Напряжение через сопротивление формула: Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи — урок. Физика, 8 класс.

Как найти сопротивление зная мощность и напряжение; какой буквой обозначаться сопротивление, формула сопротивления

Не у всех хорошо ладится с физикой, а особенно когда дело доходит до решения задач. Но как говорят все учителя: «Учить и понимать — разные вещи». Так давайте лучше один раз  во всём разберёмся, чем просто заучить непонятный текст, при этом не зная, как его применить. Ну и ответим на главный вопрос  Как рассчитать сопротивление, и как найти мощность тока.

Единицы и размерности

Начнем с того, кто придумал данный закон. Установлен Георгом Омом.

В честь его и назван — закон Ома.

Вы, наверное, слышали такое понятие, как единица (СИ). В каждой физической формуле она присутствует. В законе Ома её очень легко запомнить, т.к. его фамилия и является единицей сопротивления и обозначается «Ом».

Какие существуют виды сопротивлений

Их немного, одно из которых мы уже разобрали:

• омическое;
• активное;
• индуктивное;
• ёмкостное.

Формулы расчёта электрического сопротивления для переменного тока простыми словами.

К сожалению, наш друг-физик решил не идти нам навстречу и вывел несколько формул по нахождению всех трёх величин. Электрическое сопротивление обозначается буквой R.

Но перед тем как пойти дальше, совет: всегда придумывайте какие-нибудь ассоциации, чтобы запомнилось на всю жизнь, например:

1. R (сопротивление). Можете запомнить что R, как рюмка. Нужно сопротивляться, чтобы не выпить ещё одну рюмку.
2. I (сила тока). Латинская «I», как проводок, по которому идёт ток.
3. U (напряжение). Эта буква, как дуга. И напряжение разносится с одного конца на другой по дуге.

Ну и, конечно, формула закона Ома для участка цепи.

1. R=U/I  т.е., чтобы найти сопротивление(рюмку) надо напряжение (дугу) разделить на ток (проводок).
2. U=IR, хотите найти напряжение (дугу), умножьте проводок на рюмку.
3. I=U/R чтобы найти чему равен проводок, нужно напряжение разделить на сопротивление.

Ну а теперь главное, для чего мы все здесь собрались: «Зачем нужен этот закон? Что он даёт?»

Представьте перед собой электрическую цепь, по которой проходит ток, напряжение и сопротивление. И встаёт вопрос, как понять где что и в каких размерах. Для этого вывели формулу.

Также не забывате, если вдруг вас спросят от чего зависит сопротивление — отвечайте: » От напряжения и мощности».

Формула активного сопротивления

Ну что сказать? Придется запастись терпением и потратить время на все эти законы и определения.

Но к счастью, активное сопротивление, так и осталось большой буквой R. Просто немного поменялась формула и ее предназначение.

Подключим к нашей цепи проводник. Проводником может выступать лампа.

Понятно, что по нему тоже будет проходить ток. Это как танец «волна». Все 5 человек берутся за руки и начинают по очереди создавать колебания. Сопротивление уже известно на всех. Так же и здесь.

Мы ищем полное сопротивление. Обозначается большой буквой Z.

Если посмотреть, то можно найти сходство танца «волны» с этой буквой. Так и запомните.

Формула, как рассчитать силу тока:

I=U/Z

О том, как найти общее сопротивление мы поговорим ниже.

Формула индуктивного сопротивления

Боюсь, что когда вы увидите данную формулу, то она вам точно не понравится. Но нет слова «не хочу», есть слово «надо».

Начнем с обозначения:

• XL (индуктивное сопротивление). Прямо как размер в одежде. Но почему именно так? L — это цепь переменного тока;
• f — частота, в Гц;
• сопротивление с частотой взаимосвязаны, так, если возрастает одно — увеличивается и другое;
• единица СИ индуктивного сопротивления: [XL] = Ом;
• запомните, что индуктивное сопротивление отличается от омического тем, что у первого нет потери мощности;
• XL=2π×f×L;
• формула расчета мощности по напряжению: P = U×I;
• мощность электрического тока вычисляется в Ватах.

Формула ёмкостного сопротивления Xc

Ёмкостное сопротивление — это проводник, который подключен к цепи. Он не имеет сопротивление, но есть ёмкость. Обозначается это ёмкостное сопротивление буквами Xc.

Единица измерения сопротивления неизменно остается Ом.

 

• Xc = 1/ωC;
• ω — циклическая частота;
• С — ёмкость.

Формула полного сопротивления

Как говорилось выше — полное сопротиление что-то на подобии танца «волны». Нужно узнать R (сопротивление) всех.

Чтобы определить полное сопротивление цепи:

R = R1 +R2 (проводников может быть несколько).

Теперь, если у вас спросят как определить общее сопротивление цепи, вы знаете что делать.

Что такое вольтамперная характеристика

Какое страшное название. Глаза боятся, а голова запоминает.

Говоря простыми словами, это когда напряжение находится в зависимости от тока, протекающего в электрической цепи.

Также, такую характеристику подразделяют на линейную и нелинейную. В чем разница и что это вообще такое?

1. Линейная, так же, как и нелинейная — это цепь.
2. Линейная цепь — это та, которая содержит элементы напряжения и тока, от которых зависит сопротивление.
3. У нелинейной элементами является зависимость напряжения на зажимах. Она не подчиняется закону Ома.

Формула электрического сопротивления по свойсвам среды: научный подход

• Сущесвует такое понятие как удельное сопротивление. Это способность материала припятствовать прохождению электрического тока.

• Существует таблица металлов, где указаны эти силы сопротивления.

Формула:

• R = p×L/S;
• R — электрическое сопротивление;
• p — удельное сопротивление;
• S — площадь.

Для вычисления сопротивления вы можете воспользоваться специальным калькулятором, который можно найти в интернете.

Учитесь, узнавайте много нового. И понимайте пройденный материал.

формула и физический смысл величины, правила безопасности и единицы измерения

Физика

12.11.21

14 мин.

При проектировании различных устройств необходимо рассчитывать характеристики электричества. Для этих целей применяется законы Ома (для участка и полной цепи), позволяющие вычислять ток, сопротивление и электрическое напряжение. Формулы связывают последние параметры, а также могут быть полезны при решении задач по физике, электротехнике и микросхемотехнике.

Оглавление:

• Правила безопасности
• Влияние электричества на организм
• Виды травм
• Физический смысл
• Формулы для вычислений
• Тождества для переменного тока

При проектировании различных устройств необходимо рассчитывать характеристики электричества. Для этих целей применяется законы Ома (для участка и полной цепи), позволяющие вычислять ток, сопротивление и электрическое напряжение. Формулы связывают последние параметры, а также могут быть полезны при решении задач по физике, электротехнике и микросхемотехнике.

Подготовка к обучению

Ключевым моментом перед изучением характеристик электричества являются правила безопасности, четкое выполнение которых позволит не только избежать несчастных случаев, но и спасет жизнь. Однако для понимания процесса следует подробно выяснить пагубное влияние тока на организм человека. Если начинающий физик будет владеть этой информацией, то он усвоит правила очень быстро.

Правила безопасности

Безопасность выполнения работ с монтажом и демонтажем приборов, которые работают от электричества, играет очень важную роль при сохранении жизни и здоровья. К ним относятся следующие:

1. Работа осуществляется только с обесточенными элементами цепи.
2. Запрещается работать в сырых помещениях.
3. Рекомендуется использовать заземление. Его сопротивление не должно превышать 4 Ом.
4. Соблюдать порядок на рабочем месте.
5. При измерении величины напряжения и тока не касаться токоведущих частей.
6. Под ногами должен быть прорезиненый коврик, а на руках — диэлектрические перчатки.
7. Работу нужно выполнять с инструментом, ручки которого изолированы.
8. При выполнении работ с высокими значениями напряжения запрещено работать одному.

Это только часть самых важных правил. Главное — быть внимательным и обдумывать каждое действие. Опытные электрики рекомендуют также ознакомиться с пагубным воздействием электричества на организм человека.

Влияние электричества на организм

Люди, работающие с электричеством, знают, что его опасность заключается в невидимости. Однако некоторые пробуют наличие напряжения посредством прикосновения. Это плохая идея, которая может войти в привычку. Например, электрический прибор работает от напряжения, величина которого составляет 12 В. Однако произошел пробой изоляции и величина возросла до 220 В. Человек прикасается и становится жертвой электрического удара или травмы.

Однако величина тока и напряжения для каждого индивида являются разными. Одного может ударить 36 В, а для другого оно не опасно.

Причина заключается в электрическом сопротивлении тела, которое зависит от нескольких факторов:

1. Внешняя среда.
2. Психологическое состояние.
3. Толщина кожи на пальцах.
4. Текущее состояние здоровья.
5. Путь прохождения.

Существуют другие факторы, играющие важную роль при увеличении вероятности поражения человека электричеством. К ним относятся следующие:

1. Напряжение.
2. Ток.
3. Частота.

В первом случае среднестатистический показатель равен 36 В. Ток бывает постоянным и переменным.

Первый является наиболее опасным.

Это обусловлено постоянным воздействием на организм человека. Если он является переменным, то существует вероятность освободиться, поскольку у него существует амплитуда, изменяющаяся с течением времени.

Ученые провели исследования и выяснили, что сила тока, равная 100 мА, поражает сердечную мышцу. Если показатель находится в диапазоне от 50 до 90 мА, то происходит мышечный спазм и потеря сознания. Максимальное допустимое значение тока определяется экспериментальным путем. Оно индивидуально для каждого.

К телу человека подключается электрическая установка с плавным регулированием показателя при постоянном напряжении 10 В. Увеличение длится до появления первых признаков поражения. После этого величина фиксируется, а затем из нее вычитается 5 мА.

Далее измеряется сопротивление человека. Расчет выглядит таким образом:

1. Максимальное допустимое значение тока (Imax): 80 мА.
2. Расчетная величина (во всех источниках может обозначаться «Iр»): Iр=Imax-5мА=80−5=75 мА.
3. Сопротивление человека (Rч): Rч=2,2 кОм.
4. Напряжение (U), которое является опасным для жизни: U=IpRч=0,075*2200=165 В.

Следовательно, опасным для человека с сопротивлением тела, которое равно 2,2 кОм, и током в 75 мА составляет 165 В.

Виды травм

При воздействии электричества на организм человека возникают травмы. Они классифицируются на такие виды:

1. Электрические ожоги — травмы, возникающие при тепловом воздействии тока на отдельный участок кожи.
2. Электрические знаки — изменение цвета (серый или бледно-серый) пораженной кожи при прямом контакте с токоведущей поверхностью.
3. Металлизация эпителия — травма, возникающая при коротком замыкании. В этом случае частицы расплавленного металла попадают вглубь кожи.
4. Механические — вид повреждения при сокращении мышц, после которого происходит падение.
5. Электроофтальмия — раздражающий эффект слизистой оболочки глаз, вызванный ярким светом (например, при сварке или образовании электрической дуги).
6. Электрический удар — серьезное поражение электричеством, приводящее к потере сознания, остановке сердечной мышцы, электрическому шоку, клинической и биологической смерти.

После выяснения пагубного влияния электричества на человека рекомендуется приступить к изучению определений, формул и законов, связывающих характеристики напряжения, тока и сопротивления.

Информация о напряжении

Напряжение — работа электрического тока, при которой происходит перемещение заряда из одной точки в другую. Оно имеет векторное направление. Электрическим током является движение заряженных элементарных частиц под воздействие электромагнитного поля.

Некоторые начинающие физики не знают, в чем измеряется напряжение. Знать это очень важно, поскольку элементы электрической цепи можно рассчитать неверно. Единицей измерения тока является ампер (А), а напряжения — вольт (В). В последнем случае применяется вольтметр — прибор, измеряющий величину напряжения или разности потенциалов. Он подключается параллельно в систему. Например, нужно измерить его значение на лампочке накаливания. Для этого необходимо подключиться параллельно к ней, а не последовательно.

Физический смысл

Под физическим смыслом напряжения или разности потенциалов понимают работу, необходимую для перемещения точечного заряда в 1 Кл из одного места в другое. В этом случае переносится только положительный потенциал. При этом возникает электродвижущая сила (ЭДС), которая называется напряжением или разностью потенциалов.

Для понимания физического смысла следует рассмотреть более простой пример. Пусть существует некоторая система, состоящая из насоса, труб и крана. Насос — напряженность электрического поля, трубы — провода, а кран — сопротивление системы. При включении первого происходит закачивание воды. Если немного приоткрыть кран, то она польется маленькой струйкой. При открытии его полностью жидкость будет уходить более интенсивно.

Формулы для вычислений

Все формулы для расчетов построены на законах Ома. Их всего два: для участка и для всей цепи. Формулировка первого: ток, протекающий на искомом участке, прямо пропорционален U и обратно пропорционален R. Его математическая запись имеет такой вид: I=U/R. Из последнего получаются такие соотношения:

1. U=IR.
2. R=U/I.
3. P=IU=(I² )R=(U² )/R, где Р — мощность.

Для полной цепи закон формулируется иначе: ток I прямо пропорционален ЭДС (E) и обратно пропорционален алгебраической сумме внешнего R и внутреннего r сопротивлений. Следует отметить, что r — проводимость источника питания. Записывается он в таком виде: I=E/(R+r). Физики вывели следующие соотношения, помогающие при расчетах:

1. Е=I (R+r).
2. R=(E/I)-r.
3. r=(E/I)-R.
4. Р=ЕI=(E² )/(R+r)=(R+r)I².

Однако ток бывает не только постоянный, но и переменный. Для него существуют другие правила и соотношения.

Тождества для переменного тока

Напряжение при переменном токе классифицируется на определенные виды. К ним относятся следующие:

1. Мгновенное или действующее — параметр, который измеряют приборы (Um).
2. Амплитудное — величина, характеризующее максимальную величину в определенный момент времени. Расчитывается по формуле с учетом угловой частоты (w), времени (t) и угла между фазами (f), который измеряется осциллографом: u (t)=Uмsin (wt+f).
3. Среднеквадратичное (Uq) — величина, вычисляемая по формуле: Uq=0,7073Uм).

Для расчета следует иметь знания об индуктивной Xl, емкостной Xc и резистивной R нагрузках. Первая — проводимость всех элементов, содержащих индуктивность (катушки, трансформаторы, электродвигатели). Во втором случае учитываются все емкостные радиодетали (варисторы и конденсаторы). Резистивная нагрузка включает все значения резисторов.

Полный импеданс цепи (Z) равен сумме всех элементов, содержащий активную, индуктивную и емкостную. Специалисты рекомендуют использовать такие формулы, необходимые для расчетов:

1. Xl=wL.
2. Хс=1/wC.
3. Z=R+Xc+Xl.
4. I=Uм/Z.
5. Uм=IZ.
6. Z=Uм/I.

Четвертая формула является законом Ома для участка цепи, которую следует применять при переменных токах.

Таким образом, при помощи формулы напряжения можно рассчитывать не только основные параметры электричества для постоянного и переменного токов, но и его допустимые величины для человека.

Как рассчитать падение напряжения на резисторе, подробное объяснение

Базовая электроника 0

Если вы ищете, как рассчитать падение напряжения на резисторе, то вот полная теория и практические примеры падения напряжения на резисторе.

Перед этим давайте освежим представление о законе Ома: (прокрутите вниз, если у вас все хорошо)

• Обычный способ показать поведение схемного устройства — это его характеристика.
• 
  Это график зависимости тока I, проходящего через устройство, от приложенного к нему напряжения V. Это устройство, резистор, имеет простую линейную характеристику В–I , показанную на рис. выше.
• Эта линейная зависимость устройства выражается Законом Ома :
  V = IR
• Здесь константа пропорциональности R известна как сопротивление устройства и равна наклону ВАХ. Единица сопротивления Ом, обозначение Ом . Любое устройство с линейной характеристикой VI можно рассматривать как резистивное по своей природе.

Каково падение напряжения на резисторе?

• Падение напряжения на резисторе — это не что иное, как значение напряжения на резисторе. Иногда его также называют «напряжение на резисторе» или просто «падение напряжения».
• Обычно обозначается как:
  ‘V(drop ) ’ или ‘Vr’ или ‘Vd’
  Для нескольких резисторов это записывается как Vr1, Vr2, Vr3 и т.д.

Как мы все знаем, резистор — это устройство, оказывающее сопротивление протекающему через него току. Тогда, применяя закон Ома, резистор создаст падение напряжения на резистивном устройстве, которое определяется как:

 В ( падение ) = I × R

, где I = ток через резистор в (А) амперах
R = сопротивление в (Ом) омах
В( падение ) = падение напряжения в (В) вольтах

Как пошагово рассчитать падение напряжения на сопротивлении:

Шаг 1: Упростите данную схему. Если, скажем, цепь полна резисторов, соединенных последовательно и параллельно, то переподключите ее, чтобы упростить. (см. практический пример ниже)

Шаг 2: Затем найдите эквивалентный резистор.
Для параллельного подключения: 1 / Треб. = 1 / R1 + 1 / R2 …
Для серии: Необх. = R1 + R2 + . . .

Шаг 3: Найдите ток через каждый резистор. (Ток через последовательный резистор одинаков, а ток через параллельные резисторы разный и зависит от его значения)

Шаг 4 : Примените формулу закона Ома для расчета падения напряжения.
В=IR

 

Напряжение в последовательной цепи. Практические примеры:

Случай I:

Если последовательно с батареей или источником питания имеется только один резистор, как показано на этой схеме.

В этой схеме падение напряжения на резисторе такое же, как и у источника питания. Это связано с тем, что оба компонента имеют общие потенциальные точки, общие для них (точка A и точка B) 9.0003

∴ Vs = Vdrop = 5 вольт (скажем)

 

Случай II:

Если два или более резистора соединены последовательно с батареей, как показано на этой схеме.

В этой цепи мы должны рассчитать общий ток «I» через цепь.
I (общий) = V (питание) / R (эквивалент)

∴ I (общий) = 5 / 30 = 0,166 A

Тогда падение напряжения на резисторе R1 будет: Vr1 = I × R1
Падение напряжения на R2 будет: Vr2 = I × R2
Падение напряжения на Rn будет: Vrn = I × Rn

• Vr1 =I × R1 = 0,166 × 10 = 1 2 90 вольт 0 2 90 вольт & VR2 = I × R2 = 0,166 × 20 = 3,33 вольт

. Наденье на параллельных резисторах:

Крюна I:

2. питания, как показано на этой схеме.

В этой схеме падение напряжения на этих параллельных резисторах такое же, как и у источника питания.
Это связано с тем, что оба резистора имеют общие потенциальные точки (точка A и точка B), поэтому напряжение будет одинаковым, а ток будет разным.

∴Vs = Vdrop = Vr1 = Vr2 = 5 вольт   (скажем)

 

Случай II:
В этой цепи имеется один последовательно соединенный резистор и два резистора с источником питания, как показано.

В этой схеме нам нужно рассчитать ток «I» через каждый компонент.

• i1 = I (общий) = Is  = V (предложение) / R (эквивалент), где R (эквивалент) = R1 + Rp
  , где 1 / Rp = 1 / R2 + 1 / R3 ∴ Rp = 12 Ом и R ( эквивалент ) = 22 Ом
• I2 = I1 * (R3/(R2+R3))
  I3 = I1 * (R2/(R2+R3)
1010101011)
I3 = I1 * (R2/(R2+R3)11)
I3 = I1 * (R2/(R2+R2))))
I3 = I1 * (R2/(R2+R3)))

• Падение напряжения на R1 будет Vr1 = R1 * i1
  Падение напряжения на R2 будет Vr2 = R2 * i2
  Падение напряжения на R3 будет Vr3 = R2 * i3

Подставляем полученные значения,

Теперь i1 = V(питание) / R(эквивалент) = 5 /22 = 0,227 А. С.
∴ I1 = 0,227 A

Падение напряжения на 10 Ом -> VR1 = 10 * I1 = 10 × 0,227 Волта
∴ VR1 = 2,27 Волта
∴ VR1 = 2,27 Volts
∴ VR1 = 2,27. Теперь i2 = i1 * (R3/(R1+R2))
∴ i2 = 0,1362 А

Падение напряжения на сопротивлении 20 Ом -> Vr2 = 20 * i2 = 20 × 0,1362 В
∴ Vr2 = 2,724 В

Теперь (R20+iR2) ∴   i3 =0.09 A

Voltage drop across 30 ohm -> Vr2 = 30 * i2 = 30 × 0.09 volts
∴ Vr3 = 2.7 volts

 

 

Method 2:

• Найдите i1 = В (питание) / R (эквивалент) = 0,227 A
  Тогда падение напряжения на R1 будет Vr1 = R1 * i1 = 10 × 0,227 = 2,27 вольт∴ Эквивалентное напряжение в точке «A» будет равно
  Vs Veq – Vr1 ∴ Va = 5 – 2,27 = 2,73 В
  Следовательно, мы получаем одинаковое значение потенциала на R2 и R3.
• Таким образом, Va = Vr2 = Vr3 = 2,73 В

 

Метод 3:

В этом методе мы используем цифровой мультиметр или можно сказать вольтметр. Все, что вам нужно, это установить мультиметр в режим измерения напряжения.
Теперь двумя его щупами проверьте напряжение на требуемом резисторе, подключив к нему щупы. (на рис. показания вольтметра только для индикации)

Вуаля!! Ты понял.

Это самый простой способ найти падение напряжения на резисторе в любой цепи.

 

Преобразователь 12 В в 6 В — коллекция лучших 5 цепей 18650 Технические характеристики батареи: техническое описание и свойства

Как рассчитать напряжение на компоненте

Чтобы вычислить, сколько напряжения падает на каждом резисторе, вы используете закон Ома для каждого отдельного резистора. Вы знаете значение каждого резистора, и вы знаете ток, протекающий через каждый резистор. Помните, что ток ( I ) — это напряжение батареи (9 В), деленное на общее сопротивление ( R1 + R2 ), или примерно 7,4 мА.

Теперь вы можете применить закон Ома к каждому резистору, чтобы рассчитать его падение напряжения:

Обратите внимание, что если сложить падение напряжения на двух резисторах, вы получите 9 вольт, то есть общее напряжение, выдаваемое батареей. Это не совпадение; батарея подает напряжение на два резистора в цепи, и напряжение питания делится между резисторами пропорционально в соответствии со значениями резисторов. Этот тип схемы известен как делитель напряжения .

Используйте это изображение для расчета разделенных напряжений.

Существует более быстрый способ расчета любого из «разделенных напряжений» ( В ₁ или В ₂ ) на этом рисунке. Вы знаете, что ток, проходящий через цепь, можно выразить как

Вы также знаете, что:

и

Чтобы вычислить В ₁ , например, вы можете подставить выражение для I , показанное выше, и вы получите

Вы можете переставить члены, не меняя уравнения, чтобы получить

Аналогично уравнение для В ₂ это

By plugging in the values ​​of R1 , R2 , and V _battery , you get V ₁ = 1.