Закон ома определение: Закон Ома определение. Закон Ома для участка цепи

Закон Ома для участка цепи и полной цепи: формулы и объяснение

Для электрика и электронщика одним из основных законов является Закон Ома. Каждый день работа ставит перед специалистом новые задачи, и зачастую нужно подобрать замену сгоревшему резистору или группе элементов. Электрику часто приходится менять кабеля, чтобы выбрать правильный нужно «прикинуть» ток в нагрузке, так приходится использовать простейшие физические законы и соотношения в повседневной жизни. Значение Закона Ома в электротехники колоссально, к слову большинство дипломных работ электротехнических специальностей рассчитываются на 70-90% по одной формуле.

• Историческая справка
• Закон Ома для участка цепи
• Закон Ома для параллельной и последовательной цепи
• Закон Ома для полной цепи
• Закон Ома в дифференциальной и интегральной форме
• Закон Ома для переменного тока
• Как запомнить закон Ома

Историческая справка

Год открытия Закон Ома  — 1826 немецким ученым Георгом Омом. Он эмпирически определил и описал закон о соотношении силы тока, напряжения и типа проводника. Позже выяснилось, что третья составляющая – это не что иное, как сопротивление. Впоследствии этот закон назвали в честь открывателя, но законом дело не ограничилось, его фамилией и назвали физическую величину, как дань уважения его работам.

Величина, в которой измеряют сопротивление, названа в честь Георга Ома. Например, резисторы имеют две основные характеристики: мощность в ваттах и сопротивление – единица измерения в Омах, килоомах, мегаомах и т.д.

Закон Ома для участка цепи

Для описания электрической цепи не содержащего ЭДС можно использовать закон Ома для участка цепи. Это наиболее простая форма записи. Он выглядит так:

I=U/R

Где I – это ток, измеряется в Амперах, U – напряжение в вольтах, R – сопротивление в Омах.

Такая формула нам говорит, что ток прямопропорционален напряжению и обратнопропорционален сопротивлению – это точная формулировка Закона Ома. Физический смысл этой формулы – это описать зависимость тока через участок цепи при известном его сопротивлении и напряжении.

Внимание! Эта формула справедлива для постоянного тока, для переменного тока она имеет небольшие отличия, к этому вернемся позже.

Кроме соотношения электрических величин данная форма нам говорит о том, что график зависимости тока от напряжения в сопротивлении линеен и выполняется уравнение функции:

f(x) = ky или f(u) = IR или f(u)=(1/R)*I

Закон Ома для участка цепи применяют для расчетов сопротивления резистора на участке схемы или для определения тока через него при известном напряжении и сопротивлении. Например, у нас есть резистор R сопротивлением в 6 Ом, к его выводам приложено напряжение 12 В. Необходимо узнать, какой ток будет протекать через него. Рассчитаем:

I=12 В/6 Ом=2 А

Идеальный проводник не имеет сопротивления, однако из-за структуры молекул вещества, из которого он состоит, любое проводящее тело обладает сопротивлением. Например, это стало причиной перехода с алюминиевых проводов на медные в домашних электросетях. Удельное сопротивление меди (Ом на 1 метр длины) меньше чем алюминия. Соответственно медные провода меньше греются, выдерживают большие токи, значит можно использовать провод меньшего сечения.

Еще один пример — спирали нагревательных приборов и резисторов обладают большим удельным сопротивлением, т.к. изготавливаются из разных высокоомных металлов, типа нихрома, кантала и пр. Когда носители заряда движутся через проводник, они сталкиваются с частицами в кристаллической решетке, вследствие этого выделяется энергия в виде тепла и проводник нагревается. Чем больше ток – тем больше столкновений – тем больше нагрев.

Чтобы снизить нагрев проводник нужно либо укоротить, либо увеличить его толщину (площадь поперечного сечения). Эту информацию можно записать в виде формулы:

R_провод=ρ(L/S)

Где ρ – удельное сопротивление в Ом*мм²/м, L – длина в м, S – площадь поперечного сечения.

Закон Ома для параллельной и последовательной цепи

В зависимости от типа соединения наблюдается разный характер протекания тока и распределения напряжений. Для участка цепи последовательного соединения элементов напряжение, ток и сопротивление находятся по формуле:

I=I1=I2

U=U1+U2

R=R1+R2

Это значит, что в цепи из произвольного количества последовательно соединенных элементов протекает один и тот же ток. При этом напряжение, приложенное ко всем элементам (сумма падений напряжения), равно выходному напряжению источника питания. К каждому элементу в отдельности приложена своя величина напряжений и зависит от силы тока и сопротивления конкретного:

U_эл=I*R_{элемента}

Сопротивление участка цепи для параллельно соединённых элементов рассчитывается по формуле:

I=I1+I2

U=U1=U2

1/R=1/R1+1/R2

Для смешанного соединения нужно приводить цепь к эквивалентному виду. Например, если один резистор соединен с двумя параллельно соединенными резисторами – то сперва посчитайте сопротивление параллельно соединенных. Вы получите общее сопротивление двух резисторов и вам остаётся сложить его с третьим, который с ними соединен последовательно.

Закон Ома для полной цепи

Полная цепь предполагает наличие источника питания. Идеальный источник питания – это прибор, который имеет единственную характеристику:

• напряжение, если это источник ЭДС;
• силу тока, если это источник тока;

Такой источник питания способен выдать любую мощность при неизменных выходных параметрах. В реальном же источнике питания есть еще и такие параметры как мощность и внутреннее сопротивление. По сути, внутреннее сопротивление – это мнимый резистор, установленный последовательно с источником ЭДС.

Формула Закона Ома для полной цепи выглядит похоже, но добавляется внутренне сопротивление ИП. Для полной цепи записывается формулой:

I=ε/(R+r)

Где ε – ЭДС в Вольтах, R – сопротивление нагрузки, r – внутреннее сопротивление источника питания.

На практике внутреннее сопротивление является долями Ома, а для гальванических источников оно существенно возрастает. Вы это наблюдали, когда на двух батарейках (новой и севшей) одинаковое напряжение, но одна выдает нужный ток и работает исправно, а вторая не работает, т.к. проседает при малейшей нагрузке.

Закон Ома в дифференциальной и интегральной форме

Для однородного участка цепи приведенные выше формулы справедливы, для неоднородного проводника необходимо его разбить на максимально короткие отрезки, чтобы изменения его размеров были минимизированы в пределах этого отрезка. Это называется Закон Ома в дифференциальной форме.

Иначе говоря: плотность тока прямо пропорциональной напряжённости и удельной проводимости для бесконечно малого участка проводника.

В интегральной форме:

Закон Ома для переменного тока

При расчете цепей переменного тока вместо понятия сопротивления вводят понятие «импеданс». Импеданс обозначают буквой Z, в него входит активное сопротивление нагрузки R_a и реактивное сопротивление X (или R_r).

Это связано с формой синусоидального тока (и токов любых других форм) и параметрами индуктивных элементов, а также законов коммутации:

1. Ток в цепи с индуктивностью не может измениться мгновенно.
2. Напряжение в цепи с ёмкостью не может измениться мгновенно.

Таким образом, ток начинает отставать или опережать напряжение, и полная мощность разделяется на активную и реактивную.

U=I*Z

X_L и X_C – это реактивные составляющие нагрузки.

В связи с этим вводится величина cosФ:

Здесь – Q – реактивная мощность, обусловленная переменным током и индуктивно-емкостными составляющими, P – активная мощность (выделяется на активных составляющих), S – полная мощность, cosФ – коэффициент мощности.

Возможно, вы заметили, что формула и её представление пересекается с теоремой Пифагора. Это действительно так и угол Ф зависит от того, насколько велика реактивная составляющая нагрузки – чем её больше, тем он больше. На практике это приводит к тому, что реально протекающий в сети ток больше чем тот, что учитывается бытовым счетчиком, предприятия же платят за полную мощность.

При этом сопротивление представляют в комплексной форме:

Здесь j – это мнимая единица, что характерно для комплексного вида уравнений. Реже обозначается как i, но в электротехнике также обозначается и действующее значение переменного тока, поэтому, чтобы не путаться, лучше использовать j.

Мнимая единица равняется √-1. Логично, что нет такого числа при возведении в квадрат, которого может получиться отрицательный результат «-1».

Как запомнить закон Ома

Чтобы запомнить Закон Ома – можно заучить формулировку простыми словами типа:

Чем больше напряжение – тем больше ток, чем больше сопротивление – тем меньше ток.

Или воспользоваться мнемоническими картинками и правилами. Первая это представление закона Ома в виде пирамиды – кратко и понятно.

Мнемоническое правило – это упрощенный вид какого-либо понятия, для простого и легкого его понимания и изучения. Может быть либо в словесной форме, либо в графической. Чтобы правильно найти нужную формулу – закройте пальцем искомую величину и получите ответ в виде произведения или частного. Вот как это работает:

Вторая – это карикатурное представление. Здесь показано: чем больше старается Ом, тем труднее проходит Ампер, а чем больше Вольт – тем легче проходит Ампер.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео, в котором простыми словами объясняется Закон Ома и его применение:

Закон Ома – один из основополагающих в электротехнике, без его знания невозможна бОльшая часть расчетов. И в повседневной работе часто приходится переводить амперы в киловатты или по сопротивлению определять ток. Совершенно не обязательно понимать его вывод и происхождение всех величин – но конечные формулы обязательны к освоению. В заключении хочется отметить, что есть старая шуточная пословица у электриков: «Не знаешь Ома – сиди дома».  И если в каждой шутке есть доля правды, то здесь эта доля правды – 100%. Изучайте теоретические основы, если хотите стать профессионалом на практике, а в этом вам помогут другие статьи из нашего сайта.

Глава 5. Закон Ома . Введение в электронику

ЦЕЛИ

После изучения этой главы студент должен быть в состоянии:

• Описать три основных части цепи.

• Описать три типа конфигурации цепей.

• Описать, как можно изменять ток в цепи.

• Дать определение закона Ома, связывающего ток, напряжение и сопротивление.

• С помощью закона Ома находить ток, напряжение и сопротивление в последовательных, параллельных и последовательно-параллельных цепях.

• Описать отличия протекания полного тока в последовательных и параллельных цепях.

• Описать различия полного падения напряжения в последовательных и параллельных цепях.

• Описать различия полного сопротивления в последовательных и параллельных цепях.

Закон Ома определяет связь трех фундаментальных величин: силы тока, напряжения и сопротивления. Он утверждает, что сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

В этой главе исследуется закон Ома и его применение к электрическим цепям. Некоторые понятия были введены в предыдущих главах.

5–1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

Как установлено ранее, ток течет из точки с избытком электронов в точку с дефицитом электронов. Путь, по которому следует ток, называется электрической цепью. Все электрические цепи состоят из источника тока, нагрузки и проводников. Источник тока обеспечивает разность потенциалов, которая позволяет течь току. Источником тока может быть батарея, генератор или другое устройство, описанное в главе 3.

Нагрузка оказывает сопротивление протеканию тока. Это сопротивление может быть высоким или низким, в зависимости от назначения цепи. Ток в цепи течет через проводники от источника к нагрузке. Проводник должен легко отдавать электроны. В большинстве проводников используется медь.

Путь электрического тока к нагрузке может проходить через три типа цепей: последовательную цепь, параллельную или последовательно-параллельную цепи. Последовательная цепь (рис. 5–1) предоставляет току только один путь от источника к нагрузке. Параллельная цепь (рис. 5–2) предоставляет более одного пути для протекания тока. Она позволяет источнику прикладывать напряжение к более чем одной нагрузке. Она также позволяет подключить несколько источников тока к одной нагрузке. Последовательно-параллельная цепь (рис. 5–3) является комбинацией последовательной и параллельной цепей.

Рис. 5–1. Последовательная цепь предоставляет один путь для протекания тока.

Рис. 5–2. Параллельная цепь предоставляет более чем один путь для протекания тока.

Рис. 5–3. Последовательно-параллельная цепь является комбинацией последовательной и параллельной цепей.

Ток электронов в электрической цепи течет от отрицательного вывода источника тока через нагрузку к положительному выводу источника тока (рис. 5–4). Пока этот путь не нарушен, цепь замкнута и ток течет (рис. 5–5). Однако если прервать путь, цепь станет разомкнутой и ток не сможет по ней идти (рис. 5–6).

Рис. 5–4. Ток электронов течет по электрической цели от отрицательного вывода источника тока через нагрузку и возвращается в источник тока через положительный вывод.

Рис. 5–5. Замкнутая цепь обеспечивает прохождение тока.

Рис. 5–6. Разомкнутая цепь не поддерживает прохождение тока.

Силу тока в электрической цепи можно изменять, изменяя либо приложенное напряжение, либо сопротивление цепи. Ток изменяется в таких же пропорциях, что и напряжение или сопротивление. Если напряжение увеличивается, то ток также увеличивается.

Если напряжение уменьшается, то ток тоже уменьшается (рис. 5–7). С другой стороны, если сопротивление увеличивается, то ток уменьшается. Если сопротивление уменьшается, то ток увеличивается (рис. 5–8). Это соотношение между напряжением, силой тока и сопротивлением называется законом Ома.

Рис. 5–7. Силу тока в электрической цепи можно изменять путем изменения напряжения.

Рис. 5–8. Силу тока в электрической цепи также можно изменять путем изменения сопротивления цепи.

5–1. Вопросы

1. Каковы три основные части электрической цепи?

2. Дайте определения:

а. Последовательной цепи

б. Параллельной цепи

в.  Последовательно-параллельной цепи

3. Нарисуйте схему цепи, показывающую, как ток будет течь по цепи. (Используйте стрелки для указания направления тока).

4. В чем отличие разомкнутой цепи от замкнутой цепи?

5. Что происходит с током в электрической цепи при увеличении напряжения? При уменьшении напряжения? При увеличении сопротивления? При уменьшении сопротивления?

5-2. ЗАКОН ОМА

Закон Ома или соотношение между силой тока, напряжением и сопротивлением был открыт Георгом Омом в 1827 году. Закон Ома утверждает, что ток в электрической цепи прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению цепи. Это может быть выражено следующим образом:

или

I = U/R,

где I = ток в амперах,

Е = напряжение в вольтах,

R = сопротивление в омах.

Если две из этих трех величин известны, то третья всегда может быть определена.

_{ПРИМЕР. Какова сила тока в цепи, изображенной на рис. 5–9?}

_{Рис. 5–9}

_Дано:

_{ЕТ = 12 В; RT = 1000 Ом.}

_{IT =?}

_{Решение:}

_{IT = ЕТ/RT = 12/1000}

_{IT = 0,012 А или 12 мА.}

_{ПРИМЕР. Какое надо приложить напряжение к цепи на рис. 5-10, чтобы получить ток 20 миллиампер?}

_{Рис. 5-10}

_Дано:

_{IT = 20 мА = 0,02 А}

_{RT = 1,2 кОм = 1200 Ом.}

_{ЕТ =?}

_{Решение:}

_{IT = ЕТ/RT = ЕТ/1200 = 0,02}

 _{ЕТ = (0,02)(1200)}

 _{ЕТ = 24 В.}

_{ПРИМЕР. Каково должно быть значение сопротивления в цепи, изображенной на рис. 5-11, чтобы получить ток 2 А?}

_{Рис. 5-11}

_Дано:

_{IT = 2 А;  ЕТ = 120 В}

_{RT =?}

_{Решение:}

_{IT = ЕТ/RT}

_2 = 120/RT

_{120/2 = RT}

_{RT = 60 Ом}

5–2. Вопросы

1. Запишите закон Ома в виде формулы.

2. Какова величина тока в цепи сопротивлением 2400 ом, к которой приложено напряжение 12 вольт?

3. Какова должна быть величина сопротивления для того, чтобы ограничить ток 20 миллиамперами при приложенном напряжении 24 вольта?

4. Какое напряжете необходимо приложить, чтобы обеспечить силу тока 3 ампера через сопротивление 100 ом?

5-3. ПРИМЕНЕНИЕ ЗАКОНА ОМА

В последовательной цепи (рис. 5-12) через всю цепь течет один и тот же ток.

I_T = I_R1 = I_R2 = I_R3 =… = I_Rn

Рис. 5-12. В последовательной цепи сила тока одинакова во всей цепи.

Полное напряжение, приложенное к последовательной цепи, равно сумме падений напряжений на отдельных нагрузках (сопротивлениях) цепи.

E_T = E_R1 + E_R2 + E_R3 + … + E_Rn

Общее сопротивление последовательной цепи равно сумме отдельных сопротивлений цепи.

R_T = R₁ + R₂ + R₃ + … + R_n

В параллельной цепи (рис. 5-13) одинаковое напряжение прикладывается к каждой ветви цепи.

E_T = E_R1 = E_R2 = E_R3 = … = E_Rn

Рис. 5-13. В параллельной цепи токи делятся между ветвями цепи и складываются при возвращении в источник тока.

Полный ток в параллельной цепи равен сумме токов отдельных ветвей цепи.

Величина обратная полному сопротивлению равна сумме обратных величин сопротивлений отдельных ветвей.

1/R_T = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ +… + 1/R_n

Общее сопротивление параллельной цепи всегда меньше, чем наименьшее из сопротивлений отдельных ветвей.

Закон Ома утверждает, что ток в цепи (последовательной, параллельной или последовательно-параллельной) прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

При определении неизвестных величин в цепи, следуйте следующим правилам:

I = E/R

1. Нарисуйте схему цепи и обозначьте все известные величины.

2. Проведите расчеты для эквивалентных цепей и перерисуйте цепь.

3. Рассчитайте неизвестные величины.

Помните: закон Ома справедлив для любого участка цепи и может применяться в любой момент. По последовательной цепи течет один и тот же ток, а к любой ветви параллельной цепи приложено одинаковое напряжение.

_{ПРИМЕР. Чему равен полный ток в цепи, изображенной на рис. 5-14?}

_{Рис. 5-14}

_Дано:

_{ET = 12 В}

_{R1 = 560 Ом; R2 = 680 Ом; R3 = 1 кОм = 1000 Ом.}

_{IT =?; RT =?}

_{Решение:} 

_{Сначала вычислим общее сопротивление цепи:}

_{RT = R1 + R2 + R3}

_{RT = 560 + 680 + 1000 = 2240 Ом.}

_{Нарисуем эквивалентную цепь. См. рис. 5-15.}

_{Рис. 5-15} 

_{Теперь вычислим полный ток:}

_{IТ = EТ/RТ = 12/2240}

_{IТ = 0,0054 А или 5,4 мА} 

_{ПРИМЕР. Каково падение напряжения на резисторе R2 в цепи, изображенной на рис. 5-16?}

_{Рис. 5-16}

_Дано:

_{EТ = 48 В}

_{R1 = 1,2 Ком = 1200 Ом; R2 = 3,9 Ком = 3900 Ом; R3 = 5,6 кОм = 5600 Ом.}

_{IT =?; RT =?}

_{Решение:}

_{Сначала вычислим общее сопротивление цепи:}

_{RT = R1 + R2 + R3}

_{RT = 1200 + 3900 + 5600 = 10700 Ом.}

_{Нарисуем эквивалентную цепь. См. рис. 5-17.}

_{Рис. 5-17}

_{Теперь вычислим полный ток:}

_{IТ = EТ/RТ = 48/10700}

_{IТ = 0,0045 А или 4,5 мА} 

_{Вспомним, что в последовательной цепи один и тот же ток течет через всю цепь. Следовательно, IR2 = IT.}

_{IR2 = ER2/R2} 

_{0,0045 = ER2/3900}

_{Е2 = (0,0045)(3900)}

_{Е2 = 17,55 В.}

_{ПРИМЕР. Чему равно значение R2 в цепи, изображенной на рис. 5-18?}

_{Рис. 5-18} 

_{Сначала найдем ток, протекающий через R1 и R2. Поскольку к каждой ветви параллельной цепи приложено одинаковое напряжение, напряжение на каждой ветви равно напряжению на источнике тока и равно 120 вольт.}

_Дано:

_{ER1 = 120 В; R1 = 1000 Ом} 

_{IR1 =?}

_{Решение:}

_{IR1 = ER1/R1 = 120/1000}

_{IR1 = 0,12 А} 

_{* * *}

_Дано:

_{ER3 = 120 В; R3 = 5600 Ом} 

_{IR3 =?}

_{Решение:}

_{IR3 = ER3/R3}

_{IR3 = 0,021 А} 

_{В параллельной цепи полный ток равен сумме токов в ветвях.}

_Дано:

_{IT = 0,200 А; IR1 = 0,120 А; IR3= 0,021 А}

_{IR2 =?}

_{Решение:}

_{IT = IR1 + IR2 + IR3}

_{0,200 = 0,12 + IR2 + 0,021}

_{0,200 = 0,141 + IR2}

_{0,200 — 0,141 = IR2}

_{0,059 A = IR2.}

_{Теперь с помощью закона Ома можно найти величину резистора R2.}

_Дано:

_{IR2 = 0,059 А; ER2 = 120 B}

_{R2 =?}

_{Решение:}

_{IR2 =  ER2/R2}

_{0,059 = 120/R2} 

_{R2 = 120/0,059}

_{R2 = 2033,9 Ом}

_{ПРИМЕР. Чему равен ток через резистор R3 в цепи, изображенной на рис. 5-19?}

_{Рис. 5-19}

_{Сначала определим эквивалентное сопротивление (RA) резисторов R1 и R2.}

_Дано:

_{R1 = 1000 Ом; R2 = 2000 Ом}

_{RА =?}

_{Решение:}

_{1/RА = 1/R1 + 1/R2}

_{1/RА = 1/1000 + 1/2000}

_{RА = 2000/3 = 666,67 Ом}

_{Теперь найдем эквивалентное сопротивление (RB) резисторов R4, R5 и R6. Сначала найдем общее сопротивление (Rs) последовательно соединенных резисторов R5 и R6.}

_Дано:

_{R5 = 1500 Ом; R6 = 3300 Ом}

_{Rs =?}

_{Решение:}

_{Rs = R5 + R6}

_{Rs = 1500 + 3300 = 4800 Ом.}

_{* * *}

_Дано:

_{R4 = 4700 Ом; Rs = 4800 Ом}

_{RB =?}

_{Решение:}

_{1/RB = 1/R4 + 1/Rs}

_{1/RB = 1/4700 + 1/4800}

_{(В этом случае общий знаменатель найти сложно. Будем использовать десятичные дроби. )}

_{1/RB = 0,000213 + 0,000208}

_{RB = 1/ 0,000421 = 2375,30 Ом}

_{Нарисуем эквивалентную цепь, подставляя RA и RB, и найдем полное сопротивление последовательной эквивалентной цепи. См. рис. 5-20.}

Рис. 5-20

_Дано:

_{RA = 666,67 Ом; R3 = 5600 Ом; RB = 2735,30 Ом}

_{RT =?}

_{Решение:}

_{RT = RA + R3 + RB}

_{RT = 666,67 + 5600 + 2375,30}

_{RT = 8641,97 Ом.}

_{Теперь с помощью закона Ома найдем общий ток в эквивалентной цепи.}

_Дано:

_{ET = 120 В; RT = 8641,97 Ом}

_{IT =?}

_{Решение:}

_{IT =  ET/RT = 120/8641,97}

_{IT = 0,0139 А или 13,9 мА.}

_{В последовательной цепи по всей цепи протекает одинаковый ток. Следовательно, ток, протекающий через R3 равен общему току в цепи.}

_{IR3 = IT = 13,9 мА}

5–3. Вопросы

1. Запишите формулы, необходимые для определения полного тока в последовательной и параллельной цепях, когда известны токи, протекающие через отдельные компоненты.

2. Запишите формулы, необходимые для определения полного напряжения в последовательной и параллельной цепях, когда известны падения напряжения на отдельных участках.

3. Запишите формулы для определения полного сопротивления последовательной и параллельной цепей, когда известны отдельные сопротивления.

4. Запишите формулы для вычисления полного тока, напряжения или сопротивления в последовательной или параллельной цепях, когда хотя бы две из трех величин (ток, напряжение и сопротивление) известны.

5. Чему равен общий ток в цепи, изображенной на рис. 5-21?

Рис. 5-21

Е_т= 12 В

R₁ = 500 Ом; R₂ = 1200 Ом; R₃ = 2200 Ом.

I_T =?

РЕЗЮМЕ

• Электрическая цепь состоит из источника тока, нагрузки и проводника.

• Путь тока в электрической цепи может быть последовательным, параллельным или последовательно-параллельным.

• Последовательная цепь предоставляет только один путь для протекания тока.

• Параллельная цепь предоставляет несколько путей для протекания тока.

• Последовательно-параллельная цепь обеспечивает комбинацию последовательных и параллельных путей для протекания тока.

• Ток электронов протекает от отрицательного вывода источника тока через нагрузку к положительному выводу источника тока.

• Протекающий в электрической цепи ток можно изменять путем изменения либо напряжения, либо сопротивления.

• Закон Ома связывает между собой силу тока, напряжение и сопротивление.

• Закон Ома утверждает, что сила тока в электрической цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению цепи.

I = E/R

• Закон Ома применяется ко всем последовательным, параллельным и последовательно-параллельным цепям.

• Для определения неизвестных величин в цепи необходимо:

— Нарисовать схему цепи и обозначить все величины.

— Провести вычисления для эквивалентных цепей и перерисовать цепь.

— Вычислить все неизвестные величины.

Глава 5. САМОПРОВЕРКА

С помощью закона Ома найдите неизвестные величины в следующих примерах:

1. I =?; E = 9 В; R = 4500 Ом.

2. I = 250 мА; E =?; R = 470 Ом.

3. I = 10 A; E = 240 В; R =?

4. Найдите полный ток в изображенных цепях.

Закон Ома для однородного участка электрической цепи

Закон Ома для однородного участка электрической цепи:

Электрическое сопротивление — величина, характеризующая способность проводника противодействовать прохождению электрического тока.

Сопротивление однородного проводника цилиндрической формы длиной l постоянного поперечного сечения S, имеющего удельное сопротивление

В 1826 г. немецкий физик Георг Ом экспериментально установил зависимость между силой тока и разностью потенциалов (напряжением) на проводнике:
сила тока в проводнике прямо пропорциональна разности потенциалов (напряжению) на его концах:

Коэффициент пропорциональности G, характеризующий электрические свойства вещества, из которого изготовлен данный проводник, получил название электрической проводимости или электропроводности вещества.

Следовательно, отношение разности потенциалов между концами данного проводника к силе тока в цепи есть величина постоянная:

Величина R называется электрическим сопротивлением данного проводника. Как видно из соотношений (1) и (2), сопротивление — величина, обратная электропроводности:

Замкнутая электрическая цепь может рассматриваться как совокупность участков цепи. Если на участке цепи на заряды действуют только электростатические силы, то он называется однородным. Если же наряду с электростатическими силами на участке цепи на заряды действуют и сторонние силы, то он называется неоднородным. Как следует из определения, неоднородный участок цепи содержит источники тока.
 

Напряжением U на участке цепи называется физическая скалярная величина, численно равная полной работе A, которая совершается электростатическими (кулоновскими) и сторонними силами при перемещении вдоль участка цепи положительного единичного заряда q:

Для однородного участка АВ электрической цепи (рис. 106), на котором действуют только силы электростатической природы, закон Ома выражает связь между силой тока I в цепи, напряжением U и сопротивлением R.

В этом случае и закон Ома для однородного участка цепи АВ формулируется следующим образом:

• сила тока I на однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению U на концах этого участка. Коэффициент пропорциональности характеризует электрические свойства проводника и называется электропроводностью:

Зависимость силы тока от напряжения между его концами называется вольт-амперной характеристикой данного проводника (рис. 107).

В общем случае для любых проводников (металлов, полупроводников, электролитов, ионизированных газов) зависимость является нелинейной.

Однако всякую нелинейную зависимость можно разделить на небольшие линейные участки, соответствующие закону Ома, с определенным сопротивлением.

Сопротивление, как и проводимость проводника, является его основной электрической характеристикой, определяющей вид зависимости силы тока от напряжения.

Для расчетов сопротивления применяют простейшую модель проводника — резистор (от латинского слова resisto — сопротивляюсь), или линейный проводник. Длина линейного проводника значительно больше его радиуса, при этом напряженность электрического поля внутри него направлена вдоль длинной стороны. Резистор характеризуется только одним параметром — электрическим сопротивлением.

Условное обозначение резисторов на электрических схемах показано на рисунках 105 и 106.

Единицей сопротивления в СИ является ом:
Проводник имеет сопротивление один ом, если при напряжении один вольт сила тока в нем равна одному амперу.

Единицей проводимости в СИ является сименс:
Напомним, что сопротивление (проводимость) зависит от рода вещества проводника, его геометрических размеров и формы (для линейного проводника Удельное сопротивление р вещества зависит также от его температуры.

Сопротивление металлов обусловлено столкновениями электронов проводимости с ионами кристаллической решетки (говорят, что поток частиц рассеивается ионами). При этом электроны передают часть своей кинетической энергии ионам кристаллической решетки, в результате чего проводник нагревается.

• Заказать решение задач по физике

Рассеяние электронов происходит также на структурных неоднородностях кристаллической решетки (дефектах, примесях), что увеличивает сопротивление проводника. Используя закон Ома и формулу для вычисления сопротивления, можно показать, что модуль напряженности электрического поля внутри проводника и модуль плотности тока связаны соотношением

где — удельная проводимость вещества в любой точке проводника.

В векторном виде это соотношение называют законом Ома в дифференциальной форме:

Из закона Ома, записанного в дифференциальной форме, следует, что плотность тока вблизи некоторой точки проводника пропорциональна напряженности электрического поля в данной точке.

Из закона Ома следует, что для прохождения тока силой I через резистор сопротивлением R к нему должно быть приложено напряжение U:
U = IR.

Эту величину называют падением напряжения на резисторе. Для однородного участка цепи падение напряжения всегда совпадает с напряжением на нем.

Для измерения напряжения на участке цепи используется вольтметр. Условное обозначение вольтметра (V) на электрических схемах показано на рисунке 108.
Вольтметр включают параллельно участку цепи (элементу), на котором измеряют напряжение (см. рис. 108). Чтобы подключение вольтметра существенно не изменяло силу тока и распределение напряжений на участках цепи, его сопротивление должно быть как можно большим. При этом сила тока, проходящего через вольтметр, будет мала по сравнению с силой тока в цепи, поскольку сопротивление вольтметра велико по сравнению с сопротивлением участка цепи. Обычно сопротивление вольтметров достигает нескольких тысяч ом.

Как уже отмечалось, тело человека является неплохим проводником, поэтому Вам необходимо знать, что максимальные безопасные для человека напряжения составляют: в сыром помещении — 12 В; в сухом помещении — 36 В.
Стандартные промышленные значения напряжений (220 В, 380 В), широко используемые в быту, опасны для жизни человека, поэтому следует строго соблюдать правила техники безопасности при пользовании бытовыми электроприборами.

Электрический ток используется некоторыми животными для защиты или охоты. Поскольку морская вода обладает хорошей электропроводностью, то даже слабые электрические сигналы от объектов добычи «улавливаются» хищниками на значительных расстояниях. Кроме того, мощные кратковременные электрические разряды в морской воде служат надежным оружием и защитой для некоторых обитателей моря. Так электрический скат может создавать кратковременный электрический разряд напряжением до 300 В, электрический сом (рис. 109) — до 350 В, угорь-электрофорус — до 500 В.

Закон Ома для полной цепи

Закон Ома для полной цепи:

Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения па этом участке и промежутка времени, в течение которого совершалась работа:

Закон Джоуля — Ленца:

• количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления и времени прохождения тока по проводнику:

Для однородного участка цепи количество выделившейся теплоты можно вычислить по любой из трех эквивалентных формул:

Мощность, идущая на нагревание проводника, равна работе, которая совершается током за единицу времени:

Единицей мощности электрического тока, так же как и механической мощности, является ватт (1 Вт):

Коэффициент полезного действия (КПД) определяется отношением полезно использованной энергии  к полной энергии полученной системой:  и  является характеристикой эффективности работы системы.

Рассмотрим полную электрическую цепь, содержащую источник ЭДС с внутренним сопротивлением r и подключенный к ним резистор сопротивлением R (рис. 121).

Из определения ЭДС источника тока следует, что совершаемая источником работа

Из закона сохранения энергии следует, что в такой цепи происходит превращение энергии, запасенной источником тока, только в теплоту. При этом работа сторонних сил за промежуток времени равна выделившемуся в цепи количеству теплоты:

По закону Джоуля — Ленца

Таким образом,

откуда

Полученное выражение представляет собой закон Ома для полной цепи:
сила тока в полной цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.
Заметим, что максимально возможный ток в цепи с данным источником тока возникает в том случае, если сопротивление внешней части цепи стремится к нулю.

Максимально возможный ток через источник называют также током короткого замыкания

Короткое замыкание представляет серьезную опасность для мощных источников тока, поскольку может вывести их из строя.

У гальванических элементов (батареек) сила тока короткого замыкания небольшая, поэтому оно для них не очень опасно.

Внутреннее сопротивление свинцовых аккумуляторов имеет значение от r = 0,1 Ом до r = 0,01 Ом, и сила тока короткого замыкания в них может быть от = 20 А до  = 200 А. А поскольку при этом возможно разрушение пластин аккумуляторов, то следует соблюдать меры безопасности при работе с ними.
В быту, в осветительных сетях, на распределительных станциях ЭДС имеет величины свыше 100 В, а внутреннее сопротивление цепи очень мало, и согласно закону Ома для замкнутой цепи сила тока короткого замыкания может доходить до 1000 А. Вследствие этого короткое замыкание может привести к пожару. Для зашиты от пожаров в электрические цепи включаются плавкие предохранители, которые плавятся при определенной силе тока и размыкают цепь.

Короткое замыкание может возникнуть из-за плохой изоляции, когда два токоведущих провода соединяются между собой (закорачиваются). Внешнее сопротивление цепи в этом случае стремится к нулю, и сила тока резко возрастает.

Короткое замыкание электропроводки в быту может стать причиной пожара, поэтому ни в коем случае не занимайтесь ремонтом электрических сетей самостоятельно!

Закон Ома для полной цепи можно записать в следующем виде:

Таким образом, ЭДС источника равна сумме падений напряжений на внешнем и внутреннем участках замкнутой цепи.

Закон Ома для полной цепи наглядно можно показать с помощью рисунка 122, где в качестве источника тока взят гальванический элемент Вольта (Сu—Zn).
Потенциал клеммы у цинковой пластины условно принят за нуль. Длина перпендикуляра к проводнику АВС в данной точке цепи пропорциональна ее потенциалу.

Падение напряжения на внешнем участке цепи равно IR, внутри источника — Ir.
Скачки потенциалов на цинковой и медной пластинах соответственно обусловлены химическими процессами.
Для лучшего понимания процессов, происходящих в замкнутой электрической цепи рассмотрим аналогичную механическую модель (рис. 123).

Подобно тому как шарик скатывается по винтовой наклонной плоскости под действием силы тяжести из положения 2 в положение 3, так электроны движутся на внешнем участке цепи под действием сил электрического поля.
Для того чтобы поднять шарик в исходное положение 2, необходимо совершить работу против силы тяжести, которая в случае электрической цепи аналогична работе сторонних сил внутри источника тока.

В данном случае пружинное устройство 1, совершающее работу за счет энергии упругой деформации, является механическим аналогом источника ЭДС в замкнутой цепи.

Для работы различных устройств мы используем батарейки (гальванические элементы), которые включаем последовательно с соблюдением полярности.
При последовательном соединении n источников тока, когда «минус» первого источника соединяется с «плюсом» второго и т. д. (рис. 124), их ЭДС и внутренние сопротивления суммируются:

В частном случае, если  то

Параллельное соединение источников тока, когда «плюсы» всех источников соединяются в один узел, а «минусы» — в другой (рис. 125), используется значительно реже для повышения надежности электропитания. Можно показать, что при параллельном соединении п одинаковых источников тока суммарная ЭДС батареи равна ЭДС одного источника, а внутреннее сопротивление рассчитывается по законам параллельного соединения:

Работа по перемещению зарядов на неоднородном участке цепи равна сумме работ, совершаемых сторонними силами источника тока и силами электрического поля.

Поскольку напряжение на участке цепи равно отношению работы к перенесенному заряду то

Знак перед берется положительный, если ЭДС увеличивает потенциал в цепи в направлении прохождения тока, и отрицательный — если уменьшает.

С учетом того, что U = IR (R — полное сопротивление резисторов и источников ЭДС на участке цепи), находим силу тока на участке цепи:

Эта формула выражает закон Ома для неоднородного участка цепи: падение напряжения на неоднородном участке цепи — произведение силы тока I и сопротивления участка цепи R:

Отметим, что падение напряжения пропорционально суммарной работе всех сил, в то время как напряжение U пропорционально работе только электростатических сил.

Мощность, выделяемая на внешнем участке цепи, в которую включены тепловые потребители энергии, называется полезной мощностью. Для ее вычисления используются формулы:

Мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении источника тока, называется теряемой мощностью и вычисляется по формулам:

Сумма полезной и теряемой мощностей равна полной мощности источника тока, которая учитывает выделение энергии как на внешнем, так и на внутреннем участках цепи:

 

Коэффициент полезного действия источника тока, определяемый как отношение полезной мощности к полной, зависит от сопротивления нагрузки и внутреннего сопротивления источника тока:

Наибольшую полезную мощность от данного источника можно получить тогда, когда внешнее сопротивление равно внутреннему (R = r), и в этом случае максимальный КПД = 50 % (докажите это).

• Заказать решение задач по физике

Открытый Г. Омом закон для участка цени в общем случае справедлив и для полной цепи, если принимать во внимание как внешнюю, так и внутреннюю части цепи. Математическую запись закона Ома для этого случая можно получить на основании закона сохранения энергии, универсального для всех процессов в природе.

Пусть электрическая цепь состоит из источника тока, имеющего ЭДС и внутреннее сопротивление г, и проводника сопротивлением R (рис. 1.51).

Pиc. 151. Замкнутая электрическая цепь

Согласно закону сохранения энергии работа сторонних сил равна сумме работ электрического тока во внешней и внутренней частях цепи:

По определению

Отсюда

Если учесть, что по закону Ома для участка цепи U =IR, то получим формулу этого закона для полной цепи:

Таким образом, сила тока в полной цепи пропорциональна электроднижущей силе источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

Сила тока в полной цепи пропорциональна электродвижущей силе источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи:

Пользуясь законом Ома для полной цепи, можно рассчитать два экстремальных случая н электрической цепи – короткое замыкание и разомкнутую цепь. Если сопротивление внешней цепи стремится к нулю (короткое замыкание), то сила тока в цепи

Это будет максимальное значение силы тока для данной цепи.
Если цепь разорвана (R→∞ ), то ток в цени прекращается при любых значениях ЭДС и внутреннего сопротивления. В последнем случае напряжение нм полюсах источника тока будет равно электродвижущей силе. Поэтому иногда дают упрощенное определение ЭДС: это величина, равная напряжению на клеммах источника при разомкнутой цепи.

Источники тока могут соединяться в батареи. Существуют несколько способов соединения источников тока.

Последовательным называют соединение, при котором соединяются друг с другом разноименные полюса источников: положительный предыдущего с отрицательным следующего и т. д. (рис. 1.52). Чаще всего соединяют источники с одинаковыми характеристиками, поэтому при последовательном соединении N источников ЭДС батареи будет в N раз больше, чем ЭДС одного источника:

Внутреннее сопротивление такой батареи будет также в N раз больше:

Рис. 152. Схема последовательного соединения источников тока

Для последовательного соединения источников тока закон Ома для полной цепи будет записываться:

Последовательное соединение источников τoιca удобно в том случае, когда сопротивление потребителя значительно больше внутреннего сопротивления одного источника тока.
Параллельным является соединение, при котором все одноименные полюса соединяется в один узел (рис. 1.53).

Pиc. 153. Схема параллельного соединения источников тока

Параллельное соединение применяют тогда, когда в цепи необходимо получить большое значение силы тока при небольшом напряжении.

Электродвижущая сила батареи параллельно соединенных одинаковых источников равна ЭДС одного источника:

Формула закона Ома для параллельного соединения источников имеет вид:

Параллельное соединения удобно тогда» когда сопротивление внешней части цепи значительно меньше внутреннего сопротивления одного источника.

При смешанном соединении батареи источников тока (параллельно или последовательно) в свою очередь соединяют последовательно или параллельно (рис. 1.54).

Pиc. 1.54. Смешанное соединение источников тoκa

Как дать определение закону Ома для полной цепи

Закон Ома для полной цепи учитывает сопротивление электрическому току в его источнике. Для понимания полного закона Ома нужно уяснить себе суть внутреннего сопротивления источника тока и его электродвижущей силы.

Формулировка закона Ома для участка цепи, как говорится, прозрачна. То есть, понятна без дополнительных разъяснений: ток I в участке цепи, обладающем электрическим сопротивлением R, равен напряжению на нем U, деленному на величину его сопротивления:

I = U/R (1)

Но вот формулировка закона Ома для полной цепи: ток в цепи равен электродвижущей силе (э.д.с.) его источника, деленной на сумму сопротивлений внешней цепи R и внутреннего сопротивления источника тока r:

I = E/(R + r) (2),

нередко вызывает затруднения в понимании. Неясно, что такое э.д.с., чем она отличается от напряжения, откуда берется внутреннее сопротивление источника тока и что оно значит. Пояснения необходимы, потому что закон Ома для полной цепи («полный Ом», на профессиональном жаргоне электриков) имеет глубокий физический смысл.

Смысл «полного Ома»

Закон Ома для полной цепи неразрывно связан с фундаментальнейшим законом природы: законом сохранения энергии. Если бы у источника тока не было внутреннего сопротивления, то он во внешнюю цепь, то есть потребителям электроэнергии, он мог бы отдавать сколь угодно большой ток и, соответственно, сколь угодно большую мощность.

Э.д.с. – это разность электрических потенциалов на клеммах источника без нагрузки. Она аналогична напору воды в поднятом баке. Пока расхода (тока) нет, уровень воды стоит на месте. Открыли кран – уровень без подкачки падает. В подающей трубе вода испытывает сопротивление ее току, как и электрические заряды в проводе.

Если нагрузки нет, клеммы разомкнуты, то E и U совпадают по величине. При замыкании цепи, например, включении лампочки, часть э.д. с. создает напряжение на ней и производит полезную работу. Другая часть энергии источника рассеивается на его внутреннем сопротивлении, превращается в тепло и рассеивается. Это – потери.

Если сопротивление потребителя оказывается меньше внутреннего сопротивления источника тока, то на нем выделяется большая часть мощности. При этом доля э.д.с для внешней цепи падает, зато на его внутреннем сопротивлении выделяется и теряется зря основная часть энергии тока. Природа не позволяет взять у нее больше, чем она может отдать. Именно в этом и заключен смысл законов сохранения.

Интуитивно, но хорошо понимают смысл внутреннего сопротивления обитатели старых «хрущевских» квартир, поставившие у себя кондиционеры, но поскупившиеся на замену проводки. Счетчик «мотает как бешеный», греется розетка, стена там, где под штукатуркой проходит старая алюминиевая проводка, а кондиционер еле холодит.

Природа r

«Полный Ом» плохо понимают чаще всего потому, что внутреннее сопротивление источника в большинстве случаев имеет не электрическую природу. Поясним на примере обычной солевой батарейки. Точнее, элемента, так как электрическая батарея составляется из нескольких элементов. Пример готовой батареи – «Крона». Она состоит из 7 элементов в общем корпусе. Схема цепи из одного элемента и лампочки показана на рисунке.

Как батарейка вырабатывает ток? Обратимся вначале к левой позиции рисунка. В сосуд с проводящей электричество жидкостью (электролитом) 1 помещены угольный стержень 2 в оболочке из соединений марганца 3. Стержень с марганцевой оболочкой составляют положительный электрод, или анод. Угольный стержень в данном случае работает просто как токосъемник. Отрицательный электрод (катод) 4 – металлический цинк. В продажных батарейках электролит гелевый, а не жидкий. Катод же – цинковый стаканчик, в который помещен анод и налит электролит.

Секрет батарейки в том, что собственный, природой заданный, электрический потенциал марганца меньше, чем у цинка. Поэтому катод притягивает к себе электроны, а взамен отталкивает от себя к аноду положительные ионы цинка. Из-за этого катод понемногу расходуется. Всем известно, что, если севшую батарейку не заменить, она потечет: электролит вытечет через разъеденный цинковый стаканчик.

Вследствие движения зарядов в электролите на угольном стержне с марганцем накапливается положительный заряд, а на цинке – отрицательный. Поэтому они и называются анодом и катодом соответственно, хотя изнутри батарейки выглядят наоборот. Разность зарядов и создаст э.д.с. батарейки. Движение зарядов в электролите прекратится, когда величина э.д.с. станет равной разности собственных потенциалов материалов электродов; силы притяжения сравняются с силами отталкивания.

Теперь замкнем цепь: подключим к батарейке лампочку. Заряды через нее вернутся каждые к себе «домой», сделав полезное дело – лампочка загорится. А внутри батарейки электроны с ионами снова «забегают», так как заряды с полюсов ушли наружу, и вновь появилось притяжение/отталкивание.

В сущности, батарейка дает ток и лампочка светит, за счет расходования цинка, который при этом превращается в другие химические соединения. Чтобы вновь извлечь из них чистый цинк, нужно, по закону сохранения энергии, затратить ее, но уже не электрической, столько, сколько батарейка отдала лампочке, пока не потекла.

И вот теперь, наконец-то, мы сможем разобраться в природе r. В батарейке – это сопротивление движению прежде всего больших и тяжелых ионов в электролите. Электроны без ионов не двинутся, так как не возникнет силы их притяжения.

В промышленных электрогенераторах возникновение r обусловлено не только электрическим сопротивлением их обмоток. Свою лепту в его величину вносят и внешние причины. Например, в гидроэлектростанции (ГЭС) на его значение оказывают влияние КПД турбины, сопротивление току воды в водоводе, потери в механической передаче от турбины к генератору. Даже температура воды за плотиной и ее заиленность.

Пример расчета по закону Ома для полной цепи

Чтобы уяснить себе окончательно, что значит «полный Ом» на практике, рассчитаем описанную выше цепь из батарейки и лампочки. Для этого придется обратиться к правой части рисунка, где она представлена в более «электрифицированном» виде.

Здесь уже ясно видно, что даже в простейшей цепи существуют фактически две петли тока: одна, полезная, через сопротивление лампочки R, а другая, «паразитная», через внутреннее сопротивление источника r. Тут есть важный момент: паразитная цепь не разрывается никогда, так как электролит обладает собственной электропроводностью.

Если к батарейке ничего не подключено, в ней все равно течет маленький ток саморазряда. Поэтому запасать батарейки впрок нет смысла: просто потекут. Хранить до полугода можно в холодильнике под морозилкой. Перед использованием нужно дать прогреться до наружной температуры. Но вернемся к расчетам.

Внутреннее сопротивление дешевой солевой батарейки около 2 Ом. Э.д.с. пары цинк-марганец – 1,5 В. Попробуем подключить к батарейке лампочку на 1,5 В и 200 mA, то есть 0,2 А. Ее сопротивление определим из закона Ома для участка цепи:

R = U/I (3)

Подставляем: R = 1,5 В/0,2 А = 7,5 Ом. Полное сопротивление цепи R+r тогда будет 2 + 7,5 = 9,5 Ом. Поделим на него э.д.с., и по формуле (2) получим ток в цепи: 1,5 В/9,5 Ом = 0,158 А или 158 mA. Напряжение на лампочке при этом будет U = IR = 0,158 А*7,5 Ом = 1,185 В, а внутри батарейки зря останется 1,5 В – 1,185 В = 0,315 В. Лампочка горит явно с «недокалом».

Не все так плохо

Закон Ома для полной цепи не только показывает, где таятся потери энергии. Он также подсказывает пути борьбы с ними. К примеру, в описанном выше случае уменьшать r батарейки не совсем правильно: она получится очень дорогой и с высоким саморазрядом.

А вот если сделать волосок лампочки потоньше и наполнить ее баллон не азотом, а инертным газом ксеноном, то она будет светить так же ярко при втрое меньшем токе. Тогда почти вся э.д.с. батарейки окажется приложенной к лампочке и потери будут малы.

Электрический ток и закон Ома

теория по физике 🧲 постоянный ток

Определение

Электрический ток — направленное движение заряженных частиц под действием внешнего электрического поля.

Условия существования электрического тока:

• наличие заряженных частиц;
• наличие электрического поля, которое создается источниками тока.

Носители электрического тока в различных средах

Среда	Носители электрического тока
Металлы	Свободные электроны
Электролиты (вещества, проводящие ток вследствие диссоциации на ионы)	Положительные и отрицательные ионы
Газы	Ионы и электроны
Полупроводники	Электроны и дырки (атом, лишенный одного электрона)
Вакуум	Электроны

Электрическая цепь и ее схематическое изображение

Определение

Электрическая цепь — это совокупность устройств, соединенных определенным образом, которые обеспечивают путь для протекания электрического тока.

Основные элементы электрической цепи:

• Источник тока (генератор, гальванический элемент, батарея, аккумулятор).
• Потребители тока (лампы, нагревательные элементы и прочие электроприборы).
• Проводники — части цепи, обладающие достаточным запасом свободных электронов, способных перемещаться под действием внешнего электрического поля. Проводники соединяют источники и потребители тока в единую цепь.
• Ключ (переключатель, выключатель) для замыкания и размыкания цепи.

Электрическая цепь также может содержать:

• резистор — элемент электрической цепи, обладающий некоторым сопротивлением;
• реостат — устройство для регулировки силы тока и напряжения в электрической цепи путём получения требуемой величины сопротивления;
• конденсатор — устройство, способное накапливать электрический заряд и передавать его другим элементам цепи;
• измерительные приборы — устройства, предназначенные для измерения параметров электрической цепи.

Определение

Электрическая схема — графическое изображение электрической цепи, в котором реальные элементы представлены в виде условных обозначений.

Условные обозначения некоторых элементов электрической цепи

Простейшая электрическая цепь содержит в себе источник и потребитель тока, проводники, ключ. Схематически ее можно отобразить так:

Направление электрического тока в металлах

По металлическим проводам перемещаются отрицательно заряженные электроны, т.е. ток идет от «–» к «+» источника. Направление движения электронов называют действительным. Но исторически в науке принято условное направление тока от «+» источника к «–».

Действия электрического тока (преобразования энергии)

Электрический ток способен вызывать различные действия:

• Тепловое — электрическая энергия преобразуется в тепло. Такое преобразование обеспечивает электроплита, электрический камин, утюг.
• Химическое — электролиты под действием постоянного электрического тока подвергаются электролизу. К положительному электроду (аноду) в процессе электролиза притягиваются отрицательные ионы (анионы), а к отрицательному электроду (катоду) — положительные ионы (катионы).
• Магнитное (электромагнитное) — при наличии электрического тока в любом проводнике вокруг него наблюдается магнитное поле, т.е. проводник с током приобретает магнитные свойства.
• Световое — электрический ток разогревает металлы до белого каления, и они начинают светиться подобно вольфрамовой спирали внутри лампы накаливания. Другой пример — светодиоды, в которых свет обусловлен излучением фотонов при переходе электрона с одного энергетического уровня на другой.
• Механическое — параллельные проводники с электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных — отталкиваются.

Основные параметры постоянного тока

Определение

Постоянный ток — электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению.

Основными параметрами электрического тока являются:

• Сила тока. Обозначается как I. Единица измерения — А (Ампер).
• Напряжение. Обозначается как U. Единица измерения — В (Вольт).
• Сопротивление. Обозначается как R. Единица измерения — Ом.

Сила тока

Сила тока показывает, какой заряд q проходит через поперечное сечение проводника за 1 секунду:

I=qt..=ΔqΔt..=Nqet.

N — количество электронов, qe=1,6·10−19 Кл — заряд электрона, t — время (с).

Заряд, проходящий по проводнику за время t при силе тока, равной I:

q=It

Пример №1. Источник тока присоединили к двум пластинам, опущенным в раствор поваренной соли. Сила тока в цепи 0,2 А. Какой заряд проходит между пластинами в ванне за 2 минуты?

2 минуты = 120 секунд

q=It=0,2·120=24 (Кл)

Заряд, проходящий за время ∆t при равномерном изменении силы тока от I₁ до I₂:

Δq=I1+I22..Δt

Сила тока и скорость движения электронов:

I=nqeSv

n — (м^–3) — концентрация, S (м²) — площадь сечения проводника, v — скорость электронов.

Внимание!

Электроны движутся по проводам со скоростью, равной долям мм/с. Но электрическое поле распространяется со скоростью света: c = 3∙10⁸ м/с.

Сопротивление

Сопротивление металлов характеризует тормозящее действие положительных ионов кристаллической решетки на движение свободных электронов:

R=ρlS..

ρ — удельное сопротивление, показывающее, какое сопротивление имеет проводник длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м², изготовленный из определенного материала. l — длина проводника (м), S — площадь его поперечного сечения.

Пример №2. Медная проволока имеет электрическое сопротивление 6 Ом. Какое электрическое сопротивление имеет медная проволока, у которой в 2 раза больше длина и в 3 раза больше площадь поперечного сечения?

Сопротивление первого и второго проводника соответственно:

R1=ρlS..

R2=ρ2l3S..

Поделим электрическое сопротивление второго проводника на сопротивление первого:

R2R1. .=ρ2l3S..÷ρlS..=ρ2l3S..·Sρl..=23..

Отсюда сопротивление второго проводника равно:

R2=23..R1

Напряжение

Напряжение характеризует работу электрического поля по перемещению положительного заряда:

U=Aq.

Пример №3. Перемещая заряд в первом проводнике, электрическое поле совершает работу 20 Дж. Во втором проводнике при перемещении такого же заряда электрическое поле совершает работу 40 Дж. Определить отношение U₁/U₂ напряжений на концах первого и второго проводников.

U1U2..=A1q..÷A2q..=A1q..·qA2..=A1A2..=2040..=12..

Закон Ома для участка цепи

Определение

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

I=UR.

Иллюстрация закона Ома.

Сила тока направлена в сторону движения заряженных частиц (электронов). Силе тока противостоит сопротивление: чем оно больше, тем меньше сила тока (тем меньше проходит электронов через проводник в единицу времени). Но росту силы тока способствует напряжение, которое словно толкает заряженные частицы, заставляя их упорядоченно перемещаться.

Закон Ома для участка цепи с учетом формулы для расчета сопротивления:

I=USρl..

Для сравнения и расчета сопротивления часто используют вольтамперную характеристику. Так называют графическое представление зависимости силы тока от напряжения. Пример вольтамперной характеристики:

Чем круче график, тем меньше сопротивление проводника. При расчете сопротивления важно учитывать единицы измерения величин, указанных на осях.

Пример №4. На рисунке изображен график зависимости силы тока от напряжения на одной секции телевизора. Каково сопротивление этой секции:

Точке графика, соответствующей 5 кВ, соответствует сила тока, равна 20 мА.

Сначала переведем единицы измерения величин в СИ:

5 кВ = 5000 В

20 мА = 0,02 А

R=UI..=50000,02..=250000 (Ом)=250 (кОм)

Задание EF17572

При определении сопротивления резистора ученик измерил напряжение на нём: U = (4,6 ± 0,2) В. Сила тока через резистор измерялась настолько точно, что погрешностью можно пренебречь: I = 0,500 А. По результатам этих измерений можно сделать вывод, что сопротивление резистора, скорее всего,

Ответ:

а) R = 9,2 Ом

б) R > 9,6 Ом

в) R < 8,8 Ом

г) 8,8 Ом ≤ R≤ 9,6 Ом

---

Алгоритм решения

1.Записать исходные данные.

2.Записать закон Ома для участка цепи.

3.Определить вероятное сопротивление резистора.

Решение

Запишем исходные данные:

• Напряжение на резисторе: U = 4,6 ± 0,2 В.

• Сила тока в цепи: I = 0,5 А.

Запишем закон Ома:

I=UR..

Отсюда сопротивление равно:

R=UI..

Так как точное значение напряжения неизвестно, мы можем вычислить только вероятный диапазон сопротивлений резистора. Минимальное и максимальное значения сопротивления соответственно равны:

Rmin=4,6−0,20,5..=8,8 (Ом)

Rmax=4,6+0,20,5. .=9,6 (Ом)

.

.

Ответ: г

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF18445

Для проведения лабораторной работы по обнаружению зависимости сопротивления проводника от его диаметра ученику выдали медный проводник длиной 10 м и диаметром 1,0 мм. Какой ещё проводник из предложенных ниже необходимо взять ученику, чтобы провести данное исследование?

Ответ:

а) проводник № 1

б) проводник № 2

в) проводник № 3

г) проводник № 4

---

Алгоритм решения

1. Определить задачу лабораторных испытаний.
2. Определить, какие величины в эксперименте должны оставаться постоянными, а какие переменными.
3. Выбрать подходящий проводник.

Решение

Учение проводит лабораторную работу по обнаружению зависимости  сопротивления проводника от его диаметра. Следовательно, материал проводника и его длина должны оставаться постоянными. Меняться должен только его диаметр. Поскольку в первом опыте берется медный длиной 10 м, диаметром 1,0 мм, то в следующем опыте он тоже должен быть медным, и длина его должна составлять 10 м, но диаметр должен быть другим. Этому условия удовлетворяет второй проводник.

Ответ: б

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF18283

По проводнику течёт постоянный электрический ток. Величина заряда, проходящего через проводник, возрастает с течением времени согласно графику. Сила тока в проводнике равна

Ответ:

а) 24 А

б) 12 А

в) 6 А

г) 1,5 А

---

Алгоритм решения

1.Записать формулу для вычисления силы тока.

2.Выбрать любую точку графика.

3.Определить количество заряда и время, соответствующие этой точке.

4.Вычислить силу тока.

Решение

Запишем формулу для вычисления силы тока:

I=qt. .

Выберем точку графика, соответствующую 2 секундам. Количество заряда при этом равно 3 Кл. Следовательно, сила тока равна:

I=32..=1,5 (А)

Ответ: г

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Алиса Никитина | Просмотров: 9.1k | Оценить:

Закон Ома – определение, формула, применение, ограничения

Согласно закону Ома, напряжение или разность потенциалов между двумя точками пропорциональны электрическому току, протекающему через сопротивление, а сопротивление цепи пропорционально току или электричество проходит через сопротивление. V=IR – это формула закона Ома. Георг Симон Ом, немецкий физик, открыл связь между током, напряжением и отношениями. Давайте подробнее рассмотрим закон Ома, сопротивление и его приложения.

Что такое закон Ома?

Напряжение, ток и сопротивление — три основных компонента электричества. Закон Ома изображает прямую связь между этими тремя переменными. Согласно закону Ома, ток, протекающий по проводнику между двумя точками, пропорционален напряжению на проводнике.

Диаграмма зависимости напряжения от силы тока

Формула закона Ома

Это одно из самых фундаментальных правил электротехники. Это помогает в расчете мощности элемента, КПД, тока, напряжения и сопротивления в электрической цепи.

В ∝ R

В = I × R

Здесь

• В — напряжение,
• I — ток,
• R 9 — сопротивление.

Единицей сопротивления в СИ является ом и обозначается Ω.

Применение закона Ома

Когда известны два других числа, закон Ома можно использовать для определения напряжения, тока, импеданса или сопротивления линейной электрической цепи.

Основные применения закона Ома:

• Это также упрощает расчет мощности.
• Чтобы сохранить желаемое падение напряжения между электрическими компонентами, используется закон Ома.
• Необходимо определить напряжение, сопротивление или ток электрической цепи.
• Закон Ома также используется для перенаправления тока в амперметрах постоянного тока и других шунтах постоянного тока.

Как установить зависимость ток-напряжение?

Отношение V ⁄ I остается постоянным для заданного сопротивления при установлении связи ток-напряжение, поэтому график разности потенциалов (V) и тока (I) должен представлять собой прямую линию.

Как узнать неизвестные значения сопротивления?

Постоянное отношение определяет неизвестные значения сопротивления. Сопротивление провода с однородным поперечным сечением зависит от длины (L) и площади поперечного сечения (А). Это также зависит от температуры проводника.

Сопротивление при данной температуре

R = ρ L ⁄ A

Здесь ρ — удельное сопротивление или удельное сопротивление, а также характеристика материала провода.

Удельное сопротивление или удельное сопротивление материала провода:

ρ = R A ⁄ L

Ограничения закона Ома

• Закон Ома не применяется к односторонним сетям. Ток может течь только в одном направлении в односторонних сетях. В таких сетях используются диоды, транзисторы и другие электронные компоненты.
• Нелинейные компоненты также не подпадают под действие закона Ома. Нелинейные компоненты имеют ток, который не пропорционален приложенному напряжению, что означает, что значение сопротивления этих элементов изменяется в зависимости от напряжения и тока. Тиристор является примером нелинейного элемента.

Резисторы

Одним из важнейших компонентов электрических цепей является резистор. Поскольку они состоят из смеси глины или углерода, они являются хорошими проводниками и хорошими изоляторами. На большинстве резисторов видны четыре цветные полосы. Первая и вторая полосы показывают первую и вторую цифры значения соответственно. Цифры значений умножаются в третьей полосе, а допуск определяется в четвертой полосе. Если нет четвертой полосы, предполагается, что допуск составляет плюс-минус 20 %.

Сопротивление в серии

Серия представляет собой группу связанных элементов, например, вдоль линии, в ряду или в определенном порядке. В электронике последовательное сопротивление означает, что резисторы соединены последовательно и что ток может проходить только через один канал.

Законы последовательных цепей

• Общее сопротивление цепи состоит из отдельных сопротивлений.
• Общее напряжение представляет собой сумму отдельных напряжений в цепи.
• Через каждую точку цепи протекает одинаковый ток.

Сопротивление в параллельном соединении

Параллельное соединение может быть организовано различными способами. Большая часть проводки в реальном мире выполняется параллельно, так что напряжение, подаваемое на любую часть сети, такое же, как напряжение, подаваемое на любой другой ее участок.

Законы параллельных цепей

• Все обратные величины сопротивлений компонентов складываются с обратными величинами общего сопротивления цепи.
• Общее потребление тока представляет собой сумму отдельных токов, потребляемых в цепи.
• Каждая точка цепи имеет одинаковое напряжение.

Примеры задач

Задача 1. Найти сопротивление электрической цепи при напряжении питания 15 В и силе тока 3 мА.

Решение:

Дано:

В = 15 В,

I = 3 мА = 0,003 А

Сопротивление электрической цепи определяется как:

R = V / I

= 15 В / 0,003 А

= 5000 Ом

= 5 кОм

Следовательно, сопротивление электрической цепи равно 5 кОм .

Задача 2: Если сопротивление электрического утюга равно 10 Ом и через сопротивление протекает ток 6 А. Найдите напряжение между двумя точками.

Решение:

Дано:

I = 6 А

R = 10 Ом

Формула для расчета напряжения:

В = I × R

В = 6 А × 10 Ом

= 60 В

Следовательно, напряжение между двумя точками равно 60 В .

Задача 3. Когда нарушается закон Ома?

Решение:

Поведение полупроводников и односторонних устройств, таких как диоды, определяется законом Ома. Если физические факторы, такие как температура и давление, не поддерживаются постоянными, закон Ома может не обеспечить ожидаемых результатов.

Проблема 4: Почему закон Ома не применим к полупроводникам?

Решение:

Полупроводниковые приборы имеют нелинейный характер, поэтому к ним не применим закон Ома. Это указывает на то, что отношение напряжения к току не остается постоянным при изменении напряжения.

Задача 5. Как применяется закон Ома?

Решение:

Статические значения компонентов схемы, таких как уровни тока, напряжения питания и падения напряжения, проверяются с помощью закона Ома.

Закон Ома: формула, формулировка, вывод, определение, схема

Содержание

Определение закона Ома

При постоянной температуре Георг Ом обнаружил, что электрический ток, протекающий через данное линейное сопротивление, пропорционален приложенному напряжению через него и обратно пропорционально сопротивлению. Закон Ома основан на соотношении между напряжением, током и сопротивлением. Или связь между электрическим током и разностью потенциалов описывается законом Ома. В большинстве проводников сила тока точно пропорциональна приложенному к ним напряжению. Георг Симон Ом, немецкий ученый, первым экспериментально проверил закон Ома. В этой статье мы подробно обсудим закон Ома, студенты должны добавить эту страницу в закладки, чтобы получать все обновления.

Подробнее: Вязкость воды: значение, формула, единица, примеры, символ

Подробнее: аэробное дыхание

Определение закона ом на хинди

नि000 से बहने व| ओम का नियम वोल्टेज, करंट औा या विद्युत पшить औ औ एक संभावित अंतर के की कड़ी को ओम के नियम द्वारा वर्णित किया गय है।।।।।।।।।।।।।। द द द द।।।।।।।।।।।।।।।।।।।।।।।।।।।।। अधिकांश कंडक्टरों में, करंट उन पर लगाए गए वोल्टेज के बिल्कुल समानुपाती होता है।।।।।। जर्मन वैज्ञानिक जॉर्ज साइमन ओम ने सबसे ओम के नियम को पшить

Формула закона Ома

Ниже мы привели формулу закона Ома. Используя приведенную ниже формулу, учащиеся могут рассчитать значения напряжения, сопротивления и силы тока.

В = ИК

Это показывает, что напряжение прямо пропорционально току.

В = напряжение или разность потенциалов проводника

I = ток, протекающий по проводнику

R = сопротивление

I = V/R

Мы можем найти ток по приведенной выше формуле, если известны напряжение и сопротивление.

Р = В/И

Мы можем найти сопротивление, используя приведенную выше формулу, если мы знаем напряжение и силу тока.

Вывод закона Ома для классов 10 и 12

Согласно закону Ома, если проводимость и другие физические условия (длина, поперечное сечение, материал и т. д.) неизменны, ток, протекающий через проводник, пропорционален потенциалу разница по проводнику.

Пусть АВ — проводник. Потенциал на конце А проводника равен ВА, а потенциал на конце В равен ВВ. Предположим, Va > VB |

Следовательно, ток будет течь от A к B в проводнике. Если ток равен I, то по закону Ома

(VA – VB ) ∝ I [Если развитие и другие физические условия остаются неизменными]

Или, VA-VB = RI [R = постоянная]

Или, В = RI [Если предполагается VA – VB = V.]

Или I =V/R

Сопротивление проводника относится к этой константе R. Если разность потенциалов на концах проводника не изменяется, сопротивление проводник уменьшается при большом токе, а ток увеличивается при уменьшении сопротивления.

Утверждение закона Ома

Если разность потенциалов на проводнике равна V, сила тока в проводнике равна I, а сопротивление проводника равно R, по закону Ома R = V/I 

Следовательно, сопротивление = (потенциал разность между двумя концами проводника) / ( ток, протекающий через проводник.)

Таким образом, определение сопротивления по закону Ома представляет собой отношение между разностью потенциалов между двумя концами проводника и током, протекающим через проводник. проводника называется сопротивлением этого проводника.

Определение сопротивления

Единица измерения сопротивления

Единицей измерения сопротивления является Ом (Ом).

ампер, то сопротивление этого проводника называется сопротивлением 1 Ом.

1 Ом (Ом) =  1 В / 1 А

Эксперимент с законом Ома

Следующий эксперимент позволяет легко подтвердить закон Ома:

Необходимое оборудование: Резистор, Амперметр, Вольтметр, Батарея. Ключ-вилка, реостат

Схема:

Процесс 

1. Реостат изначально настроен на получение наименьших показаний амперметра A и вольтметра V, когда ключ K закрыт.

2. Регулируя скользящий контакт реостата, ток в цепи постепенно увеличивается. Процедура включает регистрацию тока, протекающего по цепи, и соответствующей разности потенциалов на проводе сопротивления R.

3. На этой основе получают различные наборы значений напряжения и тока.

4. Отношение V/I вычисляется для каждого набора значений V и I.

5. Вы увидите, что отношение V/I для каждого сценария почти идентично, когда вы его вычислите. Таким образом, V/I равно R, константе.

6. Создайте график, на котором сопоставляются ток и потенциал.

Диаграмма закона Ома

Формула закона Ома с помощью приведенной ниже процедуры учащиеся могут рассчитать значения напряжения, сопротивления и силы тока.

В = ИК

Закон Ома Экспериментальная установка

Закон Ома в векторной форме

Закон Ома в векторной форме J=σE σ = проводимость

Определение мощности на основе закона Ом

Электрическая мощность – это скорость преобразования энергии из электрической энергии движущихся зарядов в другие формы энергии, такие как механическая энергия, тепловая энергия, энергия, хранящаяся в магнитных полях, или накопленная энергия. в электрических полях.

Единицей мощности является  Вт.

Используя закон Ома и значения напряжения, тока и сопротивления в качестве замены, можно определить электрическую мощность.

P= VI [ Когда указаны напряжение и ток]

P= v²/ R [ Когда предоставлены напряжение и сопротивление

P=I² R [ [Если предоставлены ток и сопротивление]

Закон Ома: круговая диаграмма

Вот круговая диаграмма, с помощью которой учащиеся могут легко узнать значение различных переменных, таких как ток (I), сопротивление (R), мощность (P) и напряжение (V).

Закон Ома: круговая диаграмма

Закон Ома дает взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением

Здесь мы проверим сопротивление при различных напряжениях и токах, взгляните на таблицу, приведенную ниже.

Напряжение (В)	Ток(I)	Сопротивление(R) Р = В/И
0,5	1	0,5
1	2	0,5
2	2	1
3	1	3
4	2	2
6	2	3
8	2	4
10	2	5
12	3	4
14	7	2
16	4	4
18	9	2
20	10	2
15	7	2,5
14	2	7
22	11	2
13	2	6,5
11	2	5,5
19	2	9,5

Подробнее: Вермикомпост / Вермикомпостирование: Значение, процесс, цена

Подробнее: Дыхательная система: части, функции, органы и заболевания

Закон Ома 10 класса: для магнитной цепи

Закон Ома для магнитных цепей F=ϕS.
Пояснение: Закон Ома для магнитных цепей утверждает, что МДС прямо пропорциональна магнитному потоку, тогда как магнитное сопротивление является константой пропорциональности.

Закон Ома применим к

Закон Ома верен для всех металлических проводников при низких температурах . Согласно закону Ома, в металлических проводниках при постоянной температуре и отсутствии магнитных полей ток пропорционален напряжению на концах проводника и обратно пропорционален сопротивлению проводника.

Закон Ома: ограничения

• Электрические компоненты, допускающие протекание тока только в одном направлении, такие как диоды и транзисторы, не подчиняются закону Ома.

• Закон Ома не распространяется на электронные лампы (диодные лампы, триоды), полупроводники (германий, кремний и т. д.), электролитические материалы и газы под низким давлением, т. е. неомические проводники

Закон Ома: Применение

Закон Ома. право широко используется в различных областях.

• Если мы определяем напряжение, сопротивление или ток в цепи по закону Ома.

• Требуемое падение напряжения на электрических компонентах поддерживается законом Ома.

В амперметрах постоянного тока и других шунтах постоянного тока ток также перенаправляется по закону Ома.

 

Закон Ома: Решенные вопросы

Ниже мы привели примеры закона Ома. Студенты, готовящиеся к сдаче экзаменов, конкурсных экзаменов или инженерных вступительных экзаменов, должны знать применение закона Ома. Ниже мы привели несколько примеров, потому что числовые вопросы можно задавать по закону Ома. Следовательно, учащиеся должны решить вопросы, и, прежде чем переходить к вопросам, учащиеся должны знать концепцию закона Ома. В физике все основано на концепциях, и она численно основана на этих концепциях. Таким образом, учащиеся не должны полагаться на теорию в физике, они должны решать вопросы, опираясь на понятия закона Ома.

Q.1 В цепи подключена батарея на 20 вольт, и ток, протекающий через эту цепь, составляет 10 ампер. Найдите сопротивление, включенное в цепь.

Закон Ома гласит, что

R = V/I

Учитывая, что напряжение цепи составляет 20 вольт.

Ток, протекающий по цепи, равен 10 ампер

Согласно закону Ома, сопротивление цепи (R) = 20/10

Сопротивление цепи (R) = 2 Ом

Таким образом, сопротивление, подключенное в цепь, равно 2 Ом

Ом. В электрической цепи с сопротивлением подключена 12-вольтовая батарея. Величина сопротивления 6 Ом. Найдите силу тока, протекающего по цепи.

Закон Ома гласит, что

I = V/R

Учитывая, что напряжение цепи составляет 12 вольт.

Сопротивление, включенное в электрическую цепь, равно 6 Ом.

Найти: Ток, протекающий по электрической цепи I =?

Используя закон Ома

Ток, протекающий по электрической цепи, I = V/R

Ток, протекающий по электрической цепи, I = 2 ампера

Таким образом, ток, протекающий по электрической цепи, равен 2 ампера.

В. По электрической цепи протекает ток силой 12 ампер, и к цепи подключена батарея напряжением В вольт. Сопротивление 0,5 Ом включено последовательно с аккумулятором. Найдите значение V?

Закон Ома гласит, что

V= IR

Дано, Ток, протекающий по электрической цепи I = 12 ампер

Сопротивление, подключенное последовательно к аккумулятору = 0,5 Ом

Найти: Напряжение V =?

Используя закон Ома

Напряжение батареи В = IR

Напряжение батареи В = 12*0,5

Напряжение батареи В = 6 В Подробнее: Ферментация: процесс, примеры, реакция, диаграмма

Закон Ома: часто задаваемые вопросы

В. Что такое закон Ома?

Закон Ома утверждает, что напряжение на проводнике пропорционально протекающему по нему току, если все физические параметры и температура остаются постоянными.

В. По какой формуле можно рассчитать напряжение по закону Ома?

Формула для расчета напряжения по закону Ома

В = IR

В. Какая формула для расчета тока по закону Ома?

 Формула для расчета тока по закону Ома 

I = V/R

В. По какой формуле можно рассчитать сопротивление по закону Ома?

Формула для расчета сопротивления по закону Ома

R = V/I

В. Что такое R в формуле закона Ома?

R – сопротивление в формуле закона Ом.

 

Делиться заботой!

15
акции

Закон Ома – определение, формула, применение, примеры

Закон Ома определяется как зависимость между электрическим током и разностью потенциалов. Ток, протекающий по большинству проводников, прямо пропорционален его напряжению. Георг Симон Ом, немецкий физик, первым экспериментально проверил закон Ома.

Содержание

Определение закона Ома Единица сопротивления Проводимость Единица удельного сопротивления Электропроводность Связь между напряжением, током и сопротивлением Экспериментальная проверка закона Ома Расчет электрической мощности по закону Ома Исключения из закона Ома Микроскопическая форма закона Ома Применение закона Ома Ограничения закона Ома Решенные примеры Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В нем говорится, что ток, протекающий между двумя точками в проводнике, прямо пропорционален разности потенциалов между двумя точками.

Формула закона Ома

I ∝ V при постоянной температуре

В/И = Р

или В = ИК

где R — константа.

Постоянная R называется сопротивлением проводника. Его значение зависит от природы проводника, его размеров и окружающей среды (например, температуры). Закон Ома не универсален (т.е. не все проводники подчиняются закону Ома). Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются омическими проводниками. Однако сопротивление всегда определяется как отношение V/I.

Для проводника с площадью поперечного сечения A сопротивление между участками A и B, разделенными длиной l, определяется как R _AB = ρ l/A

где l = длина проводника

• A = площадь поперечного сечения и
• ρ = удельное сопротивление или удельное сопротивление проводника. (Его значение зависит от природы материала проводника и его температуры.)

Единица сопротивления

Единицей сопротивления в системе СИ является ом. Обозначается Ω. 1 Ом (Ом) = 1 вольт ампер-1

Проводимость

Обратная величина сопротивления называется проводимостью. Обозначается G.

Г = 1/Р; Его единицей СИ является ом – 1 или мхо или симен.

Единица удельного сопротивления

Мы знаем, что R = ρl/A

ρ = РА/л

В системе СИ единица удельного сопротивления = ом × метр ² / метр = ом-метр. или Ом ^-м

Электропроводность

Он определяется как величина, обратная удельному сопротивлению, и обозначается σ.

или,σ = 1/ρ

Единицей проводимости в СИ является ом ^-1 метр ^-1 или симен м ^-1

Связь между напряжением, током и сопротивлением

Анализируя серии 1, 2 и 3, мы понимаем, что удвоение и утроение напряжения приводит к удвоению и утроению тока в цепи. Точно так же, сравнивая серии 1 и 4 и серии 2 и 5, мы понимаем, что удвоение общего сопротивления вдвое уменьшает ток цепи.

Экспериментальная проверка закона Ома

Следующий эксперимент может проверить закон Ома:

Необходимое оборудование:

• Резистор
• Амперметр
• Вольтметр
• Аккумулятор
• Ключ штекера
• Реостат

Схема цепи:

Процедура:

• Как правило, ключ K закрыт, а реостат настроен на получение минимального показания амперметра A и вольтметра V.
• Ток в цепи постепенно увеличивают, перемещая скользящий вывод реостата. При этом регистрируют ток, протекающий по цепи, и соответствующее значение разности потенциалов на проводе сопротивления (R).
• Таким образом получают разные наборы значений напряжения и тока.
• Для каждого набора значений V и I рассчитывается отношение V/I.
• Когда вы рассчитаете соотношение ввода/вывода для каждого случая, вы обнаружите, что оно одинаково. Следовательно, V/I = R, что является константой.
• Нарисуйте график зависимости тока от разности потенциалов. Это будет прямая линия. Это показывает, что ток пропорционален разности потенциалов.

Расчет электрической мощности по закону Ома

Энергия преобразуется из электрической энергии движущихся зарядов в какую-либо другую форму энергии, такую ​​как механическая энергия, тепловая энергия или энергия, хранящаяся в магнитных полях или электрических полях, известная как электрическая энергия. Единицей мощности является ватт. Электрическая мощность может быть рассчитана с использованием закона Ома и подстановки значений напряжения, тока и сопротивления.

Формула мощности

• когда заданы значения напряжения и тока: П = ВИ

• Если даны значения напряжения и сопротивления: P = V ² / R

• Если заданы значения тока и сопротивления: P = I ² R

Исключения из закона Ома

• Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются омическими проводниками. Сопротивление омического проводника не зависит от разности потенциалов или силы тока.
• Ток пропорционален приложенной разности потенциалов при сохранении постоянных физических условий. Таким образом, график V – I для омического проводника представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат.
• Проводники, не подчиняющиеся закону Ома, называются неомическими проводниками. Для таких проводников график между разностью потенциалов и током не является прямой линией, проходящей через начало координат, т.е. электронные лампы, полупроводники и т. д.

Микроскопическая форма закона Ома

Мы знаем, что i = neAvd и vd = eE/mτ

i = neA τ

или,J = i/A = ne ² E/mτ

или, J = E/ρ, где ρ = m/ne ² τ

или Дж = σE [σ = 1/ρ ]

что является микроскопической формой закона Ома.

Применение закона Ома

Основные применения закона Ома:

• Для определения напряжения, тока или сопротивления электрической цепи.
• Закон Ома поддерживает желаемое падение напряжения на электронных компонентах.
• Закон Ома также используется в амперметре постоянного тока и других шунтах постоянного тока для шунтирования тока.

Ограничения закона Ома

Ниже приведены ограничения закона Ома:

• Закон Ома не применяется к однотактным электрическим элементам, таким как диоды и транзисторы, потому что они позволяют электрическому току течь только в одном направлении.
• Для нелинейных электрических элементов с такими параметрами, как емкость, сопротивление и т. д., отношение напряжения к току не будет постоянным во времени, что затрудняет использование закона Ома.

Решенные примеры

Q1. Если сопротивление железа равно 40 Ом и через сопротивление протекает ток силой 3,2 А. Найдите напряжение между двумя точками.

Ответ. Учитывая, что R= 40 Ом

я = 3,2 А

Сейчас,

V = I × R

Подставляя данные значения получаем,

В = 3,2 А × 40 Ом = 128 В

В = 128 В

Q2. К лампочке подключен источник ЭДС напряжением 10 В. Через него протекает электрический ток силой 5 А. Считайте, что проводящие провода не имеют сопротивления. Найдите сопротивление электроприбора.

Ответ. Дано, В = 10 В

я = 5 А

R = V ÷ I

R = 10 В ÷ 5 А = 2 Ом

R = 2 Ом

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Q1. Государственный закон Ома?

Ответ. Ток через проводник между двумя точками прямо пропорционален напряжению, приложенному к этим двум точкам.

Q2. Что такое единица СИ закона Ома?

Ответ. Единицей электрического сопротивления в системе СИ является Ом (Ом).

Q3. Кто изобрел закон Ома?

Ответ. Георг Ом, полное имя Георг Симон Ом (род. 16 марта 1789 г., Эрланген, Бавария [Германия] — умер 6 июля 1854 г., Мюнхен), немецкий физик, открывший закон.

Q4. Почему важен закон Ома?

Ответ. Закон Ома важен для описания электрических цепей, потому что он связывает напряжение с током, а значение сопротивления регулирует соотношение между ними.

Q5. Что произойдет, если сопротивление слишком низкое?

Ответ. Если сопротивление слишком низкое, ток будет высоким при любом напряжении. Если сопротивление слишком велико, ток будет низким, если напряжение в порядке.

Закон Ома – определение, формулы и примеры

Согласно определению закона Ома в физике, напряжение или разность потенциалов между двумя точками в цепи пропорциональны току электричества, протекающему через сопротивление. Обычно тремя наиболее фундаментальными компонентами электричества являются напряжение, ток и сопротивление в цепи. Закон Ома описывает прямую связь между этими тремя переменными.

Формулировка закона Ома: 

«Закон Ома гласит, что приложенное к проводнику напряжение прямо пропорционально протекающему по нему току при условии, что все физические условия и температура остаются постоянными»

Заметно, что закон Ома может выполняться только в том случае, если температура и другие физические факторы остаются постоянными. В некоторых компонентах при увеличении тока в цепи также повышается температура.

Формула закона Ома:

Теперь вы должны подумать о том, какова формула закона Ома. Посмотрите на приведенное ниже уравнение закона Ома: 

В = ИК

Где,

• «V» представляет собой напряжение на проводнике
• «I» представляет ток, протекающий по проводнику
.
• «R» представляет собой сопротивление, оказываемое проводником потоку тока.

Кроме того, вы можете найти значение напряжения (V), тока (I) и сопротивления (R) по формуле, используя онлайн-калькулятор закона Ома.

Экспериментальная проверка закона Ома: 

Георг Симон Ом, немецкий физик (1789-1854), был первым, кто экспериментально проверил закон Ома. Давайте теперь объясним закон Ома с помощью эксперимента, в том числе: 

Необходимое оборудование:

• Резистор
• Амперметр
• Вольтметр
• Аккумулятор
• Ключ штекера
• Реостат

Схема цепи:

Процедура:

• На начальном этапе путь К перекрывают, а реостат регулируют в точке получения минимального показания амперметра А и вольтметра V.
• Ток в данной цепи постепенно увеличивается при перемещении скользящего стержня реостата. При этом регистрируют ток, протекающий в цепи, и соответствующее значение разности потенциалов на проводе сопротивления.
• В схеме получаются разные наборы значений напряжения и тока.
• Из набора таких значений, как V и I, сразу рассчитывается отношение V/I.
• Как только вы рассчитаете отношение V/I для каждого набора, вы заметите, что оно почти одинаково для каждого набора. Следовательно, V/I = R, что является постоянной величиной.
• Постройте график зависимости тока от разности потенциалов, он станет прямой линией. Эта прямая линия показывает, что ток пропорционален разности потенциалов.

Вы также можете использовать онлайн-калькулятор трансформатора , чтобы рассчитать напряжение, токи нагрузки и различные потери, связанные с трансформатором.

Треугольник закона Ома:

Математическая зависимость между напряжением (V, иногда обозначается как U или E), сопротивлением (R) и током (I) в электрической цепи называется треугольником закона Ома.

Вы можете использовать треугольник закона Ома, чтобы запомнить различные уравнения закона Ома для решения различных переменных (V, I, R).

Количество	Закон Ома символ	Единица измерения (аббревиатура)	Роль в цепях
Напряжение	Е	Вольт (В)	Давление, запускающее поток электронов
Текущий	я	Ампер, ампер (А)	Скорость потока электронов
Сопротивление	Р	Ом (Ом)	Ингибитор потока

Решенные примеры:

Теперь обсудите примеры, связанные с законом Ома, которые описаны ниже, чтобы прояснить вашу концепцию. Давай двигаться!

Пример №1:

Если сопротивление (R) электрического утюга равно 100 Ом и через сопротивление электрического утюга протекает ток силой 4,2 А. Найдите напряжение между двумя точками.

Решение:

Используя формулу закона Ома для расчета значения V: 

V = I × R

Подставляя значения в уравнение закона Ома, получаем

В = 4,2 А × 100 Ом = 420 В

Отсюда напряжение электрического утюга = 420 В

Пример №2:

К резистивному электроприбору (лампочке накаливания) подключен источник ЭДС напряжением 6,0 В. Через него протекает электрический ток 2,0 А. Токопроводящие провода считать без сопротивления. Рассчитайте сопротивление электроприбора (лампочки).

Решение:

Чтобы рассчитать значение сопротивления, вы можете использовать формулу закона Ома, которая задается как:

R = V ÷ I

Подставляя значения в уравнение закона Ома, получаем

R = V ÷ I

R = 6 ÷ 2 A = 3 Ом

Следовательно, сопротивление электроприбора = 3 Ом.

Расчет электрической мощности по закону Ома:

Электроэнергия:

Скорость, с которой энергия передается по электрической цепи в единицу времени, называется электрической мощностью. 92R (когда требуются ток и сопротивление)

Кроме того, онлайн-калькулятор лошадиных сил поможет вам оценить стоимость ручной силы за пару секунд.

Применение закона Ома: 

Как правило, основные применения закона Ома приведены ниже:

• Закон Ома применим для определения значения напряжения, сопротивления или тока электрической цепи
• Закон Ома сохраняет желаемое падение напряжения на электронных приборах
• Кроме того, закон Ома также используется в амперметрах постоянного тока и других шунтах постоянного тока для передачи тока

Ограничение закона Ома: 

Существуют некоторые ограничения закона Ома, которые описаны ниже: 

• Обычно закон Ома неприменим к односторонним цепям, таким как диоды, транзисторы и другие электронные компоненты, в которых ток течет в одном направлении.
• Закон Ома неприменим к нелинейным компонентам, таким как емкость, сопротивление и т. д., ток которых не пропорционален приложенному напряжению или току, что затрудняет использование закона Ома.

Определения и ключевые понятия физики

Знаете ли вы, что электрические цепи повсеместно используются в нашей повседневной жизни? От простой проводки на выключателе лампочки до сложных интегральных схем, управляющих устройством, которое вы используете, электрические схемы окружают нас повсюду.

Узнавая больше о том, как работают электрические цепи, мы можем глубже погрузиться в ключевые физические понятия, связанные с темой сопротивления, и связанные с ним понятия, связанные с электричеством, такие как закон Ома. Вот что вам нужно знать, чтобы начать!

Определение и законы сопротивления

Сопротивление – это мера противодействия протеканию тока. Это противостояние возникает из-за повторяющихся столкновений носителей заряда в тестируемом материале друг с другом. Знаете ли вы, что сопротивление материала также зависит от площади поперечного сечения и длины? Чем меньше площадь поперечного сечения и чем длиннее материал, тем выше будет сопротивление!

Закон Ома

Закон Ома гласит, что разность потенциалов (напряжение) на металлическом проводнике прямо пропорциональна току, проходящему через него, при условии, что физические условия не меняются. Это справедливо для омических материалов, сопротивление которых постоянно. Этот закон позволяет нам рассчитать соответствующие значения, когда мы знаем разность потенциалов (V), ток (I) и сопротивление (R) материала.

Единицей сопротивления в системе СИ является Ом (Ом). 1 Ом сопротивления позволит 1 Вольту разности потенциалов генерировать 1 Ампер тока. Следующая формула описывает эту связь:

R = V / I

(R – сопротивление (Ом), V – разность потенциалов на компоненте (В), I – ток (А))

Как экспериментально измерить сопротивление материала

Что вам нужно:

1. Вольтметр
2. Источник питания (например, батарейки)
3. Амперметр

Ниже приведены шаги для измерения сопротивления и определения сопротивления металлического проводника:

1. Подключите электрическую схему согласно приведенному выше рисунку, где V — вольтметр, A — амперметр, Ω — неизвестный резистор.
2. Убедитесь, что токоизмерительный амперметр включен последовательно с материалом резистора.
3. Подключите вольтметр к резистору.
4. Измерьте текущие показания амперметра. Это будет значение «I» в формуле.
5. Измерьте разность потенциалов на резисторе с помощью вольтметра. Это будет значение «V» в формуле.
6. Теперь можно рассчитать сопротивление материала по формуле: R =V/I

Измерение эффективного сопротивления резисторов

Существует два основных метода соединения резисторов или других устройств. Резисторы могут быть соединены параллельно или последовательно. Как найти эффективное сопротивление резисторов при последовательном и параллельном соединении?

Резисторы, соединенные последовательно

Для последовательно соединенных резисторов существует только один путь прохождения тока, и ток от одного резистора течет к следующему. Эффективное сопротивление (R) трех резисторов R1, R2 и R3 составляет: 9 Ом.0003

R = R ₁ + R ₂ + R ₃

Если в ряду n резисторов, эффективное сопротивление рассчитывается следующим образом:

R = R ₁ + R 2_{8 + … + R n}

Совет по исследованию! Важно отметить, что для эффективного сопротивления при последовательном соединении R должно быть больше, чем наибольшее из индивидуальных сопротивлений.

Подавайте заявку!

Каково эффективное сопротивление этой цепи?

R = 6 Ом + 6 Ом = 12 Ом

Параллельные резисторы

Резисторы в параллельных цепях расположены друг напротив друга, обеспечивая несколько путей прохождения тока. Эффективное сопротивление R в резисторах R1, R2 и R3, включенных параллельно, выглядит следующим образом:

Если имеется n резисторов, включенных параллельно, эффективное сопротивление рассчитывается следующим образом:

Совет для экзамена! Важно отметить, что для параллельных соединений эффективное сопротивление R всегда меньше, чем сопротивление каждого отдельного элемента.

Подавайте заявку!

Каково эффективное сопротивление этой цепи?

R = 1/0,0117 = 85,6 Ом

Бонус: как мы можем измерить сопротивление в цепи с параллельными и последовательными соединениями?

Мы можем найти общее сопротивление, рассчитав эффективное сопротивление резисторов, включенных параллельно, а затем добавив это значение сопротивления к резисторам, включенным последовательно, для получения общего сопротивления.

 

Сопротивление последовательного резистора: 6 Ом

Сопротивление параллельного резистора:

R = 1/0,0167 = 6 Ом общее сопротивление цепи аналогично тому, как мы сделали бы с обычной последовательной схемой.

Общее сопротивление цепи: 6 Ом + 6 Ом = 12 Ом

Удельное сопротивление провода

Удельное сопротивление провода рассчитывается по следующей формуле, где R – сопротивление, – удельное сопротивление провода, L – длина. провода, А – площадь поперечного сечения провода.

Повышение температуры металлических проводников

График I/V металлического проводника изображается прямой линией, проходящей через оси X и оси Y. Сопротивление не зависит от тока, так как они подчиняются закону Ома. В металле сопротивление известно как уменьшение скорости электронов из-за столкновения, которое происходит с ионами решетки.

Если температура металлического проводника останется постоянной, размер колебаний в ионах решетки останется прежним. Таким образом, сопротивление металлического проводника также останется прежним. Вот пример графика I/V для металлического проводника при постоянной температуре:

Повышение температуры лампы накаливания

На графике I/V при увеличении тока отношение V/I также увеличивается. Таким образом, при повышении температуры лампы накаливания увеличивается и ее сопротивление.

Разность потенциалов в лампе накаливания будет увеличиваться вместе с током из-за рассеивания энергии и увеличения тепла, что приводит к повышению температуры. Вот пример графика I/V для лампы накаливания.

График I/V для полупроводникового диода

Диод — это полупроводник, который имеет высокое сопротивление и низкое сопротивление в противоположных направлениях. Если к диоду приложена разность потенциалов в направлении низкого сопротивления, он будет смещен в прямом направлении. Если разность потенциалов приложена в направлении высокого сопротивления, она будет иметь обратное смещение.

Если разность потенциалов обратного смещения слишком велика, диод может выйти из строя, в результате чего ток станет бесконечным и произойдет короткое замыкание. Вот график I/V для полупроводникового диода.

Заключение

О сопротивлении электрических токов можно рассказать так много, и если вы не уверены, это может показаться ошеломляющим. Если вы так считаете, вам следует записаться на уроки физики уже сегодня! Вы сможете прояснить все темы, которые вам неясны, а ваш преподаватель может помочь вам с определениями, примерами и приложениями важных концепций физики.

Запишитесь на уроки физики сегодня и улучшите свой опыт изучения физики!

Закон Ома – определение, формула, применение, часто задаваемые вопросы

Что такое закон Ома Класс 10? Объясните закон Ома. Назовите класс закона Ома 10 и приведите формулу закона Ома.

Георг Симон Ом, немецкий физик, изобрел закон Ома, описывающий взаимосвязь между разностью потенциалов и током.
Формулировка закона Ома: Согласно закону Ома постоянный ток I, протекающий через проводник, пропорционален разности потенциалов V между двумя концами проводника при постоянной температуре. Связь между электрическим током и разностью потенциалов определяется законом Ома.
Формула закона Ома, V=IR
Закон Ома является наиболее фундаментальным законом в электричестве.

Вывод закона Ома

Согласно закону Ома электрический ток, протекающий по проводнику, точно пропорционален разности потенциалов между двумя концами проводника.

I пропорциональна V

Следовательно, IV=константа

Значение этой постоянной константы пропорциональности равно 1/R

Следовательно, I=V/R

V=IR

Здесь R – константа для данного материала при данной температуре, известная как сопротивление материала. Поскольку разность потенциалов V пропорциональна току I, график между V и I для проводника представляет собой прямую линию.

Схема омического проводника:

Определение:

Электрическая цепь:

Замкнутая проводящая петля или путь с сетью электрических компонентов, по которым могут течь электроны, называется электрической цепью. Эта петля сделана с использованием электрических проводов, которые должны соединять электроприбор с источником электрических зарядов, таким как батарея. Электрическая цепь должна быть замкнута, чтобы по ней проходил ток.

Электрический ток:

Ток определяется как скорость, с которой заряды проходят через проводник, подразумевая, что электрический ток представляет собой количество зарядов, протекающих через любое поперечное сечение проводника за заданный промежуток времени. Буква I означает ток. Если суммарный заряд Q проходит через любое поперечное сечение проводника за время t, ток, протекающий через него, равен

I=Q/t

Ампер — это единица измерения электрического тока в СИ, обозначаемая буквой. Когда заряд в кулон проходит через любое поперечное сечение проводника за одну секунду, говорят, что ток, протекающий по нему, равен одному амперу.

1 ампер = 1 кулон/1 секунда

Когда к заряженному объекту приводится проводящая дорожка, электроны начинают течь по этой дорожке из состояния с более высоким потенциалом в состояние с более низким потенциалом. Разность потенциалов может быть получена с помощью элемента или батареи. Ток электричества генерируется при движении электронов. Следовательно, электрический ток создается движущимися электронами.

Амперметр — это устройство, которое используется для определения силы электрического тока в цепи. В цепь, где необходимо найти силу тока, амперметр включают последовательно.

Разность потенциалов:

Количество труда, связанного с перемещением противоэлектрода против действия электрической силы из одного положения в другое, описывается как разность электрических потенциалов между двумя точками. Разность потенциалов, необходимая для протекания зарядов, может быть обеспечена батареей. От отрицательного электрода к положительному электроду текут электроны. Буква V обозначает возможность различия.

V=выполненная работа (Вт)/заряд (Q)

Вольт является единицей измерения разности электрических потенциалов в системе СИ и обозначается буквой V. Разность потенциалов между двумя точками равна одному вольту, если один джоуль труда затрачивается на перемещение одного кулона заряда из одной точки в другую против действия электрической силы.

1 вольт=1 джоуль/1 кулон

Джоуль – это единица измерения количества электрической энергии, преобразованной в другие формы энергии, а количество заряда измеряется в кулонах.

Вольтметр — это прибор, измеряющий разность потенциалов между двумя концами. Вольтметр всегда должен быть подключен параллельно компоненту в цепи, чтобы оценить разность потенциалов на нем.

Сопротивление:

Свойство вещества сопротивляться потоку зарядов и, таким образом, прохождению тока через него называется сопротивлением. Отношение разности потенциалов между концами проводника к протекающему по нему току называется сопротивлением проводника. Буква R означает сопротивление.

R=VI

Ом является единицей сопротивления в системе СИ и обозначается символом . Когда по проводнику течет ток в один ампер и на его концах сохраняется разность потенциалов в один вольт, говорят, что сопротивление равно одному ому.

1 Ом = 1 вольт/1 ампер

С помощью сопротивления мы можем регулировать количество тока, протекающего в цепи. Когда поток тока затруднен, выделяется тепло. Это связано с тем, что электроны сталкиваются с сопротивлением при движении по проводу. Чтобы преодолеть сопротивление, которое было преобразовано в тепловую энергию, необходимо совершить работу. Это преобразование электрической энергии в тепловую называется джоулевым нагревом. Компоненты, используемые для обеспечения сопротивления, называются резисторами.

Мера сопротивления компонента протекающему через него электрическому току называется сопротивлением. Различные электрические компоненты имеют разное электрическое сопротивление. Такие металлы, как медь, алюминий и т. д., оказывают незначительное сопротивление электрическому току. Это хорошие проводники. Такие материалы, как нихром, оксид олова и т. д., обеспечивают высокий уровень сопротивления электрическому току.

Закон Ома для мощности:

Мощность – это скорость потребления электроэнергии, определяемая как скорость выполнения работы или расхода энергии. Он определяет, насколько эффективно электрическая энергия преобразуется в другую форму энергии.

Если ток течет через проводник с сопротивлением в течение периода времени, разность потенциалов между двумя концами проводника равна. Уравнение дает работу, совершаемую для переноса заряда через концы проводника.

W = VIT

P = VIT/T

P = VI

Также прочитал –

• NCERT Solutions для физики 110027
• Сообщаются для всех субъектов
0 NCERT Solutions для Class 12777
• NCERT Solutions для Class 12777
• NCERT Solutions для Class 12777
0 NCert Solutions для Class 127770 NCERT Solutions для Class 12777 9170 NCERT Solutions для Class 127777070 NCERT.

Применение закона Ома:

При постоянной температуре может применяться закон Ома. Основной закон электричества — закон Ома. Применение закона Ома:

• В электрической цепи можно определить силу тока, разность потенциалов и сопротивление.
• Можно рассчитать энергоэффективность электрической цепи.
• Закон Ома применим к линейным элементам

Нарушения закона Ома:

• Поведение таких устройств, как диоды и транзисторы, не объясняется законом Ома.
• Закон Ома не дает ожидаемого результата при переменной температуре.
• Закон Ома неприменим к нелинейным элементам.

NCERT Physics Примечания:

• NCERT Notes Class 11th Physics
• NCERT Notes Class 12th Physics
• NCERT Примечания для всех субъектов

. СПОС. в наших резиденциях, нажимая регулятор назад и вперед.

• Ток, проходящий через вентилятор, регулируется здесь путем регулирования сопротивления с помощью регулятора.
• Используя закон Ома, мы можем определить сопротивление, ток и, следовательно, мощность, протекающую для любого заданного входного значения.

Экспериментальная проверка электрической схемы по закону Ома:

Вольтметр и резистор соединены параллельно. Для измерения силы тока в цепи подключен амперметр. В цепь включен переменный резистор. Изменение сопротивления изменяет падение потенциала на резисторе, влияя на величину тока, протекающего через него. Мы можем сделать вывод, что ток и потенциал изменяются линейно.

Нихромовая проволока подключена между X и Y. Когда вы используете медную проволоку, а не только нихромовую в одном и том же эксперименте, вам потребуется другой ток для той же разности потенциалов на проводе. Если вы замените медный провод алюминиевым проводом, ток, протекающий через него, будет иметь другое значение. Из уравнения V=IR вы узнали, что VI должен быть равен сопротивлению используемого проводника. Изменение тока при одинаковых значениях разности потенциалов свидетельствует о том, что сопротивление разных материалов различно.

Закон Ома для магнитной цепи:

В магнитном поле магнитодвижущая сила пропорциональна произведению числа витков вокруг сердечника, в котором может быть создан поток, и тока через витки провода .

Fm=NI

Где, Fm- Магнитодвижущая сила

Н – Количество витков вокруг сердечника

I – Ток протекает по виткам провода.

Читайте также:

• Решения NCERT для класса 12 Физика Глава 3 Электричество
• NCERT Exemplar Class 12 Physics Solutions Chapter 3 Current Electricity
• NCERT notes Class 12 Physics Chapter 3 Current Electricity

Числа по закону Ома

1. Заряд в 12 кулонов проходит через лампочку за 5 секунд. Какой ток проходит через лампочку?

Решение:

Заряд, Q=12 Кл

Время, t=5 с

Чтобы найти ток:

I=Q/t

I=12/5

I=2,3 А Отсюда , через лампочку протекает ток 2,4 А

2. Перемещение заряда 10 Кл через два места в цепи требует 100 Дж труда. В чем может быть разница между двумя точками?

Решение:

Заряд, Q=10 Кл

Проделанная работа, W=100 Дж

Чтобы получить возможную разницу между точками, выполните следующие действия:

V=выполненная работа (Вт)/заряд (Q)

В=100/10

В=10 Вольт

Следовательно, разность потенциалов между двумя точками составляет 10 Вольт.

3. Рассчитайте сопротивление проводника с током 2 А и разностью потенциалов между его концами 30 В.

Решение:

Ток через проводник, I=2 А

Разность потенциалов между его концами, В=30 В

Из закона Ома,

R=V/I

R=30/2

R=15 Ом

Следовательно, сопротивление проводника равно 15 Ом

4. Лампа сопротивлением 70 Ом потребляет ток силой 0,75 А. Найти напряжение

Решение:

Сопротивление, R=70 Ом

Ток, I=0,75 А

Найти напряжение:

По закону Ома

V=IR

V=0,75(70)

V=52,5 В

Отсюда напряжение лампы 52,5 В

5. Лампа сопротивлением 400 Ом подключена к источник питания 220 В. Рассчитать величину тока

Решение:

Сопротивление, R=400 Ом

Разность потенциалов, В=220 В

Чтобы найти величину тока:

Из закона Ома,

V=IR

I=V/R

I=220/400

I=0,55 А

Отсюда сила тока равна 0,55 А

6. При напряжении нити накала лампы 100 В, сила тока через нее равна 2 А. Найти сопротивление нить.

Решение:

Потенциал на нити, В=100 В

Протекание тока, I=2 А

Чтобы найти сопротивление нити:

Из закона Ома,

В=IR

93 R

3 R

3 R

=В/И

Р=100/2

R=50 Ом

Следовательно, сопротивление нити накала равно 50 Ом

7.