерей силы».
Но так или иначе опыты ученого позволили ему вывести свой знаменитый закон.
Георг Саймон Ом
Закон Ома для полной цепи
Между тем, формула, выведенная самим Омом, выглядела так:
Это не что иное, как формула закона Ома для полной электрической цепи: « Сила тока в цепи пропорциональна ЭДС, действующей в цепи, и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешней цепи и внутреннего сопротивления источника ».
В опытах Ома количество NS показал изменение величины тока. В современной формуле соответствует силе тока I течет по цепочке. Магнитуда a характеризует свойства источника напряжения, что соответствует современному обозначению электродвижущей силы (ЭДС) ε … Значение количества л зависела от длины проводников, соединяющих элементы электрической цепи. Это значение было аналогично сопротивлению внешней электрической цепи R … Параметр б характеризовали свойства всей установки, на которой проводился эксперимент. В современном обозначении это r . — внутреннее сопротивление источника тока.
Как выводится современная формула закона Ома для полной цепи?
ЭДС источника равна сумме падений напряжения на внешней цепи ( U ) и у самого источника ( U 1 ).
ε = U + У 1 .
Закон Ома я = У / Р следует за U = я · Р , а У 1 = я · р .
Подставив эти выражения в предыдущее, получим:
ε = I R + I R = I (R + R) , где
По закону Ома напряжение во внешней цепи равно произведению силы тока на сопротивление. У = ИР. Всегда меньше ЭДС источника. Разница равна значению U 1 = I r .
Что происходит, когда работает батарея или аккумулятор? По мере разрядки батареи ее внутреннее сопротивление увеличивается. Поэтому увеличивается U 1 и убывает U .
Полный закон Ома превращается в закон Ома для участка цепи, если из него удалить исходные параметры.
Короткое замыкание
Но что произойдет, если сопротивление внешней цепи вдруг станет равным нулю? В повседневной жизни мы можем наблюдать это, если, например, повреждена электроизоляция проводов, и они замкнуты между собой. Существует явление под названием короткое замыкание … Ток, называемый током короткого замыкания , будет чрезвычайно большим. При этом от него будет выделяться большое количество тепла, что может привести к пожару. Чтобы этого не произошло, в цепь ставят устройства, называемые предохранителями. Они сконструированы таким образом, что способны разорвать электрическую цепь в момент короткого замыкания.
Закон Ома для переменного тока
В цепи переменного напряжения помимо обычного активного сопротивления встречается реактивное сопротивление (емкость, индуктивность).
Для таких цепей U = я · З , где Z — полное сопротивление, включая активную и реактивную составляющие.
Но мощные электрические машины и электростанции имеют большое реактивное сопротивление. В окружающих нас бытовых приборах реактивная составляющая настолько мала, что ее можно не учитывать, а использовать для расчетов простую форму записи закона Ома:
я = У / Р
Мощность и закон Ома
Ом не только установил зависимость между напряжением, током и сопротивлением электрической цепи, но и вывел уравнение для определения мощности:
Р = У · я = я 2 · Р
Как видите, чем больше ток или напряжение, тем больше мощность. Поскольку проводник или резистор не являются полезной нагрузкой, мощность, которая на них падает, считается потерями мощности. Он идет на нагрев проводника. И чем больше сопротивление такого проводника, тем больше мощности на нем теряется. Для уменьшения теплопотерь в цепи используются проводники с меньшим сопротивлением. Так делается, например, в мощных звуковых системах.
Вместо эпилога
Небольшой совет для тех, кто запутался и не может вспомнить формулу закона Ома.
Разделите треугольник на 3 части. Причем, как мы это делаем, совершенно неважно. Запишем в каждую из них величины, входящие в закон Ома – так, как показано на рисунке.
Закроем искомое значение. Если остальные значения находятся на одном уровне, то их нужно перемножить. Если они расположены на разных уровнях, то значение, расположенное выше, необходимо разделить на нижнее.
Закон Ома
широко используется на практике при проектировании электрических сетей на производстве и в быту.
В 1826 году немецкий ученый Георг Ом открыл и описал
эмпирический закон о связи между такими показателями, как сила тока, напряжение и характеристики проводника в цепи. Впоследствии по имени ученого его стали называть законом Ома.
Позже выяснилось, что эти особенности есть не что иное, как сопротивление проводника, возникающее в процессе его контакта с электричеством. Это внешнее сопротивление (R). Существует также внутреннее сопротивление (r), характерное для источника тока.
Закон Ома для участка цепи
Согласно обобщенному закону Ома для определенного участка цепи сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах участка и обратно пропорциональна сопротивлению.
Где U — напряжение концов участка, I — сила тока, R — сопротивление проводника.
Принимая во внимание приведенную выше формулу, можно найти неизвестные значения U и R, проделав простые математические операции.
Приведенные выше формулы действительны только тогда, когда сеть испытывает одно сопротивление.
Закон Ома для замкнутой цепи
Сила тока полной цепи равна ЭДС, деленной на сумму сопротивлений однородного и неоднородного участков цепи.
Замкнутая сеть имеет как внутреннее, так и внешнее сопротивление. Поэтому формулы отношений будут другими.
Где Е — электродвижущая сила (ЭДС), R — внешнее сопротивление источника, r — внутреннее сопротивление источника.
Закон Ома для неоднородного участка цепи
Замкнутая электрическая сеть содержит участки линейного и нелинейного характера. Области, не имеющие источника тока и не зависящие от внешних воздействий, являются линейными, а области, содержащие источник, — нелинейными.
Закон Ома для участка сети однородного характера был изложен выше. Закон на нелинейном участке будет следующим:
I = U / R = f1 — f2 + E / R
Где f1 — f2 — разность потенциалов в конечных точках рассматриваемого участка сети
Ом — полное сопротивление нелинейного участка цепи
ЭДС нелинейного участка цепи может быть больше нуля или меньше. Если направления движения тока, поступающего от источника с движением тока в электрической сети, совпадут, то движение зарядов будет преобладать положительным характером и ЭДС будет положительной. Если направления совпадут, то в сети усилится движение отрицательных зарядов, создаваемых ЭМП.
Закон Ома для переменного тока
При емкости или инерции в сети необходимо учитывать в расчетах, что они выдают свое сопротивление, от действия которого ток становится переменным.
Закон Ома для переменного тока выглядит так:
где Z — сопротивление по всей длине электрической сети. Его также называют импедансом. Полное сопротивление состоит из сопротивлений активного и реактивного характера.
Закон Ома не является основным научным законом, а лишь эмпирическим соотношением, и при некоторых условиях может не соблюдаться:
При высокой частоте сети электромагнитное поле изменяется с большой скоростью, и в расчетах необходимо учитывать инерцию носителей заряда;
В условиях низких температур с веществами, обладающими сверхпроводимостью;
При сильном нагреве проводника проходящим напряжением отношение тока к напряжению становится переменным и может не соответствовать общему закону;
Под проводником высокого напряжения или диэлектриком;
В светодиодных лампах;
В полупроводниках и полупроводниковых приборах.
В свою очередь элементы и проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются омическими.
Закон Ома может дать объяснение некоторым природным явлениям. Например, когда мы видим птиц, сидящих на высоковольтных проводах, у нас возникает вопрос — почему на них не действует электрический ток? Объяснение довольно простое. Птицы, сидящие на проводах, являются своего рода проводниками. Большая часть напряжения приходится на промежутки между птицами, а та часть, что приходится на сами «проводники», опасности для них не представляет.
Но это правило работает только с одним контактом. Если птица коснется клювом или крылом провода или телеграфного столба, она неминуемо погибнет от огромной нагрузки, которую несут эти области. Такие случаи происходят повсеместно. Поэтому в целях безопасности в некоторых населенных пунктах устанавливаются специальные устройства для защиты птиц от опасного напряжения. На таких насестах птицы находятся в полной безопасности.
Закон Ома также широко применяется на практике.