Закрыть

Закон ома в чем измеряется: Формула закона Ома

Содержание

Что такое Ом

Ом (Ом, Ω) — единица измерения электрического сопротивления. Ом равен электрическому сопротивлению проводника, между концами которого возникает напряжение 1 вольт при силе постоянного тока 1 ампер.

\[ Ом = \frac{В}{А} \]

Ом — единица электрического сопротивления в системе СИ. Если проводник соединяет две точки с разными электрическими потенциалами, то через проводник течёт ток. Величина тока зависит от разности потенциалов, а также от сопротивления проводника этому току. Электрическое сопротивление является характеристикой цепи и измеряется в омах.

Что такое Ом?

1 ом представляет собой “электрическое сопротивление между двумя точками проводника, когда постоянная разность потенциалов 1 вольт, приложенная к этим точкам, создаёт в проводнике ток 1 ампер, а в проводнике не действует какая-либо электродвижущая сила”. CIPM, резолюция 2, 1946 год.

Это небольшое сопротивление, в применяемых на практике цепях сопротивление часто измеряется в мегаомах, то есть в миллионах ом. Единица ом названа в честь немецкого физика Георга Симона Ома (1787–1854). Имя Ома впервые было применено в качестве электрической единицы в 1861 году, когда Чарльз Брайт и Латимер Кларк предложили использовать название ohma для единицы электродвижущей силы. В качестве обозначения для ома применяется большая греческая буква омега Ω, поскольку букву O можно легко принять за ноль. Хотя в Юникоде и присутствует значок ома (Ω, Ohm sign, U+2126), но его каноническим разложением[1] является заглавная греческая буква омега (Ω, U+03A9), т. е. эти два символа должны быть неразличимы с точки зрения пользователя. Рекомендуется для обозначения ома использовать омегу.

Закон Ома

Закон Ома – полученный экспериментальным путём (эмпирический) закон, который устанавливает связь силы тока в проводнике с напряжением на концах проводника и его сопротивлением, был открыт в 1826 году немецким физиком-экспериментатором Георгом Омом.

Строгая формулировка закона Ома может быть записана так:
сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах (разности потенциалов) и обратно пропорциональна сопротивлению этого проводника.

Формула закона Ома записывается в следующем виде:

\[ I = \frac{U}{R} \]

где

I – сила тока в проводнике, единица измерения силы тока - ампер [А];

U – электрическое напряжение (разность потенциалов), единица измерения напряжения- вольт [В];

R – электрическое сопротивление проводника, единица измерения электрического сопротивления - ом [Ом].

Ом и зависимости от других величин

Еще на заре исследования электричества ученые заметили, что сила тока, проходящего через разные материалы, отличается, хотя эксперимент проводится в одинаковых условиях, образцы подключаются одинаково к одинаковым источникам. Было сделано предположение, что разные образцы обладают разным сопротивлением электрическому току, которое и определяет силу этого тока.

Был экспериментально получен закон, связывающий силу тока и напряжение (закон Ома). Коэффициент в этом законе назвали сопротивлением электрическому току. 2 / [Сопротивление проводника, Ом]

[Действующая сила тока, А] = [Действующее напряжение, В] / [Сопротивление, Ом]

Кратные и дольные единицы

Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ.

Кратные Дольные
величина название обозначение величина название обозначение
101 Ом декаом даОм daΩ 10−1 Ом дециом дОм
102 Ом гектоом гОм 10−2 Ом сантиом сОм
103 Ом килоом кОм 10−3 Ом миллиом мОм
106 Ом мегаом МОм 10−6 Ом микроом мкОм µΩ
109 Ом гигаом ГОм 10−9 Ом наноом нОм
1012 Ом тераом ТОм 10−12 Ом пикоом пОм
1015 Ом петаом ПОм 10−15 Ом фемтоом фОм
1018 Ом эксаом ЭОм 10−18 Ом аттоом аОм
1021 Ом зеттаом ЗОм 10−21 Ом зептоом зОм
1024 Ом йоттаом ИОм 10−24 Ом йоктоом иОм
     применять не рекомендуется      не применяются или редко применяются на практике

Что такое резисторы?

Радиоэлектронные элементы, имеющие заданное постоянное омическое сопротивление, не проявляющие в разумных пределах индуктивность и емкость, называются в электронике

резисторами.

В практике применяются резисторы от долей Ома до десятков мегаомов.

мегаом / мегом МОм MOhm 1E6 Ом 1000000 Ом
килоом кОм kOhm 1E3 Ом 1000 Ом
В вашем браузере отключен Javascript.
Чтобы произвести расчеты, необходимо разрешить элементы ActiveX!
Больше интересного в телеграм @calcsbox

ЗАКОН ОМА - это... Что такое ЗАКОН ОМА?

  • ЗАКОН ОМА — один из основных законов электрического тока, согласно которому сила постоянного электрического тока / на участке электрической цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению R данного… …   Большая политехническая энциклопедия

  • закон Ома — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN Ohm s law …   Справочник технического переводчика

  • Закон Ома —     Классическая электродинамика …   Википедия

  • закон Ома — Ohmo dėsnis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. Ohm s law vok. Ohmsches Gesetz, n rus. закон Ома, m pranc. loi d Ohm, f ryšiai: sinonimas – Omo dėsnis …   Automatikos terminų žodynas

  • закон Ома — Omo dėsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Ohm’s law vok. Ohmsches Gesetz, n rus. закон Ома, m pranc. loi d’Ohm, f …   Fizikos terminų žodynas

  • закон Ома для магнитной цепи — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN Rowland law …   Справочник технического переводчика

  • Закон Ома для полной цепи — Классическая электродинамика Магнитное поле соленоида Электричество · Магнетизм Электростатика Закон Кулона …   Википедия

  • закон Ома в акустике — akustinis Omo dėsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Ohm’s law of acoustics vok. akustisches Ohmsches Gesetz, n rus. закон Ома в акустике, m pranc. loi d’Ohm de l’acoustique, f …   Fizikos terminų žodynas

  • Акустический закон Ома — Феномен, заключающийся в том, что аудиальная система человека выполняет (в весьма приблизительном виде) анализ Фурье, разделяя сложную звуковую волну на составляющие ее компоненты. Функционально это означает, что в определенных пределах человек… …   Психология ощущений: глоссарий

  • обобщённый закон Ома — Соотношение, устанавливающее тензорную связь между вектором плотности электрического тока и системой обобщённых сил, вызывающих его протекание …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • формулы и определения / Блог / Справочник :: Бингоскул

    Немецкий физик Георг Симон Ом (1787—1854) открыл основной закон электрической цепи.

     

    Закон Ома для участка цепи:

    Определение: Cила тока I на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению U на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлению R.

    1. I — сила тока (в системе СИ измеряется — Ампер)
      • Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.
      • Формула: I=\frac{U}{R}
    2. U — напряжение (в системе СИ измеряется — Вольт)
      • Падение напряжения на участке проводника равно произведению силы тока в проводнике на сопротивление этого участка.
      • Формула: U=IR
    3. R — электрическое сопротивление (в системе СИ измеряется — Ом).
      • Электрическое сопротивление R это отношение напряжения на концах проводника к силе тока, текущего по проводнику.
      • Формула R=\frac{U}{I}

     

      Определение единицы сопротивления — Ом

      1 Ом представляет собой электрическое сопротивление участка проводника, по которому при напряжении 1 (Вольт) протекает ток 1 (Ампер).

       

      Закон Ома для полной цепи

      Определение: Сила тока в цепи пропорциональна действующей в цепи ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника

       

      Формула I=\frac{\varepsilon}{R+r}

      • \varepsilon — ЭДС источника напряжения, В;
      • I — сила тока в цепи, А;
      • R — сопротивление всех внешних элементов цепи, Ом;
      • r — внутреннее сопротивление источника напряжения, Ом.

       

      Как запомнить формулы закона Ома

      Треугольник Ома поможет запомнить закон. Нужно закрыть искомую величину, и два других символа дадут формулу для её вычисления.

      .

       

      • U — электрическое напряжение;
      • I — сила тока;
      • P — электрическая мощность;
      • R — электрическое сопротивление

       

      Смотри также:

       

      Для закрепления своих знаний решай задания и варианты ЕГЭ по физике с ответами и пояснениями.

      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

      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 * ej*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 - как соотносятся напряжение, ток и сопротивление - Закон Ома

      Закон Ома - как напряжение, ток и сопротивление соотносятся

      Глава 2 - Закон Ома

      Первая, и, возможно, самая важная связь между течением, напряжением и сопротивлением называется законом Ома, обнаруженным Георгом Симоном Омом и опубликованным в его статье 1827 года. Гальваническая схема исследована математически.

      Напряжение, ток и сопротивление

      Электрическая цепь формируется, когда проводящий путь создается, чтобы позволить свободным электронам непрерывно двигаться. Это непрерывное движение свободных электронов через проводники цепи называется током, и его часто называют «потоком», подобно потоку жидкости через полую трубу.

      Сила, мотивирующая электроны «течь» в цепи, называется напряжением . Напряжение - это конкретная мера потенциальной энергии, которая всегда относительна между двумя точками. Когда мы говорим об определенном количестве напряжения, присутствующего в цепи, мы имеем в виду измерение того, сколько потенциальной энергии существует для перемещения электронов из одной конкретной точки в этой схеме в другую конкретную точку. Без ссылки на две конкретные точки термин «напряжение» не имеет смысла.

      Свободные электроны стремятся двигаться через проводники с некоторой степенью трения или против движения. Эта оппозиция движению более правильно называется сопротивлением . Количество тока в цепи зависит от количества напряжения, доступного для мотивирования электронов, а также количества сопротивления в цепи для противодействия потоку электронов. Точно так же, как напряжение, сопротивление - это величина относительно двух точек. По этой причине величины напряжения и сопротивления часто указываются как «между» или «поперек» двух точек в цепи.

      Единицы измерения: вольт, усилитель и Ом

      Чтобы иметь возможность делать осмысленные утверждения об этих величинах в схемах, мы должны иметь возможность описывать их величины таким же образом, чтобы мы могли количественно определять массу, температуру, объем, длину или любую другую физическую величину. Для массы мы можем использовать единицы «килограмм» или «грамм». Для температуры мы можем использовать градусы Фаренгейта или градусы Цельсия. Ниже приведены стандартные единицы измерения электрического тока, напряжения и сопротивления:

      «Символ», данный для каждой величины, является стандартной буквенной буквой, используемой для представления этой величины в алгебраическом уравнении. Стандартизованные буквы, подобные этим, распространены в дисциплинах физики и техники и признаны на международном уровне. Аббревиатура «единицы» для каждой величины представляет собой алфавитный символ, используемый в качестве сокращенного обозначения для конкретной единицы измерения. И да, этот странно-выглядящий символ «подковы» является столичной греческой буквой Ω, просто символом иностранного алфавита (извините за любые греческие читатели здесь).

      Каждая единица измерения названа в честь известного экспериментатора в области электричества: усилитель после французского Андре М. Ампера, вольта после итальянского Алессандро Вольта и ома после немецкого Георгия Саймона Ома.

      Математический символ для каждой величины также имеет смысл. «R» для сопротивления и «V» для напряжения являются само собой разумеющимися, тогда как «I» для тока кажется немного странным. Предполагается, что «я» представляет собой «интенсивность» (электронного потока), а другой символ напряжения «Е» означает «электродвижущая сила». Из каких исследований я смог сделать, по-видимому, существует некоторый спор о значении «I.». Символы «E» и «V» являются взаимозаменяемыми по большей части, хотя некоторые тексты резервируют «E» для представления напряжения на источнике (например, батареи или генератора ) и «V», чтобы представить напряжение во всем остальном.

      Все эти символы выражаются с использованием заглавных букв, за исключением случаев, когда количество (особенно напряжение или ток) описывается в терминах короткого периода времени (называемого «мгновенным» значением). Например, напряжение батареи, которая стабильна в течение длительного периода времени, будет символизироваться заглавной буквой «E», в то время как пик напряжения удара молнии в тот момент, когда он попадает в линию электропитания, скорее всего будет быть обозначены буквой «e» в нижнем регистре (или нижним регистром «v»), чтобы обозначить это значение как единое время во времени. Это же самое нижеследующее соглашение справедливо и для тока, а нижняя буква «i» представляет ток в некоторый момент времени. Однако большинство измерений постоянного тока (DC), будучи стабильными с течением времени, будут символизироваться прописными буквами.

      Кулоновская и электрическая зарядка

      Одна основополагающая единица электрических измерений, часто преподаваемая в начале курсов электроники, но используемая нечасто после этого, является единицей кулона, которая является мерой электрического заряда, пропорциональной числу электронов в несбалансированном состоянии. Один кулон заряда равен 6 250 000 000 000 000 000 электронов. Символом для величины электрического заряда является заглавная буква «Q» с единицей кулонов, сокращенно заглавными буквами «C.». Так получилось, что блок для электронного потока, усилитель, равен 1 кулонову электронов, проходящих мимо заданная точка в цепи за 1 секунду времени. В этих терминах ток - это скорость движения электрического заряда через проводник.

      Как указывалось выше, напряжение является мерой потенциальной энергии на единицу заряда, доступной для мотивирования электронов от одной точки к другой. Прежде чем мы сможем точно определить, что такое «вольт», мы должны понять, как измерить эту величину, которую мы называем «потенциальной энергией». Общая метрическая единица для любой энергии равна джоулю, равному объему работы, выполняемой силой из 1 Ньютона, приложенного движением 1 метра (в том же направлении). В британских подразделениях это немного меньше 3/4 фунта силы, действующей на расстоянии 1 фут. В общих чертах, требуется около 1 джоуля энергии, чтобы поднять вес 3/4 фунта на 1 фут от земли или перетащить что-то на расстоянии 1 фута, используя параллельное тяговое усилие 3/4 фунта. Определенный в этих научных терминах, 1 вольт равен 1 джоулю электрической потенциальной энергии на (делится на) 1 кулон заряда. Таким образом, 9-вольтовая батарея высвобождает 9 джоулей энергии для каждого кулона электронов, перемещаемых по цепи.

      Эти единицы и символы для электрических величин станут очень важными, поскольку мы начнем исследовать отношения между ними в схемах.

      Уравнение закона Ома

      Основное открытие Ома заключалось в том, что количество электрического тока через металлический проводник в цепи прямо пропорционально напряжению, наносимому через него, при любой заданной температуре. Ом выразил свое открытие в виде простого уравнения, описывающего взаимосвязь напряжения, тока и сопротивления:

      В этом алгебраическом выражении напряжение (E) равно току (I), умноженному на сопротивление (R). Используя методы алгебры, мы можем манипулировать этим уравнением в два варианта: решение для I и для R соответственно:

      Анализ простых схем с законом Ома

      Посмотрим, как эти уравнения могут помочь нам проанализировать простые схемы:

      В приведенной выше схеме имеется только один источник напряжения (батарея слева) и только один источник сопротивления току (лампа справа). Это очень упрощает применение Закона Ома. Если мы знаем значения любых двух из трех величин (напряжения, тока и сопротивления) в этой цепи, мы можем использовать Закон Ома для определения третьего.

      В этом первом примере мы вычислим величину тока (I) в цепи, заданную значения напряжения (E) и сопротивления (R):

      Какова величина тока (I) в этой схеме? // www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/10004.png ">

      В этом втором примере мы рассчитаем величину сопротивления (R) в цепи, заданную значения напряжения (E) и тока (I):

      Какова величина сопротивления (R), предлагаемая лампой "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/10005.png">

      В последнем примере мы рассчитаем величину напряжения, подаваемого батареей, с учетом значений тока (I) и сопротивления (R):

      Какое количество напряжения обеспечивается батареей "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/10006.png">

      Закон Ома - очень простой и полезный инструмент для анализа электрических цепей. Он используется так часто в изучении электричества и электроники, что он должен быть привязан к памяти серьезным учеником. Для тех, кто еще не устраивает алгебру, есть трюк, чтобы вспомнить, как решить любую сумму, учитывая две другие. Сначала расположите буквы E, I и R в треугольнике следующим образом:

      Если вы знаете E и I и хотите определить R, просто исключите R из картинки и посмотрите, что осталось:

      Если вы знаете E и R и хотите определить I, устраните я и посмотрите, что осталось:

      Наконец, если вы знаете I и R и хотите определить E, устраните E и посмотрите, что осталось:

      В конце концов, вы должны быть знакомы с алгеброй, чтобы серьезно изучать электричество и электронику, но этот совет может сделать ваши первые вычисления немного легче запомнить. Если вам нравится алгебра, все, что вам нужно сделать, это зафиксировать E = IR в памяти и вывести из нее две другие формулы, когда они вам понадобятся!

      • ОБЗОР:
      • Измерение напряжения в вольтах, обозначенное буквами «E» или «V».
      • Ток измеряется в усилителях, обозначенных буквой «I».
      • Сопротивление измеряется в омах, обозначенное буквой «R».
      • Закон Ома: E = IR; I = E / R; R = E / I

      Попробуйте наш калькулятор LawOhm в разделе «Инструменты».

      Закон ома - формулировка простыми словами, определение,

      Сопротивление

      Представьте, что есть труба, в которую затолкали камни. Вода, которая протекает по этой трубе, станет течь медленнее, потому что у нее появилось сопротивление. Точно также будет происходить с электрическим током.

      • Сопротивление — физическая величина, которая показывает способность проводника пропускать электрический ток. Чем выше сопротивление, тем ниже эта способность.

      Теперь сделаем «каменный участок» длиннее, то есть добавим еще камней. Воде будет еще сложнее течь.

      Сделаем трубу шире, оставив количество камней тем же — воде полегчает, поток увеличится.2.

      Знайте!

      СИ — международная система единиц. «Перевести в СИ» означает перевод всех величин в метры, килограммы, секунды и другие единицы измерения без приставок. Исключение составляет килограмм с приставкой «кило».

      • Удельное сопротивление проводника — это физическая величина, которая показывает способность материала пропускать электрический ток. Это табличная величина, она зависит только от материала.

      Таблица удельных сопротивлений различных материалов

      Удельное сопротивление

      ρ, Ом*мм2/м

      Удельное сопротивление

      ρ, Ом*мм2/м

      Алюминий

      0,028

      Бронза

      0,095 - 0,1

      Висмут

      1,2

      Вольфрам

      0,05

      Железо

      0,1

      Золото

      0,023

      Иридий

      0,0474

      Константан ( сплав Ni-Cu + Mn)

      0,5

      Латунь

      0,025 - 0,108

      Магний

      0,045

      Манганин (сплав меди марганца и никеля - приборный)

      0,43 - 0,51

      Медь

      0,0175

      Молибден

      0,059

      Нейзильбер (сплав меди цинка и никеля)

      0,2

      Натрий

      0,047

      Никелин ( сплав меди и никеля)

      0,42

      Никель

      0,087

      Нихром ( сплав никеля хрома железы и марганца)

      1,05 - 1,4

      Олово

      0,12

      Платина

      0.107

      Ртуть

      0,94

      Свинец

      0,22

      Серебро

      0,015

      Сталь

      0,103 - 0,137

      Титан

      0,6

      Хромаль

      1,3 - 1,5

      Цинк

      0,054

      Чугун

      0,5-1,0

      Резистор

      Все реальные проводники имеют сопротивление, но его стараются сделать незначительным. В задачах вообще используют словосочетание «идеальный проводник», а значит лишают его сопротивления.

      Из-за того, что проводник у нас «кругом-бегом-такой-идеальный», чаще всего за сопротивление в цепи отвечает резистор. Это устройство, которое нагружает цепь сопротивлением.

      Вот так резистор изображается на схемах:


      В школьном курсе физики используют Европейское обозначение, поэтому запоминаем только его. Американское обозначение можно встретить, например, в программе Micro-Cap, в которой инженеры моделируют схемы.

      Вот так резистор выглядит в естественной среде обитания:


      Полосочки на нем показывают его сопротивление.

      На сайте компании Ekits, которая занимается продажей электронных модулей, можно выбрать цвет резистора и узнать значение его сопротивления:


      Источник: сайт компании Ekits

      О том, зачем дополнительно нагружать сопротивлением цепь, мы поговорим в этой же статье чуть позже.

      Не сопротивляйтесь зову сердца и запишите ребенка в современную школу Skysmart. Здесь школьники решают захватывающие задачки по физике и понимают, как это пригодится в жизни.

      А еще следят за прогрессом в личном кабинете, задают учителям любые — даже самые неловкие — вопросы и чувствуют себя увереннее на школьных экзаменах и контрольных.2/м]

      Закон Ома для участка цепи

      С камушками в трубе все понятно, но не только же от них зависит сила, с которой поток воды идет по трубе — от насоса, которым мы эту воду качаем, тоже зависит. Чем сильнее качаем, тем больше течение. В электрической цепи функцию насоса выполняет источник тока.

      Например, источником может быть гальванический элемент (привычная батарейка). Батарейка работает на основе химических реакций внутри нее. Эти реакции выделяют энергию, которая потом передается электрической цепи.

      У любого источника обязательно есть полюса — «плюс» и «минус». Полюса — это его крайние положения, по сути клеммы, к которым присоединяется электрическая цепь. Собственно, ток как раз течет от «+» к «-».


      У нас уже есть две величины, от которых зависит электрический ток в цепи — напряжение и сопротивление. Кажется, пора объединять их в закон.

      Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна его сопротивлению.

      Математически его можно описать вот так:

      Закон Ома для участка цепи

      I = U/R

      I — сила тока [A]

      U — напряжение [В]

      R — сопротивление [Ом]

      Напряжение измеряется в Вольтах и показывает разницу между двумя точками цепи: от этой разницы зависит, насколько сильно будет течь ток — чем больше разница, тем выше напряжение и ток будет течь сильнее.

      Сила тока измеряется в Амперах, а подробнее о ней вы можете прочитать в нашей статье 😇

      Давайте решим несколько задач на Закон Ома для участка цепи.

      Задача раз

      Найти силу тока в лампочке накаливания, если торшер включили в сеть напряжением 220 В, а сопротивление нити накаливания равно 880 Ом.2/м

      Обратимся к таблице удельных сопротивлений материалов, чтобы выяснить, из какого материала сделана эта нить накаливания.

      Таблица удельных сопротивлений различных материалов

      Удельное сопротивление

      ρ, Ом*мм2/м

      Удельное сопротивление

      ρ, Ом*мм2/м

      Алюминий

      0,028

      Бронза

      0,095 - 0,1

      Висмут

      1,2

      Вольфрам

      0,05

      Железо

      0,1

      Золото

      0,023

      Иридий

      0,0474

      Константан ( сплав Ni-Cu + Mn)

      0,5

      Латунь

      0,025 - 0,108

      Магний

      0,045

      Манганин (сплав меди марганца и никеля - приборный)

      0,43 - 0,51

      Медь

      0,0175

      Молибден

      0,059

      Нейзильбер (сплав меди цинка и никеля)

      0,2

      Натрий

      0,047

      Никелин ( сплав меди и никеля)

      0,42

      Никель

      0,087

      Нихром ( сплав никеля хрома железы и марганца)

      1,05 - 1,4

      Олово

      0,12

      Платина

      0.107

      Ртуть

      0,94

      Свинец

      0,22

      Серебро

      0,015

      Сталь

      0,103 - 0,137

      Титан

      0,6

      Хромаль

      1,3 - 1,5

      Цинк

      0,054

      Чугун

      0,5-1,0

      Ответ: нить накаливания сделана из константана.

      Закон Ома для полной цепи

      Мы разобрались с законом Ома для участка цепи. А теперь давайте узнаем, что происходит, если цепь полная: у нее есть источник, проводники, резисторы и другие элементы.

      В таком случае вводится Закон Ома для полной цепи: сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению.

      Так, стоп. Слишком много незнакомых слов — разбираемся по-порядку.

      Что такое ЭДС и откуда она берется

      ЭДС расшифровывается, как электродвижущая сила. Обозначается греческой буквой ε и измеряется, как и напряжение, в Вольтах.

      • ЭДС — это сила, которая движет заряженные частицы в цепи. Она берется из источника тока. Например, из батарейки.

      Химическая реакция внутри гальванического элемента (это синоним батарейки) происходит с выделением энергии в электрическую цепь. Именно эта энергия заставляет частицы двигаться по проводнику.

      Зачастую напряжение и ЭДС приравнивают и говорят, что это одно и то же. Формально, это не так, но при решении задач чаще всего и правда нет разницы, так как эти величины обе измеряются в Вольтах и определяют очень похожие по сути своей процессы.

      В виде формулы Закон Ома для полной цепи будет выглядеть следующим образом:

      Закон Ома для полной цепи

      I = ε/(R + r)

      I — сила тока [A]

      ε — ЭДС [В]

      R — сопротивление [Ом]

      r — внутреннее сопротивление источника [Ом]

      Любой источник не идеален. В задачах это возможно («источник считать идеальным», вот эти вот фразочки), но в реальной жизни — точно нет. В связи с этим у источника есть внутреннее сопротивление, которое мешает протеканию тока.

      Решим задачу на полную цепь.

      Задачка

      Найти силу тока в полной цепи, состоящей из одного резистора сопротивлением 3 Ом и источником с ЭДС равной 4 В и внутренним сопротивлением 1 Ом

      Решение:

      Возьмем закон Ома для полной цепи:

      I = ε/(R + r)

      Подставим значения:

      I = 4/(3+1) = 1 A

      Ответ: сила тока в цепи равна 1 А.

      Когда «сопротивление бесполезно»

      Электрический ток — умный и хитрый парень. Если у него есть возможность обойти резистор и пойти по идеальному проводнику без сопротивления, он это сделает. При этом с резисторами просто разных номиналов это не сработает: он не пойдет просто через меньшее сопротивление, а распределится согласно закону Ома — больше тока пойдет туда, где сопротивление меньше, и наоборот.

      А вот на рисунке ниже сопротивление цепи равно нулю, потому что ток через резистор не пойдет.


      Ток идет по пути наименьшего сопротивления.

      Теперь давайте посмотрим на закон Ома для участка цепи еще раз.

      Закон Ома для участка цепи

      I = U/R

      I — сила тока [A]

      U — напряжение [В]

      R — сопротивление [Ом]

      Подставим сопротивление, равное 0. Получается, что знаменатель равен нулю, а на математике говорят, что на ноль делить нельзя. Но мы вам раскроем страшную тайну, только не говорите математикам: на ноль делить можно. Если совсем упрощать такое сложное вычисление (а именно потому что оно сложное, мы всегда говорим, что его нельзя производить), то получится бесконечность.

      То есть:

      I = U/0 = ∞

      Такой случай называют коротким замыканием — когда величина силы тока настолько велика, что можно устремить ее к бесконечности. В таких ситуациях мы видим искру, бурю, безумие — и все ломается.

      Это происходит, потому что две точки цепи имеют между собой напряжение (то есть между ними есть разница). Это как если вдоль реки неожиданно появляется водопад. Из-за этой разницы возникает искра, которую можно избежать, поставив в цепь резистор.

      Именно во избежание коротких замыканий нужно дополнительное сопротивление в цепи.

      Параллельное и последовательное соединение

      Все это время речь шла о цепях с одним резистором. Рассмотрим, что происходит, если их больше.


      Последовательное соединение

      Параллельное соединение

      Схема

      Резисторы следуют друг за другом

      Между резисторами есть два узла

      Узел — это соединение трех и более проводников

      Сила тока

      Сила тока одинакова на всех резисторах

      I = I1 = I2

      Сила тока, входящего в узел, равна сумме сил токов, выходящих из него

      I = I1 + I2

      Напряжение

      Общее напряжение цепи складывается из напряжений на каждом резисторе

      U = U1 + U2

      Напряжение одинаково на всех резисторах

      U = U1 = U2

      Сопротивление

      Общее сопротивление цепи складывается из сопротивлений каждого резистора

      R = R1 + R2

      Общее сопротивление для бесконечного количества параллельно соединенных резисторов

      1/R = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn

      Общее сопротивление для двух параллельно соединенных резисторов

      R = (R1 * R2)/R1 + R2

      Общее сопротивление бесконечного количества параллельно соединенных одинаковых резисторов

      R = R1/n

      Зачем нужны эти соединения, если можно сразу взять резистор нужного номинала?

      Начнем с того, что все электронные компоненты изготавливаются по ГОСТу. То есть есть определенные значения резисторов, от которых нельзя отойти при производстве. Это значит, что не всегда есть резистор нужного номинала и его нужно соорудить из других резисторов.

      Параллельное соединение также используют, как «запасной аэродром»: когда на конечный результат общее сопротивление сильно не повлияет, но в случае отказа одного из резисторов, будет работать другой.

      Признаемся честно: схемы, которые обычно дают в задачах (миллион параллельно соединенных резисторов, к ним еще последовательный, а к этому последовательному еще миллион параллельных) — в жизни не встречаются. Но навык расчета таких схем впоследствии упрощает подсчет схем реальных, потому что так вы невооруженным глазом отличаете последовательное соединение от параллельного.

      Решим несколько задач на последовательное и параллельное соединение.

      Задачка раз

      Найти общее сопротивление цепи.

      R1 = 1 Ом, R2 = 2 Ом, R3 = 3 Ом, R4 = 4 Ом.


      Решение:

      Общее сопротивление при последовательном соединении рассчитывается по формуле:

      R = R1 + R2 + R3 + R4 = 1 + 2 + 3 + 4 = 10 Ом

      Ответ: общее сопротивление цепи равно 10 Ом

      Задачка два

      Найти общее сопротивление цепи.

      R1 = 4 Ом, R2 = 2 Ом


      Решение:

      Общее сопротивление при параллельном соединении рассчитывается по формуле:

      R = (R1 * R2)/R1 + R2 = 4*2/4+2 = 4/3 = 1 ⅓ Ом

      Ответ: общее сопротивление цепи равно 1 ⅓ Ом

      Задачка три

      Найти общее сопротивление цепи, состоящей из резистора и двух ламп.

      R1 = 1 Ом, R2 = 2 Ом, R3 = 3 Ом


      Решение:

      Сначала обозначим, что лампы с точки зрения элемента электрической цепи не отличаются от резисторов. То есть у них тоже есть сопротивление, и они также влияют на цепь.

      В данном случае соединение является смешанным. Лампы соеденены параллельно, а последовательно к ним подключен резистор.

      Сначала посчитаем общее сопротивление для ламп. Общее сопротивление при параллельном соединении рассчитывается по формуле:

      Rламп = (R2 * R3)/R2 + R3 = 2*3/2+3 = 6/5 = 1,2 Ом

      Общее сопротивление при последовательном соединении рассчитывается по формуле:

      R = R1 + Rламп = 1 + 1,2 = 2,2 Ом

      Ответ: общее сопротивление цепи равно 2,2 Ом.

      Наконец-то, последняя и самая сложная задача! В ней собрали все самое серьезное из этой статьи 💪.

      Задачка четыре со звездочкой

      К аккумулятору с ЭДС 12 В, подключена лампочка и два параллельно соединенных резистора сопротивлением каждый по 10 Ом. Известно, что ток в цепи 0,5 А, а сопротивление лампочки R/2.2)/2R = R/2 = 10/2 = 5 Ом

      И общее сопротивление цепи равно:

      R = Rлампы + Rрезисторов = 5 + 5 = 10 Ом

      Выразим внутреннее сопротивление источника из закона Ома для полной цепи.

      I = ε/(R + r)

      R + r = ε/I

      r = ε/I — R

      Подставим значения:

      r = 12/0,5 — 10 = 14 Ом

      Ответ: внутреннее сопротивление источника равно 14 Ом.

      Чтобы ребенок научился решать самые сложные задачи и чувствовал себя уверенно на олимпиадах и экзаменах, запишите его на бесплатный вводный урок в Skysmart.

      Профессиональные учителя физики не только научат решать задачи и подготовят к экзамену, но и объяснят, как это все устроено: легко, интерактивно и с примерами из реальной жизни современных подростков.

      понятие, формула, объяснение. Рассрочка от Приорбанка

      Немецкий физик Георг Симон Ом (1787-1854) открыл основной закон электрической цепи.

      Закон Ома для участка цепи:

      Определение: Cила тока I на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению U на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлению R.

      1. I - сила тока (в системе СИ измеряется - Ампер)
        • Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.
        • Формула: I=\frac{U}{R}
      2. U - напряжение (в системе СИ измеряется - Вольт)

          Падение напряжения на участке проводника равно произведению силы тока в проводнике на сопротивление этого участка.

          Формула: U=IR

      3. R - электрическое сопротивление (в системе СИ измеряется - Ом).
        • Электрическое сопротивление R это отношение напряжения на концах проводника к силе тока, текущего по проводнику.
        • Формула R=\frac{U}{I}

      Определение единицы сопротивления - Ом

      1 Ом представляет собой электрическое сопротивление участка проводника, по которому при напряжении 1(Вольт) протекает ток 1 (Ампер) .

      Закон Ома для полной цепи

      Определение: Сила тока в цепипропорциональна действующей в цепи ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника

      Формула I=\frac{\varepsilon}{R+r}

      • \varepsilon - ЭДС источника напряжения, В ;
      • I - сила тока в цепи, А ;
      • R - сопротивление всех внешних элементов цепи, Ом ;
      • r - внутреннее сопротивление источника напряжения, Ом .

      Как запомнить формулы закона Ома

      Треугольник Ома поможет запомнить закон. Нужно закрыть искомую величину, и два других символа дадут формулу для её вычисления.

      Причиной написания данной статьи явилась не сложность этих формул, а то, что в ходе проектирования и разработки каких-либо схем часто приходится перебирать ряд значений чтобы выйти на требуемые параметры или сбалансировать схему. Данная статья и калькулятор в ней позволит упростить этот подбор и ускорить процесс реализации задуманного. Также в конце статьи приведу несколько методик для запоминания основной формулы закона Ома. Эта информация будет полезна начинающим. Формула хоть и простая, но иногда есть замешательство, где и какой параметр должен стоять, особенно это бывает поначалу.

      В радиоэлектронике и электротехнике закон Ома и формула расчёта мощности используются чаше чем какие-либо из всех остальных формул. Они определяют жесткую взаимосвязь между четырьмя самыми ходовыми электрическими величинами: током, напряжением, сопротивлением и мощностью.

      Закон Ома. Эту взаимосвязь выявил и доказал Георг Симон Ом в 1826 году. Для участка цепи она звучит так: сила тока прямо пропорциональна напряжению, и обратно пропорциональна сопротивлению

      Так записывается основная формула:

      Путем преобразования основной формулы можно найти и другие две величины:

      Мощность. Её определение звучит так: мощностью называется произведение мгновенных значений напряжения и силы тока на каком-либо участке электрической цепи.

      Формула мгновенной электрической мощности:

      Ниже приведён онлайн калькулятор для расчёта закона Ома и Мощности. Данный калькулятор позволяет определить взаимосвязь между четырьмя электрическими величинами: током, напряжением, сопротивлением и мощностью. Для этого достаточно ввести любые две величины. Стрелками «вверх-вниз» можно с шагом в единицу менять введённое значение. Размерность величин тоже можно выбрать. Также для удобства подбора параметров, калькулятор позволяет фиксировать до десяти ранее выполненных расчётов с теми размерностями с которыми выполнялись сами расчёты.

      Когда мы учились в радиотехническом техникуме, то приходилось запоминать очень много всякой всячины. И чтобы проще было запомнить, для закона Ома есть три шпаргалки. Вот какими методиками мы пользовались.

      Первая - мнемоническое правило. Если из формулы закона Ома выразить сопротивление, то R = рюмка.

      Вторая - метод треугольника. Его ещё называют магический треугольник закона Ома.

      Если оторвать величину, которую требуется найти, то в оставшейся части мы получим формулу для её нахождения.

      Третья. Она больше является шпаргалкой, в которой объединены все основные формулы для четырёх электрических величин.

      Пользоваться ею также просто, как и треугольником. Выбираем тот параметр, который хотим рассчитать, он находиться в малом кругу в центре и получаем по три формулы для его расчёта. Далее выбираем нужную.

      Этот круг также, как и треугольник можно назвать магическим.

      Физический закон , определяющий связь (или электрического напряжения) с силой тока , протекающего в проводнике , и сопротивлением проводника. Установлен Георгом Омом в 1826 году и назван в его честь.

      Закон Ома для переменного тока

      Вышеприведённые соображения о свойствах электрической цепи при использовании источника (генератора) с переменной во времени ЭДС остаются справедливыми. Специальному рассмотрению подлежит лишь учёт специфических свойств потребителя, приводящих к разновремённости достижения напряжением и током своих максимальных значений, то есть учёта фазового сдвига .

      Если ток является синусоидальным с циклической частотой ω {\displaystyle \omega } , а цепь содержит не только активные, но и реактивные компоненты (ёмкости , индуктивности), то закон Ома обобщается; величины, входящие в него, становятся комплексными:

      U = I ⋅ Z {\displaystyle \mathbb {U} =\mathbb {I} \cdot Z}
      • U = U 0 e i ωt - напряжение или разность потенциалов,
      • I - сила тока,
      • Z = Re i δ - комплексное сопротивление (электрический импеданс),
      • R = √ R a 2 + R r 2 - полное сопротивление,
      • R r = ωL − 1/(ωC ) - реактивное сопротивление (разность индуктивного и емкостного),
      • R а - активное (омическое) сопротивление, не зависящее от частоты,
      • δ = − arctg (R r /R a ) - сдвиг фаз между напряжением и силой тока.

      При этом переход от комплексных переменных в значениях тока и напряжения к действительным (измеряемым) значениям может быть произведён взятием действительной или мнимой части (но во всех элементах цепи одной и той же!) комплексных значений этих величин.{i(\omega t+\varphi)},} что Im ⁡ U = U . {\displaystyle \operatorname {Im} \mathbb {U} =U.} Тогда все значения токов и напряжений в схеме надо считать как F = Im ⁡ F {\displaystyle F=\operatorname {Im} \mathbb {F} }

      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.

      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).

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

      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.

      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:

      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. = I amp e jφ
      - комплексная амплитуда напряжения. = U amp e jφ
      - комплексное сопротивление. Импеданс.
      φ - угол сдвига фаз между током и напряжением.
      e - константа, основание натурального логарифма.
      j - мнимая единица.
      I amp , U amp - 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.

      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 равнаЭДС (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: I 1 = I 2 = I 3 = I

      Рис. 1.Последовательное соединение двух проводников.

      2. Согласно закону Ома, напряженияU 1 иU 2 на проводниках равны U 1 = IR 1 , U 2 = IR 2 , U 3 = IR 3 .

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

      U = U 1 + U 2 + U 3

      Позакону Ома, напряжения U 1, U 2 на проводниках равныU 1 = IR 1 , U 2 = IR 2 , В соответствии вторым правилом Кирхгофа напряжение на всем участке:

      U = U 1 + U 2 = IR 1 + IR 2 = I(R 1 + R 2 )= I·R. Получаем: R = R 1 + R 2

      Общее напряжение U на проводниках равно сумме напряжений U 1 , U 2 , U 3 равно: U = U 1 + U 2 + U 3 = I · (R 1 + R 2 + R 3 ) = IR

      где R ЭКВ эквивалентное сопротивление всей цепи. Отсюда: R ЭКВ = R 1 + R 2 + R 3

      При последовательном соединении эквивалентное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков цепи: R ЭКВ = R 1 + R 2 + R 3 +…

      Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.

      Из закона Омаследует: 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 U 1 на их количество n :

      U ПОСЛЕД = n · U 1 . Аналогично для сопротивлений: R ПОСЛЕД = n · R 1

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

      Закон Ома

      Закон Ома

      КОНКРЕТНЫЕ ЗАДАЧИ

      • Для проверки закона Ома (V = Ri) путем построения графика зависимости V от i для провода и определить сопротивление (R) провода.
      • Для проверки удельного сопротивления закон (R = L / A) путем построения графика зависимости R от L для провода и определения удельное сопротивление () для материала, из которого сделана проволока.
      • Ознакомиться с методом измерения вольтметром-амперметром сопротивление.

      ОБОРУДОВАНИЕ

      Доска с десятью отрезками проволоки длиной 1 метр, установленными между опорами, блок питания, аналоговый вольтметр, мультиметр используется как амперметр и позже как омметр, провод для подключения, микрометр.

      ГЛОССАРИЙ

      • ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ (R) устройства определяется как отношение напряжения (В) на устройстве к току (i) через устройство R = V / i. Единица сопротивления, Ом ( , Греческий буква заглавная омега), тогда определяется как сопротивление, когда один вольт существует поперек и через устройство протекает один ампер, = В / А.
      • ЗАКОН ОМА состояние некоторых материалов, в которых сопротивление постоянная независимо от напряжения, приложенного к устройству.Для материалов которые подчиняются закону Ома (некоторые не делают), график зависимости напряжения от тока дает прямая линия, наклон которой является сопротивлением материала.

      ИСТОРИЯ

      Для некоторых материалов сопротивление остается постоянным независимо от напряжения. применяется поперек него. Считается, что эти материалы подчиняются закону Ома. Поскольку сопротивление (R) является постоянным, график зависимости напряжения (В) от тока (i) дает прямая линия для этих материалов. Обратите внимание, что сопротивление всегда отношение напряжения на устройстве к току через устройство.Но сопротивление постоянно только для тех материалов, которые подчиняются закону Ома. Для В этом эксперименте мы будем изучать материал, который, как известно, подчиняется закону Ома.

      Закон Ома предлагает метод измерения сопротивления. Если вольтметр используется для измерения напряжения (В) на неизвестном сопротивлении (R), а амперметр используется для измерения силы тока (i) через то же неизвестное сопротивление, тогда R будет равно R = V / i. В два измерения V и i, конечно, должны быть сделаны одновременно. Некоторый дальнейшее рассмотрение метода вольтметра-амперметра (метод V-A) выявляет что есть врожденная ошибка.Рассмотрим две показанные схемы (cct.) ниже.

      В cct. 1, амперметр (A) считывает истинный ток (i) через неизвестный сопротивление (R), но вольтметр (V) считывает напряжение как на A, так и на R. Таким образом, значение V больше, чем требуется, поэтому вычисленное R будет ошибочным, т.е. будет слишком большим: R расчет = (V R + V A ) / i Амперметры обычно спроектирован так, чтобы иметь небольшое внутреннее сопротивление (20 Ом), поэтому, если R велико, затем ошибка (R calc - R) было бы маленьким я.е., практически вся V-мера проходит через R, и V A можно не учитывать по сравнению с V R .

      В cct. 2, вольтметр считывает истинное напряжение на R, но теперь амперметр считывает ток (i) и через вольтметр, и через R. Таким образом, измеренный ток больше, чем требуется, поэтому рассчитанный R будет ошибочным, т.е. слишком маленьким:

      R расчет = V / (i R + i V ) Вольтметры обычно спроектирован так, чтобы иметь большое внутреннее сопротивление (мегаом), поэтому для практических Поэтому почти все i-мера протекает через резистор R, ток очень мал. протекает через вольтметр высокого сопротивления, а i V можно пренебречь по сравнению с i R .Учитывая роль внутреннего счетчика сопротивление, cct. 1 лучше (меньшая ошибка), если R большое, тогда как cct. 2 это предпочтительнее, если R мало.

      Омметр и мост Уитстона предоставляют два других метода для определение сопротивления. Омметр, как правило, не является прецизионным устройством. но подходит для многих электронных приложений. Мост Уитстона может доработать для обеспечения прецизионных мер сопротивления, которые могут потребоваться в использование такого, как термометр сопротивления.

      Свойство электрического сопротивления, которое может потребоваться учитывать в некоторых В некоторых случаях это зависит от температуры.Сопротивление (R) дан кем-то: R = R o (1 + T), где T - температура, R o - сопротивление при 0 o C и - ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ. К счастью, мала для некоторых металлов, таких как медь и алюминий, но может быть относительно большой для других. Последние полезны в качестве термометров сопротивления. Вспоминая, что скорость производства тепла (Мощность = P) в сопротивлении (R), переносящий ток (i) определяется выражением

      Р = R i 2 .температурная зависимость сопротивления может быть, а может и не быть особенно актуально в зависимости от того, большой я или маленький.

      Омические материалы или устройства подчиняются закону Ома, но есть неомические вещи, к которым закон не может быть должным образом применен. В то время как Ома Закон действительно имеет широкое применение, но у него есть и ограничения.

      ЗАКОН СОПРОТИВЛЕНИЯ состоит в том, что R = L / A, где R - сопротивление провода длина L, площадь поперечного сечения A и изготовлен из материала, СОПРОТИВЛЕНИЕ которого составляет .Логически R пропорционально L, и R также пропорционально l / A, поэтому - константа пропорциональности, которая зависит только от материала, из которого сделана проволока, а не от длина, площадь поперечного сечения или форма провода.

      Одной из проверок закона удельного сопротивления может быть измерение сопротивления (R) различной длины (L) определенного калибра (диаметра или поперечного сечения площадь) и вид (материал) проволоки. Линейный график зависимости R от L должен показывают, что R пропорционально L и, согласно закону, наклон этого сюжета должно быть / А.Если измеряется диаметр проволоки, от которой площадь (А) Проволока может быть рассчитана, затем из крутизны зависимости R от L, можно было найти.

      ПРОЦЕДУРА

      1. Прочтите меры предосторожности при использовании мультиметр как измеритель тока. Имейте в виду, что цвета свинца провода в этом эксперименте будут отличаться от цветов зондов в меры предосторожности.
      2. Отрегулируйте источник питания на ноль вольт и подключите цепь, как показано ниже, оставляя зонд вольтметра (P) отключенным в это время.

        Закон Ома

      3. Подсоедините щуп вольтметра (P) к клемме 10 и проверьте подключение к убедитесь, что вольтметр (V) будет считывать напряжение на всей 10-метровой длина провода, в то время как амперметр (A) считывает ток через провод. Набор амперметр с функцией DCA и диапазоном 10 А. Включите вольтметр. Функция DCV и используйте диапазон 15 В. Включите блок питания и медленно увеличивайте напряжение до тех пор, пока A и V не начнут показывать показания. Это теперь вопрос одновременного чтения A и V, чтобы получить данные для V vs.я сюжет. В диапазон для i должен составлять от 0,2 до 0,8 А, и я не должен превышает 1,0 А. Подумайте о задействованных критериях и выберите текущие приращения, чтобы обеспечить соответствующее количество и распределение точки. Запишите эти данные V vs. i. При попытке прочитать напряжение и ток одновременно, возможно, два партнера могли бы показывать показания счетчика по какому-либо сигналу.

        Закон об удельном сопротивлении

      4. Отрегулируйте напряжение питания до нуля вольт и снимите датчик с терминалы.Увеличивайте напряжение источника питания до тех пор, пока ток через проволока около 0,75 А. Через несколько минут, когда установится тепловое равновесие. достигнута, ток должен стабилизироваться. Поднесите датчик к клемме lm и считывать и записывать напряжение и ток одновременно. Продолжайте это процедура до 2м, 3м ... 10м. терминалы используются для записи L, V и i на каждом шагу.
      5. Используйте нониусный микрометр измерить диаметр проволоки в нескольких местах. Не растягивайте проволока в измерении диаметра.Два измерения на каждом боковом проводе должны быть адекватный. Кроме того, закройте микрометр, прочтите его и выполните коррекцию нуля на последующие чтения. Надежный средний диаметр необходим, чтобы гарантировать, что расчетная площадь является репрезентативной для провода.

        Омметр Метод

      6. Ознакомьтесь с мерами предосторожности при использовании мультиметр как омметр. Имейте в виду, что цвета свинца провода в этом эксперименте будут отличаться от цветов зондов в меры предосторожности.
      7. Используйте функцию омметра мультиметра для измерения сопротивления 10-метровый провод.Во избежание возможного повреждения счетчика провод нельзя подключать к источнику питания при использовании омметра.
      8. Замкните (соедините вместе) провода вывода омметра для чтения и записи. сопротивление подводящего провода.

      АНАЛИЗ

        Закон Ома

      1. Постройте график зависимости V от i, прочтите R по наклону и вычислите

        Закон об удельном сопротивлении

      2. Вычислить распространяемую ошибку на R из ошибок чтения на V и i для каждой строки в вашей таблице данных.
      3. График R против L, читать (не равный наклону, а просто связанный с ним) и вычисляем R.

        Омметр Метод

      4. Как значение R омметра соотносится с сопротивлением 10 м провод, как обнаружено на вашем графике V vs. i? Кроме того, сравните с найденным из R vs. L. (Покажите, как вы нашли эти последние R). Обратите внимание, что это сравнение включает метод омметра по сравнению с V-A метод. Кажется, что предыдущее показание омметра следует или не следует корректировать сопротивление подводящего провода? Объяснять.Другими словами, метод омметра дает сопротивление обеих плат. И подводящие провода; другие методы измеряют сопротивление только платы, или они также измеряют сопротивление проводов. Если все три метода измеряйте то же самое, никаких поправок не требуется.
      5. Теперь доступны три различных показателя (два графика и омметр) сопротивления 10 м провода. Перечислите эти три R-значения и вычислить среднее значение и стандартное отклонение от среднего (SDOM).Теперь что ты Считайте, что сопротивление вашей 10-метровой длины в форме R ± R? (Дело в том, что после всех этих измерений, R 10 еще точно не известно! Итак - надо признать что некоторая погрешность измерения существует во всех экспериментальных работах.)
      6. Определите как минимум два источника случайной (статистической) ошибки.
      7. Определите как минимум два источника систематической ошибки.
      8. Бонус: посмотрите удельное сопротивление провода в Справочнике CRC Химия и физика и определите материал.

      ЗАКЛЮЧЕНИЕ

      Обобщите то, что вы, , изучили сегодня, (не то, что вы, , сделали ).
      Назад к руководству по электричеству и магнетизму Закон

      Ома | Основные концепции и испытательное оборудование

      ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

      • Калькулятор (или карандаш и бумага для арифметических операций)
      • Аккумулятор 6 В
      • Набор резисторов от 1 кОм до 100 кОм номиналом

      Я намеренно ограничиваю значения сопротивления между 1 кОм и 100 кОм для получения точных показаний напряжения и тока с помощью вашего измерителя.

      При очень низких значениях сопротивления внутреннее сопротивление амперметра оказывает значительное влияние на точность измерения.

      Очень высокие значения сопротивления могут вызвать проблемы при измерении напряжения, внутреннее сопротивление вольтметра существенно изменяет сопротивление цепи, когда он подключен параллельно с резистором большого номинала.

      При рекомендованных значениях сопротивления все еще будет небольшая погрешность измерения из-за «удара» измерителя, но недостаточная, чтобы вызвать серьезное несоответствие с расчетными значениями.

      ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

      Уроки электрических цепей , том 1, глава 2: «Закон Ома»

      ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

      • Использование вольтметра
      • Амперметр использовать
      • Омметр использовать
      • Использование закона Ома

      СХЕМА

      ИЛЛЮСТРАЦИЯ

      ИНСТРУКЦИЯ

      Выберите резистор из ассортимента и измерьте его сопротивление с помощью мультиметра, настроенного на соответствующий диапазон сопротивлений.

      Ни в коем случае не держитесь за клеммы резистора при измерении сопротивления, иначе сопротивление вашего тела при измерении будет влиять на измерение!

      Запишите это значение сопротивления для использования в будущем. Постройте схему с одной батареей и одним резистором.

      На рисунке показана клеммная колодка, но можно использовать любую конструкцию схемы.

      Установите мультиметр на соответствующий диапазон напряжения и измерьте напряжение на резисторе, когда он питается от батареи.

      Запишите это значение напряжения вместе с ранее измеренным значением сопротивления.

      Установите мультиметр на самый высокий доступный диапазон тока. Разорвите цепь и подключите амперметр в пределах этого разрыва, чтобы он стал частью цепи последовательно с батареей и резистором.

      Выберите лучший диапазон тока: тот, который дает самые сильные показания измерителя без выхода за пределы диапазона.

      Если ваш мультиметр автоматически устанавливает диапазон, вам, конечно, не нужно беспокоиться о диапазонах настройки.

      Запишите это значение тока вместе с ранее записанными значениями сопротивления и напряжения.

      Взяв измеренные значения напряжения и сопротивления, используйте уравнение закона Ома для расчета тока цепи. Сравните это вычисленное значение с измеренным значением для тока цепи:

      Взяв измеренные значения напряжения и тока, используйте уравнение закона Ома для расчета сопротивления цепи.

      Сравните это рассчитанное значение с измеренным значением для сопротивления цепи:

      Наконец, взяв измеренные значения сопротивления и тока, используйте уравнение закона Ома для расчета напряжения цепи.

      Сравните это рассчитанное значение с измеренным значением для напряжения цепи:

      Должно быть близкое соответствие между всеми измеренными и всеми рассчитанными значениями.

      Любые различия в соответствующих величинах напряжения, тока или сопротивления, скорее всего, связаны с погрешностями счетчика.

      Эти различия должны быть небольшими, не более нескольких процентов. Некоторые измерители, конечно, точнее других!

      Замените другие резисторы в цепи и повторно проведите все измерения сопротивления, напряжения и тока.

      Пересчитайте эти значения и проверьте соответствие экспериментальным данным (измеренным величинам).

      Также обратите внимание на простую математическую взаимосвязь между изменениями номинала резистора и изменениями тока цепи.

      Напряжение должно оставаться примерно одинаковым для резистора любого размера, вставленного в схему, потому что природа батареи заключается в поддержании напряжения на постоянном уровне.

      Не забудьте воспользоваться нашим калькулятором закона Ома.

      СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

      Закон

      Ома - Как соотносятся напряжение, ток и сопротивление | Закон Ома

      Первая и, возможно, самая важная взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением называется законом Ома, который был открыт Георгом Симоном Омом и опубликован в его статье 1827 года «Гальваническая цепь, исследованная математически».

      Напряжение, ток и сопротивление

      Электрическая цепь образуется, когда создается токопроводящий путь, позволяющий электрическому заряду непрерывно перемещаться. Это непрерывное движение электрического заряда через проводники цепи называется током , и его часто называют «потоком», как поток жидкости через полую трубу.

      Сила, побуждающая носители заряда «течь» в цепи, называется напряжением . Напряжение - это особая мера потенциальной энергии, которая всегда относительна между двумя точками.

      Когда мы говорим об определенном количестве напряжения, присутствующем в цепи, мы имеем в виду измерение того, сколько потенциальной энергии существует для перемещения носителей заряда из одной конкретной точки в этой цепи в другую конкретную точку. Без ссылки на , две конкретные точки , термин «напряжение» не имеет значения.

      Ток имеет тенденцию проходить через проводники с некоторой степенью трения или сопротивления движению. Это противодействие движению правильнее называть сопротивлением .Сила тока в цепи зависит от величины напряжения и величины сопротивления в цепи, препятствующей прохождению тока.

      Как и напряжение, сопротивление - это величина, относящаяся к двум точкам. По этой причине величины напряжения и сопротивления часто указываются как «между» или «поперек» двух точек в цепи.

      Единицы измерения: вольт, ампер и ом

      Чтобы иметь возможность делать осмысленные утверждения об этих величинах в цепях, мы должны уметь описывать их количества так же, как мы могли бы количественно определить массу, температуру, объем, длину или любой другой вид физической величины.Для массы мы можем использовать единицы «килограмм» или «грамм».

      Для температуры мы можем использовать градусы Фаренгейта или градусы Цельсия. Вот стандартные единицы измерения электрического тока, напряжения и сопротивления:

      «Символ», присвоенный каждой величине, представляет собой стандартную буквенную букву, используемую для представления этой величины в алгебраическом уравнении. Подобные стандартизированные буквы распространены в физических и технических дисциплинах и признаны во всем мире.

      «Аббревиатура единицы» для каждой величины представляет собой алфавитный символ, используемый в качестве сокращенного обозначения для ее конкретной единицы измерения. И да, этот странно выглядящий символ «подкова» - это заглавная греческая буква Ω, просто символ иностранного алфавита (извинения перед читателями-греками).

      Каждая единица измерения названа в честь известного экспериментатора в области электричества: amp в честь француза Андре М. Ампера, вольт в честь итальянца Алессандро Вольта и Ом в честь немца Георга Симона Ома.

      Математический символ для каждой величины также имеет значение. «R» для сопротивления и «V» для напряжения говорят сами за себя, тогда как «I» для тока кажется немного странным. Считается, что буква «I» должна представлять «интенсивность» (потока заряда), а другой символ напряжения, «E», означает «электродвижущую силу». Судя по исследованиям, которые мне удалось провести, кажется, что есть некоторые споры по поводу значения слова «я».

      Символы «E» и «V» по большей части взаимозаменяемы, хотя в некоторых текстах зарезервировано «E» для обозначения напряжения на источнике (таком как батарея или генератор) и «V» для обозначения напряжения на любом другом элементе.

      Все эти символы выражаются заглавными буквами, за исключением случаев, когда величина (особенно напряжение или ток) описывается в терминах короткого периода времени (называемого «мгновенным» значением). Например, напряжение батареи, которое стабильно в течение длительного периода времени, будет обозначаться заглавной буквой «E», в то время как пик напряжения при ударе молнии в тот самый момент, когда он попадает в линию электропередачи, скорее всего, будет обозначается строчной буквой «е» (или строчной буквой «v»), чтобы обозначить это значение как имеющееся в один момент времени.

      То же самое соглашение о нижнем регистре справедливо и для тока, строчная буква «i» представляет ток в некоторый момент времени. Однако большинство измерений постоянного тока (DC), которые стабильны во времени, будут обозначены заглавными буквами.

      Кулон и электрический заряд

      Одной из основных единиц измерения электрического тока, которую часто преподают в начале курсов электроники, но нечасто используют впоследствии, является единица кулонов , которая представляет собой меру электрического заряда, пропорционального количеству электронов в несбалансированном состоянии.Один кулон заряда равен 6 250 000 000 000 000 000 электронов.

      Обозначение количества электрического заряда - заглавная буква «Q», а единица измерения - кулоны, обозначаемые заглавной буквой «C». Бывает так, что единица измерения тока, ампер, равна 1 кулону заряда, проходящему через заданную точку в цепи за 1 секунду. В этих терминах ток - это скорость движения электрического заряда по проводнику.

      Как указывалось ранее, напряжение - это мера потенциальной энергии на единицу заряда , доступной для стимулирования протекания тока из одной точки в другую.Прежде чем мы сможем точно определить, что такое «вольт», мы должны понять, как измерить эту величину, которую мы называем «потенциальной энергией». Общая метрическая единица для энергии любого вида - джоулей , что равняется количеству работы, совершаемой силой в 1 ньютон при движении на 1 метр (в том же направлении).

      В британских подразделениях это чуть меньше 3/4 фунта силы, приложенной на расстоянии 1 фута. Проще говоря, требуется около 1 джоуля энергии, чтобы поднять гирю весом 3/4 фунта на 1 фут от земли или перетащить что-то на расстояние 1 фут, используя параллельную тяговую силу 3/4 фунта.В этих научных терминах 1 вольт равен 1 джоулю электрической потенциальной энергии на (деленный на) 1 кулон заряда. Таким образом, 9-вольтовая батарея выделяет 9 джоулей энергии на каждый кулон заряда, проходящего через цепь.

      Эти единицы и символы электрических величин станут очень важны, когда мы начнем исследовать отношения между ними в цепях.

      Уравнение закона Ома

      Принципиальное открытие

      Ом заключалось в том, что величина электрического тока, протекающего через металлический проводник в цепи, прямо пропорциональна напряжению, приложенному к нему при любой заданной температуре.Ом выразил свое открытие в виде простого уравнения, описывающего взаимосвязь напряжения, тока и сопротивления:

      В этом алгебраическом выражении напряжение (E) равно току (I), умноженному на сопротивление (R). Используя методы алгебры, мы можем преобразовать это уравнение в два варианта, решая для I и R соответственно:

      Анализ простых схем с помощью закона Ома

      Давайте посмотрим, как эти уравнения могут работать, чтобы помочь нам анализировать простые схемы:

      В приведенной выше схеме есть только один источник напряжения (батарея слева) и только один источник сопротивления току (лампа справа).Это позволяет очень легко применять закон Ома. Если мы знаем значения любых двух из трех величин (напряжения, тока и сопротивления) в этой цепи, мы можем использовать закон Ома для определения третьей.

      В этом первом примере мы рассчитаем величину тока (I) в цепи, учитывая значения напряжения (E) и сопротивления (R):

      Какая сила тока (I) в этой цепи?

      В этом втором примере мы рассчитаем величину сопротивления (R) в цепи, учитывая значения напряжения (E) и тока (I):

      Какое сопротивление (R) дает лампа?

      В последнем примере мы рассчитаем величину напряжения, подаваемого батареей, с учетом значений тока (I) и сопротивления (R):

      Какое напряжение обеспечивает аккумулятор?

      Метод треугольника закона Ома

      Закон

      Ома - очень простой и полезный инструмент для анализа электрических цепей.Он так часто используется при изучении электричества и электроники, что серьезный студент должен запомнить его. Для тех, кто еще не знаком с алгеброй, есть уловка, позволяющая вспомнить, как решить для любого количества, учитывая два других.

      Сначала расположите буквы E, I и R в виде треугольника следующим образом:

      Если вы знаете E и I и хотите определить R, просто удалите R с картинки и посмотрите, что осталось:

      Если вы знаете E и R и хотите определить I, удалите I и посмотрите, что осталось:

      Наконец, если вы знаете I и R и хотите определить E, удалите E и посмотрите, что осталось:

      В конце концов, вам придется быть знакомым с алгеброй, чтобы серьезно изучать электричество и электронику, но этот совет может облегчить запоминание ваших первых вычислений.Если вы знакомы с алгеброй, все, что вам нужно сделать, это зафиксировать E = IR в памяти и вывести из нее две другие формулы, когда они вам понадобятся!

      ОБЗОР:

      • Напряжение измеряется в вольт , обозначается буквами «E» или «V».
      • Ток измеряется в ампер , обозначается буквой «I».
      • Сопротивление измеряется в Ом. обозначается буквой «R».
      • Закон Ома: E = IR; I = E / R; R = E / I

      СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

      Попробуйте наш калькулятор закона Ома в разделе «Инструменты».

      Закон Ома и схемы

      Основной закон Ома и схемы

      В этой лабораторной работе мы обнаружим взаимосвязь между напряжением, сопротивлением и током, а затем изучим правила. которые управляют различными конфигурациями схем.

      Начнем с блока питания. Для сегодняшней лаборатории мы можем рассматривать его как источник напряжения, то есть его задача: выводить определенное напряжение независимо от того, что к нему подключено.Думайте об этом как о необычной батарее, которую вы можете подключить в стену. Следующее, на что нужно обратить внимание, - это резистор. Мы рассмотрели их в некоторых вводных лабораторных работах, и мы вернемся и посмотрим на них еще раз сегодня. Как следует из названия, резистор с большим номиналом будет очень полезен. хорошая работа по сопротивлению потоку электричества. У этого потока тоже есть название, он называется текущим.

      Настройте источник напряжения на четыре вольта. Установите на цифровой мультиметр напряжение и произведите прямое измерение.Когда ты проверили 4 вольта, снимите цифровой мультиметр и настройте его на измерение тока (мА). Возьмите на выбор 6 или 7 резисторов, не менее 100 Ом. Подключите один резистор к источнику питания и цифровому мультиметру. Один провод должен идти от блока питания к резистору, то другой конец резистора должен перейти к цифровому мультиметру, а цифровой мультиметр должен замкнуть петлю и вернуться к источнику питания. Преподаватель лаборатории покажет вам одну из этих схем на предлабораторной лекции. Измерьте ток проходит через резистор на четыре вольта.Поочередно подключайте остальные резисторы. Вы видите подтверждение название? Чем выше сопротивление, тем ниже токи?

      Постройте кривую токов как функцию сопротивления, как выглядит график? Надеюсь, это подтверждает следующее уравнение:

      ΔV = I R

      Это известно как закон Ома. Мы можем проверить это, выбрав три резистора, каждый более 1000 Ом, а затем изобразив I, как мы варьировать ΔV. Это должны быть красивые прямые линии.Склоны соответствуют вашим ожиданиям?

      Схемы с несколькими резисторами
      Следующее, что будет выглядеть, это то, что происходит с ситуацией, когда мы добавляем больше или больше резисторов к тому, что у нас уже есть. Начнем с самой простой проблемы: как второй резистор влияет на схему? Оказывается, это более сложный проблема, чем можно было бы подумать, поскольку есть два способа добавить второй резистор. Давайте рассмотрим каждый из них по очереди.

      В нашей оригинальной схеме с одним резистором у нас есть источник питания, подключенный к резистору. Давайте решим, что мы хотим измерить ток, выходящий из источника питания, поэтому мы вставляем цифровой мультиметр в качестве измерителя тока между источником питания и резистором. Теперь давайте добавим второй резистор и посмотрим, как это повлияет на ток в цепи. Как подключить второй резистор? Подключите второй резистор так, чтобы концы двух резисторов были соединены друг с другом, а концы - к друг с другом.Поскольку при этом резисторы выстраиваются бок о бок, это называется параллельной схемой. Текущий от блока питания подниматься, опускаться или оставаться прежним? Означает ли это, что сопротивление в цепи увеличилось, уменьшилось, или остался прежним?

      Это еще один способ подключения второго резистора. Отключите первую цепь и вместо этого подключите "наконечник" второй резистор и до «хвоста» первого. Это называется последовательным соединением. Ваш текущий будет расти или падать, или останется одно и тоже? Означает ли это, что сопротивление в цепи увеличилось, уменьшилось или осталось прежним?

      Теперь мы должны исследовать эти случаи более подробно.Поскольку в настоящее время у нас есть последовательная схема, мы можем начать с нее. Отключите цифровой мультиметр от цепи, чтобы использовать его в качестве измерителя напряжения. После повторного подключения схемы измерьте напряжение на блок питания. Затем измерьте напряжение на каждом резисторе. Сделайте ваши результаты напряжений по комбинации резисторы имеет смысл по сравнению с напряжением на блоке питания? Имеют ли смысл напряжения на каждом резисторе? по сравнению с током в цепи? Объяснять.Добавьте последовательно третий резистор и, прежде чем проводить какие-либо измерения, предскажите, что вы найдете. Ваши измерения соответствуют вашим прогнозам? Можете ли вы определить правило поведения напряжений? Как работает ток в цепи? Как сопротивления объединяются, чтобы сформировать общее сопротивление цепи?


      Рисунок 1 - Измерение тока в последовательной цепи

      Теперь давайте развернемся и применим ту же логику к параллельной схеме.Подключите параллельную цепь с двумя резисторами. Возьми Цифровой мультиметр и проверьте напряжение на источнике питания и на каждом из резисторов. Какой узор? Используйте закон Ома для предсказания ток через каждый резистор. Измерьте ток, подключив цифровой мультиметр в качестве измерителя тока после каждого резистора (соблюдая осторожность). для измерения тока только этого резистора, а не комбинации). Имеет ли ответ смысл? Теперь измерьте ток от источника питания, имеет ли это смысл, учитывая токи через каждый резистор? Добавьте третий резистор в параллели? Какое будет напряжение на нем? Какой ток через него будет? Можете ли вы найти правила, описывающие напряжение, ток и общее сопротивление в параллельных цепях?


      Рисунок 2 - Измерение тока в параллельной цепи

      Запишите свои наблюдения и выводы в лабораторный блокнот.

      Закон Ома

      Закон Ома

      Закон Ома описывает основные математические отношения электричества. Закон был назван в честь немецкого физика Джорджа Симона Ома (1789–1854). По сути, закон Ома гласит, что ток (поток электронов) через проводник прямо пропорционален напряжению (электрическому давлению), приложенному к этому проводнику, и обратно пропорционален сопротивлению проводника. Единица измерения сопротивления называется ом.Символ ома - греческая буква омега (Ω). В математических формулах заглавная буква R обозначает сопротивление. Сопротивление проводника и приложенное к нему напряжение определяют количество ампер тока, протекающего по проводнику. Таким образом, сопротивление 1 Ом ограничивает ток до 1 ампера в проводнике, к которому приложено напряжение 1 вольт. Основная формула, полученная из закона Ома: E = I × R (E = электродвижущая сила, измеренная в вольтах, I = протекающий ток, измеренный в амперах, и R = сопротивление, измеренное в омах).Эта формула также может быть записана для определения тока или сопротивления:

      Закон Ома обеспечивает основу математических формул, которые предсказывают, как электричество реагирует на определенные условия. [Рис. 9-1] Например, закон Ома можно использовать для расчета, что лампа с сопротивлением 12 Ом (Ом) пропускает ток 2 А при подключении к источнику питания постоянного тока 24 В (DC).

      Рисунок 9-1. Закон Ома используется для расчета силы тока, пропускаемого лампой при подключении к источнику постоянного тока напряжением 24 В.

      Пример 1

      В цепи посадочного света на 28 В имеется лампа с сопротивлением 4 Ом. Рассчитайте полный ток цепи.

      Пример 2

      28-вольтовая цепь загрузки устройства от льда имеет ток 6,5 А. Рассчитайте сопротивление ботинка от льда.

      Пример 3

      Фонарь такси имеет сопротивление 4,9 Ом и общий ток 2,85 ампер. Рассчитайте напряжение в системе.

      При поиске неисправностей в электрических цепях самолета всегда полезно учитывать закон Ома.Хорошее понимание взаимосвязи между сопротивлением и протеканием тока может помочь определить, есть ли в цепи обрыв или короткое замыкание. Если помнить, что низкое сопротивление означает повышенный ток, это может помочь объяснить, почему срабатывают автоматические выключатели или перегорают предохранители. Практически во всех случаях нагрузки самолетов подключаются параллельно друг другу; следовательно, на все нагрузки подается постоянное напряжение, а ток, протекающий через нагрузку, является функцией сопротивления этой нагрузки.

      На рис. 9-2 показано несколько способов использования закона Ома для расчета тока, напряжения и сопротивления.

      Рисунок 9-2. График закона Ома.

      Летный механик рекомендует

      Проверка закона Ома

      Dynamics Track
      Наклонная плоскость
      Импульс

      Конденсатор
      Пластина Sep
      Пластина Sep / Вольт
      Диэлектрики

      Цепи
      Закон Ом
      Последовательность / Параллель

      Wave Tank
      Частота / длина волны
      Two Pt Interf.

      Оптическая скамья
      Рефракция
      Фокусное расстояние

      Схема экспериментальной платы

      Проверка закона Ома

      Назначение:

      В этой лабораторной работе вы проверите закон Ома для четырех разных резисторов.Вы будете измерять истинное сопротивление каждого резистора и напряжение, приложенное к каждому резистору. Затем вы рассчитаете прогнозируемый ток через каждый резистор. Наконец, вы измерите фактический ток через каждый резистор, чтобы проверить (или опровергнуть!) Закон Ома.

      Оснащение:

      • Цифровой мультиметр
      • Схема экспериментальной платы
      • Провода перемычки
      • резисторы (уже на Ex.Доска)

      Осторожно:

      Это хрупкое оборудование. Все должно сочетаться с легчайшими прикосновениями. Ничего не заставляйте!

      Измерение сопротивления:

      1. Убедитесь, что черный и красный провода находятся в черном и красном гнездах мультиметра.
      2. Включите мультиметр (кнопка вверху справа) и убедитесь, что он настроен на показание постоянного тока. На дисплее появятся числа. Если вы видите на дисплее «AC», нажмите кнопку AC / DC, чтобы «AC» исчез.
      3. Поверните шкалу на «2k» по шкале «Ω». Это настраивает измеритель на измерение сопротивлений до 2000 Ом в тысячах Ом (кОм). Ожидайте, что прочитанное вами значение будет меньше 1.0.
      4. Коснитесь щупами обоих концов крайнего левого резистора и запишите показания прибора. Это измеряет истинное сопротивление этого компонента.
      5. Умножьте это значение на 1000. Преобразует показание из кОм в Ом.
      6. Введите значение сопротивления в таблицу под R-1.
      7. Повторите шаги 4–6 для трех других резисторов.


      Измерение напряжения

      1. Подключите провод от клеммы «+» батареи к верхнему концу крайнего левого резистора. Просто проденьте оголенный конец провода между витками пружины, чтобы выполнить соединение.Не разъединяйте катушки!
      2. Подключите провод от клеммы «-» батареи к нижнему концу крайнего левого резистора. Это замыкает цепь через крайний левый резистор.
      3. Поверните шкалу мультиметра в положение «2» по шкале «V». Теперь измеритель будет измерять напряжения от 0 до 2 В .
      4. Коснитесь щупами обоих концов крайнего левого резистора и запишите показания измерителя. Измеряет истинное напряжение на резисторе
      5. Запишите значение напряжения в столбце «R-1».
      6. Отсоедините оба провода от цепи. Отключает резистор от источника напряжения.
      7. Повторите шаги 4–6 для трех других резисторов.


      Измерение тока:

      1. Поверните шкалу мультиметра на «20 м» по шкале «А». Это шкала в 20 миллиампер. Вам нужно будет умножить показания на 1000, чтобы получить значение в амперах.
      2. Вставьте красный провод мультиметра в гнездо «A» мультиметра. Устанавливает измеритель на считывание тока от 0 до 20 мА. ВНИМАНИЕ: НИКОГДА не подключайте провода мультиметра непосредственно к источнику напряжения, если он настроен на считывание тока. Это повредит счетчик! Точно следуйте следующим инструкциям!
      3. Подключите провод от клеммы «+» к верхней части крайнего левого резистора.
      4. Коснитесь одним проводом мультиметра клеммы «-» аккумулятора.
      5. Коснитесь другим выводом мультиметра нижней части крайнего левого резистора и запишите показания измерителя.
      6. Разделите показание счетчика на 1000 и запишите его в столбец R-1 таблицы
      7. Отсоедините провод от вывода «+» и резистора
      8. .
      9. Повторите шаги 3-7 для остальных трех резисторов.


      Очистка:

      1. Переместите красный провод мультиметра из гнезда «A» в красное гнездо .
      2. Выключите мультиметр.
      3. Убедитесь, что все находится на том же месте, где вы его нашли.

        Вы можете вернуться в класс.


      Расчет:

      1. Для каждого резистора разделите его напряжение на его сопротивление, чтобы получить расчетный ток. Запишите это число в нижней части столбца каждого резистора.


      Р-1

      Р-2

      Р-3

      Р-4

      Сопротивление Ом

      Напряжение В

      Ток A

      Расчет.Ток A

      Анализ данных:

      Соответствуют ли ваши данные закону Ома? Соответствуют ли рассчитанные токи измеренным токам? Если значения не были близкими, проанализируйте причину этого и внимательно проверьте свои расчеты.

      Закон и мощность Ома | Научное обозрение [видео]

      Привет, ребята, добро пожаловать в это видео по поводу закона и силы Ома.

      Электричество имеет три основных параметра: напряжение, ток и сопротивление.
      Закон Ома представляет собой взаимосвязь между тремя параметрами.
      Давайте определим три основных параметра.

      Электрическое напряжение - это разница в электрической потенциальной энергии между двумя точками на единицу электрического заряда. Он измеряется в вольтах, которые равны джоуля энергии на кулон заряда.

      Электрический ток - это поток электрического заряда.Он измеряется в амперах или амперах, что равняется потоку заряда в один кулон в секунду.

      Электрическое сопротивление - это мера того, насколько сложно пропустить электрический ток через проводник. Он измеряется в Омах, которые равны вольт на ампер.

      Итак, мы знаем, что эти три связаны, но как они связаны, мы находим наше уравнение:
      Закон Ома гласит, что ток прямо пропорционален напряжению. Итак, отсюда мы выводим уравнение R = V / I.Где V - напряжение, I - ток, а R - , сопротивление . Получение каждой переменной отдельно от одной стороны уравнения позволяет вам решать для каждой переменной.

      Итак, это закон Ома. Теперь давайте посмотрим на мощность.

      Электрическая мощность может быть определена как скорость передачи энергии электрической цепью в единицу времени. Если вы действительно хотите сломать его, вы можете просто сказать, что электроэнергия - это скорость выполнения работы.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *