Законы ома все: Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи — урок. Физика, 8 класс.

Законы Ома для постоянного и переменного тока

Поиск по вики-сайту о сжатом воздухе

• Компрессоры
• Подготовка воздуха
• Промышленные газы
• Основная информация
• Рекомендации

Compressed Air Wiki Basic Theory Electricity

Чтобы получить из обычного воздуха сжатый воздух, требуется энергия. Эта энергия поступает в виде электричества: переменного или постоянного тока. В этой статье мы кратко рассмотрим законы Ома. Эти законы определяют сопротивление в виде отношения между током и напряжением.

Что такое закон Ома для постоянного тока?

Закон Ома утверждает, что ток, протекающий по проводнику между двумя точками, прямо пропорционален напряжению на этих двух точках. Вводя константу пропорциональности, сопротивление, получаем обычное математическое уравнение, которое описывает это соотношение:U = R x IГде I – ток в проводнике, выраженный в амперах, V – напряжение, измеренное на проводнике в вольтах, а R – сопротивление проводника в Омах. Если точнее, закон Ома утверждает, что R в этом соотношении является постоянной величиной и не зависит от тока.

Что такое закон Ома для переменного тока (и что такое самоиндукция)?

Переменный ток, проходящий через катушку, создает увеличение магнитного потока. Этот поток изменяет величину и направление аналогично электрическому току. При изменении потока в катушке генерируется ЭДС (электродвижущая сила) в соответствии с законами индукции.ЭДС направлена против напряжения подключенного полюса. Это явление называется самоиндукцией. Самоиндукция в блоке переменного тока приводит к частичному смещению фазы между током и напряжением, а также частично к индуктивному падению напряжения. Полное сопротивление устройства переменному току становится больше, чем рассчитанное или измеренное при постоянном токе.Смещение фазы между током и напряжением представлено углом φ. Индуктивное сопротивление (так называемое реактивное сопротивление) обозначено X. Сопротивление обозначено R. Полное сопротивление блока или проводника обозначено Z.

Другие статьи по этой теме

Electrical Installation in Compressor Systems

In this article we will take a look at the electrical system that makes sure the compressor works like it should.

This includes the motors, cables, voltage control and short-circuit protection.

Read more

Введение в электричество

Узнайте об основах электричества и о той роли, которую оно играет в сжатии воздуха. Некоторые основные термины и определения.

Read more

Электродвигатель

Узнайте об основах электродвигателей и о том, как они используются в современных воздушных компрессорах.

Read more

формулы, понятия, закон Ома для участка цепи и полной цепи

Все отрасли, связанные с электричеством, обязательно знают этот закон, мало того, его знают очень многие люди, даже малознакомые с электроэнергией. Это закон Ома. Другие знают эту формулу, не подозревая, что она исходит из этого правила. Чем он так знаменит, и какие сведения можно получить, изучив его?

• Основные понятия закона Ома
• Формулировка и объяснение
• Как понять закон Ома?
• Для участка цепи
• Для полной цепи
• Закон Ома в дифференциальной и интегральной формах
• Где и когда можно применять?

Основные понятия закона Ома

Еще в начале XIX века Георг Ом проводил опыты с гальваническим элементом, подключая проводники из разного материала и длины. При этом пользуясь гальванометром, он заметил закономерности, которые записал в виде формулы. Суть сводилась к тому, что при изменении одного из параметров также менялись и другие показания. Поскольку электричество и магнетизм связаны между собой, этот закон применим для магнитного поля и акустики.

Если говорить современным языком, то в передаче электрического заряда задействованы следующие компоненты:

• электрический ток;

• ЭДС;

• сопротивление цепи;

• сопротивление источника питания.

Прежде чем разбирать соотношение между этими составляющими, познакомимся с каждым из них поближе.

Сила тока I

Под током подразумевается концентрация зарядов в поперечном разрезе провода, а под его силой – прохождение этих зарядов за единицу времени. Что это значит? Для простоты рассмотрим движение электрона в металле. Упрощенно атом состоит из ядра и электронов, которые вращаются вокруг ядра. Энергия, заставляющая двигаться электроны, может пополняться за счет некоторых факторов.

В металлах это приводит к тому, что некоторые электроны, находящиеся на внешней орбитали, отрываются и свободно блуждают по материалу. Такое движение хаотичное и ни к какой работе не приводит. Но если эти заряды направить в одном направлении, они смогут совершать какую-то работу.

Поскольку электроны очень малы, в поперечном сечении их достаточно много. Каждый электрон обладает магнитным полем и когда электроны собираются, магнитное поле возрастает. Это дает возможность с помощью амперметра, который вычисляет это магнитное поле, определить силу тока.

Всего различают два вида тока: однонаправленный и переменный. Однонаправленным считается такой ток, при котором движение заряженных частиц происходит всегда в одном направлении. При переменном токе они движутся то в одном, то в противоположном направлении. Примером служит домашняя электрическая сеть.

Единицей измерения силы тока служит ампер А. При силе в 1 А за 1 секунду через поперечное сечение проходит заряд, равный 1 кулону. На практике используются меньшие (миллиампер, микроампер) или большие (килоампер) величины.

Напряжение U, или разность потенциалов

Напряжение – это разность зарядов на выводах источника тока. Химическим, механическим или другим путем источник с одного вывода «выпускает» заряды, а на другом выводе «принимает» их. Если быть точным, то это называется разностью потенциалов. Обычно напряжение и потенциал совпадают, но бывают моменты, когда это равенство нарушается. Например, при воздействии внешнего магнитного поля напряжение может либо увеличиваться, если силовые линии совпадают с направлением движения зарядов, либо уменьшается, если внешние силы направлены в противоположную сторону.

Напряжение определяет работу, которую может совершить одиночный заряд за единицу времени. Измеряется в вольтах или более мелких (крупных) величинах:

• милливольт;

• микровольт;

• киловольт;

• мегавольт.

Если в цепи используется переменное напряжение, например, синусоидальное, то измерения могут быть:

• мгновенными;

• амплитудными;

• средними;

• среднеквадратическими;

• средневыпрямленными.

При мгновенном измерении получают значение, соответствующее измеряемой точке времени. Оно может находиться в пределах от максимального отрицательного до максимального положительного значения. Амплитудное значение показывает максимальные значения отрицательной и положительной полуволны. Среднее показывает разницу между максимальным и положительным значением, в синусоиде оно всегда равно 0.

Среднеквадратическое или действующее – значение, приравниваемое к действию постоянного тока, при котором выполняется такая же работа за единицу времени. Средневыпрямленное применяется редко, показывает среднее однонаправленное напряжение после выпрямителя.

Сопротивление R

Сопротивление – еще одна составляющая характеристика. Что это такое? Металлические провода имеют примеси, неоднородности в кристаллической решетке, что затрудняет движение электротока. Электрон теряет часть энергии для преодоления таких препятствий. Кроме того, сопротивление внутри провода больше, чем на его поверхности, так как электрон встречает сопротивление только в одной плоскости. Из этого можно сделать вывод, что самое большое сопротивление будет у проводника круглой формы. Среднее сопротивление у квадратного и малое у плоского провода с одним и тем же сечением.

Кроме геометрии, на сопротивление влияет:

• удельное сопротивление;

• температура;

• назначение вещества.

Понятно, что чем длиннее проводник, тем большим сопротивлением он обладает. Для определения сопротивления по первому пункту достаточно посмотреть соответствующую таблицу. Определяется значение опытным путем. Берут заготовку сечением 1м² и длиной 1 м и измеряют сопротивление в Омах. Для определения 1 Ома необходимо взять проводник и пустить по нему ток в 1 А. Взять вольтметр и, разводя щупы по этому проводнику, добиться показаний прибора в 1 В. Этот отрезок и будет соответствовать 1 Ому.

При увеличении температуры атомы раскачиваются все сильнее, мешая электронам продвигаться, а при уменьшении температуры они успокаиваются. При температуре близкой к абсолютному нулю металлы становятся сверхпроводниками. Кроме металлов, в электротехнике используются полупроводники и изоляторы. У них проводимость прямо противоположна металлам: чем выше температура, тем выше проводимость.

Формулировка и объяснение

Рассматриваемый нами закон является эмпирическим – доказанным и признанным учеными, но не являющимся фундаментальным. Он описывает связь напряжения, тока и сопротивления в полной цепи или какого-то участка. Относится к физическим законам и применим в большинстве случаев. Расчет производится математически по следующей формуле: U=IR. Где U – напряжение, В; I – ток, А; R – сопротивление, Ом. Подставляя известные значения в формулу, можно найти неизвестную величину.

Как понять закон Ома?

Примеры с водопроводом, кажется, лучше всего подходят для объяснения действий электроэнергии. Чтобы вода поступала в дома, необходимы:

• водонапорная башня;

• трубы;

• вентили;

• насосы и подобные устройства.

Башня служит для создания давления, в нашем случае она символизирует напряжение источника питания. Трубы служат проводниками, их диаметр влияет на пропускную способность или сопротивление. Остальное оборудование рассматривать не будем. Чем выше находится накопительная емкость башни, тем большее давление она создает, а чем выше давление, тем быстрее проходит вода через трубы. Поэтому чем выше напряжение, тем больше ток в проводнике.

С другой стороны, чем больше диаметр труб при неизменной высоте емкости, тем больше воды проходит через них. Это показывает, что при увеличении диаметра проводника увеличивается его пропускная способность и уменьшается сопротивление, а значит, увеличивается ток.

Для участка цепи

Эмпиричность закона хорошо выражается в протяженных цепях ЛЭП. Чтобы снизить потери на сопротивление провода, с помощью трансформаторов повышают напряжение. При этом в местах соединения провода с изолятором при высоких напряжениях возникает коронирование – газовый разряд. Это не учитывается формулой. Кроме того, сама линия превращается в большую излучающую антенну, что также невозможно вычислить с помощью формулы.

Для полной цепи

Рассмотренная выше цепь использует переменный ток, поскольку постоянный напрямую не трансформируется. Но в схеме с постоянным напряжением тоже есть свои подводные камни. Так, для запуска автомобиля используется 12-вольтовый аккумулятор емкостью 75 А/ч. Если вместо него взять 8 батареек на 1,5 В и подключить последовательно, то получим 12 В. Емкость будет примерно 1 А. При использовании закона Ома стартер должен вращаться примерно 14 секунд, однако, на самом деле, он даже не сдвинется с места. Почему такое происходит?

Все дело во внутреннем сопротивлении. Если говорить очень просто, то при большой нагрузке источник, в нашем случае это батарейка, не успевает отдавать накопленную энергию. Связано это в первую очередь с размерами источника. Также на работу влияет материал, используемый в аккумуляторе. Получается, что для нормальной работы необходимо согласование источника и потребителя.

Закон Ома в дифференциальной и интегральной формах

Чтобы учесть все влияющие на электричество факторы, необходимо использовать другие физические величины, такие как:

• плотность тока;

• проводимость;

• напряженность.

В отличие от скалярной величины, которая имеет определенное значение, векторные величины состоят из нескольких показателей и имеют направление. Складываются показания из точечных значений по формуле J=E. Упрощенно можно сказать, что J используется вместо силы тока, проводимость противоположна сопротивлению, а E замещает напряжение. Но даже такое замещение не всегда позволяет использовать закон Ома.

Где и когда можно применять?

При решении бытовых вопросов, например, определения мощности, в схемах с постоянным током этот закон применим и им можно пользоваться смело. То есть для обычного обывателя нет никаких ограничений, они возникают в лабораториях или у конструкторов. Вот некоторые моменты, когда закон не имеет силы:

• высокая частота;

• сверхпроводимость;

• сильный нагрев;

• во время пробоя;

• движение ионов в газе или вакууме;

• работа полупроводников;

• в местах соединения металла с диэлектриком.

Хотя некоторые из перечисленных пунктов встречаются в обычных условиях, например, нагрев, пробой, газовый разряд и другие, они не являются нормальными или необходимыми для исследования. Поэтому, зная закон Ома, можно смело проводить необходимые измерения и решать насущные задачи.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Правда ли, что не все компоненты подчиняются закону Ома?

спросил 1 год, 3 месяца назад

Изменено 1 месяц назад

Просмотрено 1к раз

\$\начало группы\$

После объяснения закона Ома человеку, который ничего не смыслил в электронике, меня поправил другой парень, указав, что не все компоненты подчиняются закону Ома. Я ответил как обычно: «Я знаю, поэтому я сказал в простой резистивной цепи».

Однако, поскольку я также очень мало разбираюсь в электронике, мне стало любопытно, правда ли это. Существует ли какая-либо компонента, для которой нарушается соотношение I = V/R?

Я всегда считал, что это просто означает, что это отношение было постоянным, а не то, что я мог ожидать, что R будет постоянным и/или независимым от двух других значений или времени. Интересно, когда люди говорят, что диод (например) не подчиняется закону Ома, они на самом деле просто имеют в виду, что вы не можете использовать его для установки I, независимо изменяя V или R?

Диод ведет себя иначе, чем переменный резистор, который пытается поддерживать постоянное падение напряжения на нем и обеспечивает максимальное сопротивление при обратном напряжении на клеммах?

После прочтения принятого ответа здесь Действительно ли диод следует закону Ома? Я заключаю, что ответ на последний вопрос «нет», то есть диод действительно «подчиняется» закону Ома. Могу ли я также заключить, что это верно для всех компонентов, если мы используем исходную формулировку Ома, а не более поздние упрощения?

Имеет ли вообще смысл говорить, что закон Ома может быть «нарушен»?

• закон Ома

\$\конечная группа\$

12

\$\начало группы\$

Статья в Википедии объясняет это довольно хорошо:

Если сопротивление непостоянно, предыдущее уравнение нельзя назвать законом Ома, но его все же можно использовать для определения статического/постоянного сопротивления. [4] Закон Ома — это эмпирическое соотношение, которое точно описывает проводимость подавляющего большинства электропроводящих материалов при силе тока многих порядков. Однако некоторые материалы не подчиняются закону Ома; они называются неомическими.

Диоды не имеют линейной зависимости между током и напряжением, поэтому их нельзя смоделировать так же просто, как резистор с использованием закона Ома, В = IR . Однако мы можем упростить и смоделировать их в диапазоне токов как комбинацию резистора и источника напряжения.

Рис. 1. Этот зеленый светодиод имеет «сопротивление» 15 Ом со смещением напряжения 2,0 В. Источник изображения: сопротивление светодиода.

Рисунок 2. Если бы это была наша область интереса, мы могли бы использовать значение сопротивления 37,5 Ом и смещение напряжения 1,5 В.

Диод ведет себя иначе, чем переменный резистор, который пытается поддерживать постоянное падение напряжения на нем и обеспечивает максимальное сопротивление, когда напряжение на клеммах меняется на противоположное?

Посмотрите, поможет ли моя статья Что такое светодиод с аналогией с обратным клапаном.

Есть ли вообще смысл говорить, что закон Ома можно «нарушить»?

Не думаю. Имеет смысл сказать, что это относится к резисторам, а не к другим вещам.

\$\конечная группа\$

5

\$\начало группы\$

Ом Первоначальная работа заключалась в попытке понять взаимосвязь между длиной телеграфного кабеля и величиной напряжения, необходимой для получения определенного тока. Когда он делал эту работу, концепция резистора как компонента, который вы можете преднамеренно ввести в схему специально для того, чтобы выбросить ценные биты ЭДС, была неслыханной.

Его главным вкладом было открытие — или, по крайней мере, проделанная работа, на которую указывала большая толстая стрелка — того факта, что падение напряжения в металлической цепи пропорционально току. Дело было не в том, что напряжение было пропорционально квадрату тока, или квадратному корню из тока, или току, возведенному в степень, отличную от единицы.

Как неоднократно упоминалось, закон Ома не является основным законом физики — это кульминация огромного количества эмпирического опыта, преднамеренного и непреднамеренного, который привел нас к пониманию того, что для большинство проводящих материалов , мы можем сделать кусок указанного материала и присвоить ему такое сопротивление, что \$E = I\R\$.

Он занял прочное место в анализе цепей, потому что если предположить, что ему подчиняются все резистивные элементы, то (наряду с некоторыми другими упрощающими предположениями для других компонентов, которые обычно достаточно верны для этой цели) он сводит системный анализ к решению систем линейных дифференциальных уравнений — и, хотя решение линейных дифференциальных уравнений слегка сбивает с толку, нет вообще никакого общего решения для решения нелинейных дифференциальных уравнения.

Итак, все ли компоненты подчиняются закону Ома? Нет. Каждый ли резистор соответствует закону Ома? Нет, если вы принимаете во внимание нагрев, нет (если присутствуют высокие напряжения), если вы принимаете во внимание коронный разряд или другие пути утечки, а не если вы принимаете во внимание старение и т. д.

Но есть достаточно компонентов, которые следуют это то, что это полезно. Кроме того, поскольку вы можете взять большую часть остатка и превратить описание схемы в линейное дифференциальное уравнение, которое можно проанализировать на бумаге, полезно. Именно эта невероятная полезность поддерживала его жизнь все эти годы и придавала ему ту форму, которую мы все знаем и любим.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Все сопротивления подчиняются закону. Просто идеальные чистые сопротивления найти где-либо еще, кроме как в учебниках, будет сложно. Тем не менее, это полезная концепция.

Даже резисторы в реальном мире не являются чистыми сопротивлениями, поскольку они имеют паразитную индуктивность и паразитную емкость над ними, поэтому резистор на 100 Ом при постоянном токе не будет выглядеть как резистор на 100 Ом при измерении на частоте 10 ГГц. Резистор на 100 Ом может быть аппроксимирован как идеальный резистор на 100 Ом при использовании в некотором разумном диапазоне частот, токов и напряжений. Если вы поместите 200 вольт на резистор, он, скорее всего, будет измерять сопротивление, отличное от 100 вольт, из-за возможных нелинейностей.

Диоды и другие полупроводники не являются сопротивлениями, поэтому закон к ним не применяется, но идеальный резистор как часть моделирования полупроводникового диода может быть достаточно хорошим приближением, в зависимости от того, насколько точно вы хотите смоделировать диод.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Я попытаюсь ответить на свой вопрос в виде резюме.

Кажется, все сводится к тому, подразумевает ли закон Ома, что R постоянно или нет. Я всегда доводил до , а не подразумевают, что это простое математическое соотношение, которое утверждает, что I = V/R, независимо от того, является ли R постоянным или нет. Таким образом, это можно рассматривать как формулу определения R в форме R = V / I.

Я сослался на другой ответ электроники SE, в котором утверждалось следующее: действительно ли диод следует закону Ома? Он утверждает, что вывод о том, что R должен быть постоянным, исходит из более позднего упрощения Максвелла. Это казалось очень убедительным, потому что на самом деле восходило к первоисточнику, сотням страниц, написанных самим Омом по этому вопросу.

Однако другой ответчик здесь сослался на https://en.wikipedia.org/wiki/Ohm%27s_law, заявив, что, когда R непостоянно, его нельзя назвать законом Ома, даже если его можно использовать в качестве формулы определения для R В Википедии есть анонимные авторы, но в статье содержится ссылка на университетский учебник, который, безусловно, имеет большой вес: https://books.google.no/books?vid=ISBN9780321501219&redir_esc=y

С этой точки зрения закон Ома является скорее эмпирическим законом, который можно использовать, если вы знаете константу R, чтобы определить V из I или наоборот. Но это справедливо только для компонентов с постоянным R.

Думаю, не так уж важно, что изначально имел в виду Ом. Из ответов здесь становится ясно, что если я скажу «закон Ома», подавляющее большинство инженеров-электронщиков и любителей сочтут это подразумевающим, что R является постоянным. Главная цель – быть правильно понятым.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Есть ли какой-либо компонент, для которого нарушается соотношение I = V/R?

И из комментария (просто чтобы убедиться, что я правильно истолковал вопрос): –

Как указано в вопросе, я хотел знать, может ли это быть сказал для всех компонентов, а не только для диодов.

Здесь вы говорите о любых (или всех) компонентах т.е. вы не говорите о идеальных компонентах потому что вы сказали любой компонент . Все практичные, настоящие компоненты могут быть изготовлены из композитов идеальные компоненты и, действительно, связь между V и I не определяется постоянной величиной, называемой R. Даже некоторые идеальные компоненты (например, конденсатор или катушка индуктивности) не имеют линейной зависимости между напряжением и током. В конденсаторе например: –

Картинка отсюда. В этом «идеальном» примере связь между током и напряжением не является простой «Х»: –

$$I = C\cdot\dfrac{dv}{dt}$$

Другими словами, ток пропорционален скорость изменения напряжения на клеммах компонента. Аналогичная история с индуктором.

Если вы сосредоточитесь на токе и напряжении при идеальном сопротивлении, тогда закон Ома верен, но в более широкой картине это не так ясно, потому что у всех реальных компонентов есть паразиты, которые мутят чистую воду закона Ома.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Вы поняли, что R не обязательно является постоянным для многих компонентов. Это не только полупроводники. Даже лампа накаливания с вольфрамовой нитью имеет сопротивление, которое зависит от того, насколько горяча нить накала.

Значит, закон Ома применим ко всем компонентам? Если вы допускаете, что R является функцией V или I, то вы можете утверждать, что любая двухполюсная компонента подчиняется закону Ома. Вы измеряете V и I, вычисляете R, используя R = V/I , а затем обнаруживаете, что I = V/R . Но это становится бессмысленным круговым аргументом.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Закон Ома представляет собой эмпирическое утверждение о связи между напряжением и током в проводнике. Его также можно получить, используя упрощенные атомарные модели проводников. В любом случае он описывает простое линейная зависимость между напряжением и током через проводящие материалы: металлические проводники или неметаллические проводники, такие как почва, бетон, электролиты, плазма, биологические ткани и т. д…. текущий, и который идентифицируется линией , которая проходит через начало координат на плоскости IV.

С этой точки зрения любое электрическое устройство, кривая i-v которого не является линией или которое не проходит через начало координат, называется

.0038 нелинейное устройство , и закон Ома недействителен для нелинейных устройств.

При этом все полупроводниковые электронные устройства, такие как диоды, транзисторы, фотоэлементы и т. д., или многие электрические устройства, такие как люминесцентные лампы, будут глобально нарушать закон Ома.

Обратите внимание, однако, что инженеры-электрики могут говорить о линеаризации нелинейного устройства (или схемы с нелинейными устройствами) через рабочую точку и использовать анализ слабого сигнала для вывода его поведения вокруг этой конкретной рабочей точки. В таком случае устройство или вся схема будет заменена его линейная модель с линейными резисторами, поведение которых будет подчиняться закону Ома в этом ограниченном диапазоне анализа. Но это не делает такие устройства омическими. В конечном итоге они являются нелинейными устройствами и нарушают закон Ома.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Закон Ома описывает линейную зависимость между током, напряжением и сопротивлением.

Если вы построите график зависимости тока от напряжения, подаваемого на резистор, вы получите прямую линию — это линейная функция.

Если построить график зависимости тока от напряжения, приложенного к диоду, то график не будет прямой линией.

В этом смысле диод не подчиняется закону Ома.

С другой стороны, для любой точки на графике диода вы можете записать закон Ома в виде \$R=\frac{E}{I}\$, чтобы рассчитать эквивалентное сопротивление для этой точки.

Вы не можете применить закон Ома к любой цепи и ожидать, что линейная зависимость будет верна – если вы измерите ток, потребляемый цепью при напряжении 5 В, вы не сможете использовать закон Ома, чтобы предсказать, какой ток она будет потреблять при 10В. Нет, то есть, если цепь не является чисто резистивной.

Кроме того, есть туннельные диоды.

Уравнение \$E=IR\$ полностью искажено для туннельных диодов. На графике зависимости тока от напряжения есть места, где вы получаете одно и то же сопротивление более одного раза.

Закон Ома не выполняется для всех компонентов при любых условиях. Даже для простых резисторов это лишь приближение к реальному поведению. Для нелинейных устройств (диоды, транзисторы и т. д.) он не описывает их поведение в целом, хотя его можно использовать для расчета эквивалентного сопротивления при заданном токе и напряжении в конкретной цепи.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Действительно, закон Ома применяется к очень немногим нагрузкам: резистивным нагрузкам.

Я подготовил эту таблицу, чтобы показать, к каким нагрузкам применим закон Ома:

\$\конечная группа\$

8

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

5 способов зарядить учащихся энергией О законе Ома

Закон Ома — это основной закон электричества. Это первый закон, который определил математическую зависимость между током, напряжением и электрическим сопротивлением. Хотя его вариант использования ограничен только проводниками, он заложил основу для расчета, используемого при разработке базовой схемы. Основные электрические законы в электронике основаны на этом законе.

Законы абстрактны и объяснить их ученикам непросто. С учетом множества концепций закон Ома также сложнее понять учащимся.

Читайте дальше, чтобы узнать о трех причинах, по которым учащимся трудно, и о пяти способах заинтересовать учащихся законом Ома.

GIF из Labster’s Электрическое сопротивление и моделирование закона Ома .

Что усложняет понимание закона Ома учащимися?

Физика — интересный предмет, однако такие темы, как электрическое сопротивление и закон Ома, могут быть сложными для понимания учащимися. Вот список из трех причин: 

1. Это абстрактно 

Термин «сопротивление» может быть очень абстрактным для студентов. Хотя учащиеся знают, что это означает противостояние какой-то силе, они не могут представить, что это относится к электричеству. Поскольку это нельзя увидеть или почувствовать, студенты не мотивированы учиться, если вы не процитируете некоторые примеры из реальной жизни.

2. Это сложно

Чтобы понять закон Ома, учащиеся сначала должны изучить понятие сопротивления и удельного сопротивления. Будучи синонимичными терминами, они обычно смешивают их. Однако, как известно, сопротивление есть противодействие течению тока. Это свойство зависит от материала и физического состояния проводника, т. е. длины, площади и температуры. Принимая во внимание, что удельное сопротивление является исключительно свойством материала; это не зависит ни от каких факторов.

Кроме того, при работе с законом Ома учащиеся сталкиваются с различными формулами, которые им бывает трудно запомнить. Они часто путают расчеты в последовательных и параллельных схемах из-за отсутствия надлежащих знаний и понимания.

3. Принципиальные схемы сложно решить

Вы преподаете закон Ома и никак не можете не обсуждать принципиальные схемы. Принципиальные схемы являются фактическим применением закона Ома. Однако для студентов нахождение неизвестных значений тока, напряжения и сопротивления может быть затруднено.

Более того, в основном, когда параллельные и последовательные схемы объединяются, им становится еще труднее разобраться и решить эти схемы.

Фрагмент из Labster’s Моделирование электрического сопротивления и закона Ома .

5 способов сделать закон Ома более доступной темой

Имея в виду некоторые вещи, которые учащиеся могут создать проблемы для учащихся, вот пять способов, с помощью которых вы можете сделать тему более увлекательной для учащихся.

1. Покажите им людей, которые его открыли

Студенты могут не проявить никакого интереса к изучению этого теоретического закона, пока вы не объясните им, как изложить закон в форме истории. Например, вы можете рассказать им об ученом, который его открыл, и о том, как он пришел к такому выводу.

Истории часто вызывают интерес к предмету, и учащиеся обычно связывают персонажей с рассматриваемой темой. Это помогает им запомнить тему надолго. В данном случае можно упомянуть историю жизни Джорджа Саймона Ома, предложившего закон Ома.

Человек, стоящий за законом Ома: Джордж Саймон Ом

Джордж Саймон Ом был немецким учителем математики, который преподавал в местных школах. Кроме того, он также экспериментировал в школьной физической лаборатории. В его карьере произошел скачок, когда в 1817 году он был назначен профессором математики в иезуитском колледже.

Поскольку он был очень хорош в математике, он задумал разработать математическую модель электрической цепи. Но в то время не было никаких приборов для измерения тока или напряжения. Единственными доступными ресурсами были теория электромагнетизма Эрстеда для обнаружения тока, электрохимическая ячейка Вольта и термопара Зеебека.

Со всеми доступными ресурсами он разработал очень интересную экспериментальную установку. Он использовал два крошечных сосуда; один с кипящей водой при 100 ℃, а другой со снегом при 0 ℃. Идея состояла в том, чтобы создать термопару, которую он выполнил, используя две медные и одну висмутовую полоски.

Чтобы электрический ток протекал по цепи, он поместил один конец меди в кипящую воду, а другой конец в снег, как показано на схеме. Поскольку ему нужно проверить ток на нескольких проводниках, он вставил тестовый проводник (который можно было изменить) в две чашки ртути.

Когда ток протекал по цепи, стрелка компаса, состоящая из металлической проволоки, отклонялась под действием магнитного поля. Для возврата иглы в исходное положение использовался торсионный элемент. Величина тока рассчитывалась с точки зрения кручения, необходимого для возврата иглы в исходное положение.

Для изменения сопротивления Ом использовал испытательные проводники разной длины и из различных материалов. По результатам своего эксперимента он пришел к выводу, что ток, проходящий через проводник, прямо пропорционален напряжению, приложенному к его концам, и обратно пропорционален сопротивлению проводника.

Этот закон был опубликован в его книге Die Galvanische Kette mathematisch beavbeitet, но не был воспринят учеными очень хорошо. Один профессор из Берлина, профессор Дэйв, назвал это голой паутиной фантазий. Однако со временем, когда исследователи осознали ценность этого закона. В 1841 году он был награжден медалью Копли. Позже, после его смерти, единица электрического сопротивления Ом была названа в его честь.

2. Используйте физические аналогии для объяснения абстрактных понятий

Для упрощения абстрактных понятий можно использовать различные аналогии. Для объяснения закона Ома лучшей аналогией может быть вода, циркулирующая в трубах. Представьте себе, что у вас есть насос, который нагнетает воду в трубу с ограничителем, размер которого можно варьировать. В этом случае давление насоса — это напряжение, расход воды — это ток, ограничение — это сопротивление трубы, а клапан действует как выключатель цепи.

Источник изображения: Xaktly

Теперь, сохраняя постоянное сопротивление потоку, если мы увеличим давление насоса (напряжение), скорость потока увеличится (ток). Это формулировка закона Ома: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению.

↑V = ↑I  . R (const.)

Точно так же, если мы сохраним давление (напряжение) постоянным, но увеличим размер ограничения, т.е. сделаем поток слишком трудным, скорость потока, очевидно, уменьшится.

В пост. = I  . ↑ R

Наконец, если скорость потока (ток) должна поддерживаться постоянной, небольшое ограничение (сопротивление) потребует меньшего давления насоса (напряжения).

↓V = I (пост.). ↓R

3. Воспользуйтесь помощью пирамиды Ома

Некоторым учащимся трудно запомнить формулы, даже если они довольно простые. Для закона Ома, как известно, существуют три формы.

V=IR, I= V/R, R=V/I

Эти три формулы легко запомнить, нарисовав пирамиду Ома или треугольник Ома. Сначала сделайте треугольник и разделите его на три части. В верхнем углу пирамиды напишите V . В нижнем левом углу напишите I, и в правом левом углу напишите R .

Теперь используйте треугольник, чтобы найти неизвестное. Обведи неизвестное и веди его формулу с позиции двух других. Если два значения являются встроенными, они перемножаются. Однако, если они находятся один поверх другого, они разделены. Например, I больше V, чем R, так как V находится на вершине R. С помощью этой пирамиды учащиеся могут легко понять, как найти неизвестные цепи.

4. Упомяните их практическое применение

Закон Ома и понятия сопротивления абстрактны и скучны. Студенты обычно спрашивают своих учителей, где мы применяем этот закон. Где мы используем эти формулы? Упоминание некоторых реальных приложений, с которыми учащиеся могут иметь отношение, побуждает их узнавать о них.

Покажите им резисторы

Большинство учащихся никогда не видели резисторы, они просто знают их по принципиальным схемам в своих учебниках. Вы можете показать им крошечные резисторы, используемые в пульте дистанционного управления устройства. Вы можете рассказать им, почему резисторы являются неотъемлемой частью цепей.

Пусть решают задачи, основанные на сценариях

Кроме того, с помощью некоторых числовых задач вы можете показать им, как закон Ома используется для проектирования всех электрических цепей. Например, вы можете поручить им решить простую задачу:

«Каково будет сопротивление провода, если по нему проходит ток силой 2 А при приложении к его концам разности потенциалов 100 Вольт . ”

Объясните тип цепи, используемой в домах

Вы можете объяснить учащимся, почему все наши бытовые приборы подключены параллельно, а не последовательно. Потому что мы хотим, чтобы каждый прибор работал от одного и того же напряжения (220–240 В в домах) и независимо включался и выключался.