Что такое закон Ома и как его применять на практике. Какие формулы используются для расчета тока, напряжения и сопротивления. Как работает онлайн-калькулятор закона Ома. Где применяется закон Ома в электротехнике и электронике.
Закон Ома: основные формулы и определения
Закон Ома — один из фундаментальных законов электротехники, описывающий взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением в электрической цепи. Он был открыт немецким физиком Георгом Омом в 1826 году.
Основная формулировка закона Ома для участка цепи:
- I = U / R
- где I — сила тока (в амперах), U — напряжение (в вольтах), R — сопротивление (в омах)
Из этой формулы можно вывести еще две:
- U = I * R (напряжение равно произведению тока на сопротивление)
- R = U / I (сопротивление равно напряжению, деленному на ток)
Как применять закон Ома на практике
Закон Ома позволяет рассчитать любую из трех величин (ток, напряжение, сопротивление), если известны две другие. Это очень полезно при анализе и проектировании электрических цепей.
Например:
- Зная напряжение источника питания и сопротивление нагрузки, можно рассчитать ток в цепи
- Зная ток через резистор и его сопротивление, можно определить падение напряжения на нем
- Измерив напряжение и ток, можно вычислить неизвестное сопротивление участка цепи
Онлайн-калькулятор закона Ома
Для быстрых расчетов по закону Ома удобно использовать онлайн-калькуляторы. Вот пример работы такого калькулятора:
- Введите известные значения двух величин (например, напряжение 12 В и сопротивление 100 Ом)
- Нажмите кнопку «Рассчитать»
- Калькулятор автоматически вычислит третью величину (в данном случае ток 0.12 А)
Где применяется закон Ома
Закон Ома находит широкое применение в различных областях электротехники и электроники:
- Расчет параметров электрических цепей
- Проектирование источников питания
- Подбор номиналов резисторов в электронных схемах
- Анализ работы электрических машин и приборов
- Диагностика неисправностей в электрооборудовании
Ограничения применимости закона Ома
Несмотря на широкое распространение, закон Ома имеет ряд ограничений:
- Применим только для линейных элементов цепи с постоянным сопротивлением
- Не работает для полупроводниковых приборов с нелинейной вольт-амперной характеристикой
- Требует уточнения для цепей переменного тока с реактивными элементами
- Нарушается в сверхпроводниках и при очень сильных токах
Как измерить электрические величины на практике
Для практического применения закона Ома необходимо уметь измерять основные электрические величины:
Измерение напряжения:
- Используется вольтметр, подключаемый параллельно участку цепи
- Для постоянного тока применяют мультиметр в режиме измерения напряжения
Измерение тока:
- Производится амперметром, включаемым последовательно в цепь
- Мультиметр переводят в режим измерения тока и подключают в разрыв цепи
Измерение сопротивления:
- Выполняется омметром при отключенном питании цепи
- Мультиметр в режиме измерения сопротивления подключают к выводам элемента
Примеры расчетов по закону Ома
Рассмотрим несколько типовых задач с применением закона Ома:
Пример 1: Расчет тока
Дано: напряжение источника U = 12 В, сопротивление нагрузки R = 4 Ом
Найти: ток I в цепи
Решение: I = U / R = 12 В / 4 Ом = 3 А
Пример 2: Определение сопротивления
Дано: напряжение на участке цепи U = 220 В, ток I = 0.5 А
Найти: сопротивление R участка
Решение: R = U / I = 220 В / 0.5 А = 440 Ом
Пример 3: Расчет напряжения
Дано: ток через резистор I = 0.1 А, сопротивление R = 1000 Ом
Найти: напряжение U на резисторе
Решение: U = I * R = 0.1 А * 1000 Ом = 100 В
Закон Ома в цепях постоянного и переменного тока
Закон Ома применим как для цепей постоянного, так и для цепей переменного тока, но с некоторыми особенностями:
Для цепей постоянного тока:
- Используются мгновенные значения тока и напряжения
- Сопротивление не зависит от частоты
Для цепей переменного тока:
- Применяются действующие значения тока и напряжения
- Вместо сопротивления используется полное сопротивление (импеданс)
- Учитывается сдвиг фаз между током и напряжением
Как закон Ома связан с другими законами электротехники
Закон Ома тесно связан с другими фундаментальными законами электротехники:
- Закон Джоуля-Ленца: описывает тепловое действие тока, используя формулы закона Ома
- Законы Кирхгофа: дополняют закон Ома для анализа сложных электрических цепей
- Закон сохранения энергии: лежит в основе всех электрических процессов, включая закон Ома
Понимание этих взаимосвязей позволяет глубже разобраться в принципах работы электрических цепей и устройств.
2.4. Закон Ома. Электрическое сопротивление. Закон Джоуля – Ленца — ЗФТШ, МФТИ
Как отмечалось выше, для поддержания постоянного тока в проводнике, т. е. движения электронов с постоянной скоростью, необходимо непрерывное действие сил электрического поля на носители заряда. Это означает, что электроны в проводниках движутся «с трением», иначе говоря, проводники обладают электрическим сопротивлением.
Если состояние проводника остаётся неизменным (не изменяется его температура и т. д.), то для каждого проводника существует однозначная зависимость между напряжением `U` на концах проводника и силой `I` тока в нём `I=f(U)`. Она называется вольтамперной характеристикой данного проводника.
Для многих проводников эта зависимость особенно проста – линейная: сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению, т. е.
где `R` – электрическое сопротивление проводника (постоянная при неизменных условиях величина).
Этот закон носит название закона Ома. Немецкий физик Г.
Ом в 1827 г. в результате серии экспериментов установил, что для широкого класса проводников сила `I` электрического тока в проводнике пропорциональна напряжению `U` на концах проводника.
Сопротивление `R` проводника зависит от рода вещества проводника, от его размеров и формы, а также от состояния проводника.
Единицей сопротивления в СИ является один Ом (Ом). За один Ом принимается сопротивление такого проводника, в котором при напряжении между его концами один вольт течёт постоянный ток силой один ампер: `1`Ом`=1`В`//1`A.
Вытекающее из закона Ома (8) соотношение
можно рассматривать и как определение сопротивления по приведённой формуле.
Г. Ом установил, что для проводников $$ R$$ не зависит от $$ U.$$
В технических приложениях для описания процессов в электрических цепях часто используется понятие вольтамперной характеристики. Для проводников, подчиняющихся закону Ома (8), графиком зависимости силы `I` тока в проводнике от напряжения `U` на нём будет прямая линия, проходящая через начало координат (см.
рис. 1). При этом говорят, что проводник имеет линейную вольтамперную характеристику.
В то же время для полупроводников, электронных ламп, диодов, транзисторов зависимость `I=f(U)` носит сложный характер, и такие элементы называют нелинейными (или неомическими). Для таких элементов величина `R`, вычисленная по формуле `R=U/I`, зависит от `U`. В частности, при измерении вольтамперной характеристики лампочки накаливания с вольфрамовой нитью мы обнаружим, что она имеет вид, схематически показанный на рис. 2. Искривление вольтамперной характеристики связано с нагревом нити и увеличением сопротивления нити накала с ростом температуры. В некоторых устройствах, таких как диод, сопротивление зависит от направления тока.
Обсудим вопрос о тепловыделении в проводнике. С учётом закона Ома (8) формула (7) для мощности тепловыделения принимает вид:
Другими словами, если через резистор `R` протекает постоянный ток силой `I`, то за `t` секунд в резисторе выделяется количество теплоты, равное
Соотношения (10), (11) являются математическим выражением закона, открытого в XIX веке практически одновременно и независимо английским физиком Д.
Джоулем и русским физиком Э.Х. Ленцем.
Обратим внимание, что полученный закон является прямым следствием закона сохранения энергии в применении к движению электрических зарядов под действием сил электрического поля.
|
Раздел недели: Плоские фигуры. Свойства, стороны, углы, признаки, периметры, равенства, подобия, хорды, секторы, площади и т.д. |
||||||||||||||
|
Поиск на сайте DPVA Поставщики оборудования Полезные ссылки О проекте Обратная связь Ответы на вопросы. Оглавление Таблицы DPVA.ru — Инженерный Справочник |
Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru: главная страница / / Техническая информация/ / Физический справочник / / Электрические и магнитные величины / / Понятия и формулы для электричества и магнетизма. / / Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома.Поделиться:
| |||||||||||||
|
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста.
|
||||||||||||||
|
Коды баннеров проекта DPVA.ru Консультации и техническая |
Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. |
|||||||||||||
|
CQ-вызов всем
Ветчины! Основной закон Ома Закон Ома
может быть очень трудно понять тому, кто никогда не имел
базовое понимание или обучение основам электричества. Мы будем считать
что у вас есть некоторые знания об электричестве. Мы объясним это в
условия расхода воды! НЕ МОКИТЕ! Что такое Ом
Закон: Закон Ома состоит из
3 математических уравнений , которые показывают отношения
между электрическим напряжением ,
текущий и
сопротивление . Что такое напряжение? Ан
аналогом был бы огромный резервуар для воды Что актуально? Аналогией может быть
количество потока, определяемое давлением (напряжением) воды через
трубы Что такое сопротивление? Аналогия
будет размер водопроводных труб и размер крана.
больше труба и кран (меньше сопротивление), тем больше воды поступает
вне! Чем меньше труба и кран (больше сопротивление), тем меньше воды
что выходит! Это можно рассматривать как сопротивление потоку
течение воды. Информация: Закон Ома был назван в честь Баварского
математик и физик Георг Ом . Закон Ома может быть
сформулированы как математических уравнений , все производные от
I измеряемый ток
в R измеряется сопротивлением
в Ом В = I х
R (напряжение = ток, умноженный на
Сопротивление) Р =
В / I (сопротивление = напряжение, деленное на
Текущий) I = В/об (ток =
Напряжение, деленное на сопротивление) Зная любые два значения схемы ,
можно определить (вычислить) треть, с помощью Ома
Закон. Если в цепи есть ток 2 ампера и
сопротивление 1 Ом, (< это два "известных"), то
согласно закону Ома и приведенным выше формулам, напряжение равно току
умножить на сопротивление: (В = 2 ампера x 1 Ом = 2
вольт). В этом третьем примере мы знаем силу тока (2 ампера) и
напряжение (2 вольта)…. какое сопротивление? Иногда очень полезно
связать эти формулы визуально. Закон Ома «колеса» и графика
ниже может быть очень полезным инструментом, чтобы освежить вашу память и помочь вам
понять их отношения.
Колесо выше
разделен на три части: Вольт
V (вверху разделительной линии) Для использования просто
накройте мысленным взором неизвестное количество, которое вам нужно, и то, что осталось
это формула, чтобы найти неизвестное. Пример: Чтобы найти
ток цепи (I), просто закройте раздел I или Amps в ваших шахтах
глаз и то, что остается, это V вольт выше разделительной линии и R
Ом (сопротивление) ниже его. Теперь подставьте известные значения. Просто
разделить известные вольты на известное сопротивление. Вот
другой пример: Вы знаете
ток и сопротивление в цепи, но вы хотите узнать
Напряжение. Просто
закройте секцию напряжения мысленным взором … то, что осталось, это I X R
разделы. Просто умножьте значение I на значение R, чтобы получить ответ!
Попрактикуйтесь с колесом, и вы удивитесь, насколько хорошо оно работает.
помочь вам запомнить формулы, не пытаясь! Вы будете
нужно вставить X между I и R на графике и представить
горизонтальная разделительная линия, но главная — это всего лишь
такой же. В вышеуказанном
Вы заметите, что колесо закона Ома имеет дополнительную секцию (P) для мощности.
а буква E* использовалась вместо буквы V для
Напряжение. Информация: Как правило, закон Ома применяется только к
Цепи постоянного тока, а не переменного тока
цепи .
Калькулятор закона Ома и закона Ватта с примерами
Напряжение
вольт
Текущий
ампер
Сопротивление
Ом
Мощность
ватт
Как пользоваться калькулятором:
Закон Ома:
Закон Ватта:
Пример закона Ома: расчет сопротивления по напряжению и силе тока
У вас есть коробка с роторами 27SI, и вам нужно определить, какие из них на 12 вольт, а какие на 24 вольта.
Вы хотите использовать омметр для проверки каждого ротора, но вы не знаете значение сопротивления (Ом) для каждого типа катушки ротора. Delco-Remy опубликовала только значения тока возбуждения (ампер), а не сопротивления (Ом).
Процедура:
Введите в калькулятор 12 вольт и 4,60 ампер, и он покажет сопротивление катушки как 2,61 Ом.
Введите 24 вольта и 2,15 ампера в калькулятор, и он покажет сопротивление катушки как 11,16 Ом.
Теперь, когда вы знаете значение сопротивления каждого типа катушки, вы можете быстро оценить каждый ротор. (Не забудьте отметить их!).
Полезные ссылки:
Пример закона Ватта: вычисление силы тока по ваттам и напряжению
Вы настраиваете грузовик со снегоочистителем и хотите добавить вспахивающие фары. |
потребности! 
Вычислите , чтобы найти остальные.
