Главная
2 закон ома определение: Второй закон ома – Закон Ома для участка цепи и полной цепи формулы и определения

2 закон ома определение: Второй закон ома – Закон Ома для участка цепи и полной цепи формулы и определения

Содержание

Второй закон ома – Закон Ома для участка цепи и полной цепи формулы и определения

Второй закон ома определение

Второй закон ома определение

Закон ома для замкнутой цепи говорит о том что. Величина тока в замкнутой цепи, которая состоит из источника тока обладающего внутренним сопротивлением, а также внешним нагрузочным сопротивлением. Будет равна отношению электродвижущей силы источника к сумме внешнего и внутреннего сопротивлений.

Закон Ома 2

В сложных цепях встречаются соединения, которые нельзя отнести ни к последовательным, ни к параллельным. К таким соединениям относятся трехлучевая звезда и треугольник сопротивлений (рис.1.3). Их взаимное эквивалентное преобразование во многих случаях позволяет упростить схему и свести ее к схеме смешанного (параллельного и последовательного) соединения сопротивлений. При этом необходимо определенным образом пересчитать сопротивления элементов звезды или треугольника.

Закон Ома

Появление смартфонов, гаджетов, бытовых приборов и прочей электротехники коренным образом изменило облик современного человека.

Приложены огромные усилия, направленные на исследование физических закономерностей для улучшения старой и создания новой техники. Одной из таких зависимостей является закон Ома.

Закон Ома для «чайников»: понятие, формула, объяснение

Это как раз та штука, которая заставляет электроны двигаться. Электрический потенциал характеризует способность поля совершать работу по переносу заряда из одной точки в другую. Так, между двумя точками проводника существует разность потенциалов, и электрическое поле совершает работу по переносу заряда.

2 Закон ома определение

Кроме того, любой проводник, как показал Дж. Максвелл, при изменении силы тока в нём излучает энергию в окружающее пространство, и потому ЛЭП ведёт себя как антенна, что заставляет в ряде случаев наряду с омическими потерями брать в расчёт и потери на излучение.

Закон Ома для участка цепи

Расчеты, выполняемые с помощью закона Ома для участка цепи, будут правильны в том случае, когда напряжение выражено в вольтах, сопротивление в омах и ток в амперах. Если используются кратные единицы измерений этих величин (например, миллиампер, милливольт, мегаом и т. д.), то их следует перевести соответственно в амперы, вольты и омы. Чтобы подчеркнуть это, иногда формулу закона Ома для участка цепи пишут так:

Закон Ома для участка цепи

Резисторы являются пассивными элементами, которые оказывают сопротивление потоку электрического тока в цепи. Резистор, который функционирует в соответствии с законом Ома, называется омическим сопротивлением. Когда ток проходит через такой резистор, то падение напряжения на его выводах пропорционально величине сопротивления.

Закон Ома для участка цепи

Закон Ома для участка цепи — это основной закон в электротехнике. Он устанавливает связь между током, сопротивлением и напряжением. С его помощью можно изучить и рассчитать электрические цепи. Важно не просто выучить закон Ома, а понять его, как он применяется на самом деле. Так как довольно часто происходят ошибки в его применении на практике, из-за не правильного его использования.

Реферат: Закон Ома 2

В сложных цепях встречаются соединения, которые нельзя отнести ни к последовательным, ни к параллельным. К таким соединениям относятся трехлучевая звезда и треугольник сопротивлений (рис.1.3). Их взаимное эквивалентное преобразование во многих случаях позволяет упростить схему и свести ее к схеме смешанного (параллельного и последовательного) соединения сопротивлений. При этом необходимо определенным образом пересчитать сопротивления элементов звезды или треугольника.

Закон Ома

В 1826 величайший немецкий физик Георг Симон Ом публикует свою работу «Определение закона, по которому металлы проводят контактное электричество», где дает формулировку знаменитому закону. Ученые того времени встретили враждебно публикации великого физика. И лишь после того, как другой ученый – Клод Пулье, пришел к тем же выводам опытным путем, закон Ома признали во всем мире.

Закон Ома

Коэффициент r называется сопротивлением, а g — проводимостью. Оба коэффициента определяются геометрическими размерами и физическими свойствами среды, по которой протекает электрический ток. В простейшем случае протекания тока по проводнику с постоянным сечением r= r l/s , где r , l и s — соответственно удельное электрическое сопротивление проводника, его длина и площадь поперечного сечения.

Закон Ома для участка цепи

Закон Ома для замкнутой цепи гласит, что значение силы тока, который протекает в электрической цепи, имеет обратно пропорциональную зависимость в отношении сопротивления нагрузки и прямую в отношении приложенного напряжения. Это краткая формулировка, но она полностью отображает суть закона.

Школьная Энциклопедия

Чтобы в электрической цепи существовал ток, необходимо наличие в ней устройства, которое создавало бы и поддерживало разность потенциалов на участках цепи за счёт сил неэлектрического происхождения. Такое устройство называется источником постоянного тока, а силы — сторонними силами.

Что такое закон Ома

Простейшим образом создать такое поле может обыкновенная батарейка. Если на конце проводника недостаток электронов, то он обозначается знаком «+», если избыток, то «-». Электроны, имеющие всегда отрицательный заряд, естественно, устремятся к плюсу. Так в проводнике рождается электрический ток, т. е. направленное перемещение электрических зарядов. Чтобы его увеличить, необходимо усилить электрическое поле в проводнике. Или, как говорят, приложить к концам проводника большее напряжение.

Решение задач по ТОЭ, ОТЦ, Высшей математике, Физике, Программированию

v. Напpимеp, в электpонных лампах закон Стокса для силы сопpотивления, действующей на электpон, не выполняется и ускоpение электpонов в электрическом поле нельзя считать pавным нулю. Во-втоpых, необходимо, чтобы плотность носителей тока n не зависела от напpяженности поля. Напpимеp, в коpонном pазpяде пеpвое условие выполняется, но не выполняется втоpое. В этом pазpяде ток пеpеносится ионами, котоpые обpазуются в непосpедственной близости к остpию коpониpующего электpода и движутся затем чеpез весь пpомежуток.

Их плотность в этом пpомежутке существенно зависит от напpяженности поля.

russianjurist.ru

Где и когда можно применять закон Ома?

Закон Ома в упомянутой форме справедлив в достаточно широких пределах для металлов. Он выполняется до тех пор, пока металл не начнет плавиться. Менее широкий диапазон применения у растворов (расплавов) электролитов и в сильно ионизированных газах (плазме).

Работая с электрическими схемами, иногда требуется определять падение напряжения на определенном элементе. Если это будет резистор с известной величиной сопротивления (она проставляется на корпусе), а также известен проходящий через него ток, узнать напряжение можно с помощью формулы Ома, не подключая вольтметр.

Закон Ома – это… Что такое Закон Ома?

V — напряжение,
I — сила тока,
R — сопротивление.

Зако́н О́ма — физический закон, определяющий связь электродвижущей силы источника или электрического напряжения с силой тока и сопротивлением проводника. Экспериментально установлен в 1826 году, и назван в честь его первооткрывателя Георга Ома.

В своей оригинальной форме он был записан его автором в виде : ,

Здесь X — показания гальванометра, т.е в современных обозначениях сила тока I, a — величина, характеризующая свойства источника тока, постоянная в широких пределах и не зависящая от величины тока, то есть в современной терминологии электродвижущая сила (ЭДС) , l — величина, определяемая длиной соединяющих проводов, чему в современных представлениях соответствует сопротивление внешней цепи R и, наконец, b параметр, характеризующий свойства всей установки, в котором сейчас можно усмотреть учёт внутреннего сопротивления источника тока

r[1].

В таком случае в современных терминах и в соответствии с предложенной автором записи формулировка Ома (1) выражает

Закон Ома для полной цепи:

, (2)

где:

Из закона Ома для полной цепи вытекают следствия:

  • При r<<R сила тока в цепи обратно пропорциональна её сопротивлению. А сам источник в ряде случаев может быть назван источником напряжения
  • При r>>R сила тока от свойств внешней цепи (от величины нагрузки) не зависит. И источник может быть назван источником тока.

Часто

[2] выражение:

(3)

(где есть напряжение или падение напряжения, или, что то же, разность потенциалов между началом и концом участка проводника) тоже называют «Законом Ома».

Таким образом, электродвижущая сила в замкнутой цепи, по которой течёт ток в соответствии с (2) и (3) равняется:

(4)

То есть сумма падений напряжения на внутреннем сопротивлении источника тока и на внешней цепи равна ЭДС источника. Последний член в этом равенстве специалисты называют «напряжением на зажимах», поскольку именно его показывает вольтметр, измеряющий напряжение источника между началом и концом присоединённой к нему замкнутой цепи. В таком случае оно всегда меньше ЭДС.

К другой записи формулы (3), а именно:

(5)

Применима другая формулировка:

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.

Выражение (5) можно переписать в виде:

(6)

где коэффициент пропорциональности G назван проводимость или электропроводность. Изначально единицей измерения проводимости был «обратный Ом» — Mо[3], впоследствии переименованный в Си́менс (обозначение: См, S).

Мнемоническая диаграмма для Закона

Схема, иллюстрирующая три составляющие закона Ома Диаграмма, помогающая запомнить закон Ома. Нужно закрыть искомую величину, и два других символа дадут формулу для её вычисления

В соответствии с этой диаграммой формально может быть записано выражение:

(7)

Которое всего лишь позволяет вычислить (применительно к известному току, создающему на заданном участке цепи известное напряжение), сопротивление этого участка. Но математически корректное утверждение о том, что сопротивление проводника растёт прямо пропорционально приложенному к нему напряжению и обратно пропорционально пропускаемому через него току, физически ложно.

В специально оговорённых случаях сопротивление может зависеть от этих величин, но по умолчанию оно определяется лишь физическими и геометрическими параметрами проводника:

(8)

где:

  •  — удельное сопротивление материала, из которого сделан проводник,
  •  — его длина
  •  — площадь его поперечного сечения

Закон Ома и ЛЭП

Одним из важнейших требований к линиям электропередач (ЛЭП) является уменьшение потерь при доставке энергии потребителю. Эти потери в настоящее время заключаются в нагреве проводов, то есть переходе энергии тока в тепловую энергию, за что ответственно омическое сопротивление проводов. Иными словами задача состоит в том, чтобы довести до потребителя как можно более значительную часть мощности источника тока = при минимальных потерях мощности в линии передачи = , где , причём на этот раз есть суммарное сопротивление проводов и внутреннего сопротивления генератора, (последнее всё же меньше сопротивления линии передач).

В таком случае потери мощности будут определяться выражением:

= (9)

Отсюда следует, что при постоянной передаваемой мощности её потери растут прямо пропорционально длине ЛЭП и обратно пропорционально квадрату ЭДС. Таким образом желательно всемерное её увеличение, что ограничивается электрической прочностью обмотки генератора. И повышать напряжение на входе линии следует уже после выхода тока из генератора, что для постоянного тока является проблемой. Однако, для переменного тока эта задача много проще решается с помощью использования трансформаторов, что и предопределило повсеместное распространение ЛЭП на переменном токе. Однако при повышении напряжения в ней возникают потери на коронирование и возникают трудности с обеспечением надёжности изоляции от земной поверхности. Поэтому наибольшее, практически используемое, напряжение в дальних ЛЭП не превышает миллиона вольт.

Кроме того, любой проводник, как показал Дж. Максвелл, при изменении силы тока в нём, излучает энергию в окружающее пространство, и потому ЛЭП ведёт себя как антенна, что заставляет в ряде случаев наряду с омическими потерями брать в расчёт и потери на излучение.

Закон Ома в дифференциальной форме

Сопротивление зависит как от материала, по которому течёт ток, так и от геометрических размеров проводника.

Полезно переписать закон Ома в так называемой дифференциальной форме, в которой зависимость от геометрических размеров исчезает, и тогда закон Ома описывает исключительно электропроводящие свойства материала. Для изотропных материалов имеем:

где:

Все величины, входящие в это уравнение, являются функциями координат и, в общем случае, времени. Если материал анизотропен, то направления векторов плотности тока и напряжённости могут не совпадать. В этом случае удельная проводимость является тензором ранга (1, 1).

Раздел физики, изучающий течение электрического тока в различных средах, называется электродинамикой сплошных сред.

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 , а цепь содержит не только активные, но и реактивные компоненты (ёмкости, индуктивности), то закон Ома обобщается; величины, входящие в него, становятся комплексными:

где:

  • U = U0eiωt — напряжение или разность потенциалов,
  • I — сила тока,
  • Z = Re−iδ — комплексное сопротивление (импеданс),
  • R = (Ra2 + Rr2)1/2 — полное сопротивление,
  • Rr = ωL − 1/(ωC) — реактивное сопротивление (разность индуктивного и емкостного),
  • Rа — активное (омическое) сопротивление, не зависящее от частоты,
  • δ = − arctg (Rr/Ra) — 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. Соответственно, обратный переход строится для, к примеру, подбором такой что Тогда все значения токов и напряжений в схеме надо считать как

Если ток изменяется во времени, но не является синусоидальным (и даже периодическим), то его можно представить как сумму синусоидальных Фурье-компонент. Для линейных цепей можно считать компоненты фурье-разложения тока действующими независимо.

Также необходимо отметить, что закон Ома является лишь простейшим приближением для описания зависимости тока от разности потенциалов и от сопротивления и для некоторых структур справедлив лишь в узком диапазоне значений. Для описания более сложных (нелинейных) систем, когда зависимостью сопротивления от силы тока нельзя пренебречь, принято обсуждать вольт-амперную характеристику. Отклонения от закона Ома наблюдаются также в случаях, когда скорость изменения электрического поля настолько велика, что нельзя пренебрегать инерционностью носителей заряда.

Трактовка закона Ома

Закон Ома можно просто объяснить при помощи теории Друде:

Здесь:

См. также

Примечания

Ссылки

Закон Ома – это… Что такое Закон Ома?

V — напряжение,
I — сила тока,
R — сопротивление.

Зако́н О́ма — физический закон, определяющий связь электродвижущей силы источника или электрического напряжения с силой тока и сопротивлением проводника. Экспериментально установлен в 1826 году, и назван в честь его первооткрывателя Георга Ома.

В своей оригинальной форме он был записан его автором в виде : ,

Здесь X — показания гальванометра, т.е в современных обозначениях сила тока I, a — величина, характеризующая свойства источника тока, постоянная в широких пределах и не зависящая от величины тока, то есть в современной терминологии электродвижущая сила (ЭДС) , l — величина, определяемая длиной соединяющих проводов, чему в современных представлениях соответствует сопротивление внешней цепи R и, наконец, b параметр, характеризующий свойства всей установки, в котором сейчас можно усмотреть учёт внутреннего сопротивления источника тока r[1].

В таком случае в современных терминах и в соответствии с предложенной автором записи формулировка Ома (1) выражает

Закон Ома для полной цепи:

, (2)

где:

Из закона Ома для полной цепи вытекают следствия:

  • При r<<R сила тока в цепи обратно пропорциональна её сопротивлению. А сам источник в ряде случаев может быть назван источником напряжения
  • При r>>R сила тока от свойств внешней цепи (от величины нагрузки) не зависит. И источник может быть назван источником тока.

Часто[2] выражение:

(3)

(где есть напряжение или падение напряжения, или, что то же, разность потенциалов между началом и концом участка проводника) тоже называют «Законом Ома».

Таким образом, электродвижущая сила в замкнутой цепи, по которой течёт ток в соответствии с (2) и (3) равняется:

(4)

То есть сумма падений напряжения на внутреннем сопротивлении источника тока и на внешней цепи равна ЭДС источника. Последний член в этом равенстве специалисты называют «напряжением на зажимах», поскольку именно его показывает вольтметр, измеряющий напряжение источника между началом и концом присоединённой к нему замкнутой цепи. В таком случае оно всегда меньше ЭДС.

К другой записи формулы (3), а именно:

(5)

Применима другая формулировка:

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.

Выражение (5) можно переписать в виде:

(6)

где коэффициент пропорциональности G назван проводимость или электропроводность. Изначально единицей измерения проводимости был «обратный Ом» — Mо[3], впоследствии переименованный в Си́менс (обозначение: См, S).

Мнемоническая диаграмма для Закона

Схема, иллюстрирующая три составляющие закона Ома Диаграмма, помогающая запомнить закон Ома. Нужно закрыть искомую величину, и два других символа дадут формулу для её вычисления

В соответствии с этой диаграммой формально может быть записано выражение:

(7)

Которое всего лишь позволяет вычислить (применительно к известному току, создающему на заданном участке цепи известное напряжение), сопротивление этого участка. Но математически корректное утверждение о том, что сопротивление проводника растёт прямо пропорционально приложенному к нему напряжению и обратно пропорционально пропускаемому через него току, физически ложно.

В специально оговорённых случаях сопротивление может зависеть от этих величин, но по умолчанию оно определяется лишь физическими и геометрическими параметрами проводника:

(8)

где:

  •  — удельное сопротивление материала, из которого сделан проводник,
  •  — его длина
  •  — площадь его поперечного сечения

Закон Ома и ЛЭП

Одним из важнейших требований к линиям электропередач (ЛЭП) является уменьшение потерь при доставке энергии потребителю. Эти потери в настоящее время заключаются в нагреве проводов, то есть переходе энергии тока в тепловую энергию, за что ответственно омическое сопротивление проводов. Иными словами задача состоит в том, чтобы довести до потребителя как можно более значительную часть мощности источника тока = при минимальных потерях мощности в линии передачи = , где , причём на этот раз есть суммарное сопротивление проводов и внутреннего сопротивления генератора, (последнее всё же меньше сопротивления линии передач).

В таком случае потери мощности будут определяться выражением:

= (9)

Отсюда следует, что при постоянной передаваемой мощности её потери растут прямо пропорционально длине ЛЭП и обратно пропорционально квадрату ЭДС. Таким образом желательно всемерное её увеличение, что ограничивается электрической прочностью обмотки генератора. И повышать напряжение на входе линии следует уже после выхода тока из генератора, что для постоянного тока является проблемой. Однако, для переменного тока эта задача много проще решается с помощью использования трансформаторов, что и предопределило повсеместное распространение ЛЭП на переменном токе. Однако при повышении напряжения в ней возникают потери на коронирование и возникают трудности с обеспечением надёжности изоляции от земной поверхности. Поэтому наибольшее, практически используемое, напряжение в дальних ЛЭП не превышает миллиона вольт.

Кроме того, любой проводник, как показал Дж. Максвелл, при изменении силы тока в нём, излучает энергию в окружающее пространство, и потому ЛЭП ведёт себя как антенна, что заставляет в ряде случаев наряду с омическими потерями брать в расчёт и потери на излучение.

Закон Ома в дифференциальной форме

Сопротивление зависит как от материала, по которому течёт ток, так и от геометрических размеров проводника.

Полезно переписать закон Ома в так называемой дифференциальной форме, в которой зависимость от геометрических размеров исчезает, и тогда закон Ома описывает исключительно электропроводящие свойства материала. Для изотропных материалов имеем:

где:

Все величины, входящие в это уравнение, являются функциями координат и, в общем случае, времени. Если материал анизотропен, то направления векторов плотности тока и напряжённости могут не совпадать. В этом случае удельная проводимость является тензором ранга (1, 1).

Раздел физики, изучающий течение электрического тока в различных средах, называется электродинамикой сплошных сред.

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 , а цепь содержит не только активные, но и реактивные компоненты (ёмкости, индуктивности), то закон Ома обобщается; величины, входящие в него, становятся комплексными:

где:

  • U = U0eiωt — напряжение или разность потенциалов,
  • I — сила тока,
  • Z = Re−iδ — комплексное сопротивление (импеданс),
  • R = (Ra2 + Rr2)1/2 — полное сопротивление,
  • Rr = ωL − 1/(ωC) — реактивное сопротивление (разность индуктивного и емкостного),
  • Rа — активное (омическое) сопротивление, не зависящее от частоты,
  • δ = − arctg (Rr/Ra) — 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. Соответственно, обратный переход строится для, к примеру, подбором такой что Тогда все значения токов и напряжений в схеме надо считать как

Если ток изменяется во времени, но не является синусоидальным (и даже периодическим), то его можно представить как сумму синусоидальных Фурье-компонент. Для линейных цепей можно считать компоненты фурье-разложения тока действующими независимо.

Также необходимо отметить, что закон Ома является лишь простейшим приближением для описания зависимости тока от разности потенциалов и от сопротивления и для некоторых структур справедлив лишь в узком диапазоне значений. Для описания более сложных (нелинейных) систем, когда зависимостью сопротивления от силы тока нельзя пренебречь, принято обсуждать вольт-амперную характеристику. Отклонения от закона Ома наблюдаются также в случаях, когда скорость изменения электрического поля настолько велика, что нельзя пренебрегать инерционностью носителей заряда.

Трактовка закона Ома

Закон Ома можно просто объяснить при помощи теории Друде:

Здесь:

См. также

Примечания

Ссылки

Закон Ома для полной цепи: определение для замкнутого участка

Одним из принципов электротехники является закон Ома для полной цепи. Используя установленную учёным закономерность, можно вычислить сопротивление электрической цепи или источника тока, рассчитать электродвижущую силу (ЭДС). Практическое же применение полученным при расчёте данным велико. Это подбор шунтирующих и предохранительных элементов, вычисление необходимой мощности используемых деталей, согласование электронных узлов.

История открытия

Зависимость между током, напряжением и сопротивлением в электрической цепи была установлена опытным путём в 1827 году. Занимаясь исследованиями электричества, Георг Симон Ом проводил ряд экспериментов над проводниками, изучая их проводимость, и в частности, подключая последовательно к источнику энергии тонкие проводники, выполненные из различных материалов. Изменяя их длину, он получал определённую силу тока. Им было установлено, что на результаты экспериментов влияет источник электрической энергии, сопротивление которого оказывалось выше, чем у используемых в опытах проводников.

По совету своего наставника Поггендорфа Ом собрал термоэлектрическую батарею, отказавшись от использования химических элементов, применив вместо них открытую Зеебеком термопару медь-висмут. Для измерения параметров цепи им использовались крутильные весы, с магнитной стрелкой сконструированные Кулоном.

На основании своих исследований физик-экспериментатор пришёл к выводу, что отклонение стрелки зависит от определённой силы, названной силой тока. Когда стрелка отклонялась, Ом закручивал весы таким образом, чтобы она возвращалась в своё начальное положение. Угол, на который закручивалась нить, он считал пропорциональной силе тока. Изменяя условия, Ом вывел математическую зависимость, составив уравнение. Выглядело оно следующим образом: Х = а/b + x, где за Х принималась сила, отклоняющая магнитную стрелку, за а — длина исследуемого образца, а b+x обозначали интенсивность и считались постоянной величиной.

В 1862 году в журнале «Физика и химия» публикуется статья Ома под названием «Определение закона, по которому металлы проводят контактное электричество». Результаты его исследований не производят впечатления на других ученых, и его выводы остаются незамеченными. Ом продолжает эксперименты, выясняя, что электричество можно рассмотреть наподобие теплового потока. Подобно разнице температур, благодаря которой совершается тепловое движение, некой величиной можно описать движение электрического заряда. Так он вводит понятие ЭДС.

Открытие Ома было принято учёным миром уже после его смерти. Существенный вклад в это внесли русские учёные Ленц и Якоби. В 1842 году Лондонское Королевское общество наградило физика золотой медалью, а закон, открытый им, был назван его именем.

Понятие тока и напряжения

Закономерность учёного устанавливает зависимость между собой трёх электрических величин: тока, напряжения и сопротивления. Поэтому для того чтобы разобраться в сути закона Ома для полной электрической цепи, необходимо понимать, что же из себя они представляют.

В любом теле существуют свободные элементарные частички, обладающие определённым количеством энергии — зарядом. Если тело находится в спокойном состоянии, то есть на него не оказывается никакого воздействия, то происходит их хаотичное перемещение. Если же к телу приложено электрическое поле, то их перемещение становится упорядоченным, и они начинают передвигаться в одну сторону.

Такое направленное движение называют электрическим током. Мерой его служит сила тока, скалярная величина, определяемая отношением количества зарядов прошедших через поперечное сечение проводника за единицу времени: I = dq/dt. За единицу измерения силы тока принят ампер.

Если направление перемещения зарядов остаётся неизменным, то движение тока считается постоянным, а если изменяется — переменным. Возникновение тока возможно только в замкнутой цепи. Для того чтобы заряд переместился, приложенное поле должно выполнить работу. То есть затратить какую-то энергию для перемещения заряда с одной точки в другую. Если принять, что в начальном положении частичка обладает нулевым зарядом, то тогда переместившись, она уже будет иметь другое его значение. Разность между этими величинами называется разностью потенциалов или напряжением.

Для поддержания силы тока в полной цепи необходим источник, постоянно воздействующий на свободные заряды и поддерживающий разности потенциалов на различных участках цепи. Величина силы, которая действует на цепь, называется ЭДС. Физически она представляет собой отношение работы, затрачиваемой на передвижение заряда от одного своего полюса к другому, к значению заряда: E = A/q. Измеряется ЭДС, так же как и напряжение, в вольтах.

При перемещении заряд из-за особенностей строения кристаллической решётки вещества, он сталкивается с различными дефектами и примесями. В результате этого происходит частичное рассеивание его потенциала, а скорость движения замедляется. Потеря энергии характеризуется электрической величиной-сопротивлением. Другими словами, сопротивление — это величина, препятствующая прохождению тока.

Импеданс цепи

Немецкий физик, проводя эксперименты, смог обнаружить зависимость между током и напряжением. Их связь определялась через постоянную величину, которая после была названа сопротивлением. Так, формула закона Ома для полной цепи может быть записана в виде выражения:

I = E/Z, где:

  • I — сила тока цепи;
  • E — электродвижущая сила, приложенная к цепи;
  • Z — постоянная величина (полное сопротивление).

Полное сопротивление (импеданс) электрической цепи важный параметр, определяющий силу тока и полезную мощность. Состоит она из нескольких составляющих: внутреннего сопротивления источника тока и сопротивления элементов, из которых состоит схема.

Поэтому в отличие от участка цепи, где берётся во внимание только сопротивление проводников, закон для всей цепи учитывает и электрическое сопротивление источника тока. В то же время характер происхождения сопротивления может носить как активную составляющую, так и реактивную, учитывающуюся для переменного тока.

Активная составляющая

Такое сопротивление называется активным, так как оно забирает на себя часть мощности, поступающей от источника питания. Эта забираемая энергия, проходя через проводник, превращается в тепло. При этом можно обнаружить, что если проводник подключить к переменному источнику сигнала, то его сопротивление будет немного больше. Связано это с тем, что индуцируемая ЭДС в материале в любой его точке неодинаковая. Ближе к центру она будет больше, чем у поверхности. То есть при переменном сигнале как бы происходит уменьшение полезного сечения проводника.

Сопротивление зависит от физических параметров материала. Математически это может быть описано выражением: R = p*L/S, где L — длина проводника, S — поперечное сечение, p — удельное сопротивление (табличное значение). Активное сопротивление слабо зависит от частоты сигнала, но при его увеличении возрастает.

Отличительной чертой элемента, обладающего активным сопротивлением, будет совпадение по фазе, протекающего через него тока и напряжения. Поэтому вычисляться оно по формуле: R = U/I.

Реактивное сопротивление

Индуктивное сопротивление связано с ЭДС самоиндукции. При протекании через элемент, обладающий индуктивностью, переменного тока, возникает магнитное поле, создающее ЭДС. Эта сила противодействует внешнему полю и препятствует его распространению. Затрачиваемая энергия увеличивает мощность магнитного поля. Как только ток уменьшается, значение магнитного поля начинает тоже снижаться, индуцируя ток самоиндукции. Его направление совпадает с убывающим током. В результате энергия, отобранная магнитным полем, начинает отдаваться обратно в цепь. То есть фактически, в отличие от активного сопротивления, потерь энергии не возникает.

Величина индуктивного сопротивления находится по формуле X L = 2 p * f * L, где: f — частота сигнала, L — значение индуктивности. Напряжение, приложенное к индуктивности и ток, поступающий от источника энергии, сдвинуты относительно друг друга по фазе на 90, при этом ток отстаёт от напряжения.

Ёмкостное же сопротивление обусловлено возникновением электродвижущей силы. При прохождении через ёмкость энергия, поступающая от источника питания должна преодолеть ёмкостное сопротивление, затрачивая часть мощности для её заряда. Но как только подаваемый сигнал изменит знак, весь накопленный заряд ёмкостью начнёт возвращаться в цепь, увеличивая энергию электрического поля.

Другими словами, ёмкость становится источником ЭДС. Ёмкостное сопротивление описывается выражением: X c = 1/ (2 p * f * C), где: C — величина ёмкости. При таком роде сопротивления ток будет опережать напряжение по фазе на 90.

Таким образом, реактивное сопротивление зависит от частоты сигнала. Общий же импеданс определяется не как сумма всех сопротивлений, а по формуле Z = (R2+ X l2+ X c2)½.

Суть закона

Общепринятая формулировка закона Ома гласит, что сила тока в полной цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника, делённой на общее сопротивление всех элементов замкнутой цепи. Классическая формула закона Ома для цепи постоянного тока выглядит следующим образом:

I = E /(r+R), где:

  • R — сопротивление внешней части цепи, Ом;
  • r — внутренний импеданс источника энергии.

В замкнутой схеме ток течёт от источника энергии, протекает через различные элементы, последовательно или параллельно подключённые к нему, и возвращается обратно. Изучая открытие Ома можно сформулировать основной физический принцип, на котором строится электротехника. Заключается он в том, что чем больше ЭДС, тем большей энергией будут обладать носители заряда, а значит и их скорость перемещения будет больше. При увеличении сопротивления в цепи скорость движения, а значит, и энергия носителей заряда уменьшается, соответственно снижается и ток.

Величина ЭДС зависит от характеристик источника энергии, а сопротивление от физических параметров материала и температуры. Значение активного сопротивления не может быть изменено увеличением направленного движения частиц или напряжения, но при этом реактивная составляющая зависит от частоты сигнала.

Поэтому закон Ома для полного участка цепи переменного тока и учитывает индуктивную и ёмкостную составляющую, причём как источника питания, так и самой цепи. Описывается математически он формулой: I = Um /Z, где:

  • Um — ЭДС источника питания;
  • Z — импеданс всей замкнутой цепи: Z = (R2+(wL — 1/wC)2)½.

То есть для переменного тока закон будет описываться выражением вида:

I = Um/ (R2+(wL -1/wC)2)½.

Однако следует понимать, что в формуле используются амплитудные значения величин, а не мгновенные.

Дифференциальное уравнение

Так как сопротивление зависит не только от физических свойств материала, но и от его геометрических параметров, часто последнее при использовании закона Ома исключается из формулы. Открытие учёного, учитывающее только электропроводящие свойства, записывают в так называемой дифференциальной форме.

Такая формула имеет вид: J = σ*E, где:

  • J — плотность, характеризующая силу электричества протекающего через единицу площади;
  • σ — удельная проводимость, величина обратная удельному сопротивлению;
  • E — напряжённость поля, определяется в определённой точке как отношение силы действующей на неподвижный заряд к его величине.

Составляющие уравнения представляются в виде функции координат и времени. Удельная проводимость выражается в виде единичной матрицы. Поэтому закон можно представить формулой:

Таким образом, закон Ома для замкнутой цепи практически ничем не отличается от его формулировки для неполной схемы, лишь только дополнительно учитывает внутреннее сопротивление источника ЭДС. При этом его формулировка не изменяется.

(PDF) Закон Ома в первоначальной редакции \\ Ohm’s law in his the initial version

Закон Ома в первоначальной редакции

10

Электростатический электрометр представляет собой воздушный конденсатор (см.

рис. 2), в котором используется феномен притяжения пластин (обкладок) в зависимости от

соотношения количества энергии на них, подробнее, например: [Gibilisco et al., 2016: 59-61].

Если подключить электростатический электрометр параллельно нагрузке, то в этом

случае на одну пластину электрометра поступает поток энергии перед нагрузкой, а на другую

пластину – поток энергии после нагрузки. На пластинах накапливается разное количество

энергии, пропорциональное мощности потоков энергии на входе и выходе из нагрузки, и

пропорционально электроемкости пластин. Таким образом, электростатический электрометр

отражает разность в количестве электроэнергии, входящей в нагрузку и выходящей из нее,

см. рис. 3. Шкалу электрометра можно градуировать так, чтобы он показывал величину

электроэнергии, измеряемую в cal.

Если подключить электростатический электрометр к клеммам источника тока, то он будет

измеряться разность в величине электроэнергии между избыточно заряженной

(«положительной») клеммой источника тока и дефицитно заряженной («отрицательной»)

клеммой источника тока.

7. Электропроводимость и электро-поглощение проводника, элемента цепи

Франц Эпинус (Franz Aepinus, 1759) определял электрическое «сопротивление» как

«непроводимость», свойство определенных веществ (изоляторов, диэлектриков) не

пропускать электрический ток через себя [Эпинус, 1951: 24].

Георг Ом процесс поглощения электроэнергии элементами цепи, называл «потеря

энергии». Это начальное название, как представляется, адекватнее отражает физическую

суть процесса. Ведь проводник не «сопротивляется» прохождению потока электроэнергии, а

«теряет», точнее поглощает и излучает часть ее. При таком понимании логичнее процесс

называть не «электрическим сопротивлением», а эл ектро-поглощением, электро-абсорбцией.

Сам элемент цепи, поглощающий часть электроэнергии, проходящей через него, можно

назвать абсорбером.

Можно говорить, что «сопротивляются» прохождению электрического тока изоляторы

(диэлектрики). Т.е. проводники поглощают электроэнергию, а изоляторы (почти) не

пропускают ток.

Электропроводимость – свойство тела (вещества) пропускать через себя определенную

часть, долю величины потока электроэнергии, проходящего через него. Электропроводимость

зависит от удельной (объемной) электропроводимости среды, т.е. электропроводимости

определенного вещества, определенного объема.

Электропроводимость, как показатель «пропускания» энергии, может измеряться в cal.

Коэффициент электропроводимости (Cconduct) абсорбера, проводника, элемента цепи,

Первый закон ома определение. Закон Ома для «чайников»: понятие, формула, объяснение

Соединенный проводами с различными электроприборами и потребителями электри-ческой энергии, образует электрическую цепь.

Электрическую цепь принято изображать с помощью схем, в которых элементы электрической цепи (сопротивления , источники тока, включатели, лампы, при-боры и т. д.) обозначены специальными значками.

Направление тока в цепи — это направление от положи-тельного полюса источника тока к отрицательному. Это пра-вило было установлено в XIX в. и с тех пор соблюдается. Перемещение реальных зарядов может не совпадать с ус-ловным направлением тока. Так, в металлах носителями тока являются отрицательно заряжен-ные электроны, и движутся они от отрицательного полюса к положительному, т. е. в обратном направлении. В электролитах реальное перемещение зарядов может совпадать или быть противоположным направлению тока, в зависимости от того, какие ионы являются носителями заря-да — положительные или отрицательные.

Включение элементов в электрическую цепь может быть последовательным или параллельным .

Закон Ома для полной цепи.

Рассмотрим электрическую цепь, состоящую из источника тока и ре-зистора R .

Закон Ома для полной цепи устанавливает связь между силой тока в цепи, ЭДС и полным сопротивлением цепи, состоя-щим из внешнего сопротивления R и внутреннего сопротивления источ-ника тока r .

Работа сторонних сил A ст источника тока, согласно определению ЭДС (ɛ ) равна A ст = ɛq , где q — заряд , перемещенный ЭДС. Согласно определе-нию тока q = It , где t — время, в течение которого переносился заряд. Отсюда имеем:

A ст = ɛ It .

Тепло, выделяемое при совершении работы в цепи, согласно закону Джоуля — Ленца , равно:

Q = I 2 Rt + I 2 rt .

Согласно закону сохранения энергии А = Q . Приравнивая (A ст = ɛ It ) и (Q = I 2 Rt + I 2 rt ), получим:

ɛ = IR + Ir.

Закон Ома для замкнутой цепи обычно записывается в виде:

.

Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению.

Если цепь содержит несколько последовательно соединенных ис-точников с ЭДС ɛ 1 , ɛ 2 , ɛ 3 и т. д., то полная ЭДС цепи равна алгебраической сумме ЭДС отдельных источников. Знак ЭДС источника определяется по отношению к направлению обхода контура, который выбирается произвольно, например, на рисунке ниже — против часовой стрелки.

Сторонние силы внутри источника совершают при этом по-ложительную работу . И наоборот, для цепи справедливо следующее уравнение:

ɛ = ɛ 1 + ɛ 2 + ɛ 3 = | ɛ 1 | – | ɛ 2 | -| ɛ 3 | .

В соответствии с сила тока положительна при положительной ЭДС — направление тока во внешней цепи совпадает с направлением обхода контура. Полное сопротивление цепи с несколькими источниками равно сумме внешнего и внутренних сопротивлений всех источников ЭДС, например, для рисунка выше:

R n = R + r 1 + r 2 + r 3 .

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} }

Зависит величина воздействия, которое ток может оказывать на проводник, будь то тепловое, химическое или магнитное действие тока . То есть, регулируя силу тока, можно управлять его воздействием. Электрический ток , в свою очередь – это упорядоченное движение частиц под действием электрического поля .

Зависимость силы тока и напряжения

Очевидно, что чем сильнее поле действует на частицы, тем больше будет сила тока в цепи. Электрическое поле характеризуется величиной, называемой напряжением . Следовательно, мы приходит к выводу, что сила тока зависит от напряжения.

И действительно, опытным путем удалось установить, что сила тока связана с напряжением прямо пропорционально. В случаях, когда изменяли величину напряжения в цепи, не меняя всех остальных параметров, сила тока возрастала или уменьшалась во столько же раз, во сколько меняли напряжение.

Связь с сопротивлением

Однако любая цепь или участок цепи характеризуются еще одной немаловажной величиной, называемой сопротивлением электрическому току . Сопротивление связано с силой тока обратно пропорционально. Если на каком-либо участке цепи изменить величину сопротивления, не меняя напряжения на концах этого участка, сила тока также изменится. Причем если мы уменьшим величину сопротивления, то сила тока возрастет во столько же раз. И, наоборот, при увеличении сопротивления сила тока пропорционально уменьшается.

Формула закона Ома для участка цепи

Сопоставив две эти зависимости, можно прийти к такому же выводу, к которому пришел немецкий ученый Георг Ом в 1827 г. Он связал воедино три вышеуказанные физические величины и вывел закон, который назвали его именем. Закон Ома для участка цепи гласит:

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

где I – сила тока,
U – напряжение,
R – сопротивление.

Применение закона Ома

Закон Ома – один из основополагающих законов физики . Открытие его в свое время позволило сделать огромный скачок в науке. В настоящее время невозможно себе представить любой самый элементарный расчет основных электрических величин для любой цепи без использования закона Ома. Представление об этом законе – это не удел исключительно инженеров-электронщиков, а необходимая часть базовых знаний любого мало-мальски образованного человека. Недаром есть поговорка: «Не знаешь закон Ома – сиди дома».

U=IR и R=U/I

Правда, следует понимать, что в собранной цепи величина сопротивления некоторого участка цепи есть величина постоянная, поэтому при изменении силы тока будет изменяться только напряжение и наоборот. Для изменения сопротивления участка цепи следует собрать цепь заново. Расчет же требуемой величины сопротивления при проектировании и сборке цепи можно произвести по закону Ома, исходя из предполагаемых значений силы тока и напряжения, которые будут пропущены через данный участок цепи.

Один из самых применяемых законов в электротехнике. Данный закон раскрывает связь между тремя важнейшими величинами: силой тока, напряжением и сопротивлением. Выявил эту связь Георгом Омом в 1820-е годы именно поэтому этот закон и получил такое название.

Формулировка закона Ома следующая:
Величина силы тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку, и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Эту зависимость можно выразить формулой:

Где I – сила тока, U – напряжение, приложенное к участку цепи, а R – электрическое сопротивление участка цепи.
Так, если известны две из этих величин можно легко вычислить третью.
Понять закон Ома можно на простом примере. Допустим, нам необходимо вычислить сопротивление нити накаливания лампочки фонарике и нам известны величины напряжения работы лампочки и сила тока, необходимая для ее работы (сама лампочка, чтобы вы знали имеет переменное сопротивление, но для примера примем его как постоянное). Для вычисления сопротивления необходимо величину напряжения разделить на величину силы тока. Как же запомнить формулу закона Ома, чтобы правильно провести вычисления? А сделать это очень просто! Вам нужно всего лишь сделать себе напоминалку как на указанном ниже рисунке.
Теперь закрыв рукой любую из величин вы сразу поймете, как ее найти. Если закрыть букву I, становится ясно, что чтобы найти силу тока нужно напряжение разделить на сопротивление.
Теперь давайте разберемся, что значат в формулировке закона слова « прямо пропорциональна и обратно пропорциональна. Выражение «величина силы тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку» означает, что если на участке цепи увеличится напряжение, то и сила тока на данном участке также увеличится. Простыми словами, чем больше напряжение, тем больше ток. И выражение «обратно пропорциональна его сопротивлению» значит, что чем больше сопротивление, тем меньше будет сила тока.
Рассмотрим пример с работой лампочки в фонарике. Допустим, что для работы фонарика нужны три батарейки, как показано на схеме ниже, где GB1 – GB3 – батарейки, S1 – выключатель, HL1 – лампочка.

Примем, что сопротивление лампочки условно постоянно, хотя нагреваясь её сопротивление увеличивается. Яркость лампочки будет зависеть от силы тока, чем она больше, тем ярче горит лампочка. А теперь, представьте, что вместо одной батарейки мы вставили перемычку, уменьшив тем самым напряжение.
Что случится с лампочкой?
Она будет светить более тускло (сила тока уменьшилась), что подтверждает закон Ома:
чем меньше напряжение, тем меньше сила тока.

Вот так просто работает этот физический закон, с которым мы сталкиваемся в повседневной жизни.
Бонус специально для вас шуточная картинка не менее красочно объясняющая закон Ома.

Это была обзорная статья. Более подробно об этом законе, мы говорим в следующей статье ” “, рассматривая всё на других более сложных примерах.

Если не получается с физикой, английский для детей (http://www.anylang.ru/order-category/?slug=live_language) как вариент альтернативного развития.

Для участка цепи — самый пожалуй применяемый закон в электронике и электротехнике. За сложностью его формулировки кроется простота и изящество его применения.

Формулируется он так: величина тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку, и обратно пропорциональна его сопротивлению:

Запомнить эту формулу очень легко, но если все-же не получается — изготовьте на картоне такой вот треугольничек, как на рисунке в начале статьи. Это волшебный треугольник закона Ома — достаточно закрыть ту величину, которую необходимо найти и оставшаяся часть треугольника покажет формулу нахождения.

например, мы знаем напряжение работы лампочки и ее рабочий ток (на лампочках для фонариков они указываются прямо на цоколе). Каково же сопротивление нити накаливания этой лампочки? Все очень просто, закрываем сопротивление в треугольнике и видим, что остается напряжение деленное на ток.

А теперь давайте разберемся, что же это все-таки значат все эти мудреные слова в определении.

Итак два интересных труднопроизносимых слова, точнее словосочетания: прямо пропорциональна и обратно пропорциональна.

Что же значит «величина тока прямо пропорциональна напряжению»? А это значит, что при увеличении напряжения на участке цепи, увеличивается и сила тока в этом участке. То есть, чем больше напряжение, тем больше ток. Это все справедливо для участка цепи с одним и тем же напряжением.

Что касается «обратно пропорциональна его сопротивлению», то здесь все наоборот. Чем больше сопротивление участка цепи, тем меньше будет по нему течь ток. Это справедливо в том случае, если к этому участку приложено одно и то же сопротивление.

Давайте рассмотрим применение этого закона на простом примере. Возьмем обыкновенный фонарик с лампой накаливания, в который вставляются три «круглых» батарейки. Схема такого фонарика будет выглядеть следующим образом.

В этой схеме GB1 — GB3 — это три батарейки, S1 — выключатель, HL1 — лампочка.

Итак, как нам говорит закон Ома: величина тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку, и обратно пропорциональна его сопротивлению. Берем для рассмотрения участок цепи, состоящий их лампочки.

Теперь простой вопрос: от чего зависит яркость горения лампочки? Правильно — от силы тока, проходящего через нить накаливания этой лампочки. То есть яркость свечения лампочки мы можем использовать как показатель силы тока в цепи фонарика.

И действительно, что будет со свечением лампочки если мы уберем одну батарейку и вместо нее вставим перемычку?

Что такое закон Ома? – Наука для детей

Определение закона Ома

Закон Ома – это математическая связь между электрическим током, сопротивлением и напряжением.

Закон

Ома гласит, что ток через проводник между двумя точками прямо пропорционален напряжению в этих двух точках.

Принцип назван в честь немецкого ученого Георга Симона Ома.

Формула закона Ома

Формула закона Ома выглядит следующим образом:

В = ИК

где

V – напряжение
I – ток
R – сопротивление

Как работает закон Ома?

Непрерывный поток свободных электронов через проводники цепи называется током.Электрическая цепь образуется, когда создается проводящий путь, позволяющий свободным электронам непрерывно перемещаться.

Сила, которая движет потоком электронов, называется напряжением. Это особая мера потенциальной энергии, которая всегда относительна между двумя точками.

Свободные электроны имеют тенденцию двигаться через проводники с некоторой степенью трения или сопротивления движению. Это противодействие движению свободных электронов называется сопротивлением.

Используя этот Закон, мы можем анализировать электрические цепи.Если вам известны два любых значения, вы можете проанализировать третье. Иногда электрические цепи сложны, но это уравнение настолько важно, что оно также решает эти сложные значения схемы. Применяется практически во всех схемотехнических исследованиях.

Практическое применение закона Ома

  1. Закон Ома используется в электрических нагревателях для выработки тепла. Проводник предназначен для создания сопротивления потоку свободных электронов, поэтому сопротивление создает тепло.
  2. Потолочные и другие вентиляторы, также используйте закон Ома.Скорость регулируется с помощью приложения закона Ома.
  3. Лампочки излучают свет в соответствии с законом Ома

Вот простое и веселое упражнение. Обойдите свой дом и посмотрите, какой объект использует закон Ома! Составьте список и сравните его со своими друзьями. Повеселись!

Electric Power – The Physics Hypertextbook

Обсуждение

Джеймс Джоуль (1818–1889) Англия проверил закон Ома и определил, что тепло, передаваемое проводником, прямо пропорционально его сопротивлению и квадрату тока, проходящего через него.

Таким образом, мы видим, что когда ток гальванического электричества распространяется по металлическому проводнику, тепло, выделяемое за данный момент времени, пропорционально сопротивлению проводника, умноженному на квадрат электрической напряженности.

Джеймс Прескотт Джоуль, 1841

Электроэнергия из определения мощности. Умножьте на единицу и замените переменные в знаменателе. Посмотрите, что это нам дает.

п = Вт = Вт q = Вт q = ВИ
т т q q т

Это первоначальное определение ватта как единицы мощности.

Другая единица, которую я бы предложил добавить в список, – это мощность. Мощность, передаваемая током ампера через разность потенциалов в вольт, является единицей, соответствующей практической системе. Его уместно назвать ваттом в честь великого ума механиков Джеймса Ватта. Именно он первым получил ясное физическое представление о силе и дал рациональный метод ее измерения. Таким образом, ватт выражает мощность усилителя, умноженную на вольт, в то время как мощность в лошадиных силах равна 746 ваттам, а мощность – 735.

Карл Вильгельм Сименс, 1882

Лошадиная сила – это единица измерения мощности, изобретенная Джеймсом Ваттом. cheval de vapeur (буквально «конь пара») – это французское название того, что на английском языке часто называют метрической мощностью. Интересно, что французы называют мощность Джеймса Ватта le cheval-vapeur britannique .

Мощность по току. Снимаем напряжение подстановкой из закона Ома.

P = VI = ( IR ) I = I 2 R

Мощность по напряжению.Убрать ток по закону Ома.

P = VI = V В = В 2
R R

Вкратце…

Потребительские отношения…

Часть счета за электроэнергию бытовым потребителем. Коммунальные предприятия продают электроэнергию по киловатт-часам; блок, упрощающий расчет эксплуатационных расходов на электрические устройства.Энергия, потребляемая во время этого конкретного цикла выставления счетов, была довольно небольшой (по сравнению с аналогичными потребителями), но тариф, взимаемый этим коммунальным предприятием, примерно вдвое превышал средний показатель по США в 2000 году.

Обычные (на основе меди) кабели могут передавать мощность (от 40 до 600 МВт) при высоком напряжении (от 40 до 345 кВ)

Увеличить

Аналогичный счет от 2015 года.

Потеря линии

P потеря = I 2 нагрузка R строка = ⎛
⎜
P нагрузка ⎞ 2
⎟
⎠		 R строка
В линия

и доля потерь.

доля потерь = П убыток = P нагрузка R строка
P нагрузка В 2 строка

Что такое закон Ома?

от Veerendra

Что такое закон Ома?

  1. Пропорциональная зависимость разности потенциалов между концами идеального проводника и тока, проходящего через него, известна как закон Ома .
  2. Закон Ома гласит , что ток, проходящий через идеальный проводник, прямо пропорционален разности потенциалов между его концами, при условии, что температура и другие физические факторы проводника поддерживаются постоянными.
  3. Определение: Согласно закону Ома при постоянной температуре ток, протекающий через проводник, прямо пропорционален разности потенциалов на проводнике.
  4. Таким образом, если I – ток, текущий по проводнику, а V – разность потенциалов (или напряжение) на проводнике, то согласно закону Ома.
    I ∝ V (когда T постоянна)
    \ (I = \ frac {V} {R} \ text {}… .. \ text {(i)} \)
    где R – постоянная, называемая сопротивлением дирижер.
    Уравнение (i) может быть записано как
    V = I × R …… (ii)
  5. Единица сопротивления:
    Единица сопротивления (R) в системе СИ – ом. Ом обозначается греческой буквой омега (Ω).
    \ (\ text {Из закона Ома} R = \ frac {V} {I} \)
  6. Теперь, если V = 1 вольт и I = 1 ампер
    \ (\ text {Then,} R = \ frac {\ text {1} \, \ text {volt}} {\ text {1} \, \ text {ampere}} \)
    Таким образом, 1 Ом определяется как сопротивление проводника, которое позволяет току в 1 ампер проходить через него, когда на нем поддерживается разность потенциалов 1 вольт.
  7. Результаты закона Ома
    Ток, протекающий по проводнику, прямо пропорционален разности потенциалов на проводнике.
  8. Когда разность потенциалов в цепи поддерживается постоянной, ток обратно пропорционален сопротивлению проводника.
    \ (I \ propto \ frac {1} {R} \)
  9. Отношение разности потенциалов к току постоянно. Величина постоянной равна сопротивлению проводника (или резистора).
    \ (\ frac {V} {I} = R \)

Люди тоже спрашивают

Проблемы с решением закона Ома
  1. Когда к проводнику прикладывают разность потенциалов 12 В, оказывается, что ток, который проходит через проводник, составляет 0,2 А. Какое сопротивление проводника?
    Решение:
    \ (R = \ frac {V} {I} \)
    = 12 / 0,2
    = 60 Ом
  2. Какова разность потенциалов на лампочке с сопротивлением 5 Ом, когда ток, проходящий через нее, равен 0.5 А?
    Решение:
    В = I × R
    = 0,5 × 5 = 2,5 В
  3. На электронагреватель подается разность потенциалов 230 В. Через нагревательный элемент нагревателя протекает ток 5 А.
    (а) Какое сопротивление нагревательного элемента?
    (b) Можно ли использовать этот электрический обогреватель в стране, где напряжение сети составляет 110 В? Поясните свой ответ.
    Решение:
    (a) \ (R = \ frac {V} {I} \)
    = 230/5
    = 46 Ом
    (b) Нагреватель можно использовать, но эффект нагрева будет очень большим. меньше, поскольку ток, проходящий через нагреватель, намного меньше.Ток, который проходит через нагреватель:
    \ (I = \ frac {V} {R} \)
    = 110/46
    = 2,4 А
    Это значение меньше 5 А.
  4. Электродвигатель с внутренним сопротивлением 10 Ом может работать с определенной скоростью, если через него проходит ток 0,5 А. Скорость двигателя увеличивается, когда к нему применяется разность потенциалов, вдвое большая, чем раньше. Какой новый ток проходит через двигатель?
    Решение:
    Разность потенциалов на двигателе при токе 0.5 А проходит:
    В = IR = 0,5 x 10 = 5 В
    При удвоении разности потенциалов
    2 x 5 = I x 10
    I = 1 A

Из чего сделан сверхпроводник?

  1. Большинство материалов обладают электрическим сопротивлением, что приводит к потере мощности и нагреву.
  2. Для многих электрических применений требуются материалы с очень низким сопротивлением – чем меньше, тем лучше.
  3. Линии электропередачи, электромагниты и компьютерные микросхемы будут революционизированы благодаря использованию материалов без сопротивления.
  4. Фактически, в особых условиях можно изготавливать материалы с нулевым сопротивлением. Например, при охлаждении ртути до температуры 4,15 К ее сопротивление внезапно упало до нуля. Таким образом, Меркурий становится сверхпроводником. Это явление известно как сверхпроводимость .
  5. Рисунок иллюстрирует сверхпроводимость. Сопротивление сверхпроводника внезапно падает до нуля, когда его температура падает ниже критической температуры T c .
  6. Сверхпроводник проводит электричество без потерь энергии.На рисунке показан постоянный магнит, плавающий над сверхпроводником. Это эффект сверхпроводимости, возникающий из-за непрерывного потока индуцированного тока.

Рубрика: Физика С тегами: Электричество, Закон Ома, Результаты закона Ома, Единица сопротивления

Пример закона

Ома с решениями для средней школы

Экспериментально обнаружено, что когда напряжение или разность потенциалов $ \ Delta V $ прикладывается к концам определенных проводников, ток через них пропорционален приложенному напряжению, то есть $ I \ propto \ Delta V $.

Константа пропорциональности называется сопротивлением этого проводника .

Другими словами, сопротивление определяется как отношение напряжения в проводнике к току, протекающему по нему. \ [R \ Equiv \ frac {\ Delta V} {I} \] Это простое соотношение между разностью потенциалов и током известный как закон Ома .

Единицы измерения сопротивления в системе СИ – вольт на ампер , которые называются Ом ($ \ Omega $).

Проводник, который обеспечивает определенное сопротивление в электрической цепи, называется резистором .

Например, если резистор 10 Ом подключен к клеммам аккумулятора с напряжением 240 В, то через него проходит ток $ \ frac {240} {10} = 24 \, {\ rm A} $.

Напротив, в электронике также есть проводники или материалы, которые выше простой линейной зависимости между напряжением и током не соблюдаются, такие как диоды, транзисторы или люминесцентные лампы.

В таких материалах существует нелинейная зависимость напряжения от тока. Эти проводники называются неомическими материалами .

Готовитесь к экзамену AP Physics? Прочтите это:
Практические задачи по схемам для экзамена AP Physics 2

Ниже приведены некоторые простые вопросы и ответы о законе Ома с подробными объяснениями. Все задачи подходят старшекласснику.

Примеры закона Ома

Пример (1): Электронное устройство имеет сопротивление 20 Ом и ток 15 А. Какое напряжение на устройстве?

Решение : сопротивление, ток и напряжение связаны законом Ома как $ V = IR $.Таким образом, напряжение устройства получается как \ begin {align *} V & = IR \\ & = 15 \ times 20 \\ & = 300 \ quad {\ rm V} \ end {align *}

Пример (2): разность потенциалов $ 3 – {\ rm V} $ приложена к резистору $ 6 \, {\ rm \ Omega} $. Какой ток протекает через резистор?

Решение : Закон Ома гласит, что разность потенциалов на резисторе равна сопротивлению, умноженному на ток, поэтому мы получаем \ begin {align *} I & = \ frac VR \\ & = \ frac {3} {6} \\ & = 0.5 \ quad {\ rm A} \ end {align *}

Домашнее задание: В эксперименте по измерению тока через неизвестный резистор студент получил следующие данные.

Напряжение (В) Ток (I)
3,0 0,151
6,0 0,310
9,0 0,448
12,0 0,511
15.0 0,750

(a) Нарисуя график на бумаге, покажите взаимосвязь между током и напряжением.
(b) Используя этот график, определите сопротивление резистора.

Решение этой и еще 34 домашних задач: , здесь .

Пример (3): Ток величиной $ 0,2 \, {\ rm A} $ проходит через резистор $ 1,4 \, {\ rm k \ Omega} $. Какое напряжение на нем?

Решение : используя закон Ома, $ V = I R $, мы имеем \ begin {align *} V & = IR \\ & = (0.2 \, {\ rm A}) (1,4 \ times 1000 \, {\ rm \ Omega}) \\ & = 280 \ quad {\ rm V} \ end {align *}


Пример (4): В схеме, показанной ниже, какой ток показывает амперметр?

Решение : лампа представляет собой электронный компонент с высоким сопротивлением. На рисунке напряжение на нем такое же, как у батареи $ V = 20 \, {\ rm V} $. Проходящий через него ток связан с сопротивлением и падением напряжения согласно закону Ома \ begin {align *} I & = \ frac VR \\ & = \ frac {20} {8} \\ & = 1.25 \ quad {\ rm A} \ end {align *}


Пример (5): В цепи падение потенциала на резисторе 10 кОм составляет 100 В. Каков ток через резистор?

Решение : подставьте все известные числовые значения в уравнение Ома, $ V = IR $. \ begin {align *} I & = \ frac VR \\\\ & = \ frac {100 \, {\ rm V}} {10000 \, {\ rm \ Omega}} \\\\ & = 0.01 \ quad { \ rm A} \ end {align *}

Пример (6): в следующих схемах найдите неизвестные.

Решение : в каждой из схем используйте закон Ома $ V = IR $ и решите неизвестное. В левой цепи ток через резистор запрашивается в миллиамперах. Таким образом, \ begin {align *} I & = \ frac VR \\\\ & = \ frac {120} {100} \\\\ & = 1. {- 3}} \\\\ & = 40 \ quad {\ rm \ Omega} \ end {align *}



Пример (7): Кривая напряжение-ток для омического проводника построена, как показано на рисунке ниже.Какое сопротивление резисторов 1 и 2?

Решение: Закон Ома говорит нам, что сопротивление – это наклон кривой зависимости напряжения от тока $ R = \ frac {\ Delta V} {I} $. Напомним, что наклон $ m $ прямой между двумя точками $ A (x_1, y_1) $ и $ B (x_2, y_2) $ определяется как \ [m = \ frac {\ Delta y} {\ Delta x} = \ frac {y_2-y_1} {x_2-x_1} \] Таким образом, наклон кривой напряжение-ток, который является сопротивлением, получается следующим образом:
Точки $ A (0,0) $ и $ B (2,20) $ находятся на линии (1): \ [R_1 = \ frac {20-0} {2-0} = 10 \ quad {\ rm \ Omega} \]
Точки $ A (0, 0) $ и $ B (4,10) $ находятся в строке (2): \ [R_2 = \ frac {10-0} {4-0} = 2.5 \ quad {\ rm \ Omega} \]


Пример (8): Поменяйте местами падение потенциала на проводнике и ток, проходящий через него в предыдущей задаче, чтобы получить вольт-амперную кривую. Теперь найдите сопротивление резисторов 1 и 2?

Решение: , если мы изменим закон Ома как $ I = \ frac {1} {R} \ Delta V $, мы увидим, что наклон кривой вольт-амперной характеристики в этом случае дает обратное значение сопротивления . Следовательно, как и в предыдущей задаче, наклон
линии (1) равен \ [\ frac {1} {R_1} = \ frac {20-0} {2-0} = 10 \], что дает $ R_1 = 0.1 \, {\ rm \ Omega} $, а наклон линии (2) равен \ [\ frac {1} {R_2} = \ frac {10-0} {4-0} = 2,5 \], что дает $ R_2 = 0,4 \, {\ rm \ Omega} $.

Пример (9): Студент проводит эксперимент и измеряет ток и напряжение на двух неизвестных резисторах. Затем она строит свое открытие в координатах “ток-напряжение”, как показано на рисунке. Что можно сказать о резисторах А и В?

Решение : омические материалы – это материалы, которые имеют постоянное сопротивление в широком диапазоне приложенных напряжений.Другими словами, в омическом проводнике отношение напряжения на нем к току через него, которое определяется как сопротивление, всегда является постоянным.

Таким образом, омические материалы имеют линейную зависимость тока от напряжения, и ее кривая проходит через начало координат. Напротив, материалы, имеющие сопротивление, которое изменяется при падении потенциала или токе, называются неомическими.

Кривая неомического материала не является линейной. Примерами неомических материалов, нарушающих закон Ома, являются диоды и транзисторы.

С этими пояснениями, поскольку кривая (A) линейна и проходит через начало координат, значит, это омический проводник, наклон которого дает обратное сопротивление. Как и в предыдущей задаче, его сопротивление рассчитывается как $ R_A = 5 \, {\ rm \ Omega} $.

Резистор (B) имеет нелинейную зависимость между напряжением на нем и током, поэтому это неомический проводник с переменным сопротивлением.

Закон Ома: практические проблемы с решением

Теперь мы хотим решить некоторые практические задачи, чтобы показать вам, как использовать закон Ома для решения проблем с электричеством.

Практическая проблема (1): Будильник потребляет ток 0,5 А при подключении к цепи 120 В. Найдите его сопротивление.

Решение : заданы ток $ I = 0,5 \, {\ rm A} $ и падение напряжения $ V = 120 \, {\ rm V} $. Решите закон Ома для неизвестного $ R $ как \ begin {align *} R & = \ frac VI \\ \\ & = \ frac {120} {0.5} \\ \\ & = 240 \ quad {\ rm \ Omega} \ конец {align *}


Практическая проблема (2): сабвуферу требуется домашнее напряжение 110 В, чтобы протолкнуть ток 5.5 А через катушку. Какое сопротивление сабвуфера?

Решение : Известны разность напряжений $ V = 110 \, {\ rm V} $ и ток $ I = 5.5 \, {\ rm A} $. Закон Ома связывает их следующим образом: \ begin {align *} R & = \ frac VI \\ \\ & = \ frac {110} {5.5} \\ \\ & = 20 \ quad {\ rm \ Omega} \ end {align *}

Проблема (3): Сколько тока потребляется от цепи с резистором на 1000 Ом, если питание осуществляется от батареи с напряжением 1,5 В.

Решение : сопротивление $ R = 1000 \, {\ rm \ Omega} $ и напряжение $ V = 1.5 \, {\ rm V} $ известны, поэтому у нас есть \ begin {align *} I & = \ frac VR \\\\ & = \ frac {1.5} {1000} \\\\ & = 1.5 \ quad { \ rm mA} \ end {align *}


Проблема (4): Электрический нагреватель имеет спиральный металлический провод, который потребляет ток 100 А. Сопротивление провода составляет 1,1 Ом. Рассчитайте напряжение, которое необходимо на нем установить.

Решение : Ток $ I = 100 \, {\ rm A} $ и сопротивление $ R = 1.1 \, {\ rm \ Omega} $ связаны как \ begin {align *} V & = IR \\ & = 100 \ раз 1.1 \\ & = 110 \ quad {\ rm V} \ end {align *}


Проблема (5): Максимальный ток, который проходит через лампочку с сопротивлением 5 Ом, составляет 10 А. Какое напряжение должно быть приложено к ее концам, прежде чем лампа сломается?

Решение : Максимальное напряжение можно найти, используя закон Ома, как показано ниже \ begin {align *} V & = IR \\ & = 10 \ times 5 \\ & = 50 \ quad {\ rm V} \ end {align *} Если на цепь подать напряжение выше этого значения, лампа перегорит.


Проблема (6): В цепи мы заменяем предыдущую 1,5-вольтовую батарею новой 3-вольтовой. Что происходит с этой схемой?

Решение : Закон Ома говорит нам, что, когда большее напряжение устанавливается в цепи, более высокий ток будет течь через резисторы в цепи, такой как электрические нагреватели, лампочки и т. Д.

Более высокий ток может вызвать повреждение или выход из строя бытовой техники. Например, лампочка с сопротивлением $ R = 1.5 \, {\ rm \ Omega} $ потребляет ток $ I = \ frac {1.5} {1.5} = 1 \, {\ rm A} $ с батареей $ 1.5 $ вольт и током $ I = \ frac { 3} {1.5} = 2 \, {\ rm A} $ с заменой новым. В этих случаях лампочка, скорее всего, перегорит.


Проблема (7): В схеме удален резистор $ 10 \, {\ rm \ Omega} $ и заменен резистором $ 20 \, {\ rm \ Omega} $. Что происходит с током в цепи.

Решение : Поскольку ничего не сказано о падении напряжения в цепи, мы предполагаем, что оно постоянное, скажем, $ V = 120 \, {\ rm V} $.Следовательно, используя формулу закона Ома, $ I = \ frac VR $, ток $ I = \ frac {120} {10} = 12 \, {\ rm A} $ течет через $ 10 \, {\ rm \ Omega} $ резистор и $ I = \ frac {120} {20} = 6 \, {\ rm A} $ через резистор $ 20 \, {\ rm \ Omega} $.

Мы видим, что для того же напряжения удвоение сопротивлений приводит к уменьшению, точнее, к уменьшению вдвое токов.

В этой статье мы узнали, , как решать задачи, связанные с законом Ома , на многих решенных примерах.

Автор: Dr.Али Немати
Страница создана: 06.12.2020
Последнее обновление: 19.01.2021

.

Оставить комментарий