Закон ома 1: Закон Ома для участка цепи. Закон Ома для полной электрической цепи

Физика Электрический ток. Условия, необходимые для его существования. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление

Материалы к уроку

• 53. Электрический ток. Условия, необходимые для его существования. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление.doc

  57 KBСкачать

• 53. Электрический ток. Условия, необходимые для его существования. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление.ppt

  8.12 MBСкачать

Конспект урока

Мы живём в век научно-технического прогресса, в век, когда уровень жизни каждого отдельного человека напрямую зависит от достижений науки и техники. В очень далёкие времена, когда горели лучины и топились печи по “чёрному”, люди не представляли себе, в каком светлом и тёплом будущем будут жить их потомки. Сейчас не можем представить наш мир без электричества. А если попробовать?
Вдруг что-то произойдет, и электричество просто исчезнет. Жизнь просто остановится! 
Электрические законы, открытые чуть позже тех далёких времён, являются и сейчас самыми важными, и мы живём среди них. 
Неподвижные электрические заряды редко используются на практике. Для того чтобы заставить электрические заряды служить нам, их нужно привести в движение – создать электрический ток. Электрическим током называется упорядоченное движение, направленное движение заряженных частиц. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. 

Движение частиц в проводнике мы непосредственно не видим. О наличии электрического тока приходится судить по тем действиям или явлениям, которые его сопровождают.
Во-первых, проводник, по которому течет ток, нагревается.
Во- вторых, электрический ток может изменять химический состав проводника, например, выделять его химические составные части (медь из раствора медного купороса и т.д.).
В-третьих, ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела.
Если в цепи устанавливается электрический ток, то это означает, что через поперечное сечение проводника все время переносится электрический заряд. Заряд, перенесенный в единицу времени, служит основной количественной характеристикой тока, называемой силой тока. Таким образом, сила тока равна отношению заряда (дельта кю) Δq , переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени (дельта т) Δt, к этому интервалу времени.

Решим задачу. Сила тока в спирали лампы накаливания составляет 0,5 А (ампера). Какой заряд протекает за 1 мин. через лампу? Воспользовавшись формулой, найдем заряд: он составит 30 Кулонов.
Сила тока, подобно заряду,- величина скалярная. Она может быть, как положительной, так и отрицательной. Сила тока зависит от заряда, переносимого  каждой частицей, концентрации частиц, скорости их направленного движения и площади поперечного сечения проводника. 
Ввел в физику понятие «электрический ток Андре Ампер
(1775-1836). Французский физик и математик. Он создал первую теорию, которая выражала связь электрических и магнитных явлений. Амперу принадлежит гипотеза о природе магнетизма, он ввел в физику понятие «электрический ток».   
В международной системе единиц силу тока выражают в амперах. Эту единицу устанавливают на основе магнитного взаимодействия токов. Измеряют силу тока амперметрами. Принцип устройства этих приборов основан на магнитном действии тока.
Электрический ток может быть получен только в таком веществе, в котором имеются свободные заряженные частицы. Чтобы эти частицы пришли в упорядоченное движение, нужно создать в проводнике электрическое поле. Значит, для существования тока в проводнике необходимо создать разность потенциалов на его концах с помощью источника тока.
Для измерения напряжения существует специальный измерительный прибор — вольтметр. 
Условное обозначение вольтметра на электрической схеме.
При включении вольтметра в электрическую цепь необходимо соблюдать два правила. 
1. Вольтметр подключается параллельно участку цепи, на котором будет измеряться напряжение. 
2. Соблюдать полярность: “+” вольтметра подключается к “+” источника тока,
а “минус” вольтметра – к “минусу” источника тока. 
Для измерения напряжения источника питания вольтметр присоединяют непосредственно к его зажимам. 
Меру противодействия проводника установлению в нем электрического тока назовают сопротивлением. Это основная характеристика проводника. Сопротивление зависит от материала проводника длиной (эль)   с постоянной площадью поперечного сечения (эс) S , где (ро) p – удельное сопротивление проводника – величина, зависящая от рода вещества и его состояния (от температуры в первую очередь). То есть сопротивление проводника прямо пропорционально отношению длины проводника к площади поперечного сечения. Проводник имеет сопротивление 1 Ом, если при разности потенциалов 1 В сила тока в нем 1 А. Единицей удельного сопротивления является 1 Ом на м.
Для каждого проводника – твердого, жидкого и газообразного – существует определенная зависимость силы тока от приложенной разности потенциалов на концах проводника. Эту зависимость выражает вольт-амперная характеристика проводника. Впервые (для металлов) ее установил немецкий ученый Георг Ом, поэтому зависимость силы тока от напряжения носит название закона Ома. 

Установим опытным путём зависимости между физическими величинами. Во-первых, определим зависимость между силой тока и напряжением. Соберем цепь, как показано на рисунке. То есть, соединим последовательно источник тока, ключ и резистор или другой потребитель тока. Последовательно к потребителю подключим амперметр, параллельно – вольтметр. Снимем показания амперметра при напряжениях в 5 вольт, 10 вольт и 20 вольт.
Теперь, не меняя напряжение, посмотрим, как меняется сила тока при изменении сопротивления.
Если построить график зависимости силы тока от напряжения, то легко заметить, что сила тока прямо пропорциональна напряжению.

Продолжая анализировать результат эксперимента, приходим к выводу, что сила тока обратно пропорциональна сопротивлению.
Согласно закону Ома для участка цепи сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению (у) U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника (эр) R.
Закон Ома – основа всей электротехники постоянных токов. Ее легче запомнить, пользуясь магическим треугольником.
Закон Ома: Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Следствия из закона Ома:
1) напряжение на концах участка цепи равно произведению силе тока и сопротивлению проводника;
2) сопротивление проводника находят отношением напряжения на концах проводника к силе тока.
Решим задачу.
 Сопротивление вольтметра равно 12000 Ом. Какова сила тока, протекающая через вольтметр, если он показывает напряжение, равное 120В?
По формуле найдем силу тока в проводнике. 
Подставив данные, получим ответ сила тока =0,01A
На рисунке изображены графики зависимости силы тока от напряжения для двух проводников А и В. Какой из этих проводников обладает большим сопротивлением?
Зависимость между силой тока и сопротивлением в проводнике при постоянном напряжении – обратная. Возьмем на этих двух прямых точки с одинаковой координатой по оси U. У проводника А сила тока будет больше. Следовательно, проводник В обладает большим сопротивлением.
Проверим это, подставив числовые значения.
Возьмем на этих прямых точки с напряжением равным 6 В.
По графику определим для этих точек силу тока.
Для проводника А сила тока равна 3А.
Для проводника В сила тока равна 1А.
Рассчитаем сначала сопротивление для проводника А, потом для проводника В.
Ответ: RB>RA.
Человечество впервые увидело электрическое освещение всего 138 лет тому назад. 23 марта 1876 года Павел Николаевич Яблочков (1847 – 1894) получил свой первый патент на изобретение электрической лампы, в ней под действием электрического тока вольфрамовая нить раскаляется до яркого свечения и освещает комнату. Этот день стал исторической датой. Лампу П.Н. Яблочкова в Европе современники называли «русским светом», а в России – «русским солнцем». Время шло, лампы видоизменялись, совершенствовались. В наше время появились энергосберегающие лампочки, которые состоят из колбы, наполненной парами ртути и аргоном. При нагревании ртуть начинает создавать ультрафиолетовое излучение, которое преобразуется в видимый свет. Энергосберегающая лампа светится по всей своей площади. Благодаря чему свет получается мягкий и равномерный, более приятен для глаз и лучше распространяется по помещению. При использовании энергосберегающих ламп нужно помнить, что отработав, они требуют специальной утилизации, так как содержат пары ртути и выбрасывать их категорически запрещено.

Одним из первых, кто ощутил на себе действие тока, был голландский физик П. Мушенбрук, живший в 18 веке. Получив удар током, он заявил, что “не согласился бы подвергнуться ещё раз такому испытанию даже за королевский трон Франции.
Следует помнить, что электрический ток вызывает изменения в нервной системе, выражающиеся в ее раздражении 
или параличе, возникают судорожные спазмы мышц. Ток «держит» человека. Происходит судорожный спазм диафрагмы; действие тока на мозг может вызвать потерю сознания; электрический ток оказывает тепловое действие, выражающееся  в ожогах 3-ей степени… 
Электрошок – электрическое раздражение мозга, с помощью которого лечат некоторые психические заболевания.
Дефибрилляторы – электрические медицинские приборы, используемые при восстановлении 
нарушений ритма сердечной деятельности посредством воздействия на организм кратковременными высоковольтными электрическими разрядами
Гальванизация – пропускание через организм слабого постоянного тока, оказывающего болеутоляющий эффект и улучшающий кровообращение.  
 

Остались вопросы по теме? Наши репетиторы готовы помочь!

• Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам

• Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки

• Повысим успеваемость по школьным предметам

• Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ

Выбрать репетитора

Закон Ома

Закон Ома – физический закон, определяющий зависимость между электрическими величинами – напряжением, сопротивлением и током для проводников.
Впервые открыл и описал его в 1826 году немецкий физик Георг Ом, показавший (с помощью гальванометра) количественную связь между электродвижущей силой, электрическим током и свойствами проводника, как пропорциональную зависимость.
Впоследствии свойства проводника, способные противостоять электрическому току на основе этой зависимости, стали называть электрическим сопротивлением (Resistance), обозначать в расчётах и на схемах буквой R и измерять в Омах в честь первооткрывателя.
Сам источник электрической энергии также обладает внутренним сопротивлением, которое принято обозначать буквой r.

Закон Ома для участка цепи

Со школьного курса физики всем хорошо известна классическая трактовка Закона Ома:

Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению.

I = U/R

Это значит, если к концам проводника сопротивлением R = 1 Ом приложено напряжение U = 1 Вольт, тогда величина тока I в проводнике будет равна 1/1 = 1 Ампер.

Отсюда следуют ещё два полезных соотношения:

Если в проводнике, сопротивлением 1 Ом, протекает ток 1 Ампер, значит на концах проводника напряжение 1 Вольт (падение напряжения).

U = IR

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

R = U/I

Вышеописанные формулы в таком виде могут быть применимы для переменного тока лишь в том случае, если цепь состоит только из активного сопротивления R.
Кроме того, следует помнить, что Закон Ома справедлив только для линейных элементов цепи.

Предлагается простой Онлайн-калькулятор для практических расчётов.

Закон Ома. Расчёт напряжения, сопротивления, тока, мощности.
После сброса ввести два любых известных параметра.

I=U/R;   U=IR;   R=U/I; P=UI   P=U²/R;   P=I²R; R=U²/P;   R=P/I²   U=√(PR)   I= √(P/R)   U = V   R = Ω   I  = A   P = W

---

Закон Ома для замкнутой цепи

Если к источнику питания подключить внешнюю цепь сопротивлением R, в цепи пойдёт ток с учётом внутреннего сопротивления источника:

I – Сила тока в цепи.
– Электродвижущая сила (ЭДС) – величина напряжения источника питания не зависящая от внешней цепи (без нагрузки). Характеризуется потенциальной энергией источника.
r – Внутреннее сопротивление источника питания.

Для электродвижущей силы внешнеее сопротивление R и внутреннее r соединены последовательно, значит величина тока в цепи определится значением ЭДС и суммой сопротивлений: I = /(R+r) .

Напряжение на выводах внешней цепи определится исходя из силы тока и сопротивления R соотношением, которое уже рассматривалось выше: U = IR.
Напряжение U, при подключении нагрузки R, всегда будет меньше чем ЭДС на величину произведения I*r, которую называют падением напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания.
С этим явлением мы сталкиваемся достаточно часто, когда видим в работе частично разряженные батарейки или аккумуляторы.
По мере разряда, увеличивается их внутреннее сопротивление, следовательно, увеличивается падение напряжение внутри источника, значит уменьшается внешнее напряжение U = – I*r.
Чем меньше ток и внутреннее сопротивление источника, тем ближе по значению его ЭДС и напряжение на его выводах U.
Если ток в цепи равен нулю, следовательно, = U. Цепь разомкнута, ЭДС источника равна напряжению на его выводах.

В случаях, когда внутренним сопротивлением источника можно пренебречь (r ≈ 0), напряжение на выводах источника будет равно ЭДС ( ≈ U ) независимо от сопротивления внешней цепи R.
Такой источник питания называют источником напряжения.

---

Закон Ома для переменного тока

При наличии индуктивности или ёмкости в цепи переменного тока необходимо учитывать их реактивное сопротивление.
В таком случае запись Закона Ома будет иметь вид:

I = U/Z

Здесь Z – полное (комплексное) сопротивление цепи – импеданс. В него входит активная R и реактивная X составляющие.
Реактивное сопротивление зависит от номиналов реактивных элементов, от частоты и формы тока в цепи.
Более подробно ознакомится с комплексным сопротивлением можно на страничке импеданс.

С учётом сдвига фаз φ, созданного реактивными элементами, для синусоидального переменного тока обычно записывают Закон Ома в комплексной форме:

– комплексная амплитуда тока. = I_ampe ^jφ
– комплексная амплитуда напряжения. = U_ampe ^jφ
– комплексное сопротивление. Импеданс.
φ – угол сдвига фаз между током и напряжением.
e – константа, основание натурального логарифма.
j – мнимая единица.
I_amp , U_amp – амплитудные значения синусоидального тока и напряжения.

Нелинейные элементы и цепи

Закон Ома не является фундаментальным законом природы и может быть применим в ограниченных случаях, например, для большинства проводников.
Его невозможно использовать для расчёта напряжения и тока в полупроводниковых или электровакуумных приборах, где эта зависимость не является пропорциональной и её можно определять только с помощью вольтамперной характеристики (ВАХ). К данной категории элементов относятся все полупроводниковые приборы (диоды, транзисторы, стабилитроны, тиристоры, варикапы и т.д.) и электронные лампы.
Такие элементы и цепи, в которых они используются, называют нелинейными.

Похожие статьи: Постоянный ток. Переменный ток.

---

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Закон Ома. История открытия. Различные виды закона Ома (стр. 1 из 2)

Реферат

Закон Ома. История открытия. Различные виды закона Ома.

Содержание.

1. Общий вид закона Ома.

2. История открытия закона Ома, краткая биография ученого.

3. Виды законов Ома.

Закон Ома устанавливает зависи­мость между силой тока I в проводнике и разностью потенциалов (напряже­нием) U между двумя фиксированными точками (сечениями) этого проводника:

(1)

Коэффициент пропорциональности R, завися­щий от геометрических и электрических свойств проводника и от температуры, называется омическим сопротивлением или просто сопротивлением данного участка проводника. Закон Ома был от­крыт в 1826 нем. физиком Г. Омом.

Георг Симон Ом родился 16 марта 1787 года в Эрлангене, в семье потомственного слесаря. После окончания школы Георг поступил в городскую гимназию. Гимназия Эрлангена курировалась университетом. Занятия в гимназии вели четыре профессора. Георг, закончив гимназию, весной 1805 года приступил к изучению математики, физики и философии на философском факультете Эрлангенского университета.

Проучившись три семестра, он принял приглашение занять место учителя математики в частной школе швейцарского городка Готтштадта.

В 1811 году он возвращается в Эрланген, заканчивает университет и получает степень доктора философии. Сразу же по окончании университета ему была предложена должность приват-доцента кафедры математики этого же университета.

В 1812 году Ом был назначен учителем математики и физики школы в Бамберге. В 1817 году он публикует свою первую печатную работу, посвященную методике преподавания “Наиболее оптимальный вариант преподавания геометрии в подготовительных классах”. Ом занялся исследованиями электричества. В основу своего электроизмерительного прибора Ом заложил конструкцию крутильных весов Кулона. Результаты своих исследований Ом оформил в виде статьи под названием “Предварительное сообщение о законе, по которому металлы проводят контактное электричество”. Статья была опубликована в 1825 году в “Журнале физики и химии”, издаваемом Швейггером. Однако выражение, найденное и опубликованное Омом, оказалось неверным, что стало одной из причин его длительного непризнания. Приняв все меры предосторожности, заранее устранив все предполагаемые источники ошибок, Ом приступил к новым измерениям.

Появляется в свет его знаменитая статья “Определение закона, по которому металлы проводят контактное электричество, вместе с наброском теории вольтаического аппарата и мультипликатора Швейггера”, вышедшая в 1826 году в “Журнале физики и химии”.

В мае 1827 года “Теоретические исследования электрических цепей” объемом в 245 страниц, в которых содержались теперь уже теоретические рассуждения Ома по электрическим цепям. В этой работе ученый предложил характеризовать электрические свойства проводника его сопротивлением и ввел этот термин в научный обиход. Ом нашел более простую формулу для закона участка электрической цепи, не содержащего ЭДС: “Величина тока в гальванической цепи прямо пропорциональна сумме всех напряжений и обратно пропорциональна сумме приведенных длин. При этом общая приведенная длина определяется как сумма всех отдельных приведенных длин для однородных участков, имеющих различную проводимость и различное поперечное сечение”.

В 1829 году появляется его статья “Экспериментальное исследование работы электромагнитного мультипликатора”, в которой были заложены основы теории электроизмерительных приборов. Здесь же Ом предложил единицу сопротивления, в качестве которой он выбрал сопротивление медной проволоки длиной 1 фут и поперечным сечением в 1 квадратную линию.

В 1830 году появляется новое исследование Ома “Попытка создания приближенной теории униполярной проводимости”.

Только в 1841 году работа Ома была переведена на английский язык, в 1847 году – на итальянский, в 1860 году – на французский.

16 февраля 1833 года, через семь лет после выхода из печати статьи, в которой было опубликовано его открытие, Ому предложили место профессора физики во вновь организованной политехнической школе Нюрнберга. Ученый приступает к исследованиям в области акустики. Результаты своих акустических исследований Ом сформулировал в виде закона, получившего впоследствии название акустического закона Ома.

Раньше всех из зарубежных ученых закон Ома признали русские физики Ленц и Якоби. Они помогли и его международному признанию. При участии русских физиков, 5 мая 1842 года Лондонское Королевское общество наградило Ома золотой медалью и избрало своим членом.

В 1845 году его избирают действительным членом Баварской академии наук. В 1849 году ученого приглашают в Мюнхенский университет на должность экстраординарного профессора. В этом же году он назначается хранителем государственного собрания физико-математических приборов с одновременным чтением лекций по физике и математике. В 1852 году Ом получил должность ординарного профессора. Ом скончался 6 июля 1854 года. В 1881 году на электротехническом съезде в Париже ученые единогласно утвердили название единицы сопротивления – 1 Ом.

В общем случае зависимость между I и U нелинейна, однако на практике всегда можно в определенном интервале напряжений считать её линейной и применять закон Ома; для металлов и их сплавов этот интервал практически неограничен.

Закон Ома в форме (1) справедлив для участков цепи, не содержащих источ­ников ЭДС. При наличии таких источников (аккумуляторов, термопар, ге­нераторов и т. д.) закон Ома имеет вид:

(2)

где

— ЭДС всех источников, вклю­чённых в рассматриваемый участок цепи. Для замкнутой цепи закон Ома при­нимает вид:

(3)

где

– полное сопротивление цепи, равное сумме внешнего сопротив­ления r и внутреннего сопротивления

источника ЭДС. Обобщением закона Ома на случай разветвлённой цепи является правило 2-е Кирхгофа.

Закон Ома можно записать в дифференциальной форме, связывающей в каждой точке проводника плотность тока j с полной напряжённостью электрического поля. Потенциальное. электрическое поле напряжённости Е, создаваемое в проводниках микроскопическими зарядами (электронами, ионами) самих проводников, не может поддерживать стационарное движение свободных зарядов (ток), т. к. работа этого поля на замкнутом пути равна нулю. Ток поддерживается неэлектростатическими силами различного происхождения (индукционного, химического, теплового и т.д.), которые действуют в источниках ЭДС и которые можно представить в виде некоторого эквивалентного непотенциального поля с напряженностью E_СТ, называемого сторонним. Полная напряженность поля, действующего внутри проводника на заряды, в общем случае равна E+E_СТ. Соответственно, дифференциальный закон Ома имеет вид:

или

, (4)

где

– удельное сопротивление материала проводника, а

– его удельная электропроводность.

Закон Ома в комплексной форме справедлив также для синусоидальных квазистационарных токов:

(5)

где z – полное комплексное сопротивление:

, r – активное сопротивление, а x – реактивное сопротивление цепи. При наличии индуктивности L и емкости С в цепи квазистационарного тока частоты

.

Существует несколько видов закона Ома.

Закон Ома для однородного участка цепи (не содержащего источника тока): сила тока в проводнике прямо про­порциональна приложенному напряжению и обратно про­порциональна сопротивлению проводника:

Закон Ома для замкнутой цепи: сила тока в замкнутой цепи равна отношению ЭДС источника тока к суммарному сопротивлению всей цепи:

где R – сопротивление внешней цепи, r – внутреннее сопротивление источника тока.

R – +

R

Закон Ома для неоднородного участка цепи (участка цепи с источником тока):

Закон ома для постоянной цепи

Для постоянного тока

Закон Ома определяет зависимость между током (I), напряжением (U) и сопротивлением (R) в участке электрической цепи. Наиболее популярна формулировка:

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

I = U / R	где	I – сила тока, измеряемая в Амперах, (A)
		U – напряжение, измеряемое в Вольтах, (V)
		R – сопротивление, измеряется в Омах, (Ω)

Закон Ома, является основополагающим в электротехнике и электронике. Без его понимания также не представляется работа подготовленного специалиста в области КИП и А. Когда-то была даже распространена такая поговорка, – “Не знаешь закон Ома, – сиди дома..”.

Помимо закона Ома, важнейшим является понятие электрической мощности, P:

Мощность постоянного тока (P) равна произведению силы тока (I) на напряжение (U), т.е.

P = I × U	где	P – эл. мощность, измеряемая в Ваттах, (W)
		I – сила тока, измеряемая в Амперах, (A)
		U – напряжение, измеряемое в Вольтах, (V)

Комбинируя эти две формулы, выведем зависимость между силой тока, напряжением, сопротивлением и мощностью, и создадим таблицу:

Сила тока,	I=	U/R	P/U	√(P/R)
Напряжение,	U=	I×R	P/I	√(P×R)
Сопротивление,	R=	U/I	P/I²	U²/P
Мощность,	P=	I×U	I²×R	U²/R

Практический пример использования таблицы: Покупая в магазине утюг, мощностью 1 кВт (1 кВт = 1000 Вт), высчитываем на какой минимальный ток должна быть рассчитана розетка в которую предполагается включать данную покупку:
Несмотря на то, что утюг включается в сеть переменного тока, пренебрегаем его реактивным сопротивлением (см. ниже), и используем упрощенную формулу для постоянного тока. Находим в таблице I = P / U. Получаем: 1000 кВт / 220 В (напряжение сети) = 4,5 Ампера. Это и есть минимальный ток, который должна выдерживать розетка, при подключении к ней нагрузки мощностью 1 кВт.

Наиболее распространенные множительные приставки:

• Сила тока, Амперы (A): 1 килоампер (1 kА) = 1000 А. 1 миллиампер (1 mA) = 0,001 A. 1 микроампер (1 µA) = 0,000001 A.
• Напряжение, Вольты (V): 1 киловольт (1kV) = 1000 V. 1 милливольт (1 mV) = 0,001 V. 1 микровольт (1 µV) = 0,000001 V.
• Сопротивление, Омы (Om): 1 мегаом (1 MOm) = 1000000 Om. 1 килоом (1 kOm) = 1000 Om.
• Мощность, Ватты (W): 1 мегаватт (1 MW) = 1000000 W. 1 киловатт (1 kW) = 1000 W. 1 милливатт (1 mW) = 0,001 W.

Для переменного тока

В цепи переменного тока закон Ома может иметь некоторые особенности, описанные ниже.

Импеданс, Z

В цепи переменного тока, сопротивление кроме активной (R), может иметь как емкостную (C), так и индуктивную (L) составляющие. В этом случае вводится понятие электрического импеданса, Z (полного или комплексного сопротивления для синусоидального сигнала). Упрощенные схемы комплексного сопротивления приведены на рисунках ниже, слева для последовательного, справа для параллельного соединения индуктивной и емкостной составляющих.

Также, полное сопротивление, Z зависит не только от емкостной (C), индуктивной (L) и активной (R) составляющих, но и от частоты переменного тока.

Импеданс, Полное сопротивление, Z
При последовательном включении R, L, C	При параллельном включении R, L, C
Z=√(R 2 +(ωL-1/ωC) 2 )	Z=1/ √(1/R 2 +(1/ωL-ωC) 2 )
где,
ω = 2πγ – циклическая, угловая частота; γ – частота переменного тока.

Коэффициент мощности, Cos(φ)

Коэффициент мощности, в самом простом понимании, это отношение активной мощности (P) потребителя электрической энергии к полной (S) потребляемой мощности, т. е.

Он также показывает насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения.
Изменяется от 0 до 1. Если нагрузка не содержит реактивных составляющих (емкостной и индуктивной), то коэффициент мощности равен единице.
Чем ближе Cos(φ) к единице, тем меньше потерь энергии в электрической цепи.

Исходя из вышеперечисленных понятий импеданса Z и коэффициента мощности Cos(φ), характерных для переменного тока, выведем формулу закона Ома, коэффициента мощности и их производные для цепей переменного тока:

I = U / Z	где	I – сила переменного тока, измеряемая в Амперах, (A)
		U – напряжение переменного тока, измеряемое в Вольтах, (V)
		Z – полное сопротивление (импеданс), измеряется в Омах, (Ω)

Сила тока,	I=	U/Z	P/(U× Cos(φ))	√(P/Z)
Напряжение,	U=	I×Z	P/(I× Cos(φ))	√(P×Z)
Полное сопротивление, импеданс	Z=	U/I	P/I²	U²/P
Мощность,	P=	I²×Z	I×U× Cos(φ)	U²/Z

Программа «КИП и А» имеет в своем составе блок расчета закона Ома как для постоянного и переменного тока, так и для расчета импеданса и коэффициента мощности Cos(φ). Скриншоты представлены на рисунках внизу:

Закон Ома – физический закон, определяющий зависимость между электрическими величинами – напряжением, сопротивлением и током для проводников.
Впервые открыл и описал его в 1826 году немецкий физик Георг Ом, показавший (с помощью гальванометра) количественную связь между электродвижущей силой, электрическим током и свойствами проводника, как пропорциональную зависимость.
Впоследствии свойства проводника, способные противостоять электрическому току на основе этой зависимости, стали называть электрическим сопротивлением (Resistance), обозначать в расчётах и на схемах буквой R и измерять в Омах в честь первооткрывателя.
Сам источник электрической энергии также обладает внутренним сопротивлением, которое принято обозначать буквой r.

Закон Ома для участка цепи

Со школьного курса физики всем хорошо известна классическая трактовка Закона Ома:

Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Это значит, если к концам проводника сопротивлением R = 1 Ом приложено напряжение U = 1 Вольт, тогда величина тока I в проводнике будет равна 1/1 = 1 Ампер.

Отсюда следуют ещё два полезных соотношения:

Если в проводнике, сопротивлением 1 Ом, протекает ток 1 Ампер, значит на концах проводника напряжение 1 Вольт (падение напряжения).

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

Вышеописанные формулы в таком виде могут быть применимы для переменного тока лишь в том случае, если цепь состоит только из активного сопротивления R.
Кроме того, следует помнить, что Закон Ома справедлив только для линейных элементов цепи.

Предлагается простой Онлайн-калькулятор для практических расчётов.

Закон Ома. Расчёт напряжения, сопротивления, тока, мощности.
После сброса ввести два любых известных параметра.

Закон Ома для замкнутой цепи

Если к источнику питания подключить внешнюю цепь сопротивлением R, в цепи пойдёт ток с учётом внутреннего сопротивления источника:

I – Сила тока в цепи.
– Электродвижущая сила (ЭДС) – величина напряжения источника питания не зависящая от внешней цепи (без нагрузки). Характеризуется потенциальной энергией источника.
r – Внутреннее сопротивление источника питания.

Для электродвижущей силы внешнеее сопротивление R и внутреннее r соединены последовательно, значит величина тока в цепи определится значением ЭДС и суммой сопротивлений: I = /(R+r) .

Напряжение на выводах внешней цепи определится исходя из силы тока и сопротивления R соотношением, которое уже рассматривалось выше: U = IR.
Напряжение U, при подключении нагрузки R, всегда будет меньше чем ЭДС на величину произведения I*r, которую называют падением напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания.
С этим явлением мы сталкиваемся достаточно часто, когда видим в работе частично разряженные батарейки или аккумуляторы.
По мере разряда, увеличивается их внутреннее сопротивление, следовательно, увеличивается падение напряжение внутри источника, значит уменьшается внешнее напряжение U = – I*r.
Чем меньше ток и внутреннее сопротивление источника, тем ближе по значению его ЭДС и напряжение на его выводах U.
Если ток в цепи равен нулю, следовательно, = U. Цепь разомкнута, ЭДС источника равна напряжению на его выводах.

В случаях, когда внутренним сопротивлением источника можно пренебречь (r ≈ 0), напряжение на выводах источника будет равно ЭДС ( ≈ U ) независимо от сопротивления внешней цепи R.
Такой источник питания называют источником напряжения.

Закон Ома для переменного тока

При наличии индуктивности или ёмкости в цепи переменного тока необходимо учитывать их реактивное сопротивление.
В таком случае запись Закона Ома будет иметь вид:

Здесь Z – полное (комплексное) сопротивление цепи – импеданс. В него входит активная R и реактивная X составляющие.
Реактивное сопротивление зависит от номиналов реактивных элементов, от частоты и формы тока в цепи.
Более подробно ознакомится с комплексным сопротивлением можно на страничке импеданс.

С учётом сдвига фаз φ, созданного реактивными элементами, для синусоидального переменного тока обычно записывают Закон Ома в комплексной форме:

– комплексная амплитуда тока. = I_ampe jφ
– комплексная амплитуда напряжения. = U_ampe jφ
– комплексное сопротивление. Импеданс.
φ – угол сдвига фаз между током и напряжением.
e – константа, основание натурального логарифма.
j – мнимая единица.
I_amp , U_amp – амплитудные значения синусоидального тока и напряжения.

Нелинейные элементы и цепи

Закон Ома не является фундаментальным законом природы и может быть применим в ограниченных случаях, например, для большинства проводников.
Его невозможно использовать для расчёта напряжения и тока в полупроводниковых или электровакуумных приборах, где эта зависимость не является пропорциональной и её можно определять только с помощью вольтамперной характеристики (ВАХ). К данной категории элементов относятся все полупроводниковые приборы (диоды, транзисторы, стабилитроны, тиристоры, варикапы и т.д.) и электронные лампы.
Такие элементы и цепи, в которых они используются, называют нелинейными.

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

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

Закон Ома для участка цепи:

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

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

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

Формула: U=IR

R— электрическое сопротивление (в системе СИ измеряется — Ом).

• Электрическое сопротивление R это отношение напряжения на концах проводника к силе тока, текущего по проводнику.
• Формула R=frac

Определение единицы сопротивления — Ом

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

Закон Ома для полной цепи

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

Формула I=frac <varepsilon>

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

Как запомнить формулы закона Ома

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

.

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

Смотри также:

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

Электрический ток и закон Ома

Определение 1

Электрический ток характеризуется упорядоченным (направленным) передвижением заряженных частиц под влиянием электрического поля. Такими частицами выступают ионы, протоны и электроны.

Действие электрического тока

При помещении изолированного проводника в электрическое поле $\vec{E}$ произойдет воздействие на свободные заряды $q$ силы:

$\vec{E}=q\vec{E}$

Результатом такого воздействия становится возникновение в проводнике кратковременного перемещения свободных зарядов. Данный процесс завершится, если собственное электрическое поле возникших на поверхности проводника зарядов полностью компенсирует внешнее поле. При этом внутри проводника результирующее электростатическое поле будет иметь нулевое значение.

В проводниках при определенном условии становится возможным возникновение непрерывного упорядоченного движения свободных носителей электрозаряда. Это движение называют электрическим током. В качестве направления электрического тока принимается направление движения свободных положительных зарядов.

Существование электрического тока в проводнике требует создания в нем электрического поля. В качестве количественной меры электрического тока выступает сила тока $I$:

$I=\frac{\Delta q}{\Delta t}$

При условии неизменности силы тока и его направления, он будет называться постоянным. При этом возникновение постоянного электротока становится возможным только в замкнутой цепи. В различных точках такой цепи электрическое поле будет неизменным во времени.

Существование постоянного тока требует наличия в электрической цепи устройства, которое способно создавать и поддерживать на участках цепи разности потенциалов. Это происходит благодаря работе сил неэлектростатического происхождения.

Определение 2

Сторонними называются те силы неэлектростатического происхождения, которые действуют со стороны источников тока. их воздействие осуществляется на свободные носители заряда.

Движение электрических зарядов под воздействием сторонних сил происходит внутри источника тока в противодействие силам электростатического поля. Благодаря этому в замкнутой цепи поддерживается постоянный электроток. При перемещающихся электрозарядах по цепи постоянного тока, воздействующие сторонние силы совершают работу. Электродвижущая сила источника (ЭДС) рассчитывается по формуле:

$\delta=\frac{A_ст}{q}$

ЭДС, таким образом, ЭДС определяется работой, которая совершается сторонними силами при перемещении положительного единичного заряда. Электродвижущая сила, подобно разности потенциалов, измеряется в вольтах(В).

Замечание 1

Работа сторонних сил (при перемещении положительного единичного заряда по замкнутой цепи постоянного тока) характеризуется суммой ЭДС, действующих в данной цепи. Работа электростатического поля при этом будет иметь нулевое значение.

Цепь постоянного тока возможно разбить на отдельные участки. Те участки, на которых сторонние силы не действуют (не содержащие источников тока), считаются однородными. Участки, которые включают источники тока, считаются неоднородными.

При условии перемещения единичного положительного заряда по определенному участку цепи, работа будет совершаться не только электростатическими (кулоновскими) силами, но и сторонними.

Работа электростатических сил характеризуется разностью потенциалов $\Delta ф_12=φ_1-φ_2$ между начальной (1) и конечной (2) точками на неоднородном участке.

Работа сторонних сил равнозначна электродвижущей силе $\delta_12$, которая действует на отдельном участке. Таким образом, полная работа определяется формулой:

$U_12=ф_1-ф_2+\delta_12$

Величину $U_12$ принято считать напряжением на участке цепи (1-2). В случае с однородным участком, напряжение будет определяться разностью потенциалов:

$U_12=ф_1-ф_2$

Сопротивление и закон Ома

В 1826 г. физик Г. Ом экспериментальным способом установил пропорциональность силы тока, текущего по однородному металлопроводнику, напряжению на его концах.

$I=\frac{1}{R}U$

$RI=U$

Величину $R$ называют в физике электрическим сопротивлением. Проводник с таким сопротивлением называется резистором. Вышеприведенная формула характеризует закон Ома при однородном участке цепи. Согласно этому закону, в проводнике сила тока будет прямо пропорциональной напряжению с обратной пропорциональностью сопротивлению проводника.

Проводники, которые подчиняются закону Ома, называют линейными. Графически зависимость силы тока и напряжения изображается в виде прямой линии через начало координат.

Многие устройства и материалы не подчиняются закону Ома. К таковым относятся:

• газоразрядная лампа;
• полупроводниковый диод.

Отклонение от закона Ома наблюдается и у металлических проводников при токах довольно большой силы. Это объясняется усилением электрического сопротивления при увеличении температуры. Данный закон для участка цепи с ЭДС записывается в такой форме:

$IR=U-12=ф_1-ф_2+\delta=\delta ф_12+\delta$

Это соотношение называется обобщенным (для неоднородного участка цепи).

Закон Ома для полной цепи

Для полной цепи закон Ома звучит так: сила тока в ней равнозначна электродвижущей силе источника, деленной на сумму сопротивлений в однородном и неоднородном участках.

Сопротивление для неоднородного участка характеризуется внутренним сопротивлением источника тока. Сила тока при коротком замыкании считается максимально возможной силой, которая может быть получена от данного источника с внутренним сопротивлением и электродвижущей силой.

При малом внутреннем сопротивлении ток короткого замыкания может оказаться очень большим, что спровоцирует разрушение источника или электрической цепи. У свинцовых аккумуляторов, например, задействованных в автомобилях, сила тока такого замыкания может составить несколько сотен ампер.

Особо опасными короткие замыкания будут в осветительных сетях, которые питаются от подстанций (тысячи ампер). Во избежание разрушительного воздействия таких токов в цепь включают специальные предохранители.

В определенных случаях с целью предотвращения опасности силы тока короткого замыкания, к источнику подсоединяют в последовательном порядке внешнее сопротивление. При разомкнутости внешней цепи, разность потенциалов на полюсах батареи равнозначна ее ЭДС.

В ситуации, если внешнее нагрузочное включено, а через батарею течет ток, на ее полюсах разность потенциалов определяется формулой:

$\Delta ф_ba=\delta-Ir$

2. Закон Ома для участка и полной цепи

Закон Ома для участка цепи: сила тока I на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению U на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлению R.

Формула закона: I=. Отсюда запишем формулыU= IR и R =.

Рис.1.Участок цепи Рис.2.Полная цепь

Закон Ома для полной цепи: сила тока I полной электрической цепи равна ЭДС (электродвижущей силе) источника тока Е, деленной на полное сопротивление цепи (R + r). Полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений внешней цепи R и внутреннего r источника тока. Формула закона I = . На рис. 1 и 2 приведены схемы электрических цепей.

3. Последовательное и параллельное соединение проводников

Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно. Смешанное соединение сочетает оба эти соединения.

Сопротивление, при включении которого вместо всех других проводников, находящихся между двумя точками цепи, ток и напряжение остаются неизменными, называют эквивалентным сопротивлением этих проводников.

Последовательное соединение

Последовательным называется соединение, при котором каждый проводник соединяется только с одним предыдущим и одним последующим проводниками.

Как следует из первого правила Кирхгофа, при последовательном соединении проводников сила электрического тока, протекающего по всем проводникам, одинакова (на основании закона сохранения заряда).

1. При последовательном соединении проводников (рис. 1) сила тока во всех проводниках одинакова: I₁ = I₂ =  I₃ = I

Рис. 1. Последовательное соединение двух проводников.

2. Согласно закону Ома, напряжения U₁ и U₂ на проводниках равны U₁ = IR₁,  U₂ = IR₂, U₃ = IR₃.

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

U = U₁ + U₂ + U₃

По закону Ома, напряжения U_1,U₂на проводниках равны U₁ = IR₁,  U₂ = IR₂, В соответствии вторым правилом Кирхгофа напряжение на всем участке:

U = U₁ + U₂ = IR₁+ IR₂ = I(R₁+ R₂)= I·R. Получаем: R = R₁ + R₂ 

Общее напряжение U на проводниках равно сумме напряжений U₁, U_{2 ,}U₃ равно: U = U₁ + U₂ + U₃ = I·(R₁ + R₂ + R₃)  = IR

где R_ЭКВ – эквивалентное сопротивление всей цепи. Отсюда: R_ЭКВ = R₁ + R₂ + R₃

При последовательном соединении эквивалентное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков цепи: R _ЭКВ= R₁ + R₂ + R₃+…

Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.

Из закона Ома следует: при равенстве сил тока при последовательном соединении:

I = ,I = . Отсюда = или =, т. е. напряжения на отдельных участках цепи прямо пропорциональны сопротивлениям участков.

При последовательном соединении n одинаковых проводников общее напряжение равно произведению напряжению одного U₁ на их количество n:

U_ПОСЛЕД= n ·U₁. Аналогично для сопротивлений: R_ПОСЛЕД = n· R₁

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

Закон

Ома: значение, формула и сопротивление

Закон Ома был сформулирован в 1827 году немецким физиком Георгом Симоном Омом на основе экспериментов, которые он проводил с простыми электрическими цепями, содержащими провода различной длины.

Закон Ома является одним из самых фундаментальных и важных принципов электрических цепей.

Закон Ома утверждает, что напряжение в двух точках электрической цепи прямо пропорционально 0003 текущий , проходящий между этими двумя точками. Константа пропорциональности равна сопротивлению .

Формула закона Ома:

Здесь V — напряжение на проводнике, I — ток, протекающий через проводник, а R — электрическое сопротивление проводника. Сопротивление в законе Ома всегда равно постоянному значению и может быть рассчитано путем проведения серии измерений напряжения и тока в подходящем диапазоне значений перед нанесением данных на прямолинейный график и вычислением его градиента.

Прежде чем продолжить объяснение закона Ома, мы должны рассмотреть некоторые основные понятия, касающиеся электрических цепей.

Закон Ома: электрические цепи

Электрическая цепь представляет собой набор электрических компонентов, соединенных проводниками, по которым может проходить электрический ток. Электрический ток состоит из движущихся электронов, которые обтекают провод под действием приложенного напряжения. Чтобы электрические компоненты могли пропускать электрический заряд, они должны быть изготовлены из электропроводящие материалы . Проводник представляет собой материал или электрический компонент, который способствует прохождению заряда (электрического тока) в одном или нескольких направлениях. Мы говорим, что такие материалы являются хорошими проводниками электричества.

Пример электрической цепи, адаптировано из изображения: MikeRun CC BY-SA 4.0

Металлы являются хорошими проводниками электричества, поэтому мы создаем электрические цепи, такие как те, которые используются в бытовой электронике, из меди , который обладает высокой проводимостью.

При изучении электрических цепей мы часто делаем различие между омическими проводниками и неомическими проводниками.

Омический проводник — это проводник, который подчиняется закону Ома.

График зависимости напряжения от силы тока омического проводника имеет линейную зависимость, чего нельзя сказать о неомических проводниках.

График зависимости напряжения от тока для омического и неомического материала, Iñaki Caparros-StudySmarter Originals

Неомический проводник не подчиняется закону Ома. Зависимость между напряжением и током для неомического проводника нелинейна.

Поведение неомических проводников не обязательно такое же, как показано на рисунке выше. Важной особенностью является то, что существует нелинейная зависимость между током и напряжением, что означает, что график зависимости напряжения от тока не является прямой линией. Некоторыми примерами неомических проводников являются нити накала лампы или некоторые полупроводники, такие как транзисторы или диоды.

Некоторые материалы плохо проводят электричество. Мы называем такие материалы или электрические компоненты, изготовленные из таких материалов, как изоляторы .

Изоляторы могут использоваться для замедления или остановки потока заряда и могут использоваться в различных реальных условиях, например, в качестве пластикового покрытия электрических проводов, которое защищает нас от удара электрическим током.

Закон Ома: напряжение

Напряжение также известно как разность потенциалов. Разность потенциалов между двумя точками проводника равна разнице электрических потенциалов между двумя точками. Разность потенциалов в электрической цепи создается элементами или батареями. В стандартных единицах мы выражаем разность потенциалов/напряжение в вольт (В).

В электрических цепях напряжение генерируется ячейкой или батареей, у которых есть положительная клемма с более высоким потенциалом и отрицательная клемма с более низким потенциалом.

Закон Ома: Ток

Ток – это скорость потока электрического заряда. Прибор, который мы используем для измерения силы тока в электрической цепи, называется амперметром . Стандартной единицей электрического тока является А мпер (А).

Закон Ома: сопротивление

Сопротивление — это мера сопротивления проводников потоку электричества. Стандартной единицей измерения сопротивления является O hm (Ом). Сопротивление электрического проводника увеличивается с длиной и уменьшается с толщиной. Сопротивление также зависит от типа материала, из которого он изготовлен.

Алюминиевый провод имеет более высокое сопротивление, чем медный провод той же длины и площади поперечного сечения, что означает, что медь является лучшим проводником электричества, чем алюминий. Но алюминиевый провод имеет меньшее сопротивление, чем медный провод, в четыре раза превышающий его длину.

Чтобы увеличить электрическое сопротивление электрической цепи, мы можем добавить компонент, называемый резистором . Фиксированный резистор подчиняется закону Ома, и разные фиксированные резисторы имеют разное постоянное сопротивление для разных целей.

Примеры резисторов с различным сопротивлением в электрических цепях, wikipedia.org

Вывод закона Ома

Точного вывода формулы закона Ома не существует. Как упоминалось ранее, закон был сформулирован в 1827 году Георгом Симоном Омом, но это эмпирический закон, а это означает, что он изначально был основан на наблюдениях, а не выведен из первых принципов. Ом открыл закон, наблюдая за поведением омических проводников при подаче на них тока. Основываясь на полученных данных, Ом констатировал наличие линейной зависимости между током и силой тока, но теоретически закон не вывел.

Новый взгляд на формулу закона Ома

Теперь, когда мы выяснили, что означает каждый термин в законе Ома, давайте вспомним формулу:

Или, выражаясь словами: уравнение, что существует прямая зависимость между напряжением и силой тока. Мы говорим, что напряжение на проводнике прямо пропорционально протекающему по нему току. Это означает, что если мы увеличим ток, проходящий через проводник, в определенный раз, напряжение увеличится во столько же раз, и наоборот. Например, если мы удвоим разность потенциалов на проводе, ток, проходящий через него, также удвоится.

Мы можем изменить формулу закона Ома, чтобы сделать сопротивление или ток объектом формулы. Если мы знаем значения любых двух переменных в законе Ома, мы можем вычислить значение оставшейся отсутствующей переменной. Например, если мы знаем ток, проходящий через компонент в электрической цепи, и мы также знаем разность потенциалов между двумя сторонами компонента, мы можем рассчитать сопротивление проводника по следующей формуле:

Это по-прежнему закон Ома, только измененный, чтобы сделать R предметом формулы. Точно так же, если мы знаем разность потенциалов на компоненте и его сопротивление, мы можем вычислить ток I, проходящий через него: мы знаем значения двух других.

Треугольник закона Ома с напряжением (V), током (I) и сопротивлением (R), Iñáki Caparros-StudySmarter Originals

Этот треугольник называется треугольником закона Ома . Чтобы напомнить себе, как вычислять каждый из V, I и R, мы создали треугольник с V в верхнем сегменте и I и R в нижних сегментах. Чтобы вычислить значение любой из переменных в нижней части треугольника, мы просто делим значение V на значение другой оставшейся переменной в нижней части треугольника. V просто рассчитывается путем умножения значений двух переменных в нижнем сегменте треугольника, а именно I и R.

Если вам сложно переставить уравнения, вы можете предпочесть вычислить V, I и R с помощью треугольника закона Ома. Только не забудьте нарисовать треугольник и разделить его на три части: часть вверху, содержащая V, и две нижние части, содержащие I и R.

Батарея 9 В производит ток силой 3 А в проводе. Каково сопротивление провода?

Для решения этой задачи воспользуемся законом Ома. Используя наши знания о преобразовании уравнений или законе треугольника Ома, мы находим, что формула для вычисления сопротивления:

Чтобы найти любую из двух переменных нижнего уровня треугольника закона Ома, мы делим напряжение на другую переменную нижнего уровня. В этом случае делим V на I, чтобы найти R.

Следовательно, сопротивление провода в данном примере равно:

Определить напряжение электрической цепи с током 0,5 А и сопротивлением 20 Ом .

В этом случае нам нужно использовать первую форму закона Ома. Формулу закона Ома для напряжения находим по треугольнику закона Ома:

Теперь мы можем ввести данные для электрической цепи, приведенные в вопросе, подставив 0,5 А для тока и 20 Ом для сопротивления: переключатель замкнут.

Электрическая цепь с напряжением V= 30 В и сопротивлением R= 10 Ом, Iñaki Caparros-StudySmarter Originals

Как видно из рисунка выше, электрическая цепь имеет разность потенциалов 30 В на своих клеммах, и резистор имеет сопротивление 10 Ом. Мы должны изменить первоначальную форму формулы закона Ома. Если мы посмотрим на треугольник закона Ома, мы можем изменить формулу для расчета тока:

Используя значения переменных, представленных на рисунке, мы можем рассчитать ток следующим образом:

Закон Ома – основные выводы в двух точках электрической цепи пропорционально

току , проходящему через нее, а константой пропорциональности является сопротивление .
• Общее выражение для закона Ома: В = ИК .
• Электрическая цепь представляет собой набор электрических компонентов, соединенных проводами, по которым протекает электрический заряд. Он состоит из элементов из проводящих материалов, которые позволяют электрическим зарядам двигаться по ним. Материалы, плохо проводящие электричество, называются изоляторами .
• Напряжение — это разность электрических потенциалов между двумя точками. Стандартной единицей напряжения является вольт (В) .
• Ток — скорость потока электрического заряда. Стандартной единицей силы тока является ампера (А) .
• Сопротивление — это свойство проводника сопротивляться потоку электрического заряда. Стандартной единицей измерения сопротивления является Ом (Ом) .
• Закон Ома можно использовать для расчета напряжения, сопротивления и тока электрических проводников при условии, что известны две другие переменные. Один из способов запомнить формулу закона Ома — это Треугольник закона Ома .

9.4 Закон Ома – University Physics Volume 2

Глава 9. Ток и сопротивление

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Описывать закон Ома
• Распознать, когда применяется закон Ома, а когда нет

До сих пор в этой главе мы обсуждали три электрических свойства: ток, напряжение и сопротивление. Оказывается, многие материалы демонстрируют простую зависимость между значениями этих свойств, известную как закон Ома. Многие другие материалы не показывают этой взаимосвязи, поэтому, несмотря на то, что он называется законом Ома, он не считается законом природы, как законы Ньютона или законы термодинамики. Но это очень полезно для расчетов с материалами, которые подчиняются закону Ома.

Описание закона Ома

Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению В . Немецкий физик Георг Симон Ом (1787–1854) был первым, кто экспериментально продемонстрировал, что ток в металлической проволоке прямо пропорционален приложенному напряжению :

[латекс]I\phantom{\rule{0,2em}{ 0ex}}\text{∝}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}V.[/latex]

Это важное соотношение является основой для Закон Ома . Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, где напряжение является причиной, а ток – следствием. Это эмпирический закон, то есть экспериментально наблюдаемое явление, подобное трению. Такая линейная зависимость не всегда имеет место. Любой материал, компонент или устройство, которые подчиняются закону Ома, где ток через устройство пропорционален приложенному напряжению, известен как омический материал или омический компонент. Любой материал или компонент, который не подчиняется закону Ома, известен как неомический материал или неомический компонент.

Эксперимент Ома

В статье, опубликованной в 1827 году, Георг Ом описал эксперимент, в котором он измерял напряжение и ток в различных простых электрических цепях, содержащих провода различной длины. Аналогичный эксперимент показан на рис. 9.19. Этот эксперимент используется для наблюдения за током через резистор, возникающим в результате приложенного напряжения. В этой простой схеме резистор соединен последовательно с батареей. Напряжение измеряется вольтметром, который необходимо поставить на резистор (параллельно резистору). Ток измеряется амперметром, который должен быть подключен к резистору (последовательно с резистором).

Рисунок 9.19  Экспериментальная установка, используемая для определения того, является ли резистор омическим или неомическим устройством. (а) Когда батарея присоединена, ток течет по часовой стрелке, а показания вольтметра и амперметра положительны. б) при переключении выводов батареи ток течет против часовой стрелки, а показания вольтметра и амперметра отрицательные.

В этой обновленной версии оригинального эксперимента Ома было выполнено несколько измерений тока для нескольких разных напряжений. Когда батарея была подключена, как показано на рисунке 9. 19(а), ток протекал по часовой стрелке, а показания вольтметра и амперметра были положительными. Изменится ли поведение тока, если ток течет в противоположном направлении? Чтобы заставить ток течь в противоположном направлении, выводы батареи можно поменять местами. При переключении выводов батареи показания вольтметра и амперметра были отрицательными, поскольку ток протекал в противоположном направлении, в данном случае против часовой стрелки. Результаты аналогичного эксперимента показаны на рисунке 9..20.

Рисунок 9.20  Резистор включен в цепь с батареей. Приложенное напряжение варьируется от -10,00 В до +10,00 В, увеличиваясь с шагом 1,00 В. На графике показаны значения напряжения в зависимости от тока, типичные для случайного экспериментатора.

В этом эксперименте напряжение, прикладываемое к резистору, изменяется от −10,00 до +10,00 В с шагом 1,00 В. Измеряются ток через резистор и напряжение на резисторе. Строится график зависимости напряжения от тока, и результат приблизительно линейный. Наклон линии – это сопротивление или напряжение, деленное на ток. Этот результат известен как закон Ома:

[latex]V=IR,[/latex]

, где V — это напряжение, измеренное в вольтах на рассматриваемом объекте, I — это ток, измеренный через объект в амперах, а R — это сопротивление в единицах Ом. Как указывалось ранее, любое устройство, демонстрирующее линейную зависимость между напряжением и током, известно как омическое устройство. Таким образом, резистор является омическим устройством.

Пример

Измерение сопротивления

Угольный резистор при комнатной температуре [латекс]\left(20\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{°}\text{C}\right)[/ латекс] прикреплен к 9Батарея 0,00 В, а ток, измеренный через резистор, равен 3,00 мА. а) Чему равно сопротивление резистора в омах? (b) Если температура резистора увеличивается до [латекс]60\фантом{\правило{0.2em}{0ex}}\текст{°}\текст{С}[/латекс] путем нагревания резистора, что ток через резистор?

Стратегия

(a) Сопротивление можно найти с помощью закона Ома. {3}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{Ω}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}=3.00\phantom{\rule{0.2em}{0ex} }\text{k}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{Ω}.[/latex] 9{-3}\text{A}=3.06\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{мА}.[/latex]

Значимость

Изменение температуры [латекс]40\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{°}\text{C}[/latex] привело к изменению тока на 2,00%. Это может показаться не очень большим изменением, но изменение электрических характеристик может оказать сильное влияние на схемы. По этой причине многие электронные устройства, такие как компьютеры, содержат вентиляторы для отвода тепла, рассеиваемого компонентами электрических цепей.

Проверьте свое понимание

Напряжение, подаваемое в ваш дом, изменяется как [латекс]V\left(t\right)={V}_{\text{max}}\phantom{\rule{0.2em}{0ex} }\text{sin}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\left(2\pi ft\right)[/latex]. Если к этому напряжению подключить резистор, будет ли по-прежнему действовать закон Ома [latex]V=IR[/latex]?

Показать решение

Да, закон Ома остается в силе. В каждый момент времени ток равен [latex]I\left(t\right)=V\left(t\right)\text{/}R[/latex], поэтому ток также является функцией времени. , [латекс] I \ влево (т \ вправо) = \ frac {{V} _ {\ text {max}}} {R} \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {sin} \ phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\left(2\pi ft\right)[/latex].

Посмотрите, как формула закона Ома соотносится с простой цепью. Отрегулируйте напряжение и сопротивление и посмотрите, как изменится ток в соответствии с законом Ома. Размеры символов в уравнении изменяются в соответствии с принципиальной схемой.

Неомические устройства не демонстрируют линейной зависимости между напряжением и током. Одним из таких устройств является полупроводниковый элемент схемы, известный как диод. Диод представляет собой схемное устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении. Схема простой цепи, состоящей из батареи, диода и резистора, показана на рисунке 9..21. Хотя мы не рассматриваем теорию диода в этом разделе, диод можно проверить, чтобы увидеть, является ли он омическим или неомическим устройством.

Рисунок 9.21  Диод — это полупроводниковое устройство, пропускающее ток, только если диод смещен в прямом направлении, что означает, что анод положительный, а катод отрицательный.

График зависимости тока от напряжения показан на рис. 9.22. Обратите внимание, что поведение диода показано как зависимость тока от напряжения, тогда как работа резистора показана как зависимость напряжения от тока. Диод состоит из анода и катода. Когда анод имеет отрицательный потенциал, а катод — положительный, как показано в части (а), говорят, что диод имеет обратное смещение. При обратном смещении диод имеет чрезвычайно большое сопротивление, и через диод и резистор протекает очень небольшой ток — практически нулевой ток. По мере увеличения напряжения, приложенного к цепи, ток остается практически нулевым, пока напряжение не достигнет напряжения пробоя и диод не начнет проводить ток, как показано на рисунке 9..22. Когда батарея и потенциал на диоде меняются местами, что делает анод положительным, а катод отрицательным, диод проводит ток, и ток течет через диод, если напряжение больше 0,7 В. Сопротивление диода близко к нулю. (Это причина резистора в цепи; если бы его не было, ток стал бы очень большим.) Из графика на Рисунок 9.22 видно, что напряжение и ток не имеют линейной зависимости. Таким образом, диод является примером неомического устройства.

Рисунок 9.22  Когда напряжение на диоде отрицательное и малое, через диод протекает очень небольшой ток. Когда напряжение достигает напряжения пробоя, диод открывается. Когда напряжение на диоде положительное и превышает 0,7 В (фактическое значение напряжения зависит от диода), диод проводит ток. По мере увеличения приложенного напряжения ток через диод увеличивается, но напряжение на диоде остается приблизительно равным 0,7 В. Закон

Ома обычно формулируется как [латекс]V=IR[/латекс], но первоначально он формулировался как микроскопический. зрения, с точки зрения плотности тока, проводимости и электрического поля. Этот микроскопический взгляд предполагает, что пропорциональность [латекс]V\propto I[/латекс] возникает из-за скорости дрейфа свободных электронов в металле, возникающей в результате приложенного электрического поля. Как указывалось ранее, плотность тока пропорциональна приложенному электрическому полю. Переформулировка закона Ома приписывается Густаву Кирхгофу, чье имя мы снова встретим в следующей главе.

Резюме

• Закон Ома представляет собой эмпирическую зависимость тока, напряжения и сопротивления для некоторых распространенных типов элементов схемы, включая резисторы. Это не относится к другим устройствам, таким как диоды.
• Одна формулировка закона Ома дает отношение между током I , напряжением В и сопротивлением R в простой цепи как [латекс]В=IR[/латекс].
• Еще одно утверждение закона Ома на микроскопическом уровне: [латекс]J=\sigma E[/латекс].

Концептуальные вопросы

При определении поля по потенциалу сопротивление определялось как [латекс]R\экв\фрак{В}{I}[/латекс]. В этом разделе мы представили закон Ома, который обычно выражается как [латекс]V=IR[/латекс]. Уравнения выглядят совершенно одинаково. В чем разница между законом Ома и определением сопротивления?

Ниже показаны результаты эксперимента, в котором четыре устройства были подключены к источнику переменного напряжения. Увеличивают напряжение и измеряют ток. Какое устройство, если таковое имеется, является омическим устройством?

Показать решение

Устройство B показывает линейную зависимость, а устройство является омическим.

Ток I измеряется через образец омического материала при приложении напряжения В . а) Какова сила тока, когда напряжение удваивается до 2 В (примем, что изменение температуры материала незначительно)? (b) Какое напряжение приложено, если измеренный ток равен 0,2 I (примем, что изменение температуры материала незначительно)? Что произойдет с током, если в материале напряжение останется постоянным, а температура материала значительно возрастет?

Проблемы

Резистор [латекс]2.2\text{-k}\phantom{\rule{0. 2em}{0ex}}\text{Ом}[/латекс] подключен к батарейке типа D (1,5 В). Какой ток через резистор?

Резистор с номиналом [латекс]250\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{k}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{Ом}[/latex] подключен к двум батареям D-элементов (каждая 1,50 В) последовательно с общим напряжением 3,00 В. Производитель заявляет, что их резисторы находятся в пределах 5% от номинального значения. Каковы возможный минимальный ток и максимальный ток через резистор? 9{5}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}}\text{Ω}\phantom{\rule{0.2em}{0ex}},\phantom{\rule{0.8em}{0ex}}{I } _ {\ text {max}} = 11,43 \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ mu \ phantom {\ rule {0.2em} {0ex}} \ text {A} \ hfill \ end {array }[/латекс]

Резистор соединен последовательно с источником питания 20,00 В. Мера тока 0,50 А. Чему равно сопротивление резистора?

Резистор включен в цепь с регулируемым источником напряжения. Напряжение на резисторе и ток через резистор, а также измерения показаны ниже. Оцените сопротивление резистора.

Показать решение

[латекс]R=100\фантом{\правило{0.2em}{0ex}}\текст{Ω}[/латекс]

В следующей таблице показаны измерения тока и напряжения на образце материала. Нанесите данные и, предполагая, что объект является омическим устройством, оцените сопротивление.

I (А)	В (В)
0	3
2	23
4	39
6	58
8	77
10	100
12	119
14	142
16	162

Глоссарий

Диод

Устройство неомической цепи, допускающее протекание тока только в одном направлении

Закон Ома

эмпирическое соотношение, утверждающее, что ток I пропорционален разности потенциалов V ; его часто записывают как [латекс]V=IR[/латекс], где R — сопротивление

.

омический

тип материала, для которого справедлив закон Ома, то есть падение напряжения на приборе равно произведению силы тока на сопротивление

неомический

тип материала, для которого не выполняется закон Ома

Лицензии и авторские права

Закон Ома. Автор: : Колледж OpenStax. Расположен по адресу : https://openstax.org/books/university-physics-volume-2/pages/9-4-ohms-law. Лицензия : CC BY: Attribution . Условия лицензии : Скачать бесплатно по адресу https://openstax.org/books/university-physics-volume-2/pages/1-introduction

Активность: Эксперимент по закону Ома

Эта версия (07 февраля 2022 15:13) была одобрено Дугом Мерсером. Доступна ранее утвержденная версия (10 сентября 2019 г., 14:56).

Содержание

• Упражнение: Эксперимент по закону Ома — ADALM2000

  • Цель:

  • Основы электричества:

    • Плата за электричество:

    • Напряжение

    • Текущий

    • Сопротивление

    • Закон Ома

    • Давайте продемонстрируем это на эксперименте.

    • Материалы:

    • Ограничение тока до или после светодиода?

    • Измерение фактического напряжения и тока

    • Ресурсы и продолжение

Цель:

Рассматривается в этой лабораторной работе:
Как электрический заряд связан с напряжением, током и сопротивлением.
Что такое напряжение, ток и сопротивление.
Что такое закон Ома и как с его помощью понять электричество.
Простой эксперимент для демонстрации этих концепций.

Основы электричества:

Приступая к изучению электричества и электротехники, полезно начать с понимания основных взаимосвязей между напряжением, током и сопротивлением. Это три основные величины, необходимые для понимания и использования электричества. Поначалу эти концепции может быть трудно понять, потому что их нельзя физически «увидеть». Мы не можем увидеть невооруженным глазом энергию, текущую по проводу, или напряжение батареи, лежащей на скамейке. Даже молния в небе, хотя и видимая, на самом деле не является обменом энергией, происходящим от облаков к земле, а нагреванием воздуха проходящей через него энергией, что вызывает вспышки света. Чтобы обнаружить эту электрическую энергию, мы должны использовать измерительные инструменты, такие как мультиметры, осциллографы и анализаторы спектра, чтобы визуализировать то, что происходит с электрическими сигналами в системе. Не бойтесь, однако, эта лабораторная работа даст вам общее представление о напряжении, токе и сопротивлении и о том, как они связаны друг с другом.

Плата за электричество:

Электричество — это движение (поток) электронов. Электроны — это атомарные частицы с отрицательным зарядом. Перемещение этих зарядов можно использовать для выполнения работы. Лампочка, вентилятор, радиоприемник, мобильный телефон и т. д. используют движение электронов для выполнения какой-либо функции. Все они работают, используя один и тот же основной источник энергии: хранение и движение электронов.

Три основных принципа этой деятельности можно объяснить с помощью электронов или, точнее, создаваемого ими заряда:

1. Напряжение – это разница в заряде (больше электронов, меньше электронов) между двумя точками в пространстве.
2. Ток – это скорость, с которой заряд (электроны) течет между двумя точками, обычно через какой-либо материал.
3. Сопротивление – это способность материала сопротивляться потоку заряда (электрическому току). Материалы с очень низким сопротивлением называются проводниками. Материалы с очень высоким сопротивлением называются изоляторами.

Итак, когда мы говорим об этих значениях, мы на самом деле описываем движение заряда и, следовательно, поведение электронов. Цепь представляет собой замкнутый контур, который позволяет заряду перемещаться из одного места в другое. Компоненты в цепи позволяют нам контролировать этот заряд и использовать его для выполнения работы.

Георг Ом

Георг Ом был баварским ученым, изучавшим электричество. Ом начинается с описания единицы сопротивления, которая определяется током и напряжением. Итак, давайте начнем с напряжения и пойдем оттуда.

Напряжение

Мы определяем напряжение как количество потенциальной энергии между двумя точками цепи. Одна точка имеет больше заряда (электронов), чем другая. Эта разница заряда между двумя точками называется напряжением. Он измеряется в вольтах, что технически представляет собой разность потенциальной энергии между двумя точками, которые передают один джоуль энергии на кулон заряда, прошедшего через них (не паникуйте, если этот физический жаргон не имеет смысла, на самом деле это не так). важно на данный момент). Единица «вольт» названа в честь итальянского физика Алессандро Вольта, который изобрел то, что считается первой химической батареей. Напряжение обозначается в уравнениях и схемах заглавной буквой «V».

При описании электрических свойств, таких как напряжение, ток и сопротивление, часто используется аналогия с резервуаром для воды. В этой аналогии заряд аналогичен объему воды, напряжение представлено давлением воды (глубиной воды), а ток представлен потоком воды. Итак, для этой аналогии помните:

Вода = Заправка
Давление = Напряжение
Расход = Ток

Рассмотрим резервуар для воды на определенной высоте над землей. На дне этого бака есть шланг. Давление на конце шланга может представлять собой напряжение. Вода в баке представляет собой заряд. Чем больше воды в баке, тем выше заряд и тем больше давление измеряется на конце шланга.

Мы можем думать о резервуаре для воды как о батарее, месте, где мы храним определенное количество энергии, а затем высвобождаем ее. Если мы спустим наш бак на определенное количество, давление, создаваемое на конце шланга, упадет. Мы можем думать об этом как об уменьшении напряжения, например, когда фонарик тускнеет, когда батарейки садятся. Также уменьшается количество воды, протекающей через шланг. Меньшее давление означает, что течет меньше воды, что приводит нас к течению.

Текущий

Мы можем думать о количестве воды, протекающей по шлангу из резервуара, как о токе. Чем выше давление, тем выше расход, и наоборот. В случае с водой мы бы измерили объем воды, протекающей через шланг за определенный период времени. С электричеством мы измеряем количество заряда, протекающего по цепи за определенный период времени. Сила тока измеряется в амперах (обычно их просто называют «амперами»). Ампер определяется как 6,241×10 ¹⁸ электронов (1 кулон), проходящих через точку цепи в секунду. Усилители представлены в уравнениях заглавной буквой «I».

Предположим теперь, что у нас есть два бака одинакового размера с одинаковым количеством воды в них, но шланг на одном баке уже (меньшего диаметра), чем шланг на другом. Мы измеряем одинаковое давление на концах обоих шлангов, потому что давление воды одинаковое, но когда вода начнет течь, расход воды в баке с более узким шлангом будет меньше, чем расход воды в баке с более широким шлангом.

В электрических терминах ток через более узкий шланг меньше, чем ток через более широкий шланг. Если мы хотим, чтобы поток через оба шланга был одинаковым, мы должны увеличить количество воды (зарядку) и, следовательно, давление в баке с более узким шлангом. Это повышенное давление (напряжение) на конце более узкого шланга проталкивает больше воды через бак. Это аналогично увеличению напряжения, которое вызывает увеличение тока.

Теперь приступаем к установлению зависимости между напряжением и током. Но здесь следует учитывать третий фактор: диаметр шланга. В этой аналогии диаметр шланга определяет сопротивление потоку воды (заряду). Это означает, что нам нужно добавить еще один термин в нашу модель:

Вода = заряд (измеряется в кулонах)
Давление = напряжение (измеряется в вольтах)
Расход = ток (измеряется в амперах или сокращенно «ампер»)
Диаметр шланга = сопротивление

Сопротивление

Рассмотрим снова два резервуара для воды, один с трубой малого диаметра, а другой с трубой большого диаметра.

Само собой разумеется, что мы не можем пропустить через узкую трубу тот же объем воды, что и более широкая, при том же давлении. Это сопротивление. Узкая труба «сопротивляется» потоку воды через нее, хотя вода находится под тем же давлением, что и бак с более широкой трубой.

В электрических терминах это представлено двумя цепями с одинаковыми напряжениями и разными сопротивлениями. Цепь с более высоким сопротивлением позволит протекать меньшему заряду; это означает, что через цепь с более высоким сопротивлением протекает меньший ток.

Это возвращает нас к Георгу Ому. Ом определяет единицу сопротивления «1 Ом» как сопротивление между двумя точками в проводнике, где приложение 1 вольт вызовет течение 1 ампера, или 6,241×10 ¹⁸ электронов в секунду. Это значение обычно обозначается на схемах греческой буквой «Ω», которая произносится как «омега» и очень похожа на «ом».

Закон Ома

Объединив элементы напряжения, тока и сопротивления, Ом вывел формулу:

Где:
В = напряжение в вольтах
I = ток в амперах
R = сопротивление в омах

Это называется законом Ома. Например, скажем, что у нас есть цепь с потенциалом 1 вольт, током 1 ампер и сопротивлением 1 Ом. Используя закон Ома, мы можем сказать:

Возвращаясь к аналогии с водой, скажем, это наш резервуар с широким шлангом. Количество воды в баке определяется как 1 вольт, а «узость» (сопротивление течению) шланга определяется как 1 Ом. Используя закон Ома, это дает нам поток (ток) в 1 ампер.

Теперь рассмотрим бак с узким шлангом. Поскольку шланг уже, его сопротивление потоку выше. Для случая с более узким шлангом мы можем определить сопротивление в два раза больше или 2 Ом. Количество воды в баке такое же, как и в другом баке, поэтому напряжение такое же. Используя закон Ома, наше уравнение для бака с узким шлангом выглядит так:

Но что такое ток? Поскольку сопротивление больше, а напряжение такое же, это дает нам значение тока 0,5 ампер:

Таким образом, ток ниже в баке с более высоким сопротивлением, как мы и предсказывали. Теперь мы можем видеть, что если мы знаем два значения закона Ома, мы можем найти третье.

Давайте продемонстрируем это на эксперименте.

Для этого эксперимента мы хотим зажечь светодиод (светоизлучающий диод). Светодиоды несколько хрупкие, и через них должен протекать только определенный ток. Ток, превышающий максимально допустимый, может их сжечь. В техпаспорте на светодиод всегда будет «номинальный ток». Это максимальное количество тока, которое может протекать через конкретный светодиод до того, как он выйдет из строя.

В качестве источника напряжения мы будем использовать источник питания +5 В от ADALM2000.

Материалы:

Модуль активного обучения ADALM2000
Макетная плата без пайки и комплект перемычек
1 светодиод, более длинный из двух проводов является анодом (+), а более короткий — катодом (-)
1 Резистор

ПРИМЕЧАНИЕ. Светодиоды известны как «неомические» устройства. Это означает, что уравнение для тока, протекающего через сам светодиод, не является простой линейной зависимостью В = ИК. Светодиод представляет собой особый вид диода. У всех диодов есть то, что называется внутренним «падением напряжения». Однако в этом эксперименте мы просто пытаемся защитить светодиод от слишком большого тока, поэтому мы можем пока пренебречь неомическими характеристиками тока светодиода и выбрать значение резистора, используя только закон Ома, чтобы гарантировать, что ток через светодиод будет безопасно менее 20 мА.

Для этого примера у нас есть выход В + ADALM2000, настроенный на генерацию 5 В, и (красный) светодиод с номинальным током 20 миллиампер или 0,020 ампер. Чтобы быть в безопасности, мы бы предпочли не управлять светодиодом с его максимальным током, а предпочесть рекомендуемый ток, который указан в его спецификации как 18 мА или 0,018 ампер. Если мы просто подключим светодиод напрямую к батарее, значения закона Ома будут выглядеть так:

Перестановка для I:

Только с проводом и без резистора:

Деление на ноль дает бесконечный ток! На практике не бесконечен, но такой ток, какой может обеспечить источник питания +5 В ADALM2000. Мы, конечно, не хотим, чтобы через светодиод протекал такой большой ток. Нам нужно включить резистор.

Наши соединения схемы должны выглядеть так:

Схема, цепь питания светодиода от +5 В блок питания

Мы можем использовать закон Ома, чтобы определить значение резистора, которое даст нам желаемое значение тока:

Перестановка для R:

Подставляем значения 5 Вольт и 0,018 Ампер:

Решение для сопротивления:

Таким образом, номинал резистора, который нам нужен для R ₁ , составляет около 277 Ом, чтобы поддерживать ток через светодиод ниже максимального номинального тока.

277 Ом не является обычным значением для готовых резисторов, поэтому для этого эксперимента используйте резистор на 470 Ом (желто-фиолетово-коричневый), который является следующим ближайшим значением, большим, чем 277 в комплекте деталей ADALP2000. Ниже показано, как ваша схема должна выглядеть вместе.

Макет, схема питания светодиода от источника питания +5 В

Успех! Мы выбрали значение резистора, достаточно высокое, чтобы ток через светодиод оставался ниже его максимального номинала, но достаточно низкое, чтобы тока было достаточно, чтобы светодиод оставался красивым и ярким. Включите положительный источник питания до 5В. Если светодиод не загорается, обязательно дважды проверьте правильность подключения контактов (+) и (-) светодиода.

Этот пример со светодиодом и токоограничивающим резистором часто встречается в электронике. Вам часто придется использовать закон Ома, чтобы изменить величину тока, протекающего через цепь.

Ограничение тока до или после светодиода?

Чтобы немного усложнить ситуацию, вы можете разместить токоограничивающий резистор с любой стороны светодиода, и он будет работать точно так же.

Многие читатели, впервые изучающие электронику, не понимают, что токоограничивающий резистор можно вставить с любой стороны светодиода, и схема будет работать как обычно. Попробуйте поменять местами резистор и светодиод в вашей схеме. Светодиод по-прежнему горит с одинаковой яркостью в обоих случаях?

Вот еще одна аналогия с водой. Представьте себе водопроводную трубу, которая представляет собой непрерывный контур с насосом, непрерывно циркулирующим воду. Если бы мы поместили вентиль где-то в трубе, то при закрытом вентиле переставала бы течь вода во всей трубе, а не только в одном ее участке. Теперь представьте, что мы немного приоткрываем вентиль, который ограничивает поток воды. Не имеет значения, в каком месте контура вставлен частично открытый клапан, он все равно замедлит поток во всей трубе. Вода не скапливается за клапаном. Давление на участке трубы между напорной стороной насоса и клапаном увеличивается, а давление на участке трубы между клапаном и напорной стороной насоса уменьшается. Насос аналогичен источнику напряжения, увеличивающему напряжение, а клапан аналогичен резистору, уменьшающему напряжение.

Это упрощение, так как токоограничивающий резистор можно разместить в цепи только в двух местах; его можно разместить с любой стороны светодиода для выполнения своей функции.

Для более научного ответа обратимся к закону Кирхгофа о напряжении. Именно из-за этого закона токоограничивающий резистор может располагаться с любой стороны светодиода и при этом иметь тот же эффект. Для получения дополнительной информации и решения некоторых практических задач по использованию KVL посетите этот веб-сайт.

Измерение фактического напряжения и тока

ADALM2000 также имеет два входных канала, которые можно использовать в качестве вольтметра. Мы можем соединить их, как показано на следующей схеме, для измерения фактических напряжений в цепи. Вход вольтметра канала 1 подключен для измерения источника питания +5 В , а вольтметр канала 2 подключен для измерения напряжения на ( +), плюс, конец диода.

Схема, Измерьте фактические напряжения в цепи.

Подключите входы вольтметра, как показано на рисунке.

Макетные соединения для измерения фактических напряжений в цепи.

Запустите инструмент Scopy Voltmeter. Интерфейс выглядит так.

Экран инструмента вольтметра

Нажмите на зеленую кнопку Run, и отобразятся напряжения цепи. Напряжение на канале 1 должно отображать фактическое значение напряжения питания +5 В . Напряжение на канале 2 должно отображать фактическое напряжение на светодиодном диоде. В этом примере для красного светодиода напряжение составляло 1,84 вольта. Разница между этими двумя напряжениями, Канал 1-Канал 2 В будет напряжением на резисторе, которое в этом примере было 3,12 вольта.

Мы можем использовать закон Ома для расчета тока в резисторе:

Или же:

Или же:

6,6 мА

Ресурсы и дальнейшее развитие

Теперь вы должны понимать, что такое напряжение, ток, сопротивление и как они связаны между собой. Поздравляем! Большинство уравнений и законов для анализа цепей можно вывести непосредственно из закона Ома. Зная этот простой закон, вы понимаете концепцию, лежащую в основе анализа любой электрической цепи!

Эти концепции — лишь вершина айсберга. Если вы хотите продолжить изучение более сложных приложений закона Ома и проектирования электрических цепей, обязательно ознакомьтесь со следующими практическими занятиями.

Ресурсы лаборатории:

• Fritzing файлы: ohm_law_bb

• Файлы LTSpice: ohm_law_ltspice

Вернуться к содержанию лабораторной работы

университет/курсы/электроника/ohm_law.txt · Последнее изменение: 07 февраля 2022 г., 15:13, автор: Doug Mercer

Инструменты и задачи обслуживания (интерактивные)

[латексная страница]

Закон Ома

Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению V. Немецкий физик Георг Симон Ом (1787–1854) первым экспериментально продемонстрировал, что сила тока в металлической проволоке равна прямо пропорционально приложенному напряжению : I ∝ В.

Это важное соотношение известно как закон Ома. Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, где напряжение является причиной, а ток – следствием. Это эмпирический закон, аналогичный закону трения — экспериментально наблюдаемому явлению. Такая линейная зависимость не всегда имеет место.

Сопротивление и простые схемы

Если напряжение управляет током, что этому препятствует? Электрическое свойство, препятствующее току (грубо похожее на трение и сопротивление воздуха), называется сопротивлением R. Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами в веществе передают энергию веществу и ограничивают ток. Сопротивление определяется как обратно пропорциональное току, или I ∝ \(\frac{1}{R}\).

Так, например, ток уменьшается вдвое, если сопротивление удваивается. Объединение отношений тока к напряжению и тока к сопротивлению дает I = \(\frac{V}{R}\).

Это соотношение также называют законом Ома. Закон Ома в этой форме действительно определяет сопротивление для определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не является универсальным. Многие вещества, для которых выполняется закон Ома, называются омическими. К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах. Омические материалы обладают сопротивлением R, которое не зависит от напряжения V и тока I. Объект, имеющий простое сопротивление, называется резистор , даже если его сопротивление мало. Единицей измерения сопротивления является ом, который обозначается символом Ω (греческая омега в верхнем регистре). Преобразование I = \(\frac{V}{R}\) дает R= \(\frac{V}{I}\) , поэтому единицами сопротивления являются 1 Ом = 1 вольт на ампер: 1 Ом = 1 \(\frac{V}{A}\).

На рисунке показана схема простой цепи. Простая схема имеет один источник напряжения и один резистор. Провода, соединяющие источник напряжения с резистором, можно считать имеющими пренебрежимо малое сопротивление, или их сопротивление можно включить в R.

Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь для протекания тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими проводами), соединяющими нагрузку с клеммами батареи, представленными красными параллельными линиями. Зигзагообразный символ представляет одиночный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения.

Установление связей: связи в реальном мире

Закон Ома (V=IR) представляет собой фундаментальное соотношение, которое может быть представлено линейной функцией, где наклон линии представляет собой сопротивление. Сопротивление представляет собой напряжение, которое необходимо приложить к резистору, чтобы создать ток силой 1 А в цепи. График (на рисунке ниже) показывает это представление для двух простых цепей с резисторами, которые имеют разные сопротивления и, следовательно, разные наклоны.

На рисунке показано соотношение между током и напряжением для двух разных резисторов. Наклон графика представляет значение сопротивления, которое составляет 2 Ом и 4 Ом для двух показанных линий.

Материалы, которые следуют закону Ома, имея линейную зависимость между напряжением и током, известны как омические материалы. С другой стороны, некоторые материалы демонстрируют нелинейную зависимость напряжения от тока и поэтому известны как неомические материалы. На рисунке ниже показаны соотношения тока и напряжения для двух типов материалов.

                                

Рисунок №. Показана зависимость между напряжением и током для омических и неомических материалов.

Очевидно, что сопротивление омического материала (показанного на (а)) остается постоянным и может быть рассчитано путем нахождения наклона графика, но это неверно для неомического материала (показанного на (б)).

Диапазон сопротивлений превышает многие порядки. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление 1012 Ом и более. У сухого человека сопротивление рук и ног может составлять 105 Ом, тогда как сопротивление человеческого сердца составляет около 103 Ом. Метровый отрезок медного провода большого диаметра может иметь сопротивление 10-5 Ом, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомические). Сопротивление связано с формой объекта и материалом, из которого он состоит, как будет показано в разделе «Сопротивление и удельное сопротивление».

Дополнительную информацию можно получить, решив I = \(\frac{V}{R}\) для V, в результате чего V=IR.

Это выражение для V можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, создаваемое током I. Фраза IR падение часто используется для этого напряжения. Например, фара в Примере имеет падение ИК-излучения 12,0 В. Если измерить напряжение в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается на источнике напряжения и уменьшается на резисторе. Напряжение аналогично давлению жидкости. Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывающему ток — поток заряда. Резистор подобен трубе, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления. Сохранение энергии имеет здесь важные последствия. Источник напряжения поставляет энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, в тепловую энергию). В простой схеме (одна с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, поскольку PE=qΔV, и через каждый протекает одно и то же q. Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны. (См. рис.)

Падение напряжения на резисторе в простой цепи равно выходному напряжению батареи.

Установление связей: сохранение энергии

В простой электрической цепи единственный резистор преобразует энергию, поступающую от источника, в другую форму. О сохранении энергии здесь свидетельствует тот факт, что вся энергия, подаваемая источником, преобразуется в другую форму одним только резистором. Мы обнаружим, что закон сохранения энергии имеет и другие важные применения в цепях и является мощным инструментом анализа цепей.

Резисторы последовательно и параллельно

Большинство цепей имеют более одного компонента, называемого резистором, который ограничивает поток заряда в цепи. Мера этого предела потока заряда называется сопротивлением. Простейшими комбинациями резисторов являются последовательное и параллельное соединения, показанные на рис. Общее сопротивление комбинации резисторов зависит как от их отдельных значений, так и от того, как они соединены.

На изображении показано (а) последовательное соединение резисторов. (б) Параллельное соединение резисторов.

Когда резисторы соединены параллельно, от источника протекает больший ток, чем от каждого из них по отдельности, поэтому общее сопротивление меньше.

Закон Джоуля

Энергия у многих ассоциируется с электричеством. Зная, что мощность – это скорость использования или преобразования энергии, каково выражение для электрической мощности? На ум могут прийти линии электропередач. Мы также думаем о лампочках с точки зрения их номинальной мощности в ваттах. Сравним 25-ваттную лампочку с 60-ваттной. (См. Рисунок (а).) Поскольку обе лампы работают при одинаковом напряжении, лампочка мощностью 60 Вт должна потреблять больший ток, чтобы иметь большую номинальную мощность. Таким образом, сопротивление лампочки мощностью 60 Вт должно быть меньше, чем у лампы мощностью 25 Вт. Если мы увеличиваем напряжение, мы также увеличиваем мощность. Например, когда лампочка мощностью 25 Вт, рассчитанная на работу от сети 120 В, подключается к сети 240 В, она короткое время очень ярко светится, а затем перегорает. Как именно напряжение, ток и сопротивление связаны с электроэнергией?

Электрическая энергия зависит как от задействованного напряжения, так и от перемещенного заряда. Проще всего это выражается как PE = qV , где q — пройденный заряд, а q — напряжение (или, точнее, разность потенциалов, через которую проходит заряд). Мощность — это скорость, с которой перемещается энергия, поэтому электрическая мощность равна P = \(\frac{PE}{t}\) = \(\frac{qV}{t}\).

Учитывая, что ток равен I = \(\frac{q}{t}\) ( обратите внимание, что здесь Δt=t), выражение для мощности становится равным П = IV.

Электроэнергия ( P ) — это просто произведение тока на напряжение. Мощность имеет привычные единицы измерения ватт. Поскольку единицей СИ для потенциальной энергии (PE) является джоуль, мощность измеряется в джоулях в секунду или ваттах. Таким образом, 1 А⋅В = 1 Вт. Например, в автомобилях часто есть одна или несколько дополнительных розеток, с помощью которых можно заряжать сотовый телефон или другие электронные устройства. Эти розетки могут быть рассчитаны на 20 А, чтобы цепь могла выдавать максимальную мощность 90 192 P = IV = (20 А) (12 В) = 240 Вт. В некоторых приложениях электрическая мощность может быть выражена в вольт-амперах или даже в киловольт-амперах 1 кА⋅В = 1 кВт.

Чтобы увидеть зависимость мощности от сопротивления, соединим закон Ома с P = IV. Замена I = V/R дает P = (\(\frac{V}{R}\))V = V ² /R . Аналогично, замена V = IR дает P = I(IR) = I ² R . Для удобства здесь перечислены вместе три выражения для электрической мощности:

П = IV

Р = В ² /Р

П = И ² Р.

Обратите внимание, что первое уравнение справедливо всегда, а два других можно использовать только для резисторов. В простой схеме с одним источником напряжения и одним резистором мощность, подаваемая источником напряжения, и мощность, рассеиваемая резистором, идентичны. (В более сложных схемах P может быть мощностью, рассеиваемой одним устройством, а не общей мощностью в цепи.)

Из трех разных выражений для электроэнергии можно получить разные выводы. Например, P = V ² /R подразумевает, что чем ниже сопротивление, подключенное к данному источнику напряжения, тем больше выдаваемая мощность. Кроме того, поскольку напряжение находится в квадрате P = V ² /R , эффект приложения более высокого напряжения, возможно, больше, чем ожидалось. Таким образом, когда напряжение удваивается до 25-ваттной лампы, ее мощность увеличивается почти в четыре раза до примерно 100 Вт, что приводит к ее перегоранию. Если бы сопротивление лампочки оставалось постоянным, ее мощность была бы ровно 100 Вт, но при более высокой температуре ее сопротивление также выше.

 

Закон Джоуля

Лицензия

Закон

Ом | инженер-первокурсник

1. Закон Ома

Теперь, имея представление о сопротивлении, токе и напряжении, мы можем очень быстро поговорить о законе Ома, который гласит, что ток в цепи равен напряжению, деленному на сопротивление. Например, 10 вольт при сопротивлении 10 Ом дадут ток 1 ампер. Увеличьте напряжение или уменьшите сопротивление, и ток возрастет. Уменьшите напряжение или увеличьте сопротивление, и ток уменьшится. Интуитивно это имеет смысл, учитывая то, что мы обсуждали по поводу трех терминов. Если вы уменьшите напряжение и, следовательно, движущую силу, заставляющую течь электроны, то будет течь меньше электронов. Если вы увеличите сопротивление, электронам будет труднее течь из-за трения, и ток уменьшится. Меньшее количество электронов сможет протекать по цепи так же быстро — а мы знаем, что ток — это число кулонов в секунду, — что, по сути, соответствует электронам в секунду. Это предел действия закона Ома, который элегантен в своей простоте и прямолинейности и чрезвычайно важен при проектировании схем.

2. Падение напряжения

Давайте поговорим о том, что происходит в очень простой схеме: представьте себе батарею на 10 В, подключенную к резистору на 100 Ом. Практически эта схема ничего не делает — это просто мысленный эксперимент. Мы знаем, что можем найти силу тока в этой цепи: она будет равна 0,1 ампера, как определено законом Ома. Этот ток постоянен во всей цепи: измерьте ток в любой точке провода, и будет течь одинаковое количество электронов. Это имеет смысл, верно? Дело не в том, что больше электронов может протекать в определенных местах или проходить мимо других электронов. Все они текут вместе с постоянной скоростью.

Можем ли мы сказать то же самое о напряжении? Оказывается, мы не можем. Если вы измерите напряжение сразу после батареи, перед резистором, напряжение будет 10В. Это имеет смысл: батарея на 10 В. Что произойдет, если мы будем измерять сразу после резистора? Все еще 10В? Уже не правда. Это будет 0В или близко к этому. Резистор израсходовал потенциальную энергию, обеспечиваемую батареей. Как будто батарея с трудом проталкивает электроны через резистор, а после резистора ей уже нечего отдать. Это падение напряжения происходит из-за того, что резистор использует энергию, выделяемую батареей, для выполнения какой-либо задачи. В случае простого старого резистора его единственная функция — обеспечить это падение напряжения. В случае с нитью накаливания эта энергия используется для обеспечения света, а также значительного количества тепла.

Очень простая схема. Закон Ома гласит, что сила тока во всей цепи равна 0,1 Ампер.

А сопротивление в проводе? Не приведет ли это к падению напряжения? Да, но только очень минимально, и обычно этим можно просто пренебречь, так как сопротивление медного провода чрезвычайно низкое — именно поэтому его используют в качестве проводника.

Немного изменим схему. Поставим два резистора в ряд, сразу друг за другом. Давайте сделаем их обоих 50 Ом. Что произойдет теперь, если мы измерим напряжение перед первым резистором? Как и раньше, это все еще 10 В. Эти электроны еще не встретили никакого сопротивления, они чувствуют себя хорошо и все еще полны энергии. После того, как они продавят первый резистор, какое напряжение в проводе? 0В? 10В? Оказывается, ответ 5V. При наличии в цепи нескольких резисторов напряжение на каждом из них падает пропорционально их вкладу в общее сопротивление цепи. Поскольку оба резистора имеют одинаковое сопротивление, напряжение на каждом резисторе падает на половину от исходного значения. После первого резистора напряжение 5В. После второго резистора напряжение равно 0В. Это два падения напряжения по 5 В каждое, что приводит к переходу от 10-вольтовой батареи к 0 В. Что с текущим? Эти электроны по-прежнему текут одинаково по всей цепи. Так как батарея 10В, а общее сопротивление 100 Ом, ток 0,1А, или 100 миллиампер.

Простой делитель напряжения. Провод между двумя резисторами 5В.

 

3. Делитель напряжения

Полезна ли эта схема? Да, он есть и у него есть особое название — он называется делителем напряжения . Скажем, у вас была батарея на 10 В, но по какой-то причине вам нужно 9 В для какого-то двигателя или чего-то еще. Вы можете поставить резистор на 10 Ом, а затем резистор на 90 Ом в той же конфигурации, что и выше. После первого резистора напряжение на проводе будет 9V – именно то, что нужно! Затем вы подключаете свой двигатель к этой части провода и уходите. Вы можете создать любое напряжение, которое вы хотите, просто переключив номиналы резисторов. Имейте в виду, что это может быть не лучший способ сделать это, поскольку мы действительно только что потеряли вольт в первом резисторе, но это определенно вариант.

Предыдущая тема: Сопротивление

 

Нравится:

Нравится Загрузка…

Анализ цепи

– Закон Ома Vs.

Соотношение Ома (какое из них правильное)?

Спросил 1 год, 2 месяца назад

Изменено 1 год, 2 месяца назад

Просмотрено 156 раз

\$\начало группы\$

Хорошо, это может быть глупый вопрос, но я просто обязан его задать.

Нас всех учат, что закон Ома таков:

V = IR

Я слышал, что некоторые люди настаивают на том, чтобы его называли соотношением Ома, а не законом Ома.

Действительно ли есть разница между этими двумя фразами?

• схема-анализ
• аналог
• закон Ома
• vlsi

\$\конечная группа\$

6

\$\начало группы\$

Прямая цитата из статьи Википедии о Георге Оме (выделено мной):

Ом установил, что существует прямая зависимость между разностью потенциалов (напряжением), приложенной к проводнику, и результирующим электрическим током. Это соотношение известно как закон Ома.

В научных терминах «закон» — это утверждение или формула, основанная на наблюдении и измерении. Это сильно отличается от юридического статута или закона, которые люди создают как часть общественного регулирования.

Из статьи о научных законах (тоже мой акцент):

Обычно считается, что [научные законы] имплицитно отражают , хотя они явно не утверждают причинно-следственных связей, лежащих в основе реальности…

По моему мнению, те, кто предлагает называть «закон Ома» «отношением Ома», не понимают определения закона, используемого в науке.

Хотя закон Ома представляет собой наблюдение относительно взаимосвязи электрических свойств, сам по себе он не является «отношением». Многие другие законы в науке, описывающие отношения, не называются «отношениями». Закон Ньютона (движения) описывает взаимосвязь между силой, массой и ускорением, но его не называют «соотношением Ньютона».

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Это называется «законом», однако закон Ома представляет собой экспериментально-эмпирически наблюдаемое соотношение, которое работает для большинства материалов . Закон Ома не применяется к неомическим материалам или материалам, которые не следуют этому соотношению, мемристоры и батареи входят в число таких неомических материалов.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Я никогда не считал закон Ома закон , не в том смысле, в каком физики приписывают этот термин, а просто описательная категория, основанная на практическом отделении производных обстоятельств от применения известной физической теории к конкретным экспериментальным ситуациям.

Некоторые граничные различия являются полностью произвольными и навязанными людьми, например, разница между налогооблагаемым и необлагаемым объектом или событием.

Некоторые различия со временем меняются по мере изменения применения известной физической теории, например, более современное различие границ, которое отделяет планеты от карликовых планет, где раннее определение было немногим более чем произвольным, как теперь видно благодаря лучшему пониманию того, как солнечная энергия формы систем. (Это различие теперь составляет от 5 до 6 порядков между планетой и карликовой планетой, и именно благодаря лучшим наблюдениям и лучшему применению теории этот разрыв был обнаружен, и мы поняли, что природа показывает нам очень широкий промежуток между ними. )

Некоторые граничные различия носят практический характер, например, закон Ома, поскольку он помогает определить применимые инструменты для анализа.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Обычно в физике «закон» относится к чему-то фундаментальному. В отличие от уравнений Максвелла, Закон Ома не является фундаментальным законом, это эмпирически найденная линейная зависимость между напряжением и током для омических проводников . Например, если вы держите напряжение холостого хода, почему постоянный ток не течет по воздуху, даже если он бесконечно мал? Воздух является диэлектриком, поэтому приложенное напряжение будет просто создавать дипольные моменты, пока напряжение не станет настолько высоким, что оно отрывает электроны от их ядер и позволяет току ненадолго течь.

Существует версия этого фундаментального закона, и это переформулировка Кирхгофа закона Ома, \$\mathbf{J}=\sigma \mathbf{E} \$, где J — вектор плотности тока, E — вектор электрического поля, а сигма — проводимость материала.

Поэтому некоторые люди называют это соотношением Ома, но никто из моих знакомых так его не называет. Может быть, это просто физика, мы, инженеры, склонны быть менее точными.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

TL;DR: Кто-то с “пониманием” научного языка на уровне начальной школы пытается “исправить” вещи.

Новости по телефону 11.

какой из них правильный

Это даже не вопрос.

---

«Закон Ома» — хорошо укоренившаяся фраза. Это идиома. Это не означает буквально, что это какой-то «закон». Это такая же идиоматика, как «законы движения» или «дорожные работы». Вы когда-нибудь видели знак «Дорожные работы»? Вы когда-нибудь задумывались, что это за ерунда, на первый взгляд?

Тем не менее, каким-то образом каждый в какой-то момент начинает понимать, что означает знак с надписью «Впереди дорожные работы». И точно так же каждый, кто изучает науку, должен в какой-то момент понять, что Природа — это не человек. Мы не принимаем законы, которые направляют . Наши «законы Природы» — это описания Природы. Вот что означает слово «закон», когда мы с вами говорим о Природе. Так же, как слово «работает» во фразе «Впереди идут дорожные работы» не означает, что дорога впереди адекватно выполняет свои обязанности или что дорога занята какой-то работой.