Формула сопротивления участка цепи: Закон Ома для участка цепи: формулировка и формула, применение

Закон Ома для участка цепи: формулировка и формула, применение

 

От силы тока в цепи зависит величина воздействия, которое ток может оказывать на проводник, будь то тепловое, химическое или магнитное действие тока. То есть, регулируя силу тока, можно управлять его воздействием. Электрический ток, в свою очередь – это упорядоченное движение частиц под действием электрического поля.

Зависимость силы тока и напряжения

Очевидно, что чем сильнее поле действует на частицы, тем больше будет сила тока в цепи. Электрическое поле характеризуется величиной, называемой напряжением. Следовательно, мы приходит к выводу, что сила тока зависит от напряжения.

И действительно, опытным путем удалось установить, что сила тока связана с напряжением прямо пропорционально. В случаях, когда изменяли величину напряжения в цепи, не меняя всех остальных параметров, сила тока возрастала или уменьшалась во столько же раз, во сколько меняли напряжение.

Связь с сопротивлением

Однако любая цепь или участок цепи характеризуются еще одной немаловажной величиной, называемой сопротивлением электрическому току. Сопротивление связано с силой тока обратно пропорционально. Если на каком-либо участке цепи изменить величину сопротивления, не меняя напряжения на концах этого участка, сила тока также изменится. Причем если мы уменьшим величину сопротивления, то сила тока возрастет во столько же раз. И, наоборот, при увеличении сопротивления сила тока пропорционально уменьшается.

Формула закона Ома для участка цепи

Сопоставив две эти зависимости, можно прийти к такому же выводу, к которому пришел немецкий ученый Георг Ом в 1827 г. Он связал воедино три вышеуказанные физические величины и вывел закон, который назвали его именем. Закон Ома для участка цепи гласит:

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

I=U/R,

где I – сила тока,
U – напряжение,
R – сопротивление.

Применение закона Ома

Закон Ома – один из основополагающих законов физики. Открытие его в свое время позволило сделать огромный скачок в науке. В настоящее время невозможно себе представить любой самый элементарный расчет основных электрических величин для любой цепи без использования закона Ома. Представление об этом законе – это не удел исключительно инженеров-электронщиков, а необходимая часть базовых знаний любого мало-мальски образованного человека. Недаром есть поговорка: «Не знаешь закон Ома – сиди дома».

Из формулы для закона Ома можно рассчитать также величины напряжения и сопротивления участка цепи:

U=IR    и    R=U/I

Правда, следует понимать, что в собранной цепи величина сопротивления некоторого участка цепи есть величина постоянная, поэтому при изменении силы тока будет изменяться только напряжение и наоборот. Для изменения сопротивления участка цепи следует собрать цепь заново. Расчет же требуемой величины сопротивления при проектировании и сборке цепи можно произвести по закону Ома, исходя из предполагаемых значений силы тока и напряжения, которые будут пропущены через данный участок цепи.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Сопротивление тока: притяжение ядер, проводники и непроводники
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspРасчёт сопротивления проводников и реостаты: формулы

Электрическое сопротивление участка цепи

Электрическое сопротивление для участка цепи определяется при помощи закона Ома. Для того, чтобы понять процессы, происходящие в элементах электрической цепи постоянного тока, необходимо дать общее определение закона Ома.

Закон Ома

Сила тока на участке цепи всегда прямо пропорциональна напряжению на данном участке и обратно пропорциональна сопротивлению участка.

Подобное определение будет верно также для растворов электролитов. Общий закон Ома характерен при описании однородного участка цепи, который не содержит источников тока.

При составлении формул вводятся дополнительные характеристики. Среди них коэффициент пропорциональности. Его записывают в виде $1=R$. Отсюда следует, что $I = \frac{U}{R}$.

$R$ – сопротивление проводника.

Сопротивление принято измерять в омах (Ом).

Закон Ома является главным законом в электротехнике. С помощью его:

• изучаются и рассчитываются электрические цепи;
• устанавливается логическое соотношение между сопротивлением и напряжением.

Определение 1

Вольтамперная характеристика – функциональная зависимость элемента участка цепи. Она является очень важной величиной электрических свойств элемента. Такую зависимость можно представить в виде $I = I(U)$.

Подобные характеристики в зависимости от ситуации могут приобретать различные формы и выражения. Наиболее простой вид вольтамперной характеристики выразил в формуле Георг Ом, в честь которого была названа единица сопротивления тока. Ученый подтвердил свою теорию многочисленными экспериментами, применяя опыты к металлическому проводнику.

Закон Ома необходимо понимать на теоретическом и практическом уровне, чтобы решать различные задачи. Если неправильно применять основные параметры закона, то результат приобретает неправильные черты, поэтому допускаются многочисленные ошибки.

Готовые работы на аналогичную тему

Применение закона Ома для участка цепи

Каждый участок электрической цепи можно описать с помощью трех основных величин:

• сопротивления;
• напряжения;
• тока.

Такое сочетание также называют «треугольником Ома», поскольку величины характеризуют все процессы электротехники.

Все производимые расчеты имеют смысл только в тех случаях, когда напряжение на участке цепи выражается в вольтах (В), сопротивление — в омах (Ом), а ток – в амперах (А). При использовании иных единиц измерений или их кратных значений необходимо осуществлять дополнительный ряд действий, чтобы искомый результат полностью соответствовал задачам и целям расчетов. Для этого кратные единицы используемых величин переводят в традиционные величины.

Кратные единицы измерений:

• милливольты;
• миллиамперы;
• мегаомы.

При произведении расчетов в кратных единицах измерений величин напряжение всегда выражается в вольтах.

Для расчета сопротивления на участке цепи по закону Ома необходимо сначала определить ток на заданном участке цепи. Напряжение при этом делят на сопротивление конкретного участка цепи. Эти действия можно производить на любом участке без погрешности.

Для определения напряжения в цепи используют формулу $U = IR$.

Согласно указанной формуле, напряжение на обоих концах участка электрической цепи прямо пропорционально сопротивлению и току. Иными словами, если не стремиться все время изменять сопротивление на данном участке, то при увеличении тока применяется способ увеличения напряжения.

Значительному напряжению в цепи будет соответствовать больший ток. Эти правила действуют при постоянном сопротивлении. Для получении одинакового тока при различных сопротивлениях большее напряжение должно соответствовать большему сопротивлению.

Падение напряжения – это напряжение на определенном участке цепи. Это означает, что напряжение и падение напряжения – идентичные понятия, а слово «падение» никак не связано с потерей некоторого количества напряжения в цепи. Потерю напряжения следует различать от падения напряжения.

Расчет сопротивления

Сопротивление на участке цепи рассчитывается по классической формуле $R = \frac{U}{I}$. Для этого необходимо установить значения напряжения и тока. Сопротивление – отношение напряжения к току.

При многократном увеличении или уменьшении напряжения ток также изменяется в несколько раз в ту или иную сторону. Отношение напряжения к току, которое равно сопротивлению, всегда остается на неизменном уровне.

Сопротивление определенного проводника не зависит от напряжения и тока. Оно будет лежать в зависимости от материала проводника, его длины и площади сечения. Формула для расчета сопротивления на участке цепи очень похожа на формулу для определения тока, однако существует между ними принципиальное различие.

Оно состоит в том, что ток на конкретном участке цепи зависит от напряжения и сопротивления, поэтому изменяется таким же образом. Сопротивление на данном участке цепи – постоянная величина. Она не зависит от изменения значений тока и напряжения, однако равно отношению этих величин.

Вольтамперная характеристика

Закон Ома представляют в виде вольтамперной характеристики. Зависимость между двумя пропорциональными величинами выражается прямой линией на графике. Она проходит через начало координат. Подобную прямую пропорциональную зависимость величин также называют линейной зависимостью.

В графическом выражении закона Ома для участка цепи при отрицательных значениях напряжения и тока также рисуют прямую линию. Это означает, что ток в цепи проходит в разных направлениях одинаково. При большем сопротивлении меньшее значение имеет ток с таким же напряжением.

Вольтамперную характеристику составляют при помощи специальных приборов. Линейными называют такие приборы, у которых характеристика выражается прямой линией, и она проходит через начало координат.

Специалисты при составлении вольтамперной характеристики применяют также понятия линейные сопротивления и линейные цепи.

Определение 2

Нелинейными называют приборы, у которых сопротивление меняется при изменении тока или напряжения. Для таких случаев уже не действует закон Ома.

Закон Ома для участка цепи

Скажу сразу, что закон Ома – основной закон электротехники и применяется для расчета таких величин, как: ток, напряжение и сопротивление в цепи.

Рассмотрим электрическую цепь, приведенную на рисунке 1.

Рисунок 1. Простейшая цепь, поясняющея закон Ома.

Мы знаем, что электрический ток, то есть поток электронов, возникает в цепи между двумя точками (на рисунке А и Б) с разными потенциалами. Тогда следует считать, что чем больше разность потенциалов, тем большее количество электронов переместятся из точки с низким потенциалом (Б) в точку с высоким потенциалом (А). Количественно ток выражается суммой зарядов прошедших через заданную точку и увеличение разности потенциалов, то есть приложенного напряжения к резистору R, приведет к увеличению тока через резистор.

С другой стороны сопротивление резистора противодействует электрическому току. Тогда следует сказать, что чем больше сопротивление резистора, тем меньше будет средняя скорость электронов в цепи, а это ведет к уменьшению тока через резистор.

Совокупность двух этих зависимостей (тока от напряжения и сопротивления) известна как закон Ома для участка цепи и записывается в следующем виде:

I=U/R

Это выражение читается следующим образом: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

Следует знать что:

I – величина тока, протекающего через участок цепи;

U – величина приложенного напряжения к участку цепи;

R – величина сопротивления рассматриваемого участка цепи.

При помощи закона Ома для участка цепи можно вычислить приложенное напряжение к участку цепи (рисунок 1), либо напряжение на входных зажимах цепи (рисунок 2).

Рисунок 2. Последовательная цепь, поясняющая расчет напряжения на зажимах цепи.

В этом случае формула (1) примет следующий вид:

U = I *R

Но при этом необходимо знать ток и сопротивление участка цепи.

Третий вариант закона Ома для участка цепи, позволяющий рассчитать сопротивление участка цепи по известным значениям тока и напряжения имеет следующий вид:

R =U/I

Как запомнить закон Ома: маленькая хитрость!

Для того, что бы быстро переводить соотношение, которое называется закон Ома, не путаться, когда необходимо делить, а когда умножать входящие в формулу закона Ома величины, поступайте следующим образом. Напишите на листе бумаги величины, которые входят в закон Ома, так как показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Как запомнить закон Ома.

Теперь закройте пальцем, ту величину, которую необходимо найти. Тогда относительное расположение оставшихся незакрытыми величин подскажет, какое действие необходимо совершить для вычисления неизвестной величины.

Подробнее можно узнать в мультимедийном учебнике по основам электротехники и электроники.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Закон Ома для участка цепи, пример расчета.

21 Января 2017

6569

Всем привет.
В предыдущей статье мы собрали простую замкнутую цепь, состоящий из источника питания, проводников по которым протекает ток и нагрузки. Выяснили, что такое сопротивление проводника и сопротивление нагрузки. Так же рассмотрели взаимосвязь между напряжением тока, силой тока и сопротивлением на разных участках цепи (проводника и нагрузки). Все эти отношения установлены в основном законе электротехники – в законе Ома.

В этой статье, мы рассмотрим Закон Ома для участка цепи.

Закон Ома для участка цепи

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

Давайте рассмотрим этот закон на примере. Соберем следующую схему:

Так как сопротивление проводников близко к нулю, будем считать, что они равны нулю. В нашу электрическую цепь, кроме нагрузки, мы еще добавили два прибора.
Амперметр – прибор для измерения силы тока, или другими словами измеряет сколько потребляет нагрузка, так легче запомнить. Соединяется последовательно с нагрузкой.

Вольтметр – прибор для измерения напряжения тока, при подключении к нагрузке, показывает сколько падает напряжение на нагрузку. Соединятся параллельно с нагрузкой.

Давайте нагрузку поставим сопротивлением равной 100 Ом, с источника питания пустим напряжение 5 В (вольт). Снимем показания с приборов. Нас интересует показатель амперметра. Амперметр показывает — 0,05 А (ампер) для удобства можно перевести в миллиамперы – 50 мА (миллиампер).

Теперь поменяем напряжение тока, вместо 5 В установим 10 В. Снимем показатель амперметра. Амперметр показывает — 0,1 А переводим в миллиамперы – 100 мА. Сразу отметим для себя — с увеличением напряжения увеличилась сила тока.
В законе ома: «сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению … ».

Теперь вернемся к первому опыту, то есть установим напряжение обратно на значение 5 В. Попробуем изменить сопротивление нагрузки. Поменяем нагрузку со значение сопротивления 200 Ом. Снимем показатели с амперметра и сравним с показателями первого опыта. Амперметр показывает — 0,025 А переводим в миллиамперы – 25 мА. Таким образом увеличение сопротивления нагрузки, уменьшило силу тока.
В законе ома: «сила тока в участке цепи … обратно пропорциональна электрическому сопротивлению».

Закон Ома для участка цепи записывается следующей формулой: I = U/R
Как нам уже известно:
I = сила тока
U = напряжение тока
R = сопротивление (сопротивление нагрузки)

Так же эту формулу можно преобразовывать для определения напряжения тока или сопротивления нагрузки. Что бы легче запомнить формулы, надо запомнить треугольник Ома, который изображен выше. Закрывая искомую величину пальцем, можно увидеть формулу для нее.

Формула для определения напряжения:

Формула для определения сопротивления:

Рассмотрим простой пример расчета используя закон Ома для участка цепи. Если в примере выше, мы бы не использовали амперметр, зная напряжение тока 5 В (U) и сопротивление нагрузки 100 Ом (R). Использую следующую формулу I = U/R, мы бы получили результат: 5/100 = 0,05. Ответ 0,05 А = 50 мА.

Мы разобрали закон Ома для участка цепи, ознакомились с формулами для определения силы тока, напряжение тока и сопротивления. Так же хочу добавить, при расчетах, необходимо переводить единицы измерения в систему СИ. В примерах выше для демонстраций замкнутой цепи, я использовал программу — Electronics Workbench. Программа предназначена для моделирования и анализа электронных схем.

Глава 21. Электрический ток. Законы Ома и Джоуля-Ленца

Для решения задач ЕГЭ на постоянный ток надо знать определения тока, напряжения, сопротивления, закон Ома для участка цепи и замкнутой цепи, закон Джоуля-Ленца, а также уметь находить эквивалентные сопротивления простейших электрически цепей. Рассмотрим эти вопросы.

Электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц. Силой тока в некотором сечении проводника называется отношение заряда , протекшего через это сечение за интервал времени , к этому интервалу времени

(21.1)

Чтобы в проводнике тек электрический ток, в проводнике должно быть электрическое поле, или, другими словами, потенциалы различных точек проводника должны быть разными. Но при движении электрических зарядов по проводнику потенциалы различных точек проводника будут выравниваться (см. гл. 19). Поэтому для протекания тока в течение длительного времени на каких-то участках цепи необходимо обеспечить движение зарядов в направлении противоположном полю. Такое движение может быть обеспечено только силами неэлектрической природы, которые в этом контексте принято называть сторонними. В гальванических элементах («батарейках») сторонние силы возникают в результате электрохимических превращений на границах электродов и электролита. Эти превращения обеспечивают перемещение заряда противоположно направлению поля, поддерживая движение зарядов по замкнутому пути.

Сила тока в однородном участке проводника пропорциональна напряженности электрического поля внутри проводника. А поскольку напряженность поля внутри проводника связана с разностью потенциалов его концов (или электрическим напряжением на проводнике ), то

(21.2)

Коэффициент пропорциональности , который принято записывать в знаменатель формулы (21.2), является характеристикой проводника и называется его сопротивлением. В результате формула (21.2) принимает вид

(21.3)

Формула (21.3) называется законом Ома для однородного участка цепи, а сам участок цепи часто называют резистором (от английского слова resistance — сопротивление).

Если проводник является однородным и имеет цилиндрическую форму (провод), то его сопротивление пропорционально длине и обратно пропорционально площади сечения

(21.4)

где коэффициент пропорциональности зависит только от материала проводника и называется его удельным сопротивлением.

Если участок цепи представляет собой несколько последовательно соединенных однородных проводников с сопротивлениями (см. рисунок), то сила тока через каждый проводник будет одинаковой , электрическое напряжение на всем участке цепи равно сумме напряжений на каждом проводнике , а эквивалентное сопротивление всего участка равно сумме сопротивлений отдельных проводников

(21.4)

Если участок цепи представляет собой несколько однородных проводников с сопротивлениями , соединенных параллельно (см. рисунок), то электрическое напряжение на каждом проводнике будет одинаковым , ток через участок будет равен сумме токов, текущих через каждый проводник , а величина, обратная эквивалентному сопротивлению всего участка, равно сумме обратных сопротивлений отдельных проводников

(21.5)

Рассмотрим теперь закон Ома для замкнутой электрической цепи. Пусть имеется замкнутая электрическая цепь, состоящая из источника сторонних сил с внутренним сопротивлением и внешнего сопротивления . Пусть при прохождении заряда через источник сторонние силы совершают работу . Электродвижущей силой источника (часто используется аббревиатура ЭДС) называется отношение работы сторонних сил к заряду

(21.6)

В этом случае сила тока в цепи равна

(21.7)

Формула (21.7) называется законом Ома для замкнутой электрической цепи.

При прохождении электрического тока через участок цепи электрическое поле совершает работу (часто эту работу называют работой тока, хотя термин этот не очень точный). Очевидно, вся эта работа превращается в тепло. Поэтому если через участок цепи прошел заряд , где — сила тока в цепи, — время, то количество выделившейся теплоты равно

(21.8)

(для получения последнего и предпоследнего равенств использован закон Ома для участка цепи). Формулы (21.8) называются законом Джоуля-Ленца. Из формулы (21.8) следует, что количество выделившейся при протекании электрического тока теплоты линейно зависит от времени наблюдения. Поэтому отношение

(21.9)

которое называется мощностью тока, не зависит от времени наблюдения. Формулу (21.9) также называют законом Джоуля-Ленца.

Рассмотрим теперь задачи.

Структура металла кратко обсуждалась в гл. 16: положительно заряженные ионы расположены в узлах кристаллической решетки, образовавшиеся в результате диссоциации валентные электроны могут свободно перемещаться по проводнику (свободные электроны). Они и осуществляют проводимость металла (задача 21.1.1 — ответ 2).

Согласно определению (21.1) находим среднюю силу тока в канале молнии (задача 21.1.2)

(ответ 2).

Если за 1 мин через сечение проводника протекает заряд 60 Кл (задача 21.1.3), то сила тока в этом проводнике равна А. Применяя далее к этому проводнику закон Ома для участка цепи, получаем В (ответ 2).

По закону Ома для участка цепи имеем для силы тока через участок цепи после изменения его сопротивления и электрического напряжения на нем (задача 21.1.4)

Таким образом, сила тока уменьшилась в 4 раза (ответ 3).

Согласно закону Ома для участка цепи сопротивление — это коэффициент пропорциональности между напряжением на этом участке и силой тока в нем. Поэтому в задаче 21.1.5 имеем, например, используя крайнюю точку графика

(ответ 2). Из-за линейной зависимости тока от напряжения вычисления можно было выполнить и по другим точкам графика, ответ был бы таким же.

Согласно формуле (21.4) имеем для первой проволоки в задаче 21.1.6

где — удельное сопротивление меди, — длина проводника, — его радиус. Для медной проволоки с вдвое большей длиной и втрое бóльшим радиусом сечения имеем

(ответ 3).

Как следует из формулы (21.4) при двукратном уменьшении длины проводника вдвое уменьшается его сопротивление. Поэтому из закона Ома для участка цепи (21.3) заключаем, что при двукратном уменьшении напряжения на проводнике и двукратном уменьшении его длины (задача 21.1.7) сила тока в проводнике не изменится (ответ 4).

В задаче 21.1.8 следует использовать закон Ома для замкнутой электрической цепи (21.7). Имеем

где — ЭДС источника, — сопротивлении е внешней цепи, — сопротивление источника (ответ 1).

В задаче 21.1.9 следует применить закон Ома для замкнутой электрической цепи (21.7) к какому-нибудь значению внешнего сопротивления, по графику найти силу тока в цепи, а затем и ЭДС источника. Проще всего применить закон Ома к случаю . Из графика находим силу тока . Поэтому

где — внутреннее сопротивление источника (ответ 3).

Из формулы (21.9) следует, что при фиксированном сопротивлении участка цепи увеличение электрического напряжения в 2 раза (задача 21.1.10) приведет к увеличению мощности тока в 4 раза (ответ 2).

В задаче 21.2.1 удобно использовать вторую из формул (21.9) . Имеем Вт (ответ 3).

Часто школьники не могут ответить на такой вопрос: из формулы для мощности тока следует, что мощность линейно растет с ростом сопротивления, а из формулы — убывает с ростом сопротивления. А как же в действительности мощность зависит от сопротивления? Давайте разберемся в этом вопросе на примере задачи 21.2.2. Конечно, оба предложенных «решения» неправильны: в них молчаливо предполагалось, что сила тока, текущего через это сопротивление, или напряжение на этом сопротивлении не зависят от его величины. А на самом деле эти величины от сопротивления зависят, причем эти зависимости могут быть разными для разных источников тока. Внутреннее сопротивление бытовых электрических сетей очень мало. В этом случае из законов Ома для замкнутой цепи и участка цепи (21.7), (21.3) следует, что напряжение на любом элементе, включенном в такую сеть, не зависит от сопротивления этого элемента и равно номинальному напряжению сети . Поэтому из формулы заключаем, что мощность, которая выделяется на таком элементе обратно пропорциональна его сопротивлению (ответ 3). Отметим, что из проведенного рассуждения следует, что выделяемая мощность будет очень большой (опасная в быту ситуация!) для малого сопротивления внешнего участка цепи, т.е. в случае короткого замыкания, которого, таким образом, необходимо избегать.

Если бы внутреннее сопротивление источника было бы много больше внешнего сопротивления, ток в цепи определялся бы, главным образом, внутренним сопротивлением источника, а от внешнего сопротивления зависел бы слабо. В этом случае мощность тока была бы прямо пропорциональна сопротивлению участка цепи.

Как обсуждалось в решении предыдущей задачи, сопротивление элемента, работающего в бытовой электросети равно , где — номинальная мощность данного элемента, — напряжение в сети. Поэтому отношение сопротивлений ламп мощностью Вт и Вт, рассчитанных на работу в одной и той же бытовой электрической сети (задача 21.2.3) равно

(ответ 2).

Поскольку резисторы в задаче 21.2.4 соединены последовательно, то сила тока в них одинакова. Поэтому из закона Ома для участка цепи заключаем, что

(ответ 2).

При параллельном соединении ламп (задача 21.2.5) напряжение на них одинаково (см. введение к настоящей главе). Поэтому из закона Ома для участка цепи следует, что

(ответ 1).

Рассматриваемый в задаче 21.2.6 участок представляет собой два последовательных соединенных элемента, один из которых есть резистор 6 Ом, второй — два таких же резистора, соединенных параллельно. По правилам сложения сопротивлений находим эквивалентное сопротивление второго участка

а затем и эквивалентное сопротивление всей цепи

(ответ 3).

При разомкнутом ключе сопротивление участка цепи, данного в задаче 21.2.7, можно найти как в предыдущей задаче , где — сопротивление каждого резистора. Если ключ замкнут, то цепь сводится к одному резистору (т.к. параллельно двум резисторам включается проводник с пренебрежимо малым сопротивлением). Поэтому в этом случае сопротивление цепи равно . Таким образом, сопротивление второй цепи составляет две трети от сопротивления первой (ответ 1).

Как обсуждалось в решении задачи 21.2.2, сопротивление элемента номинальной мощности , работающего в бытовой электросети равна

где В — напряжение сети. Из этой формулы следует, что чем больше номинальная мощность элемента, тем меньше должно быть его сопротивление. Если две лампы накаливания включены последовательно (задача 21.2.8), то сила тока в них одинакова и отношение мощностей тока в этих лампах равно отношению их сопротивлений. Отсюда следует, что отношение реально выделяемых в лампах мощностей и обратно отношению номинальных мощностей этих ламп:

(ответ 2).

Работа, совершаемая электрическим полем в проводнике при протекании по нему электрического тока, превращается в энергию тока, которая затем превращается в тепловую энергию. Поэтому работу поля можно найти из закона Джоуля-Ленца. Для работы поля за время получаем . Из этой формулы находим сопротивление проводника в задаче 21.2.9 —

(ответ 1).

Поскольку при последовательном соединении резисторов ток через каждый из них одинаков, из закона Джоуля-Ленца (22.8) заключаем, что из двух сопротивлений и (задача 21.2.10; см. рисунок) наибольшей будет мощность тока на сопротивлении , из двух сопротивлений и — на сопротивлении . Сравним мощности тока на этих сопротивлениях. Учитывая, что при параллельном соединении элементов электрическое напряжение на каждом элементе одинаковое, а при последовательном — складываются значения сопротивлений, получим из законов Ома для верхнего и нижнего участков цепи и закона Джоуля-Ленца

где — электрическое напряжение, приложенное ко всей цепи. Поскольку то в представленной схеме наибольшая мощность будет выделяться на сопротивлении (ответ 2).

чему равно при параллельном и последовательном соединении, закон Ома

Что такое электрическое сопротивление участка цепи

Электрическое сопротивление для участка цепи определяется при помощи закона Ома. Для того, чтобы понять процессы, происходящие в элементах электрической цепи постоянного тока, необходимо дать общее определение закона Ома.

Определение

Закон Ома: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

I — сила тока (единица измерения — ампер).

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

\( I=\frac{U}{R}I=RU\)

U — напряжение (измеряется в вольтах). Падение напряжения на участке проводника равняется произведению силы тока и сопротивления на участке.

\(U=IRU=IR\)

R — электрическое сопротивление (измеряется в омах). Электрическое сопротивление R это отношение напряжения на концах проводника к силе тока.

\(R=\frac{U}{I}R=IU\)​

Как запомнить формулы закона

Для запоминания закона, действующего на участке цепи, применяют треугольник Ома. С помощью него можно изобразить отношение величин друг к другу.

 

Если закрыть один из компонентов, оставшиеся покажут способ ее нахождения. Например, закрыв U, увидим I и R, произведение которых показывает величину напряжения. Так же можно поступить и с другими элементами треугольника.

Сопротивление при параллельном и последовательном соединении

При параллельном и последовательном соединении резисторов величина сопротивления будет различаться.

Последовательное соединение представляет собой цепь, состоящую из подключенных одного за другим проводников. Количество звеньев не ограничено. На каждом участке цепи можно определить внутреннее сопротивление. Сопротивление всей цепи будет равняться их сумме и рассчитываться по данной формуле:

\(R_{AB}=R_A+R_B\)

Параллельное соединение означает, что все участки цепи подключены к одному узлу. Напряжение на всех элементах одинаково, а ток разветвляется и равен сумме токов на всех участках. Поэтому общее сопротивление можно вычислить по формуле: 

\(R_ {AB}=\frac{R_1\times R_2}{R_1+R_2}.\)

Закон ома для участка цепи: формула, объяснение простыми словами

Основой прикладной электротехники безусловно является закон Ома для участка цепи. Не зная его основных положений, можно допустить серьезные ошибки в практической работе. О самом физическом явлении всем известно еще со школы. Но с помощью базовых положений может формулироваться много других вариантов, так или иначе затрагивающих особенности применения закона в реальных условиях. Именно здесь возникают сложности, требующие точных знаний и навыков оперирования физическими величинами.

Как звучит закон Ома для участка цепи

Ток в проводнике возникает в электрическом поле, которое, в свою очередь, появляется при наличии разности потенциалов или напряжения. Движение тока направлено в сторону меньшего потенциала. Условно считается, что в этом направлении двигаются положительные заряды, а в обратную сторону происходит движение свободных электронов.

На участке металлического проводника данный процесс будет выглядеть следующим образом. На каждом конце присутствует потенциал – ϕ1 и ϕ2, при этом ϕ1 > ϕ2. Следовательно, напряжение в этом месте равно U = ϕ1 – ϕ2. Немецкий ученый Ом практически установил зависимость, при которой с увеличением напряжения, возрастает и сила тока, протекающего через неполный участок.

Для каждого из проводников, отличающихся материалами, был построен свой график, отражающий зависимость силы тока от напряжения. В дальнейшем, эти графики стали известны, как вольт-амперные характеристики. В результате, было установлено наличие линейной связи между обеими величинами – силой тока и напряжением. То есть, они находятся в прямой пропорциональной зависимости.

Но, как показывают графики, все проводники обладают разными коэффициентами пропорциональности. Следовательно, у них разная степень проводимости, получившая название электрического сопротивления (R). Поэтому, чем ниже будет сопротивление проводника, тем выше сила тока, проходящего через него. При том, что напряжение для всех проводников будет одинаковым.

После всех опытов ученый смог окончательно сформулировать свой закон для участка цепи:

Сила тока в однородном проводнике на отдельном участке, находится в прямой пропорции с напряжением на этом же участке и в обратной пропорциональной зависимости с сопротивлением данного проводника.

Принятые единицы измерения

При использовании закона Ома для практических расчетов все математические вычисления выполняются в установленных единицах измерений для всех 3-х величин:

• Сила тока – в амперах (А).
• Напряжение – в вольтах (В/V).
• Сопротивление – в омах (Ом).

Исходные данные и другие параметры, представленные в единицах, должны переводиться в общепринятые значения.

Действие основных единиц и физическое соблюдение закона Ома невозможно в следующих ситуациях:

• Наличие высоких частот, при которых электрическое поле изменяется с большой скоростью.
• Низкотемпературный режим и сверхпроводимость.
• Сильно разогретые спирали ламп накаливания, когда отсутствует линейность напряжения.
• Пробой проводника или диэлектрика, вызванный высоким напряжением.
• Электронные и вакуумные лампы, заполненные газами.
• Полупроводники с р-п-переходами, в том числе, диоды и транзисторы.

Сила тока

Сила тока возникает при наличии частиц со свободными зарядами. Они перемещаются через поперечное сечение проводника из одной точки в другую. Источник питания создает электрическое поле, под действием которого электроны начинают двигаться упорядоченно.

Таким образом, сила тока является количеством электричества, проходящего через определенное сечение за единицу времени. Увеличить этот показатель можно путем увеличения мощности источника тока или изъятия из цепи резистивных элементов.

Международная единица СИ для тока – ампер. Это довольно большая величина, поскольку для человека смертельно опасными считаются всего 0,1 А. В электротехнике малые величины могут выражаться в микро- и миллиамперах.

Определение силы тока можно окончательно сформировать в виде формулы I = q/t, в которой q является зарядом, проходящим через сечение, t – отрезок времени, затраченный на перемещение этого заряда.

Кроме того, сила тока может записываться с помощью основной формулы, когда известны значения напряжения и сопротивления. В числом виде она будет гласить следующее:

Сопротивление

Рассматривая закон ома для участка цепи, нельзя забывать о таком понятии, как сопротивление. Данная величина считается основной характеристикой проводника, поскольку именно сопротивление влияет на качество проводимости. Разные материалы проводят ток лучше или хуже. Это объясняется неоднородностью их структуры, различиями в кристаллических решетках. Поэтому в одних случаях электроны движутся с большей скоростью, а в других – с меньшей.

Собственным электрическим сопротивлением обладают все проводники, находящиеся в твердом, жидком, газообразном и плазменном состоянии. У каждого из них своя характеристика, называемая удельным сопротивлением. Данная величина отражает способность каждого материала к сопротивлению. За эталон принимается проводник длиной 1 м с поперечным сечением 1 м².

Чтобы найти сопротивление проводника из данного материала нужно воспользоваться формулой: R = ρ x (l/S). В ней l является длиной проводника, S – площадью его поперечного сечения, ρ – удельным сопротивлением.

По закону Ома на участке цепи эта величина определяется: R = U/I.

Напряжение

Напряжение относится к важным характеристикам электрического тока, протекающего в проводнике. С физической точки зрения, это работа электрического поля, которое перемещает заряд на какое-то расстояние. В электротехнике напряжением считается разность потенциалов между двумя точками участка цепи. На практике эта величина служит для определения возможности подключения к сети потребителей электроэнергии, продолжительность их работы в этом состоянии.

В электрической цепи напряжение возникает следующим образом:

• Вначале цепь подключается к источнику тока путем соединения с двумя полюсами. Это может быть генератор или батарея.
• На одном полюсе или клемме – избыточное количество электроном, а на другом – их недостает. Первый условно считается положительным, второй – отрицательным.
• Электрическое поле источника энергии воздействуют на электроны положительного полюса и самого проводника, заставляя их двигаться в сторону отрицательного полюса и притягиваться к нему. Такое притяжение происходит из-за положительного заряда на этом полюсе, поскольку электроны здесь отсутствуют.
• Между обеими клеммами возникает разность потенциалов с определенным значением, что приводит к упорядоченному движению электронов в проводниках и подключенных нагрузках. Постепенно избыток электронов положительного полюса уменьшается, соответственно, снижается и потенциал. Характерным примером служит аккумуляторная батарея. При подключении нагрузки, ее потенциал будет падать, вплоть до полной разрядки. Для восстановления первоначальных свойств, потребуется подзарядка от постороннего источника тока.

При неизменной мощности источника энергии, значение напряжения может быть разным под действием следующих факторов:

1. Материал соединительных проводников. У каждого свой вольтамперный график.
2. Количество потребителей, подключенных к сети.
3. Температура окружающей среды.
4. Качество монтажа самой сети.

Закон Ома для участка цепи – расчет цепей

Простейший вариант наглядно представлен на рисунке. Это однородный участок цепи открытого типа.

Для его описания применяется известная формула, которая будет иметь следующую форму:

• I = U/R, где I является силой тока, U – напряжением, R – сопротивлением.

Данная формула является интегральной. С ее помощью хорошо видно, как при возрастании напряжения, увеличивается и сила тока. Но, если увеличить сопротивление, то сила тока, наоборот, будет понижаться.

На схеме изображен всего один элемент, обладающий сопротивлением. На практике, их может быть любое количество. Они могут соединяться последовательно, параллельно и смешанным способом.

Неоднородный участок цепи постоянного тока

Неоднородную структуру имеет такой участок цепи, где помимо проводников и элементов, присутствует источник тока. Его ЭДС необходимо учитывать при расчетах общей силы тока на данном участке.

Существует формула, которая дает определение основным параметрам и процессам неоднородного участка: q = q0 x n x V. Ее показатели характеризуются следующим образом:

• В процессе перемещения зарядов (q) они приобретают определенную плотность. Ее показатели зависят от силы тока и площади поперечного сечения проводника (S).
• В условиях определенной концентрации (n) можно точно указать численность единичных зарядов (q0), которые были перемещены за единичный отрезок времени.
• Для расчетов проводник условно считается цилиндрическим участком, имеющим какой-то объем (V).

При подключении проводника к аккумулятору, последний через некоторое время будет разряжен. То есть, движение электронов постепенно замедляется и, в конце концов, прекратится совсем. Этому способствует молекулярная решетка проводника, оказывающая противодействие, столкновения электронов между собой и другие факторы. Для преодоления такого сопротивления следует дополнительно приложить определенные сторонние силы.

Во время расчетов эти силы суммируются с кулоновскими. Кроме того, для перенесения единичного заряда q из 1-й точки во 2-ю потребуется выполнение работы А1-2 или просто А12. С этой целью создается разница потенциалов (ϕ1 – ϕ2). Под действием источника постоянного тока возникает ЭДС, перемещающая заряды по цепи. Величина общего напряжения будет состоять из всех сил, отмеченных выше.

Полярность подключения к источнику постоянного тока нужно учитывать в расчетах. При изменении клемм будет меняться и ЭДС, ускоряющая или замедляющая перемещение зарядов.

Формулировка закона Ома для полной цепи

Закон Ома для полной цепи выражается поведением основных величин, был выведен опытным экспериментальным путем. Результатом стало выявление связей, объединяющих силу тока (I), электродвижущую силу – ЭДС (Е), внешнее (R) и внутреннее (r) сопротивления в цепи.

В теоретических расчетах с точки зрения чистой физики, в цепях предполагался так называемый идеальный источник постоянного тока. После того, как были проведены реальные исследования, выяснилось, что источник тока обладает собственным сопротивлением.

Формулировка закона Ома для полной цепи приобрела следующий вид: Сила тока находится в прямой пропорции с суммой ЭДС цепи, и в обратной пропорции с суммой сопротивлений самой цепи и источника тока.

Следует сразу же выяснить, что такое электродвижущая сила. По сути, она является физической величиной, характеризующей действие внешних сил источника ЭДС. Например, в простой батарейке перемещение зарядов происходит в результате химической реакции. То есть, данная сила двигает заряд, обеспечивая общее течение электрического тока.

Формулу закона Ома можно записать по-другому. ЭДС источника тока полной цепи представляет собой суммарные падения напряжений у самого источника и во внешней цепи:

Переменный ток

В отличие от цепей, по которым течет постоянный ток, в цепи переменного тока кроме активной нагрузки в виде потребителей, входят элементы с реактивным сопротивлением. Это различные типы катушек и конденсаторов, обладающих индуктивностью и емкостью.

С увеличением напряжения будет расти и сила тока. Однако, к активному сопротивлению здесь добавляются реактивные. С связи с этим, полный расклад для такой цепи будет выглядеть так:

• I = U/Z, где I и U – это сила тока и напряжение, а Z – является полным сопротивлением цепи.

Показатель Z следует рассмотреть более подробно. Прежде всего, это сумма, включающая активное, индуктивное и емкостное сопротивления. То есть, на электрический ток оказывает влияние не только обычная омическая нагрузка, но также емкость (С) и индуктивность (L).

В результате, краткая формула полного сопротивления примет следующий вид:

Опытным путем было установлено, что в цепях переменного тока наблюдается несовпадение по фазе колебаний тока и напряжения. Величина этих несовпадений она же разница фаз находится под непосредственным влиянием индуктивности и емкости.

Использование на практике

Закон Ома лежит в основе всех расчетов производимых в электронике и электротехнике. Будущих специалистов с первых дней учат, как использовать так называемый треугольник. Чтобы найти какую-то искомую величину, должны выполняться простые арифметические действия. Если два оставшихся параметра находятся в одной строке – они перемножаются. Если на разных уровнях, то верхний всегда делится на нижний.

Практически данная схема выглядит так:

• U = I x R, I = U/R, R = U/I.

Самые простые вычисления производятся на основе данных измерительных приборов. На участке цепи измерение тока выполняется амперметром, а напряжения – вольтметром. После этого найти сопротивление математическим путем не составит труда.

Для замеров сопротивления тоже есть прибор – омметр. Полученное выражение, подставляется в одну из формул, после чего находятся величины силы тока или напряжения. Точность омметра зависит от стабильности напряжения, подаваемого источником тока. Стабилизация проводится путем добавления резистора, выполняющего функцию регулятора.

Иногда требуется исключить из схемы какой-нибудь элемент без демонтажа. С этой целью проводится шунтирование, когда приходится устанавливать проводник на входных клеммах ненужного резистора. Ток начинает идти через шунт с меньшим сопротивлением, а напряжение на резисторе падает до нуля.

Закон Ома используется в защитных системах. Это делается с помощью уставок, обеспечивающих нормальную работу и отключающих питание лишь в аварийных ситуациях.

Формулы для закона Ома

Представленные на рисунке формулы, начали формироваться из основных формул для полной цепи и отдельного участка. С их помощью можно выполнять все основные расчеты, при составлении проектов и в других ситуациях. Формулы полностью пригодны для работы с цепями как постоянного, так и переменного тока.

Видеоинструкция

Сопротивление

— Элементы схемы — Содержание MCAT

В соответствии с законом Ома, падение напряжения , В на резисторе, когда через него протекает ток, рассчитывается по формуле V = IR, где I — ток в амперах (А), а R — сопротивление в Ом (Ом).

Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению В. . Немецкий физик Георг Симон Ом (1787–1854) был первым, кто экспериментально продемонстрировал, что ток в металлической проволоке прямо пропорционален приложенному напряжению.Многие вещества, для которых действует закон Ома, называются омическими. К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах. Омические материалы имеют сопротивление R, которое не зависит от напряжения V и тока I. Объект с простым сопротивлением называется резистором, даже если его сопротивление невелико.

Резисторы последовательно

Резисторы

включены последовательно всякий раз, когда поток заряда или ток должен проходить через компоненты последовательно.

Общее сопротивление в цепи равно сумме отдельных сопротивлений.

Параллельные резисторы

Резисторы

включены параллельно, когда каждый резистор подключен непосредственно к источнику напряжения путем соединения проводов с незначительным сопротивлением. Таким образом, к каждому резистору приложено полное напряжение источника.

На каждый резистор в цепи подается полное напряжение. По закону Ома токи, протекающие через отдельные резисторы, равны I1 = VR1

.

Общее сопротивление в параллельной цепи равно сумме обратных величин каждого отдельного сопротивления.

Удельное сопротивление — это свойство материала, которое количественно определяет, насколько сильно он сопротивляется или проводит электрический ток. Низкое удельное сопротивление указывает на материал, который легко пропускает электрический ток, и наоборот. Рассчитывается как:

ρ = R • A / L

R — электрическое сопротивление однородного образца материала

л — длина экземпляра

А — площадь поперечного сечения образца

Практические вопросы

Ханская академия

Анализ сигналов напряжения электрокардиограммы

Официальная подготовка MCAT (AAMC)

Физика — карточки онлайн Вопрос 1

Physics Question Pack Отрывок 9, вопрос 54

Physics Question Pack Отрывок 9, вопрос 56

Пакет вопросов по физике, вопрос 117

Секция банка C / P Вопрос 15 секции

Секция банка C / P Вопрос 17 секции

Образец теста C / P Раздел Отрывок 7 Вопрос 35

Практический экзамен 1 Секция C / P Отрывок 10 Вопрос 52

Практический экзамен 2 Раздел C / P, вопрос 59

Практический экзамен 3 Раздел C / P Отрывок 7 Вопрос 39

Ключевые точки

• Падение напряжения V на резисторе при протекании через него тока рассчитывается по формуле V = IR

• Общее сопротивление в цепи равно сумме отдельных сопротивлений.

• Общее сопротивление в параллельной цепи равно сумме обратных величин каждого отдельного сопротивления.

• Удельное сопротивление измеряет, насколько сильно материал сопротивляется или проводит электрический ток.

Ключевые термины

ток : количество заряда, перемещающегося через поперечное сечение за период времени.

напряжение : Разность электрических потенциалов, выраженная в вольтах

сопротивление : сопротивление — это мера сопротивления току, протекающему в электрической цепи.

удельное сопротивление: свойство материала, которое количественно определяет, насколько сильно он сопротивляется или проводит электрический ток

Калькулятор закона

Ома | Ecomsa

Другими словами, «R» — это постоянная и независимая единица измерения тока; «V» имеет небольшую плавность тока при более высоком сопротивлении, а «I» прямо пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален его сопротивлению. Следовательно, закон Ома фокусируется на свойствах некоторых материалов.Однако это не электромагнитный закон, как закон Гаусса. На языке математики это переводится как V = IR

История закона Ома

До создания любого калькулятора сопротивления закон Ома был рожден в 1827 году немецким физиком Георгом Симоном Омом. Он провел обширное исследование в области гальванических последовательностей, обнаружив некоторые значения напряжения и тока, протекающие через простые электрические цепи. В настоящее время это расследование привело к принятию закона, носящего его имя.

В связи с этим Ом получил множество признаний и наград: в 1849 году Мюнхенский университет присвоил ему кафедру профессора физики, а в 1941 году Лондонское Королевское общество наградило его медалью Копли. единица электрического сопротивления после него, Ом.

Особенности закона Ома

• Электрическое сопротивление : это противодействие или затруднение, обнаруживаемое током в замкнутой цепи, которое уменьшает свободный поток электронов.Единицей измерения сопротивления является ом (R o Ω), что означает, что сопротивление, обеспечиваемое проводником, когда через него и между его крайними значениями циркулирует ампер (сила), дает разность потенциалов (напряжение) в один вольт.
• Ом : это единица электрического сопротивления, и один ом равен одному амперу тока, протекающего при приложении напряжения в один вольт. Все цепи имеют определенную степень сопротивления (или сопротивления) току, в результате чего формула Ома R = V / I.Другими словами, увеличение тока при том же напряжении уменьшит сопротивление.
• Вольт : это единица электродвижущей силы или электрического давления (B), регулярно прикладываемая к цепи, имеющей сопротивление в один Ом, которая производит ток в один ампер. В двух словах, воду, текущую по медной трубке, можно считать равной напряжению, протекающему по электрическому кабелю; потому что для его движения требуется сила, а сопротивление этому потоку измеряется в амперах.

Ампер : это стандартная единица измерения электрического тока, которая создается давлением в один вольт в цепи с сопротивлением в один ом.

Формула Ватта, Формула Ома и Формула Ампера — Понимание Закона Ома

Из-за наличия материалов уменьшите электрический ток, протекающий через них, а при изменении их сопротивления значение силы тока в амперах также изменяется обратно пропорционально.По мере увеличения сопротивления ток уменьшается, а по мере уменьшения сопротивления ток увеличивается. В обоих случаях значение напряжения требует постоянного поддержания.

Следовательно, закон Ома работает для цепей и пассивных участков цепи, которые а) имеют исключительно резистивные нагрузки (но не индуктивные или емкостные) или б) имеют постоянный режим. В обоих случаях на значение сопротивления проводника может влиять температура. Следовательно, с точки зрения физики, любое устройство или материал, вставленные в электрическую цепь, вызывают сопротивление в токе.Это сопротивление может быть увеличено или уменьшено в зависимости от используемого материала.

Чтобы рассчитать сопротивление материала определенной длины и толщины, мы должны применить формулу Ома:

Это означает, что R равно rho (ρ), умноженному на длину проводника (L) и разделенному на проводник. сечение или толщину (область S). Где rho (ρ) — постоянная величина, называемая удельным сопротивлением; L — длина жилы кабеля в метрах, а S — сечение или толщина жилы кабеля в мм2.

Для получения дополнительной информации мы поделимся таблицей с некоторыми значениями rho (ρ) в зависимости от типа проводящего материала:

Для расчета значений резистора нам уже известна постоянная удельного сопротивления (ρ), поэтому мы должны определить длину проводника (L) и сечение (S). Значение:

• Чем больше длина, тем выше сопротивление.
• Чем меньше длина, тем меньше сопротивление.
• Чем длиннее отрезок, тем меньше сопротивление.
• Чем меньше сечение, тем выше сопротивление.

Проанализировав эти четыре утверждения, мы сделаем вывод, что значение сопротивления прямо пропорционально длине проводника и обратно пропорционально его сечению.

Удельное сопротивление — AP Physics 1

Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает или другие ваши авторские права, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту.Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в качестве ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например нам требуется а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; а также Ваше заявление: (а) вы добросовестно считаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105

Или заполните форму ниже:

Факторы, влияющие на сопротивление провода

Сопротивление объект является мерой того, насколько резистентный ток должен течь через этот объект.Ему присвоен символ R и единица измерения W (греческая буква омега и произносится как «ом») . Только ток течет через компонент цепи, если разность потенциалов (напряжение) равна положить через это. Чем больше разность потенциалов на концах, тем больше больше текущий поток. Это потому, что есть более крутая электрическая наклон на месте, чтобы заряды скользили вниз … круче наклон — быстрее горка! Уравнение ниже используется для определения сопротивления компонента на основе измерений ток, протекающий через него, и разность потенциалов на его заканчивается.

Банка вы набрасываете принципиальную схему подходящей схемы, которую вы могли бы использовать, чтобы найти откуда такая информация?

Ты должен быть способен!

В = I R Где В = разность потенциалов в вольтах (В) Я = ток в амперах (A) и R = сопротивление в Ом ()

Current — курс расхода заряда .Заряд, текущий по проводу, переносится электронами. которые вращаются вокруг атомов, составляющих проволоку. Как только разность потенциалов электроны обычно дрейфуют в одном направлении (вы можете подумать как скатывание по склону). Чем больше p.d. тем быстрее их средний скорость, и чем больше заряд переместится за точку в секунду — больше Текущий!

Увеличение числа электронов, испытывающих «наклон», будет означать больший поток через точку в секунда и так больше заряда проходит точку за секунду и больше тока потоки.

Всего четыре факторы, влияющие на сопротивление провода:

Сопротивление пропорционально длине . Если взять провод разной длины и дать каждому конкретную разность потенциалов на концах. В чем длиннее провод, тем меньше вольт будет на каждый его сантиметр. Этот означает, что «электрическая крутизна», заставляющая электроны двигаться, становится менее крутой по мере удлинения проволоки, а средняя скорость дрейфа электронов уменьшается.Правильный термин для этого «электрического наклона» — градиент потенциала. Меньший градиент потенциала (меньше вольт на метр) означает, что ток уменьшается с увеличением длины и сопротивления увеличивается.

Сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения . Чем больше площадь поперечного сечения провода тем больше количество электронов которые испытывают «электрический наклон» из-за разницы потенциалов.Поскольку длина проволоки не меняется, каждый сантиметр остается прежним. количество вольт на нем — градиент потенциала не меняется и поэтому средняя скорость дрейфа отдельных электронов не изменяется. изменение. Хотя они не двигаются быстрее, их больше движется, поэтому общее движение заряда за данный момент времени больше и текущий поток увеличивается. Это означает, что сопротивление уменьшается. Это делает не приводят к прямолинейному графику, так как площадь поперечного сечения обратно пропорционально сопротивлению не прямо пропорционально Это.

Физики любят строить отношения по прямой линии, если могут …. ты можешь подумать способа получить прямой график через начало координат? Что бы у вас есть сюжет?

Сопротивление зависит по материалу проволока . Тем плотнее атом удерживает свои внешние электроны, тем труднее будет сделать текущий поток.Электронная конфигурация атома определяет насколько атом будет готов позволить электрону уйти и блуждать через решетку. Если оболочка почти заполнена, атом неохотно позволять его электронам блуждать, а материал, в котором он находится, является изолятором. Если внешняя оболочка (или подоболочка с переходными металлами) меньше чем наполовину заполнен, тогда атом готов позволить электронам блуждать а материал — проводник.

А график для этого будет гистограммой, а не линейным графиком.

Сопротивление увеличивается с температурой проволоки 90–250. Более горячий провод имеет большее сопротивление из-за повышенной вибрации атомной решетки. Когда материал нагревается, атомы в решетке вибрируют сильнее. Это затрудняет движение электронов без взаимодействия. с атомом и увеличивает сопротивление. Связь между сопротивлением и температура не из простых.

((альфа) коэффициент термического сопротивления)

——————————————-

На уровне A мы будем поместите эти уравнения в уравнение. Проверять прочти страницу и читай дальше …..

Закон Ома

Мы рассматриваем фундаментальную связь в электронике и физике.

Закон Ома был открыт Георгом Омом в 1837 году, и это основное уравнение, которое управляет многими схемами.Три основных ингредиента — это ток через простую цепь, приложенное напряжение (обычно от батареи) и сопротивление устройства, которое использует ток для выполнения некоторой работы, обычно тепла или света. На этом этапе вы узнаете о

• математическая формулировка закона Ома и основная обратная зависимость, которую он кодирует
• как аналогия с водопроводной трубой может помочь понять значение закона Ома.

Закон Ома

Закон Ома гласит: if (normalsize {V}) — это напряжение (измеренное в вольтах) на резисторе (normalsize {R}) (измеренное в омах), которое потребляет ток (normalsize {I}) (измеренный в амперах), то [Большой {V = IR}.] Резистор — это объект, который использует электрическую энергию и преобразует ее во что-то еще, например, тепло или свет. Примером может служить тостер. Электроэнергия, протекающая через тостер, питается от перепада напряжения, подаваемого через электрическую розетку. Чем выше напряжение, тем больше тока (нормального размера {I}) проходит через тостер. Итак, для фиксированного резистора (нормальный размер {R}) закон Ома устанавливает линейную пропорциональность между напряжением и током. ^{Нити тостера Ник Карсон на en.wikipedia CC BY 3.0, через Wikimedia Commons} Однако мы можем взглянуть на закон и по-другому. Если мы рассматриваем напряжение (нормальный размер {V}) как фиксированное, то сопротивление и ток обратно пропорциональны, поскольку их произведение постоянно и равно фиксированному напряжению. Если мы увеличиваем сопротивление, то ток уменьшается, а если мы уменьшаем сопротивление, то ток увеличивается. Это ситуация с цепью, работающей от батареи, или с электричеством в нашем доме, где подаваемое напряжение является постоянным ((нормальный размер {110-120}) вольт в большинстве стран Америки (нормальный размер {220-230}) вольт в Европе, Австралии и большинстве стран Азии).Однако, строго говоря, в этом случае напряжение меняется по направлению. В предельном случае, когда сопротивление становится равным нулю, например, если вы заменяете тостер на провод, то течет бесконечно большой ток. Затем возникает короткое замыкание , часто с катастрофическими последствиями, особенно если у вас нет плавкого предохранителя, который разрывает цепь в такой аварийной ситуации.

Некоторые примеры

Если мы подключим лампу к цепи, работающей от батареи на 6 В, и потребляем ток 3 А, тогда сопротивление (нормальный размер R) будет равно [Large R = frac {V} {I} = frac 63 = 2; text {ohms}.] Теперь, если мы подключим ту же лампу к 10-вольтовой батарее, то ток (нормальный размер I) будет [Большой I = гидроразрыв {V} {R} = гидроразрыв {10} 2 = 5; текст {амперы}.] Если мы хотим сделать свет ярче, нам нужно увеличить ток, скажем, до 8 ампер, тогда нам нужно увеличить наше напряжение до [Большой V = IR = 8 × 2 = 16; текст {вольт}.]

Q1 (E): электрическое устройство подключено к напряжению 120 вольт. Найдите ток, если сопротивление 480 Ом.

Q2 (E): Предположим, что у нас есть батарея с некоторым постоянным напряжением, освещающая небольшую лампу, и амперметр показывает 40 мА, где мА означает миллиампер, что составляет одну тысячную часть ампер.Если ток упал до 20 мА, что случилось с сопротивлением?

Как резистор сопротивляется?

Резистор — это любое устройство, замедляющее прохождение тока в цепи. Электричество, по сути, перемещает электроны, и, как и вода, если поток прерывается, ограничивается или сопротивляется , проходит меньше. Некоторые материалы имеют низкое сопротивление, например медная проволока, что позволяет электронам проходить через них без особых проблем. Другие материалы, такие как дерево, обладают высоким сопротивлением, почти мгновенно останавливая электрический ток.На практике у нас есть такие вещи, как лампы и тостеры, которые генерируют свет или тепло от электронов, замедляя их, но все же пропуская.

Ом также обнаружил другой закон, который описывает, какое сопротивление имеет данный материал, например кусок проволочной трубки:

[Large R = frac {rho L} {A}]

где (нормальный размер L) — длина резистора, (нормальный размер rho) — величина, которая зависит от материала, а (нормальный размер A) — площадь поперечного сечения резистора.Итак, (нормальный размер R) равен , прямо пропорционально длине (нормальный размер L): удваивает длину проволочной трубки, и ее сопротивление удваивается. Но (нормальный размер R) также обратно пропорционален площади поперечного сечения (нормальный размер A): удвоить площадь и половину сопротивления.

3 кв. (E): трубчатый резистор имеет форму проволоки. Если мы утроим его длину и уменьшим вдвое диаметр, что произойдет с его сопротивлением?

Гидравлическая аналогия

Для понимания закона Ома иногда бывает полезна аналогия с гидравликой для начинающих.Представьте себе воду, текущую по горизонтальной трубе. Давление воды (нормальный размер P) аналогично напряжению (нормальный размер V), потому что это разница давлений между двумя точками вдоль трубы, которая заставляет воду течь. Фактический расход воды (нормальный размер F) в этом случае является аналогом тока (нормальный размер I).

А что с аналогом резистора? Это можно представить как нечто, препятствующее потоку воды, например, ограничители или отверстия в трубах. Если вода проталкивается через очень тонкую трубку, то чем длиннее трубка и чем меньше ее площадь поперечного сечения, тем большее сопротивление (нормальный размер R) она будет оказывать на расход воды (нормальный размер F).И чем больше сопротивление, тем меньше расход.

Соответствующее уравнение для нашего гидравлического аналога в соответствующих единицах равно

[Большой P = FR.]

Таким образом, если мы сохраняем давление фиксированным, то расход и ограничение будут обратно пропорциональны: по мере уменьшения размера ограничения (нормальный размер R) расход (нормальный размер F) должен увеличиваться.

На рисунке ниже мы ожидаем, что более тонкая трубка будет действовать как сопротивление потоку в большой трубке.

ответы

A1. По закону Ома ток можно найти по

[Большой {I = гидроразрыв {V} {R} = гидроразрыв {120} {480} = 0,25; текст {амперы}}.]

A2. При постоянном напряжении соотношение между током и сопротивлением обратное. Следовательно, если ток уменьшается вдвое, сопротивление увеличивается вдвое.

A3. Утроение длины резистора увеличивает его сопротивление в 3 раза, а уменьшение его диаметра вдвое увеличивает площадь поперечного сечения на 1/4.В целом сопротивление изменяется в раз (frac {3} {1/4} = 12).

Текущая формула — Что такое текущая формула? Примеры

Текущая формула получена из закона Ома. Ток определяется как поток электронов в электрической цепи. Поток электронов происходит из-за разности потенциалов. Сила тока также известна как скорость изменения заряда во времени.Сила тока обозначается буквой I, а единица измерения тока в системе СИ — Ампер. Давайте изучим применение текущей формулы в разделе ниже.

Какова текущая формула?

Согласно закону Ома, ток — это отношение разности потенциалов и сопротивления. Таким образом, текущая формула имеет вид: I = V / R

где

• Я представляю ток в амперах,
• В — разность потенциалов в вольтах
• R — сопротивление в Ом (Ом).

Давайте посмотрим на применение текущей формулы в следующем разделе решенных примеров.

Хотите найти сложные математические решения за секунды?

Воспользуйтесь нашим бесплатным онлайн-калькулятором для решения сложных вопросов. С Cuemath находите решения простым и легким способом.

Забронируйте бесплатную пробную версию Класс

Примеры использования текущей формулы

Пример 1: В электрической цепи разность потенциалов и сопротивление задаются как 20 В и 4 Ом соответственно.Используя формулу тока, найдите ток, протекающий в цепи.

Решение:

Чтобы найти: Ток (I), протекающий в цепи.
Дано:
V = 20 В, R = 4 Ом
Используя текущую формулу
I = V / R
I = 20/4
I = 5

Ответ: В цепи протекает ток 5 ампер.

Пример 2: Полный ток, протекающий в электрической цепи, составляет 50 Ампер, а сопротивление проводов — 14 Ом.Используя текущую формулу, найдите разность потенциалов.

Решение:

Чтобы найти разность потенциалов:
Дано:
I = 50 А, R = 14 Ом
Используя текущую формулу
I = V / R
50 = V / 14
V = 50 × 14
V = 700

Ответ: Разница потенциалов 700 В.

Пример 3: В электрической цепи разность потенциалов составляет 20 В, а значение тока составляет 5 А соответственно.Используя формулу тока, найдите сопротивление цепи.

Решение:

Чтобы найти сопротивление (R) цепи:
Дано:
V = 20 В, I = 5 А
Используя текущую формулу
R = V / I
R = 20/5
R = 4 Ом

Ответ: Сопротивление цепи 4 Ом.

Часто задаваемые вопросы о текущей формуле

Как рассчитать ток по текущей формуле?

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

Как рассчитать напряжение по формуле тока?

Если заданы ток (I) и сопротивление (R) любой цепи, мы можем составить формулу тока для вычисления напряжения, то есть V = IR (Вольт).

Как рассчитать сопротивление по текущей формуле?

Если заданы ток (I) и разность потенциалов (V) любой цепи, мы можем составить формулу тока для вычисления сопротивления, то есть R = V / I (Ом Ом).

Что такое определение текущей формулы? Напишите его единицу СИ.

Ток — это отношение разности потенциалов и сопротивления. Он представлен как (I). Текущая формула представлена ​​как I = V / R. Единица измерения тока в системе СИ — Ампер (Ампер).

Объяснение электрического сопротивления

| Определение, единица, формула, примеры

Сопротивление Определение: Это противодействие току и обозначается буквой R. Его единицей является Ом , обозначаемая греческой буквой Ω.

Напряжение , приложенное к проводнику, вызывает чистый дрейф свободных электронов по длине проводника.Отталкивание электронов, попадающих в проводник от источника энергии схемы, ускоряет свободные электроны вдоль проводника. Таким образом, энергия от источника передается свободным электронам в виде кинетической энергии.

Когда движущиеся электроны сталкиваются с атомами в проводнике, некоторая кинетическая энергия передается от электронов к атомам. Передаваемая энергия проявляется в виде тепла, поскольку увеличивает колебания атомов в решетчатой ​​структуре проводника.

Столкновения между свободными электронами и атомами уменьшают скорость, с которой электроны дрейфуют в ответ на приложенное напряжение.Чем больше частота столкновений в материале, тем выше его сопротивление.

Ток, протекающий через сопротивление, всегда выделяет тепло. Это тепло передают такие устройства, как элементы печи и лампы накаливания.

Однако во многих цепях выделяемое тепло является неизбежной потерей энергии в системе. В некоторых случаях требуется вентиляция или другое охлаждение, чтобы отработанное тепло не повредило контур.

Резистор — это компонент, имеющий определенное сопротивление.Если мы подключим резистор между лампой и источником напряжения, как показано на рисунке 1, общее сопротивление цепи увеличится, а ток соответственно уменьшится.

Скорость, с которой источник передает энергию в цепь, также уменьшается, и эта энергия делится между лампой и резистором. Таким образом, добавление резистора в схему снижает яркость лампы.

Рисунок 1 Использование резистора для ограничения тока

Факторы, влияющие на электрическое сопротивление

Предположим, у нас есть два куска провода, которые идентичны, за исключением того, что один в два раза длиннее другого.

Для свободных электронов, перемещающихся по всей длине этих проводов, средний интервал между столкновениями с атомами в проводе такой же. Таким образом, электроны, проходящие через более длинный провод, имеют в два раза больше столкновений, чем электроны, проходящие через более короткий провод.

Следовательно, , сопротивление более длинного провода электрическому току в два раза больше, чем сопротивление более короткого провода. Мы можем обобщить это сравнение:

Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине.

\ [R \ alpha l \]

Затем мы сравниваем два куска провода, которые идентичны, за исключением того, что один имеет удвоенную площадь поперечного сечения другого.

Более толстый провод имеет ту же площадь поперечного сечения, что и два куска более тонкого провода, соединенные вместе на обоих концах ( соединены параллельно, ).

Каждый из двух проводов меньшего диаметра будет пропускать одинаковый ток при подключении к заданному источнику напряжения. Следовательно, более толстый провод пропускает в два раза больше тока, чем более тонкий провод для данного приложенного напряжения.

Поскольку R = V / I, более толстая проволока имеет половину сопротивления более тонкой проволоки. Опять же, мы можем обобщить сравнение:

Сопротивление проводника обратно пропорционально его площади поперечного сечения.

\ [R \ alpha \ frac {1} {A} \]

Как мы знаем, некоторые материалы содержат больше свободных электронов на единицу объема, чем другие. Интервалы между столкновениями свободного электрона с атомами в материале и энергия, передаваемая в результате столкновений, также зависят от молекулярной структуры материала.

Например, , серебряный провод имеет меньшее сопротивление, чем медный провод с такими же размерами, а медный провод имеет более низкое сопротивление, чем алюминиевый провод того же размера.

Сопротивление проводника зависит от его состава.

Удельное сопротивление

Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально его площади поперечного сечения.Следовательно, мы можем рассчитать сопротивление для любых размеров проводника, если мы знаем сопротивление отрезка материала с однородной площадью поперечного сечения, при условии отсутствия изменений температуры.

\ [\ begin {matrix} \ frac {{{R} _ {2}}} {{{R} _ {1}}} = \ frac {{{l} _ {2}}} {{{ l} _ {1}}} \ times \ frac {{{A} _ {1}}} {{{A} _ {2}}} & {} & \ left (1 \ right) \\\ end { матрица} \]

Где R — сопротивление проводника, l — длина, а A — площадь поперечного сечения.

Пример расчета электрического сопротивления 1

Проводник 1.{2}}} = 3.4 \ Omega \]

Удельное сопротивление — удобная величина для расчета сопротивления данного проводника.

Удельное сопротивление Определение: Удельное сопротивление материала — это сопротивление единицы длины материала с единицей площади поперечного сечения. Буквенным обозначением удельного сопротивления является греческая буква ρ (ро).

В SI удельное сопротивление материала — это сопротивление между противоположными гранями куба материала размером 1 м вдоль каждой стороны. Мы можем применить размерный анализ для определения единиц удельного сопротивления.{2}}} {метр} = ом-метр \\\ end {align} \]

Единица: Омметр — это единица измерения удельного сопротивления в системе СИ. Символ единицы измерения омметра — Ом · м.

Поскольку температура влияет на сопротивление, значения удельного сопротивления даны для указанной температуры, обычно 20 ° C. В таблице 1 приведены значения удельного сопротивления наиболее распространенных металлических проводников при 20 ° C.

Материал	Удельное сопротивление (нОм)
Серебро	16.4
Медь	17,2
Алюминий	28,3
Вольфрам	55
Никель	78
Никель	78	902 902 902 902 9040 902 902 9026 Железо
Нихром II	Около 1100

Таблица 1 Сопротивление некоторых общих проводников при 20 ° C

Формула электрического сопротивления: Если установить l ₁ = 1 м и A 907 = 1 м ² в уравнении 1, R ₁ становится ρ.Преобразование уравнения дает формулу для сопротивления любого проводника:

\ [\ begin {matrix} R = \ rho \ frac {l} {A} & {} & \ left (2 \ right) \\\ end { матрица} \]

Где R — сопротивление проводника в Ом, l — длина проводника в метрах, A — площадь поперечного сечения в квадратных метрах, а ρ — удельное сопротивление материала проводника в Ом. метров.

Пример расчета электрического сопротивления 2

Найдите сопротивление при 20 ° C 200 м алюминиевого проводника с площадью поперечного сечения 4.{2}}} = 1,4 \ Omega \]

В этом решении преобразование квадратных миллиметров в квадратные метры позволяет нам сократить все единицы измерения.

Большинство проводников имеют круглое поперечное сечение. Зная диаметр проводника, можно рассчитать площадь поперечного сечения.

Пример расчета электрического сопротивления 3

Найдите сопротивление 60 м медного провода диаметром 0,64 мм при нормальной комнатной температуре.