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

Что такое напряжение, ток, сопротивление: разбираемся на примерах

Содержание

Не имея определенных начальных знаний об электричестве, тяжело себе представить, как работают электрические приборы, почему вообще они работают, почему надо включать телевизор в розетку, чтобы он заработал, а фонарику хватает маленькой батарейки, чтобы он светил в темноте.

И так будем разбираться во всем по порядку.

Электричество

Электричество – это природное явление, подтверждающее существование, взаимодействие и движение электрических зарядов. Электричество впервые было обнаружено еще в VII веке до н.э. греческим философом Фалесом. Фалес обратил внимание на то, что если кусочек янтаря потереть о шерсть, он начинает притягивать к себе легкие предметы. Янтарь на древнегреческом – электрон.

Вот так и представляю себе, сидит Фалес, трет кусок янтаря о свой гиматий (это шерстяная верхняя одежда у древних греков), а затем с озадаченным видом смотрит, как к янтарю притягиваются волосы, обрывки ниток, перья и клочки бумаги.

Данное явление называется статическим электричеством. Вы можете повторить данный опыт. Для этого хорошенько потрите шерстяной тканью обычную пластмассовую линейку и поднесите ее к мелким бумажным кусочкам.

Следует отметить, что долгое время это явление не изучалось. И только в 1600 году в своем сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните – Земле» английский естествоиспытатель Уильям Гилберт ввел термин – электричество. В своей работе он описал свои опыты с наэлектризованными предметами, а также установил, что наэлектризовываться могут и другие вещества.

Далее на протяжении трех веков самые передовые ученые мира исследуют электричество, пишут трактаты, формулируют законы, изобретают электрические машины и только в 1897 году Джозеф Томсон открывает первый материальный носитель электричества – электрон, частицу, благодаря которой возможны электрические процессы в веществах.

Электрон – это элементарная частица, имеет отрицательный заряд примерно равный -1,602·10^-19 Кл (Кулон). Обозначается е или е^–.

Напряжение

Чтобы заставить перемещаться заряженные частицы от одного полюса к другому необходимо создать между полюсами разность потенциалов или – Напряжение. Единица измерения напряжения – Вольт (В или V). В формулах и расчетах напряжение обозначается буквой V. Чтобы получить напряжение величиной 1 В нужно передать между полюсами заряд в 1 Кл, совершив при этом работу в 1 Дж (Джоуль).

Для наглядности представим резервуар с водой расположенный на некоторой высоте. Из резервуара выходит труба. Вода под естественным давлением покидает резервуар через трубу. Давайте условимся, что вода – это электрический заряд, высота водяного столба (давление) – это напряжение, а скорость потока воды – это электрический ток.

Таким образом, чем больше воды в баке, тем выше давление. Аналогично с электрической точки зрения, чем больше заряд, тем выше напряжение.

Начнем сливать воду, давление при этом будет уменьшаться. Т.е. уровень заряда опускается – величина напряжения уменьшается. Такое явление можно наблюдать в фонарике, лампочка светит все тусклее по мере того как разряжаются батарейки. Обратите внимание, чем меньше давление воды (напряжение), тем меньше поток воды (ток).

 

Электрический ток

Электрический ток – это физический процесс направленного движения заряженных частиц под действием электромагнитного поля от одного полюса замкнутой электрической цепи к другому. В качестве частиц, переносящих заряд, могут выступать электроны, протоны, ионы и дырки. При отсутствии замкнутой цепи ток невозможен. Частицы способные переносить электрические заряды существуют не во всех веществах, те в которых они есть, называются проводниками и полупроводниками. А вещества, в которых таких частиц нет – диэлектриками.

Принято считать направление тока от плюса к минусу, при этом электроны движутся от минуса к плюсу!

Единица измерения силы тока – Ампер (А). В формулах и расчетах сила тока обозначается буквой I. Ток в 1 Ампер образуется при прохождении через точку электрической цепи заряда в 1 Кулон (6,241·10

18 электронов) за 1 секунду.

 

Вновь обратимся к нашей аналогии вода – электричество. Только теперь возьмем два резервуара и наполним их равным количеством воды. Отличие между баками в диаметре выходной трубы.

Откроем краны и убедимся, что поток воды из левого бака больше (диаметр трубы больше), чем из правого. Такой опыт – явное доказательство зависимости скорости потока от диаметра трубы. Теперь попробуем уравнять два потока. Для этого добавим в правый бак воды (заряд). Это даст большее давление (напряжение) и увеличит скорость потока (ток). В электрической цепи в роли диаметра трубы выступает сопротивление

.

Проведенные эксперименты наглядно демонстрируют взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением. Подробнее о сопротивлении поговорим чуть позже, а сейчас еще несколько слов о свойствах электрического тока.

Если напряжение не меняет свою полярность, плюс на минус, и ток течет в одном направлении, то – это постоянный ток и соответственно постоянное напряжение. Если источник напряжения меняет свою полярность и ток течет то в одном направлении, то в другом – это уже переменный ток

и переменное напряжение. Максимальные и минимальные значения (на графике обозначены как Io) – это амплитудные или пиковые значения силы тока. В домашних розетках напряжение меняет свою полярность 50 раз в секунду, т.е. ток колеблется то туда, то сюда, получается, что частота этих колебаний составляет 50 Герц или сокращенно 50 Гц. В некоторых странах, например в США принята частота 60 Гц.

Сопротивление

Электрическое сопротивление – физическая величина, определяющая свойство проводника препятствовать (сопротивляться) прохождению тока. Единица измерения сопротивления – Ом (обозначается Ом или греческой буквой омега Ω). В формулах и расчетах сопротивление обозначается буквой R. Сопротивлением в 1 Ом обладает проводник к полюсам которого приложено напряжение 1 В и протекает ток 1 А.

Проводники по-разному проводят ток. Их проводимость зависит, в первую очередь, от материала проводника, а также от сечения и длины. Чем больше сечение, тем выше проводимость, но, чем больше длина, тем проводимость ниже. Сопротивление – это обратное понятие проводимости.

На примере водопроводной модели сопротивление можно представить как диаметр трубы. Чем он меньше, тем хуже проводимость и выше сопротивление.

Сопротивление проводника проявляется, например, в нагреве проводника при протекании в нем тока. Причем, чем больше ток и меньше сечение проводника – тем сильнее нагрев.

 

Мощность

Электрическая мощность – это физическая величина, определяющая скорость преобразования электроэнергии.

Например, вы не раз слышали: «лампочка на столько-то ватт». Это и есть мощность потребляемая лампочкой за единицу времени во время работы, т.е. преобразовании одного вида энергии в другой с некоторой скоростью.

Источники электроэнергии, например генераторы, также характеризуется мощностью, но уже вырабатываемой в единицу времени.

Единица измерения мощности – Ватт (обозначается Вт или W). В формулах и расчетах мощность обозначается буквой P. Для цепей переменного тока применяется термин Полная мощность, единица измерения – Вольт-ампер (В·А или V·A), обозначается буквой

S.

И в завершение про Электрическую цепь. Данная цепь представляет собой некоторый набор электрических компонентов, способных проводить электрический ток и соединенных между собой соответствующим образом.

Что мы видим на этом изображении – элементарный электроприбор (фонарик). Под действием напряжения U (В) источника электроэнергии (батарейки) по проводникам и другим компонентам обладающих разными сопротивлениями R (Ом) от плюса к минусу течет электрический ток I (А) заставляющий светиться лампочку мощностью P (Вт). Не обращайте внимания на яркость лампы, это из-за плохого давления и малого потока воды батареек.

Фонарик, что представлен на фотографии, собран на базе конструктора «Знаток». Данный конструктор позволяет ребенку в игровой форме познать основы электроники и принцип работы электронных компонентов. Поставляется в виде наборов с разным количеством схем и разного уровня сложности.

Влияние температуры проводника на его сопротивление

Промышленность

Образование

Наука

Типовые примеры

Отзывы

Пользователи

Главная >> Применение >> Типовые примеры >>

тепловая зависимость сопротивления кабеля, зависимость сопротивления от температуры

К алюминиевому проводнику приложено напряжение и течет ток.

В результате теплового действия тока происходит нагрев проводника и изменение его линейных размеров и электропроводности. Определить сопротивление проводника с учетом его нагрева.

Тип задачи:
Осесимметричная мультифизичная задача электрического поля постоянных токов, стационарной теплопередачи и механики.

Геометрия:

Дано
Площадь поверхности проводника S_бок= 35 мм²;
Коэффициент конвекции α= 30 Вт/К·м.

Решение
К проводнику приложено напряжение. Сопротивление проводника, исходя из полученной силы тока может быть найдено из закона Ома:

R = ΔU·I ,
где ΔU – потеря напряжения в проводнике,
I – сила тока.

При протекании тока в проводнике в нём выделяется тепло, пропорциональное его сопротивлению. В результате этого проводник греется. Изменяется омическое сопротивление проводника.

ρ = ρ₀ · (1 + α·ΔT),

где ρ₀ – удельное сопротивление проводника при 20 °С,

α – температурный коэффициент сопротивления,
ΔT – перегрев проводника.

Также изменяются линейные размеры проводника в следствии тепловой деформации. Оба этих фактора приводят к изменению сопротивления проводника и к изменению величины протекающего тока. Таким образом, решение задачи носит итерационный характер:

1. Задать номинальные размеры и проводимость проводника.
2. Приложить напряжение и посчитать ток, тепловыделение (решить задачу эл. поля постоянных токов).
3. Определить температуру проводника (решить задачу теплопередачи).
4. Определить изменение электропроводности (по формуле).
5. Определить изменение линейных размеров (решить задачу упругих деформаций).
6. Скорректировать размеры проводника и его проводимость, вернуться к п. 2.

Результаты расчета:

Итерация	I, A	R, мОм	Температура проводника T, °C	ΔR, %
0	163.4	6.73	48.6	-
1	135.2	8.14	43.5	17%
2	137.7	7.99	44.1	1.8%
3	137.4	8.00	44.2	0.2%

Распределение электрического потенциала в проводнике

Температура проводника

Тепловые деформации

• Скачать файлы задачи

Калькулятор закона

Ом | DigiKey Electronics

Сопутствующие инструменты

Объяснение закона Ома

Закон Ома гласит, что разность напряжений между двумя точками, электрический ток, протекающий между ними, и сопротивление на пути тока пропорциональны и связаны друг с другом.

Закон Ома объясняет взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением, утверждая, что ток в проводнике между двумя точками прямо пропорционален разности потенциалов между двумя точками.

Это может быть выражено математически в следующих уравнениях через V разность напряжений, I ток в амперах и R сопротивление в омах.

На практике это означает, что ток, проходящий через двухконтактное устройство, такое как резистор с фиксированным значением сопротивления, напрямую связан с разностью напряжений, приложенных к клеммам.

Закон гласит, что . Это означает, что для данного постоянного напряжения более высокое сопротивление влечет за собой более низкий ток. Верно и обратное: при том же заданном постоянном напряжении более низкое сопротивление будет означать более высокий ток.

Примеры

Напряжение V в вольтах (В) равно току I в амперах (А), умноженному на сопротивление R в омах (Ом):

Итак, для цепи с сопротивлением 5 Ом (Ом) которому для работы требуется ток 3 ампера (А), требуемое напряжение составит 15 В.

Мощность, рассеиваемую цепью, также можно определить, используя значения закона Ома. Например, мощность P в ваттах (Вт) равна напряжению V в вольтах (В), умноженному на ток I в амперах (А):

Для цепи с 20 вольтами (В) и током 2 ампера ( А) общая мощность 40 Вт (Вт).

Напряжение (В) Текущий (я) Сопротивление (R) резистивный Схема

Связанный контент

Как читать схему

В этом видео представлены основы чтения и понимания принципиальных схем. Умение читать схемы помогает в сборке или поиске и устранении неисправностей цепей.

Узнать Подробнее

Выберите резистор для светодиода

Светоизлучающие диоды (СИД) — неизбежная ступенька при погружении в электронику. Независимо от того, используете ли вы их для индикации, связи, освещения или просто для придания изюминки проекту, все светодиоды имеют один общее: они не в состоянии регулировать ток.

Узнать больше

Резисторы 101

В этом Резисторы 101 представлен обзор типов резисторов и общей терминологии, прежде чем перейти к обзору резисторной продукции и различных технологий.

Узнать Подробнее

Связанные инструменты

Какая математическая формула для напряжения?

При прописании это означает напряжение = ток x сопротивление, или вольты = амперы x омы, или В = A x Ом .

Запрос на удаление

| См. полный ответ на fluke.com

Что такое напряжение с математической точки зрения?

Вольт можно выразить как разность потенциалов между двумя точками в электрической цепи, которая передает один джоуль (Дж) энергии на кулон (Кл) заряда, проходящего через цепь. V = изменение потенциальной энергии/заряда = ΔU/Q.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на byjus.com

Какова формула для тока и напряжения?

Ток необходим, поэтому требуемая формула: ток = напряжение, деленное на сопротивление, или I = V/R.

Запрос на удаление

| Полный ответ см. на сайте primaryconnections.org.au

Каковы 3 формулы закона Ома?

Закон Ома представляет собой математическую зависимость между напряжением (V), сопротивлением (R) и током (I) внутри электрического компонента. Формула закона Ома: V = I * R, которую можно записать в любом формате, переставив переменные с помощью элементарной алгебры.

Запрос на удаление

| Полный ответ см. на сайте Study.com

Как рассчитать напряжение по току?

Часто задаваемые вопросы о формуле тока

Если известны напряжение (В) и сопротивление (R) любой цепи, мы можем использовать формулу тока для расчета тока, т. е. I = V/R (амперы).

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на cuemath.com

Большое заблуждение об электричестве

Какова формула выходного напряжения?

Выходное напряжение равно входному напряжению, масштабированному отношением резисторов: нижний резистор, деленный на сумму резисторов.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на khanacademy.org

Что такое математический закон Ома?

Закон Ома может быть выражен математически как V/I = R. То, что сопротивление или отношение напряжения к току для всей или части электрической цепи при фиксированной температуре обычно постоянно, было установлено к 1827 г. в результате исследования немецкого физика Георга Симона Ома.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на britannica.com

Какова формула напряжения в законе Ома?

Уравнение закона Ома: V = IR, где V — напряжение на проводнике, I — ток, протекающий через проводник, а R — сопротивление, оказываемое проводником потоку тока.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на byjus.com

Что за математический закон Ома?

Закон Ома — один из самых фундаментальных законов теории электричества. Формула или уравнение закона Ома связывает напряжение и ток со свойствами проводника, то есть его сопротивлением в цепи. Закон Ома — один из самых фундаментальных и важных законов, управляющих электрическими и электронными цепями.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на electronics-notes. com

Чему равно напряжение?

Один Вольт равен 1 Джоуль/Кулон. Существует множество различных определений Вольта, но наиболее распространенным является значение 1 Джоуль/Кулон. Вольт — это единица электродвижущей силы, которая измеряет разность электрических потенциалов между двумя точками. Оно также известно как напряжение, измеряемое в вольтах (В).

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на unacademy.com

Какая математическая формула для тока?

Электрический ток можно рассчитать по формуле электрического тока: I=V/R. Это уравнение также известно как «уравнение тока», и оно получено из закона Ома.

Запрос на удаление

| Полный ответ см. на сайте Study.com

Что такое напряжение и сила тока?

Напряжение, также называемое электродвижущей силой, представляет собой просто энергию на единицу заряда. Другими словами, напряжение – это разность электрических потенциалов между двумя точками. Ток — это просто скорость протекания электрического заряда.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на byjus.com

Что такое закон Ома для чайников?

Закон Ома: V = IR, где V = напряжение, I = ток и R = сопротивление. Закон Ома позволяет определить характеристики цепи, например, какой ток протекает через нее, если известно напряжение батареи в цепи и сопротивление в цепи. Создано Салом Ханом.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на khanacademy.org

Что означает напряжение?

Напряжение, измеряемое в вольтах, обозначается буквами «Е» или «В». Ток измеряется в амперах, обозначается буквой «I».

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на people.cs.pitt. edu

Какова формула для расчета сопротивления?

Закон Ома (E = IR) — это формула, используемая для расчета соотношения между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи. Полный форум таков: E = I x R, где E = вольты, I = ток (в амперах) и R = сопротивление.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на rhopointcomponents.com

Какова единица измерения напряжения?

Вольт (обозначение: В) — это единица измерения электрического потенциала, разности электрических потенциалов (напряжения) и электродвижущей силы в Международной системе единиц (СИ). Он назван в честь итальянского физика Алессандро Вольта (1745–1827).

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на en.wikipedia.org

Как вы выражаете закон Ома с помощью математической формулы?

Электрическая мощность проводника определяется выражением P = Q V t = I V = I 2 R = V 2 R . Здесь E — рассеиваемая электрическая энергия, Q — электрический заряд, V — разность потенциалов, t — время, R — сопротивление проводника, I — протекающий ток, P — электрическая мощность.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на embibe.com

Что такое закон Ома словами и формулой?

Закон Ома гласит, что напряжение или разность потенциалов между двумя точками прямо пропорциональны току или электричеству, проходящему через сопротивление, и прямо пропорциональны сопротивлению цепи. Формула закона Ома: V=IR.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на toppr.com

Является ли закон Ома алгеброй?

Теперь, прежде чем мы дойдем до этого момента, в большинстве книг будет представлен закон Ома, согласно которому V равно IR. Теперь это простое алгебраическое уравнение. Вы можете решить для I, если хотите рассчитать ток.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на mathtutordvd.com

Какова формула для входного и выходного напряжения?

Чтобы найти формулу усиления напряжения, мы берем отношение выхода к входу; выходное напряжение делится на входное напряжение. Тогда формула усиления по напряжению будет следующей: Av=VoutputVinput A v = V o u t p u t V i n p u t . Поскольку формула делит две величины с одной и той же единицей измерения, полученный ответ не имеет единиц измерения.

Запрос на удаление

| Полный ответ см. на сайте Study.com

Как вручную измерить напряжение?

Как измерять переменное напряжение

1. Поверните циферблат в положение ṽ. Некоторые цифровые мультиметры (DMM) также включают m ṽ . …
2. Сначала вставьте черный провод в разъем COM.
3. Затем вставьте красный провод в гнездо VΩ. …
4. Подсоедините измерительные провода к цепи: сначала черный провод, затем красный. …
5. Считайте результат измерения на дисплее.

Запрос на удаление

| См. полный ответ на сайте fluke.com

Какие существуют два способа измерения напряжения?

Есть два метода измерения напряжения: относительно земли и дифференциальный.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на ni.com

Как рассчитать напряжение по напряжению?

Если у нас уже есть сила тока и мы хотим узнать напряжение, мы также можем использовать закон Ома.

1. В = I x R всего.
2. В = 1,7 А x 7 Ом.
3. В = 12 В.

Запрос на удаление

| Посмотреть полный ответ на swtc.edu

Что такое напряжение для чайников?

Напряжение — это давление источника питания электрической цепи, которое проталкивает заряженные электроны (ток) через проводящую петлю, позволяя им выполнять работу, например, освещать свет.