Формула закон ома для полной цепи: Закон Ома для полной цепи | Полезные статьи

Содержание

Закон Ома для полной (замкнутой) цепи

Закон Ома для полной цепи определяет значение тока в реальной цепи, который зависит не только от сопротивления нагрузки, но и от сопротивления самого источника тока. Другое название этого закона — закон Ома для замкнутой цепи. Рассмотрим смысл закона Ома для полной цепи более подробно.

Потребители электрического тока (например, электрические лампы) вместе с источником тока образуют замкнутую электрическую цепь. На рисунке 1 показана замкнутая электрическая цепь, состоящая из автомобильного аккумулятора и лампочки.

Рисунок 1. Замкнутая цепь, поясняющея закон Ома для полной цепи.

Ток, проходящий через лампочку, проходит также и через источник тока. Следовательно, проходя по цепи, ток кроме сопротивления проводника встретит еще и то сопротивление, которое ему будет оказывать сам источник тока (сопротивле­ние электролита между пластинами и сопротивление пограничных слоев электролита и пластин). Следовательно, общее сопротивление замкнутой цепи будет складываться из сопротивления лампочки и сопротивления источника тока.

Сопротивление нагрузки, присоединенной к источнику тока, принято называть внешним сопротивлением, а со­противление самого источника тока — внутренним со­противлением. Внутреннее сопротивление обозначается буквой r.

Если по цепи, изображенной на рисунке 1, протекает ток I, то для поддержания этого тока во внешней цепи согласно за­кону Ома между ее концами должна существовать раз­ность потенциалов, равная I*R. Но этот же ток I протекает и по внутренней цепи. Следовательно, для поддержания тока во внутренней цепи, также необходимо существование разности потенциалов между концами сопротивления r. Эта разность потенциалов па закону Ома должна быть равна I*r.

Поэтому для поддержания тока в цепи электродвижущая сила (ЭДС) аккумулятора должна иметь величину:

E=I*r+I*R

Эта формула показывает, что электродвижущая сила в цепи равна сумме внешнего и внутреннего падений напряжения. Вынося I за скобки, получим:

E=I(r+R)

или

I=E/(r+R)

Две последние формулы выражают закона Ома для полной цепи.

Закон Ома для полной замкнутой цепи формулируется так: сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональ­на ЭДС в цепи и обратно пропорциональ­на общему сопротивлению цепи.

Под общим со­противлением подразумевается сумма внешнего и внутреннего сопротивлений.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Закон ома для полной цепи: формула для расчета

В электрике и электронике действует несколько основных физических законов, объясняющих и регулирующих все текущие процессы. К наиболее значимым относится закон Ома для полной цепи, описывающий взаимодействия меду током, напряжением и сопротивлением. Эти положения широко применяются на практике при расчетах всевозможных электронных схем.

Отдельный участок и полная электрическая цепь

Закон Ома, применительно к участку или всей цепи, может рассматриваться в двух вариантах расчетов:

  • Отдельный краткий участок. Является частью схемы без источника ЭДС.
  • Полная цепь, состоящая из одного или нескольких участков. Сюда же входит источник ЭДС со своим внутренним сопротивлением.

Расчет тока участка электрической схемы

В этом случае применяется основная формула I = U/R, в которой I является силой тока, U – напряжением, R – сопротивлением. По ней можно сформулировать общепринятую трактовку закона Ома:

Электрический ток, проходящий через некоторый участок цепи, находится в прямой пропорции с приложенным напряжением, и в обратной пропорции – с сопротивлением.

Данная формулировка является основой для многих других формул, представленных на так называемой «ромашке» в графическом исполнении. В секторе Р – определяется мощность, в секторах I, U и R – проводятся действия, связанные с силой тока, напряжением и сопротивлением.

Каждое выражение – и основное и дополнительные, позволяют рассчитать точные параметры элементов, предназначенных для использования в схеме.

Специалисты, работающие с электрическими цепями, выполняют быстрое определение любого из параметров по методике треугольников, изображенных на рисунке.

В расчетах следует учитывать сопротивление проводников, соединяющих между собой элементы участка. Поскольку они изготавливаются из разных материалов, данный параметр будет отличаться в каждом случае. Если же потребуется сформировать полную схему, то основная формула дополняется параметрами источника напряжения, например, аккумуляторной батареи.

Вариант расчета для полной цепи

Полная цепь состоит из отдельно взятых участков, объединенных в единое целое вместе с источником напряжения (ЭДС). Таким образом, существующее сопротивление участков дополняется внутренним сопротивлением подключенного источника. Следовательно, основная трактовка, рассмотренная ранее, будет читаться следующим образом: I = U / (R + r). Здесь уже добавлен резистивный показатель (r) источника ЭДС.

С точки зрения чистой физики этот показатель считается очень малой величиной. Однако, на практике, рассчитывая сложные схемы и цепи, специалисты вынуждены его учитывать, поскольку дополнительное сопротивление оказывает влияние на точность работы. Кроме того, структура каждого источника очень разнородная, в результате, сопротивление в отдельных случаях может выражаться достаточно высокими показателями.

Приведенные расчеты выполняются применительно к цепям постоянного тока. Действия и расчеты с переменным током производятся уже по другой схеме.

Действие закона к переменной величине

При переменном токе сопротивление цепи будет представлять из себя так называемый импеданс, состоящий из активного сопротивления и реактивной резистивной нагрузки. Это объясняется наличием элементов с индуктивными свойствами и синусоидальной величиной тока. Напряжение также является переменной величиной, действующей по своим коммутационным законам.

Следовательно, схема цепи переменного тока по закону Ома рассчитывается с учетом специфических эффектов: опережения или отставания величины тока от напряжения, а также наличия активной и реактивной мощности. В свою очередь, реактивное сопротивление включает в себя индуктивную или емкостную составляющие.

Все этим явлениям будет соответствовать формула Z = U / I или Z = R + J * (XL – XC), в которой Z является импедансом; R – активной нагрузкой; XL , XC – индуктивной и емкостной нагрузками; J – поправочный коэффициент.

Последовательное и параллельное включение элементов

Элементы полной цепи или участка цепи могут соединяться последовательно или параллельно. Для каждого варианта действие тока и напряжения будет разным, поэтому закон Ома для замкнутой цепи в обоих случаях тоже отличается. Данный физические свойства комбинированно используются в различных электрических схемах.

Цепь последовательно включенных резистивных элементов

Если в качестве примера взять два элемента на отдельном участке, то поведение основных величин можно записать в следующем виде:

  • I = I1= I2 (силы токов равны)
  • U = U1+ U2 (общее напряжение состоит из суммы напряжений)
  • R = R1+ R2 (общее сопротивление также является суммой двух сопротивлений)

Отсюда можно сделать вывод, что вне зависимости от количества резистивных элементов 1, 2 или 3, соединенных последовательно, сила тока на участке остается неизменной. Общее значение напряжения эквивалентно источнику ЭДС, а для каждого компонента определяется основной формулой закона Ома.

Цепь параллельно включенных резистивных элементов

При параллельном подключении действие закона Ома происходит несколько иначе:

  • I = I1+ I2 …  (силы токов, проходящих через элементы, складываются)
  • U = U1= U2 … (все напряжения равны между собой)
  • 1 / R = 1 / R1+ 1 / R2 + … (сопротивление суммируется по отдельной схеме)

Довольно часто используются смешанные схемы подключения, в которых используются оба варианта, объединенные в замкнутый контур. В этом случае сначала рассчитывается общий резистивный номинал на участке с параллельным подключением, после чего к полученному результату добавляется значение резистора на последовательном соединении.

Интегральная и дифференциальная формы закона

Все варианты, рассмотренные выше, подходят ближе к идеальным условиям, где каждый элемент имеет свой постоянный показатель. В том числе и в проводниках рассматривается однородная структура, хотя на практике такое встречается очень редко. Большинство схем состоят из множества участков, на которых используются разные проводники, отличающиеся материалом и сечением.

Интегральная форма расчетов практически совпадает с действием закона Ома для полной цепи и других его производных. Следовательно, сила тока, протекающего в проводнике, будет зависеть от разности потенциалов на его концах и его полного сопротивления. То есть, напряжение можно определить: I * R = φ1 – φ2 + έ или же U=I x R.

Дифференциальная форма используется в основном для изучения и теоретических расчетов бесконечно малых проводников на ничтожно малом участке цепи. Коротко это можно написать в таком виде:

В этом выражении А является удельной теплопроводностью, E – напряженностью электрического поля, j – плотностью потока частиц с электрическим зарядом. Следовательно, произведение ej будет плотностью электрического тока. Поскольку Закон Ома в данном случае касается лишь одной точки, поэтому он и получил название дифференциальной формы.

Выводы

В данной статье мы постарались дать простое объяснение закона Ома для полной цепи. Знание этих на первый взгляд простых вещей может сослужить Вам неплохую службу на экзамене. Специалисты в области электрики и электроники в своей работе постоянно используют закон Ома для полной электрической цепи и ее отдельных участков.

Видеоинструкция

Закон Ома для полной цепи

1. Источник тока

При прохождении тока в проводнике выделяется некоторое количество теплоты. Согласно закону сохранения энергии при этом в электрическую цепь должна поступать энергия.

Может ли источником этой энергии быть электростатическое поле? Нет, не может, потому что при перемещении заряда вдоль всей цепи, то есть по замкнутой траектории, работа электростатического поля равна кулю.

Следовательно, для существования тока в замкнутой цепи в ней должен быть участок, на котором свободные заряды движутся против сил электростатического поля. Таким участком цепи является источник тока (рис. 59.1).

В источнике тока на свободные заряды действуют силы, которые имеют не электростатическую природу. Их называют сторонними силами. В результате действия сторонних сил происходит разделение зарядов: на одном полюсе источника тока накапливается положительный заряд, а на другом – отрицательный. Вследствие этого возникает электростатическое поле, которое движет свободные заряды в электрической цепи вне источника тока, то есть во внешней цепи.

В химических источниках тока сторонние силы имеют химическую природу. Например, если погрузить цинковый и медный электроды в серную кислоту, то положительные ионы цинка будут чаще покидать электрод, чем положительные ионы меди. В результате между медным и цинковым электродами возникнет разность потенциалов: потенциал медного электрода будет больше, чем цинкового. Медный электрод станет положительным полюсом источника тока, а цинковый – отрицательным.

В генераторах электростанций сторонними силами являются силы, действующие на свободные электроны в металле со стороны вихревого электрического поля, порождаемого переменным магнитным полем. Работа вихревого электрического поля по перемещению заряда вдоль замкнутого контура не равна нулю. Действие генераторов тока мы рассмотрим в курсе физики 11-го класса.

Электродвижущая сила источника тока

В источнике тока сторонние силы, перемещая свободные заряды против действия сил электростатического поля, совершают работу, которую мы обозначим Aстор.

Эта работа пропорциональна заряду q, который перемещается вдоль цепи за данный промежуток времени. Поэтому отношение работы сторонних сил к величине заряда не зависит ни от Aстор, ни от q. Следовательно, оно является характеристикой источника тока. Это отношение называют электродвижущей силой источника (ЭДС) и обозначают ξ:

ξ = Aстор/q.     (1)

(Это название не совсем удачно, потому что ЭДС – не «сила» в механическом смысле, а энергетическая характеристика источника.)

ЭДС, как и напряжение, измеряют в вольтах. Например, ЭДС батарейки составляет несколько вольт.

2. Закон Ома для полной цепи

Если сила тока в цепи равна I, то за время t по цепи проходит заряд q = It. Поэтому формулу (1) можно записать в виде

Aстор = ξIt.     (2)

При этом во внешней цепи сопротивлением R выделяется количество теплоты

Qвнеш = I2Rt,     (3)

а внутри источника тока выделяется количество теплоты

Qвнутр = I2rt,     (4)

где r – сопротивление источника, которое называют его внутренним сопротивлением.

Из закона сохранения энергии следует, что

Qвнеш + Qвнутр = Aстор.     (5)

? 1. Докажите, что из формул (2) – (5) следует:

I = ξ / (R + r).     (6)

Это соотношение называют законом Ома для полной цепи.

Сумму сопротивлений R + r называют полным сопротивлением цепи.

? 2. ЭДС источника тока 12 В, а его внутреннее сопротивление равно 2 Ом.
а) Чему равна сила тока в цепи, если сопротивление внешней цепи равно 4 Ом?
б) Какова максимально возможная сила тока в цепи? При каком сопротивлении внешней цепи это имеет место?

? 3. При внешнем сопротивлении 2 Ом сила тока в цепи равна 1,5 А, а при внешнем сопротивлении 4 Ом сила тока равна 1 А.
а) Чему равно внутреннее сопротивление источника?
б) Чему равна ЭДС источника?

Напряжение на полюсах источника

Закон Ома для полной цепи можно записать в виде

ξ = IR + Ir.     (7)

Первое слагаемое в этой формуле согласно закону Ома для участка цепи равно напряжению U на полюсах источника тока:

IR = U.

Поэтому формулу (7) можно записать в виде

U = ξ – Ir.     (8)

Формула (8) выражает зависимость напряжения U на полюсах источника тока от силы тока I в цепи.

Поставим опыт
Зависимость U(I) можно измерить на опыте, изменяя силу тока в цепи с помощью реостата (рис. 59.2, а, б). Красная пунктирная линия на схеме 59.2, б показывает, как идет ток в реостате. Например, если ползунок реостата, изображенного на рисунке 59,2, а, сдвинуть вправо, то сопротивление реостата увеличится, потому что увеличится длина обмотки, по которой идет ток.

? 4. На рисунке 59.3 изображен график зависимости U(I) для некоторого источника тока.

а) Чему равна ЭДС этого источника тока?
б) Чему равна наибольшая сила тока?
в) Чему равно внутреннее сопротивление источника тока?
г) Чему равно внешнее сопротивление, когда сила тока равна нулю?
д) Чему равно внешнее сопротивление, когда сила тока максимальна?
е) Чему равно внешнее сопротивление при I = 1,5 А?

Максимальное напряжение на полюсах источника равно ξ. Это имеет место при I = 0. Сила тока равна нулю, когда полюса источника разомкнуты (в этом случае внешнее сопротивление цепи является бесконечно большим).

Следовательно, напряжение между разомкнутыми полюсами источника тока равно ЭДС этого источника.

Минимальное же напряжение между полюсами источника равно нулю. Это имеет место при коротком замыкании, когда внешнее сопротивление R = 0. В этом случае сила тока максимальна. Ее называют силой тока короткого замыкания.

? 5. Покажите, что сила тока короткого замыкания выражается формулой

Iка = ξ/r.     (9)

Подсказка. Воспользуйтесь законом Ома для полной цепи.

Из формулы (9) видно, что при очень малом внутреннем сопротивлении источника (как, например, у автомобильного аккумулятора) сила тока короткого замыкания будет очень большой, что может вывести источник тока из строя.

? 6. Сила тока при коротком замыкании батарейки равна 2 А. Когда к батарейке подключили резистор сопротивлением 4 Ом, сила тока стала равной 1 А.

а) Как изменилось полное сопротивление цепи?
б) Чему равно внутреннее сопротивление батарейки?

Измерив напряжение на полюсах источника и силу тока в цепи при двух различных значениях сопротивления внешней цепи, можно найти ЭДС ξ и внутреннее сопротивление r источника тока. Это можно сделать графически и аналитически.

? 7. При силе тока в цепи 2 А напряжение на полюсах источника равно 8 В, а при силе тока 4 А напряжение на полюсах равно 4 В.
а) Постройте систему координат I, U и нанесите две точки графика зависимости U(I) согласно приведенным данным.
б) Проведите прямую через эти точки и отметьте точки пересечения этой прямой с осями координат. Используя этот график, найдите, чему равны ЭДС, сила тока короткого замыкания и внутреннее сопротивление источника тока.
в) Используя уравнение (8), составьте систему двух уравнений с двумя неизвестными ξ и r и решите ее.

3. КПД источника тока

Работу тока во внешней цепи называют полезной работой. Обозначим ее Aпол. Используя формулу для работы тока, получаем:

Aпол = I2Rt.

Поскольку источник обладает внутренним сопротивлением, полезная работа меньше работы сторонних сил, потому что часть работы сторонних сил расходуется на выделение в источнике тока количества теплоты I2rt. Поскольку

Aстор = I2Rt + I2rt,

получаем для отношения полезной работы к работе сторонних сил:

η = Aпол / Aстор = (I2Rt) / (I2Rt + I2rt) = R / (R + r).

Это отношение, выраженное в процентах, называют КПД источника тока.

? 8. При каком отношении внешнего сопротивления к внутреннему сопротивлению КПД источника тока равен: 50 %; 80 %? Почему случай, когда КПД источника тока равен 100 %, не представляет практического интереса?


Дополнительные вопросы и задания

9. На рисунке 59.4 изображена схема измерения зависимости напряжения U на полюсах источника тока от силы тока I. Амперметр и вольтметр считайте идеальными. Сопротивление всей обмотки реостата 16 Ом. При первом положении ползунка реостата показания приборов 3 А и 8 В, а при втором положении – 2 А и 12 В.

а) Как сдвинули ползунок реостата между первым и вторым измерениями – влево или вправо?
б) Чему равны ЭДС источника тока и его внутреннее сопротивление?
в) Каковы будут показания приборов, если ползунок реостата передвинуть в крайнее левое положение? в крайнее правое?

10. При силе тока 6 А мощность тока во внешней цепи равна 90 Вт, а при силе тока 2 А она равна 60 Вт.
а) Чему равна ЭДС источника тока?
б) Чему равно внутреннее сопротивление источника тока?
в) Чему равно напряжение на полюсах источника в первом и втором случаях?
г) Чему равен КПД источника тока в первом и втором случаях?

Закон Ома для полной цепи | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Рис. 5.19. Внутренняя и внешняя части электрической цепи

Рассмотрим замкнутую электрическую цепь, состоящую из двух частей: собственно источника с электродвижущей силой Ɛ и внутренним сопротивлением r и внешней части цепи — проводника с сопротивлением R (рис. 5.19).

Закон Ома для полной цепи устанав­ливает зависимость силы тока в замкнутой цепи I от электродвижущей силы источника Ɛ и полного сопротивления цепи R + r. Эту зависимость можно установить на основании закона сохранения энергии и закона Джоу­ля-Ленца. Если через поперечное сечение проводника за время Δt заряженными час­тицами переносится заряд Δq, то работа сторонних сил

Aст. = ƐΔq = ƐIΔt.

Если в цепи электрическая энергия прев­ращается лишь в тепловую, то по закону со­хранения энергии Аст. = Q и общее коли­чество теплоты, выделяющееся в замкнутой цепи, равно сумме количеств теплоты, вы­деляющихся во внешней и внутренней час­тях цепи

Q = I2RΔt + I2rΔt.

Если

Aст. = Q = (Ɛ / R + r) • IΔt,

то

ƐIΔt = I2RΔt + I2rΔt.

Итак,

Ɛ = IR + Ir

и

I = Ɛ / (R + r),

что и выражает закон Ома для полной цепи.

Закон Ома для полной цепи. Сила тока в замкнутой цепи измеряется отно­шением электродвижущей силы источника тока, имеющегося в этой цепи, к полному ее сопротивлению.

Из сказанного выше можно сделать вы­вод, что

закон Ома для полной цепи являет­ся одним из выражений закона сохранения энергии.

Во многих случаях для характеристики источников тока недостаточно использовать лишь ЭДС. Пусть, например, необходимо установить, ток какой максимальной силы может дать определенный источник тока. Если исходить из закона Ома для полной цепи

I = Ɛ / (R + r), Материал с сайта http://worldofschool.ru

то очевидно, что максимальной сила тока в цепи будет тогда, когда внешнее сопротивление цепи R стремится к нулю — это короткое замыкание в цепи. При этом ток короткого замыкания имеет силу Imax = Ɛ / r, поскольку Ɛ и r изменить для данного источника мы не можем, они яв­ляются характеристиками источника.

Если представить, что сопротивление вне­шней части цепи стремится к бесконеч­ности (цепь становится разомкнутой), то напряжение на полюсах источника тока IR стремится к электродвижущей силе, то есть:

электродвижущая сила источника тока равна напряжению на полюсах разомкнутого источ­ника.

На этой странице материал по темам:
  • Запишите формулу закона ома для полной цепи.

  • Закон ома для полной цепи эссе

  • Шпаргалка закон ома, что такое ток

  • Реферат на тему -закон ома на полной цепи википедия

  • Реферат на тему закон ома для полной цепи

Вопросы по этому материалу:
  • Как определяется работа сторонних сил?

  • Сформулируйте закон Ома для полной цепи.

  • Запишите формулу закона Ома для полной цепи.

  • Что такое ток короткого замыкания?

  • Как можно опре­делить ток короткого замыкания?

  • Как связаны между собой максимально возможное напряжение на полюсах источника и электродвижущая сила источника?

Закон Ома для полной цепи — почему большинство электриков его не знают и в чём его хитрость | Электрика для всех

Наверное, каждый слышал вопрос-проверку «закон Ома знаешь?» — он призван отделить настоящих электриков от дилетантов и это имеет смысл.

Но что насчёт реального закона Ома, а не упрощённой версии — в чём его отличие от обычного? Давайте посмотрим, в чём между ними разница — это вам пригодится!

«Простой» закон Ома и «полный» — кратко о том, что касается каждого

Когда я учился в университете, на специальность «электроснабжение», эта тема была одной из первых, на лекциях по ТОЭ (теоретических основах электротехники) и мне было очень интересно узнать, что в школе нам преподавали немного упрощённую и неправильную версию гениального закона, открытого учёным Омом. В чём же гениальность полного закона Ома?

Каждая электрическая цепь работает при условии, что она замкнута, иначе ток просто не будет идти. В замкнутой цепи, кроме лампочек, розеток и прочих потребителей есть ещё один важный элемент — источник питания, который выдаёт энергию для работы приборов.

Полный закон Ома включает на только напряжение на клеммах прибора и сопротивление этого элемента, но и параметры источника питания — его внутреннее сопротивление и его ЭДС. Посмотрите на простую формулу закона Ома и полную формулу, которая знакома инженерам — ниже.

Законы Ома для участка цепи и для полной цепи

Законы Ома для участка цепи и для полной цепи

Что самое сложное в понимании второй формулы, так это загадочная аббревиатура «ЭДС«, зашифрованная греческой буквой эпсилон в верхней части дроби. Если по простому, то ЭДС это то же напряжение, только в реальности — с учётом несовершенства источника питания, который выдаёт не строго постоянный ток, а зависимый от «тяжести» нагрузки. Чем больше нагрузочный ток и чем ближе сопротивление нагрузки к сопротивлению источника питания (маленькая буква «r» внизу дроби), тем меньше будет ток и напряжение.

Трансформаторная подстанция

Трансформаторная подстанция

Главное, что нужно понимать — в реальном мире электрический ток всегда встречает на своём пути сопротивление, причём не только в проводах и приборах, но и в самом источнике питания. Сила тока в цепи, таким образом, зависит не только от сопротивления условного ТЭНа или лампочки, а от суммы сопротивлений потребителя и внутренней «начинки» источника питания — химикатов в батареях или магнитного поля в катушках трансформаторов.

Именно поэтому разряженная батарейка не выдаёт нужный ток, а сила тока при коротком замыкании зависит не только от сопротивления проводов, но и от мощности трансформатора на подстанции — это азы электротехники, но поверьте, большая часть электриков про них не знает. Так что теперь вы находитесь среди людей, которые знают не только закон Ома, но и его полную формулу.

Спасибо, что дочитали — надеюсь эта статья не была для вас скучной — лично мне это интересно, если вам тоже — ставьте лайк и подписывайтесь на канал Электрика для всех — я постараюсь писать не только статьи на тему ежедневных проблем, но и теоретические. До новых встреч!

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

Закон Ома для всей цепи является одним из наиболее фундаментальных и важных законов, регулирующих работу электрических и электронных схем. Он описывает взаимоотношение тока, напряжения и сопротивления для линейного участка цепи, так что если два известны, третий может быть получен расчетным путем.

Блок: 1/4 | Кол-во символов: 300
Источник: https://rusenergetics.ru/polezno-znat/zakon-oma-dlya-polnoy-tsepi

Классическая формулировка

Этот простой вариант трактовки, известный нам со школы.

Однородный открытый участок электроцепи

Формула в интегральной форме будет иметь следующий вид:

Формула в интегральной форме

То есть, поднимая напряжение, мы тем самым увеличиваем  ток. В то время, как увеличение такого параметра, как «R», ведет к снижению «I».  Естественно, что на рисунке сопротивление цепи показано одним элементом, хотя это может быть последовательное, параллельное (вплоть до произвольного)соединение нескольких проводников.

В дифференциальной форме закон мы приводить не будем, поскольку в таком виде он применяется, как правило, только в физике.

Блок: 2/8 | Кол-во символов: 650
Источник: https://www.asutpp.ru/zakon-oma-dlya-uchastka-cepi.html

Закон Ома — основа электротехники

Это основное уравнение, используемое для изучения электрических цепей, было получено экспериментальным путем Георгом Симоном Омом. Он родился в Эрлангене Германии в 1787 году и поступил в университет этого города в 1805 году, где он получил докторскую степень. Георг преподавал математику в школах и проводил эксперименты по физике в школьной физической лаборатории, пытаясь понять принципы электромагнетизма.

Г. С. Ом

В 1827 году он опубликовал статьи, в которых описана математическая модель того, как контуры проводят тепло в работах Фурье. Ом получил экспериментальные данные, на базе которых впервые смог сформулировать свой закон 8 января 1826 года. Он установил, что разность потенциалов между двумя точками в цепи равна произведению тока между ними на общее сопротивление всех электрических устройств. Чем больше напряжение батареи или ее общая разность электропотенциалов, тем больше будет ее ток. Аналогично, с большим сопротивлением он будет меньше.

Но его исследования не нашли должного понимания и Георг оставил свою работу в Кельне. Только в 1833 году он получил должность профессора в Нюрнберге. Выводы Ома послужили катализатором для новейших исследований по электричеству. В 1841 году ученого наградили медалью Копли, а в 1872 году «Ом» был принят в качестве единицы сопротивления в электрических цепях.

Закон Ома для полной электрической цепи описывает протекание тока через проводящие металлы, когда применяются различные уровни напряжения. Некоторые материалы, такие как электропровода, имеют небольшое сопротивление току — этот тип материала называется проводником.

Важно! В других случаях материал может препятствовать протеканию тока, но, тем не менее, допускает его использование. В электрических цепях эти компоненты часто называют резисторами. Существуют материалы, которые практически не пропускают ток, они называются изоляторами.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 1895
Источник: https://rusenergetics.ru/polezno-znat/zakon-oma-dlya-polnoy-tsepi

Закон Ома для неоднородного участка цепи

Если на участке цепи действуют только потенциальные силы (Рисунок 1а), то закон Ома записывается в известном виде . Если же в кругу проявляется еще и действие сторонних сил (Рисунок 2б), то закон Ома примет вид   , откуда . Это и есть закон Ома для любого участка цепи.

Закон Ома можно распространить и на весь круг. Соединив точки 2 и 1 (Рисунок 3в), преобразуем разность потенциалов в ноль, и учитывая сопротивление источника тока, закон Ома примет вид  . Это и есть выражение закона Ома для полной цепи.

Последнее выражение можно представить в различных формах. Как известно, напряжение на внешнем участке зависит от нагрузки, то есть или , или .

В этих выражениях Ir — это падение напряжения внутри источника тока, а также видно, что напряжение U меньше ε на величину Ir . Причем, чем больше внешнее сопротивление по сравнению с внутренним, тем больше U приближается к ε.

Рассмотрим два особых случая, в отношении внешнего сопротивления цепи.

1) R = 0 — такое явление называют коротким замыканием. Тогда, из закона Ома имеем — , то есть ток в цепи возрастает до максимума, а внешний спад напряжения U → 0. При этом в источнике выделяется большая мощность, что может привести к его неисправности.

2) R = ∞ , то есть электрическая цепь разорвана, тогда , а . Итак, в этом случае, ЭДС численно равна напряжению на клеммах разомкнутого источника тока.

Блок: 4/9 | Кол-во символов: 1385
Источник: https://meanders.ru/vse-chto-nuzhno-znat-pro-zakon-oma.shtml

Определение единицы сопротивления — Ом

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

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 173
Источник: https://bingoschool.ru/blog/79/

Принятые единицы измерения

Необходимо учитывать, что все расчеты должны проводиться в следующих единицах измерения:

  • напряжение – в вольтах;
  • ток в амперах
  • сопротивление в омах.

Если вам встречаются другие величины, то их необходимо будет перевести к общепринятым.

Блок: 3/8 | Кол-во символов: 263
Источник: https://www.asutpp.ru/zakon-oma-dlya-uchastka-cepi.html

Закон Ома для полной цепи

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

Формула I=frac{varepsilon}{R+r}

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

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 394
Источник: https://bingoschool.ru/blog/79/

Сила тока по закону Ома

Альтернативные утверждения закона Ома заключаются в том, что I в проводнике равен разности потенциалов V на проводнике, деленной на сопротивление проводника, или просто I = V / R, и что разность потенциалов на проводнике равна произведению тока в проводнике и его сопротивления, V = IR.

В цепи, в которой разность потенциалов или напряжение постоянны, I может быть уменьшен, путем добавления большего сопротивления или увеличен путем удаления некоторого сопротивления. Закон Ома также может быть выражен в терминах электродвижущая сила, или напряжение, E — источника электрической энергии, такой как батарея, например, I = Е / R.

С изменениями закон Ома также применяется к цепям переменного тока, в которых соотношение между напряжением и током более сложное, чем для постоянных I. Именно потому, что I меняется, возникают другие формы замыкания тока, называемые реактивным сопротивлением. Сочетание сопротивления и реактивного сопротивления называется импеданс, Z. Когда импеданс, эквивалентный отношению напряжения к току, в цепи переменного тока является постоянным, обычное явление, применим закон Ома, например, V/I = Z.

Закон Ома используется во всех отраслях электротехники для расчета значения резисторов, требуемых в цепях, и также может использоваться для определения тока, протекающего в цепи, где напряжение можно легко измерить через известный резистор. Таким образом, он применяется в огромном количестве вычислений во всех формах электрических и электронных схем — фактически везде, где течет ток.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 1538
Источник: https://rusenergetics.ru/polezno-znat/zakon-oma-dlya-polnoy-tsepi

Последовательное и параллельное включение элементов

Для элементов электрической цепи (участка цепи) характерным моментом является последовательное либо параллельное соединение.

Соответственно, каждый вид соединения сопровождается разным характером течения тока и подводкой напряжения. На этот счёт закон Ома также применяется по-разному, в зависимости от варианта включения элементов.

Цепь последовательно включенных резистивных элементов

Применительно к последовательному соединению (участку цепи с двумя компонентами) используется формулировка:

  • I = I1 = I2 ;
  • U = U1 + U2 ;
  • R = R1 + R2

Такая формулировка явно демонстрирует, что, независимо от числа последовательно соединенных резистивных компонентов, ток, текущий на участке цепи, не меняет значения.

Соединение резистивных элементов на участке схемы последовательно один с другим. Для этого варианта действует свой закон расчета. На схеме: I, I1, I2 – прохождение тока; R1, R2 – резистивные элементы; U, U1, U2 – приложенное напряжение

Величина напряжения, приложенного к действующим резистивным компонентам схемы, является суммой и составляет в целом значение источника ЭДС.

При этом напряжение на каждом отдельном компоненте равно: Ux = I * Rx.

Общее сопротивление следует рассматривать как сумму номиналов всех резистивных компонентов цепи.

Цепь параллельно включенных резистивных элементов

На случай, когда имеет место параллельное включение резистивных компонентов, справедливой относительно закона немецкого физика Ома считается формулировка:

  • I = I1 + I2 … ;
  • U = U1 = U2 … ;
  • 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + …

Не исключаются варианты составления схемных участков «смешанного» вида, когда используется параллельное и последовательное соединение.

Соединение резистивных элементов на участке цепи параллельно один с другим. Для этого варианта применяется свой закон расчета. На схеме: I, I1, I2 – прохождение тока; R1, R2 – резистивные элементы; U – подведённое напряжение; А, В – точки входа/выхода

Для таких вариантов расчет обычно ведется изначальным расчетом резистивного номинала параллельного соединения. Затем к полученному результату добавляется номинал резистора, включенного последовательно.

Интегральная и дифференциальная формы закона

Все вышеизложенные моменты с расчетами применимы к условиям, когда в составе электрических схем используются проводники, так сказать, «однородной» структуры.

Между тем на практике нередко приходится сталкиваться с построением схематики, где на различных участках структура проводников меняется. К примеру, используются провода большего сечения или, напротив, меньшего, сделанные на основе разных материалов.

Для учёта таких различий существует вариация, так называемого, «дифференциально-интегрального закона Ома». Для бесконечно малого проводника рассчитывается уровень плотности тока в зависимости от напряженности и величины удельной проводимости.

Под дифференциальный расчет берется формула: J = ό * E

Для интегрального расчета, соответственно, формулировка: I * R = φ1 – φ2 + έ   

Однако эти примеры скорее уже ближе к школе высшей математики и в реальной практике простого электрика фактически не применяются.

Блок: 3/4 | Кол-во символов: 3085
Источник: https://sovet-ingenera.com/elektrika/docs-elektrika/zakon-oma.html

Как запомнить формулы закона Ома

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

.

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

Смотри также:

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

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 379
Источник: https://bingoschool.ru/blog/79/

Неоднородный участок цепи постоянного тока

Под таким типом подразумевается участок, где помимо электрического заряда производится воздействие других сил. Изображение такого участка показано на рисунке ниже.

Схема неоднородного участка

Формула для такого участка (обобщенный закон) будет иметь следующий вид:

Формула для неоднородного участка цепи

Блок: 5/8 | Кол-во символов: 345
Источник: https://www.asutpp.ru/zakon-oma-dlya-uchastka-cepi.html

Закон Ома в интегральной форме

С дифференциального закона Ома можно непосредственно получить интегральный закон. Для этого умножим скалярно левую и правую части выражения  на элементарную длину проводника (перемещение носителя тока), образовав соотношение

(1)

В (1) j*S n = И есть величина силы тока. Проинтегрируем (1) по участку круга L с точки 1 до точки 2

 (2)

В (2) выражение

(3)

есть сопротивление проводника, а — удельное сопротивление. Интеграл в правой части (2) является напряжение U на концах участка

. (4)

Окончательно из (2) — (4) имеем выражение для закона Ома в интегральной форме

(5)

который он установил экспериментально.

Блок: 7/9 | Кол-во символов: 627
Источник: https://meanders.ru/vse-chto-nuzhno-znat-pro-zakon-oma.shtml

Интерпретация закона Ома

Интенсивность тока, являющаяся действием приложенного напряжения, ведет себя пропорционально его напряжению. Например: если приложенное напряжение увеличивается в два раза, оно также удваивает силу тока (интенсивность тока).

Помните, что закон Ома удовлетворяется только частью материалов — в основном металлами и керамическими материалами.

Блок: 8/9 | Кол-во символов: 363
Источник: https://meanders.ru/vse-chto-nuzhno-znat-pro-zakon-oma.shtml

Вывод

Как уже упоминалось в начале статьи, вся прикладная электротехника базируется на законе, составленном Омом. Незнание этого базового догмата может привести к неправильному расчету, который, в свою очередь, станет причиной аварии.

Подготовка электриков как специалистов начинается с изучения теоретических основ электротехники. И первое, что они должны запомнить – это закон составленный Омом, поскольку на его основе производятся практически все расчеты параметров электрических цепей различного назначения.

Понимание основного закона электротехники поможет лучше разбираться в работе электрооборудования и его основных компонентов. Это положительно отразится на техническом обслуживании в процессе эксплуатации.

Самостоятельная проверка, разработка, а также опытное изучение узлов оборудования – все это существенно упрощается, если использовать закон Ома для участка цепи. При этом не требуется проводить всех измерений, достаточно снять некоторые параметры и, проведя несложные расчеты, получить необходимые значения.

Блок: 8/8 | Кол-во символов: 1025
Источник: https://www.asutpp.ru/zakon-oma-dlya-uchastka-cepi.html

Когда закон Ома встречается и какие материалы соответствуют и не соответствуют закону Ома

Закон Ома является экспериментальным законом, выполненным для некоторых материалов (например, металлов) для фиксированных условий тока, в частности температуры проводника.

Материалы, относящиеся к закону Ома, называются омическими направляющими или линейными проводниками. Примерами проводников, которые соответствуют закону Ома, являются металлы (например, медь, золото, железо), некоторые керамические изделия и электролиты.

Материалы, не относящиеся к закону Ома, в которых сопротивление является функцией интенсивности протекающего через них тока, называются нелинейными проводниками. Примерами руководств, не относящихся к закону Ома, являются полупроводники и газы.

Закон Ома не выполняется, когда изменяются параметры проводника, особенно температура.

Блок: 9/9 | Кол-во символов: 844
Источник: https://meanders.ru/vse-chto-nuzhno-znat-pro-zakon-oma.shtml

Кол-во блоков: 23 | Общее кол-во символов: 19473
Количество использованных доноров: 7
Информация по каждому донору:
  1. https://meanders.ru/vse-chto-nuzhno-znat-pro-zakon-oma.shtml: использовано 4 блоков из 9, кол-во символов 3219 (17%)
  2. https://bingoschool.ru/blog/79/: использовано 3 блоков из 5, кол-во символов 946 (5%)
  3. https://electroandi.ru/toe/dc/zakon-oma.html: использовано 1 блоков из 4, кол-во символов 1544 (8%)
  4. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD_%D0%9E%D0%BC%D0%B0: использовано 3 блоков из 7, кол-во символов 3863 (20%)
  5. https://www.asutpp.ru/zakon-oma-dlya-uchastka-cepi.html: использовано 4 блоков из 8, кол-во символов 2283 (12%)
  6. https://sovet-ingenera.com/elektrika/docs-elektrika/zakon-oma.html: использовано 2 блоков из 4, кол-во символов 3885 (20%)
  7. https://rusenergetics.ru/polezno-znat/zakon-oma-dlya-polnoy-tsepi: использовано 3 блоков из 4, кол-во символов 3733 (19%)

Закон Ома для полной цепи

Закон Ома для полной цепи:

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

Закон Джоуля — Ленца:

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

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

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

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

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

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

Из определения ЭДС источника тока следует, что совершаемая источником работа

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

По закону Джоуля — Ленца


Таким образом,

откуда

Полученное выражение представляет собой закон Ома для полной цепи:
сила тока в полной цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

Заметим, что максимально возможный ток в цепи с данным источником тока возникает в том случае, если сопротивление внешней части цепи стремится к нулю.

Максимально возможный ток через источник называют также током короткого замыкания


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

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

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

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

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

Закон Ома для полной цепи можно записать в следующем виде:

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

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

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

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

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

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

В частном случае, если  то

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

 

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

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

Закон Ома для полной цепи

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

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


Pиc. 151. Замкнутая электрическая цепь

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

По определению

Отсюда

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

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

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

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

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

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

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

Внутреннее сопротивление такой батареи будет также в N раз больше:


Рис. 152. Схема последовательного соединения источников тока

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

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

Pиc. 153. Схема параллельного соединения источников тока

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

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

Формула закона Ома для параллельного соединения источников имеет вид:

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

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


Pиc. 1.54. Смешанное соединение источников тoκa

Закон Ома: Полное руководство

Закон Ома является одним из наиболее важных и фундаментальных законов, когда речь идет об управлении электрическими цепями и системами. Кто-то может возразить, что закон Ома так же важен для студентов-электриков, как и законы Эйнштейна для физиков.

Закон Ома связывает ток, сопротивление и напряжение в простом уравнении. Если мы знаем любую из двух основных величин (напряжение, ток или сопротивление), мы можем использовать закон Ома для расчета третьей.

Закон Ома чрезвычайно важен и используется для ряда различных приложений в электрических цепях, системах и электронных науках и разработках. Закон Ома можно использовать для расчета требуемого значения резисторов или компонентов в цепи, он также может определить величину тока, протекающего в электрической цепи, когда можно измерить напряжение на электрических компонентах, таких как резисторы. Одним из наиболее важных применений закона Ома на самом деле является проектирование электрических цепей и систем. Закон Ома используется для расчета уровней тока, напряжения или сопротивления.

Что такое закон Ома?

Закон Ома — это расчет, который используется для определения и определения взаимосвязи между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи. Закон Ома гласит, что ток в проводнике между двумя разными точками пропорционален величине напряжения на проводнике. точки.

Закон Ома, названный в честь немецкого физика Георга Ома, рассматривает и принимает во внимание ключевые величины, которые используются и обнаруживаются в электрических цепях.Ключевыми величинами в электрической цепи являются: напряжение (В), ток (I) и сопротивление (Ом). Если какая-либо из двух ключевых величин известна, вы можете применить закон Ома для определения недостающей величины с помощью треугольника закона Ома (подробнее об этом позже).

Это привело к открытию уравнений закона Ома V=IR или I=V/R или R=V/I. Ниже мы подробно рассмотрим все уравнения, но давайте начнем с основ.

Кто разработал закон Ома?

Георг Ом

Закон Ома был назван в честь Георга Ома, немецкого физика.Георг Ом жил с 1789 по 1854 год. Он был опубликован в его статье 1827 года под названием «Математическое исследование гальванической цепи».

Уравнение закона Ома

Уравнение закона Ома использует основные величины, которые находятся в электрической цепи или системе. Как мы уже говорили ранее, мы должны знать любую из двух трех величин, чтобы использовать закон Ома. Тремя основными величинами являются напряжение, ток и сопротивление. В законе Ома используется простой треугольник, чтобы упростить использование уравнения.

Формулы для закона Ома выглядят следующим образом:

I = V/R или V = IR или R = V/I

Это треугольник закона Ома, ниже вы увидите, как использовать треугольник. Как мы уже говорили ранее, мы должны знать любую из двух основных величин, чтобы вычислить третью. Треугольник дает простое визуальное представление о том, как использовать формулу закона Ома.

Ниже мы рассмотрим несколько примеров того, как использовать треугольник закона Ома при расчете напряжения, тока и сопротивления.

Треугольник закона Ома

Чтобы найти уровень напряжения с помощью треугольника закона Ома

Треугольник закона Ома для расчета напряжения

Вольт (В) = Ампер (I) x Сопротивление (Ом) напряжения мы можем использовать значения тока и сопротивления в формуле выше.

Чтобы найти уровень тока с помощью треугольника закона Ома

Треугольник закона Ома для расчета тока

Ампер (I) = напряжение (В) ÷ сопротивление (Ом)

используйте значения напряжения и сопротивления в приведенной выше формуле.

Чтобы найти уровень сопротивления, используя треугольник закона Ома

Треугольник закона Ома для расчета сопротивления

Сопротивление (Ом) = Напряжение (В) ÷ Ампер (I) используйте значения напряжения и тока в приведенной выше формуле.

В некоторых вариантах напряжение (В) может быть выражено как E – это потому, что некоторые люди используют E для обозначения напряжения на источнике питания, таком как батареи или электрические генераторы.

Если какое-либо из двух значений известно, вы можете использовать приведенные выше уравнения, чтобы узнать третье значение.

Теперь мы применим формулы на практике и используем их в примерах ниже, чтобы найти значения.

Некоторые примеры использования закона Ома

Для расчета напряжения (В)

Используя треугольник закона Ома, мы видим, что нам нужно выполнить расчет:

В или E = IXR

В или E = 4 AX 14 Ом = 56 В

56 В = 4 A x 14 Ом

Ответ: 56 Вольт выполнить расчет:

I = V или E ÷ R

I = 12 В ÷ 6 Ом = 2 А

2 А = 12 В ÷ 6 Ом

Ответ: 2 А

4 рассчитать сопротивление (Ом)

Используя треугольник закона Ом, мы видим, что нам нужно выполнить расчет:

R = V или E ÷ I

R = 48 В ÷ 10 A = 4.8 Ом

4,8 Ом = 48 В ÷ 10 А

Ответ: 4,8 Ом

Почему напряжение обозначается буквой Е в законе Ома?

Буква E в законе Ома означает электромагнитную силу или по-немецки «Elektromotorische Kraft». Это связано с тем, что термин «напряжение» не использовался, поскольку вольт не был общепризнанной единицей измерения примерно до 1881 года.

На самом деле вольт был назван в честь Алессандро Вольта, итальянского физика, который изобрел батарею.

Почему ток обозначен буквой I в законе Ома?

I в законе Ома на самом деле происходит от немецкого слова «Intensität», которое в переводе с немецкого означает интенсивность. Это на самом деле имеет большой смысл, когда Георг Ом разработал закон Ома в 1827 году, он заявил, что ток зависит от его потока или интенсивности.

Буква А использовалась в 1820 году для обозначения тока, когда французский физик Андре-Мари Ампер разработал закон Ампера.

Применение закона Ома

Закон Ома используется для определения ряда вещей, которые вы будете использовать или видеть вокруг себя в повседневной жизни.Ниже мы приведем несколько примеров использования формул Георга Ома.

  • Бытовые электрические вентиляторы – скорость электрического вентилятора регулируется поворотным переключателем на стене или нажатием кнопки скорости. Это означает, что ток контролируется путем регулирования или регулировки сопротивления через устройство регулятора, которое затем отправляется на выходную клемму, чтобы сообщить двигателю, на какой скорости работать. Вы можете рассчитать значение входа здесь, взяв любое из двух фиксированных показаний — сопротивление, ток или напряжение.
  • Электронные схемы – в электронных схемах применяется закон Ома для преднамеренного падения напряжения. Падение напряжения требуется в электронных схемах, чтобы обеспечить определенный уровень напряжения для различных компонентов в цепи.
  • Чайники и утюги – резисторы используются в электрических чайниках и утюгах. Работа резистора состоит в том, чтобы ограничить количество тока, протекающего через них, чтобы дать прибору требуемый/правильный уровень тепла. Чтобы решить, какой размер резистора требуется, используется закон Ома.
  • Конструкция плавких предохранителей – предохранитель представляет собой тип защитного устройства, используемого в электрических системах для ограничения величины тока, протекающего по цепи, и надлежащего уровня напряжения. Закон Ома применяется, чтобы решить, какой размер резисторов используется в предохранителях.

Каковы ограничения закона Ома?

Существуют два основных ограничения, которые всегда следует учитывать при использовании закона Ома.

  • Закон не может применяться к тому, что мы называем односторонней сетью.Односторонняя сеть — это то, что использует внутри себя односторонние элементы. Односторонними элементами являются такие компоненты, как диоды, транзисторы и т. д. Эти элементы не имеют одинакового отношения напряжения к току в обоих направлениях, в которых течет ток.
  • Закон Ома нельзя применить к нелинейным элементам. Нелинейный элемент — это элемент, ток которого не пропорционален приложенному напряжению. В основном это означает, что значение сопротивления для этого элемента изменяется при изменении уровней напряжения и тока.Некоторыми примерами нелинейных элементов являются тиристоры, электрическая дуга и т. д.

Закон Ома и электрическая формула PIR

Используя тот же метод треугольника Ома, мы можем использовать следующее колесо для расчета мощности (ватт), напряжение (В), ток (I) и сопротивление (R).

Закон Ома Колесо формул PIR

Калькуляторы закона Ома

Пожалуйста, используйте наши калькуляторы закона Ома для расчета напряжения, тока или сопротивления. Их можно найти здесь.

Закон

Ом – обзор

8.2.2 Паразитная емкость

Закон Ома, приведенный в уравнении. (8.1), не выполняется, когда модель устройства включает реактивные (емкостные или индуктивные) компоненты и учитываются изменяющиеся во времени напряжения/токи. В таких случаях обобщенная форма закона Ома, показанная в уравнении. (8.4) описывает взаимосвязь между напряжением и током через понятие электрического импеданса Z .

(8.4)V=ZIwithZ=R+jX

Электрический импеданс Z представлен комплексным числом, действительная часть которого равна сопротивлению R , как определено ранее, тогда как мнимая часть X , называемое реактивным сопротивлением, заботится о реактивных эффектах.

Некоторые датчики передают связанную с измеряемыми величинами информацию как по резистивной, так и по реактивной составляющей импеданса, поэтому схемы интерфейса должны быть способны выполнять одновременную оценку R и X . С другой стороны, если полезная информация содержится только в резистивной составляющей, как это обычно бывает с резистивными датчиками, то реактивная составляющая рассматривается как паразитный элемент, влияние которого следует минимизировать.

При работе с резистивными датчиками основной паразитный вклад обычно имеет емкостную природу.В отличие от неидеальности большинства компонентов схемы, эти емкостные эффекты не могут быть компенсированы правильной калибровкой схемы, поскольку они зависят от конкретного датчика и условий эксплуатации. Если их не принять во внимание должным образом, такие эффекты могут привести к ошибкам в оценке устойчивости, что будет разъяснено в следующих разделах.

Один из наиболее распространенных источников емкостных паразитных эффектов связан с производством датчика. Если эффект восприятия достигается за счет определенных явлений, происходящих на поверхности датчика (например,например, с фотодетекторами и датчиками газа), обычный способ улучшить чувствительность датчика — максимизировать поверхностные эффекты за счет реализации метода, основанного на встречно-штыревых электродах, показанного на рис. 8.3. К сожалению, эта структура вводит повышенную паразитную емкость C ee между электродами, как показано на рис. 8.3, которая становится еще более выраженной по мере повторения встречно-штыревой структуры (Polese et al., 2017).

Рисунок 8.3. Паразитный емкостной эффект в датчиках с встречно-штыревыми электродами.

Другая ситуация, в которой появляются паразитные емкостные эффекты, характерна для датчиков газа. Некоторые устройства для обнаружения газа должны работать при гораздо более высокой температуре, чем окружающая среда, и по этой причине они обычно снабжены встроенной нитью накала R h , которая действует как нагреватель (Samà et al. , 2017). Нить нагревателя представляет собой проводник, выполненный на той же подложке чувствительного компонента R s и разделенный диэлектрическим материалом, который электрически изолирует два сенсорных компонента.Однако небольшой размер реализованных устройств заставляет эти два компонента взаимодействовать друг с другом за счет емкостных эффектов, как показано на рис. 8.4.

Рисунок 8.4. Паразитный емкостной эффект в газовых датчиках со встроенной нитью нагревателя.

В дополнение к этим возможным внутренним источникам емкостные эффекты могут возникать из-за внешних причин, таких как соединение между датчиком и измерительной системой, как показано на рис. 8.5. Фактически, разъемы и провода, используемые для соединения датчика с электронной схемой, демонстрируют распределенную емкостную характеристику C c , которая, с точки зрения приборов, наблюдается параллельно с датчиком.

Рисунок 8.5. Паразитный емкостной эффект из-за соединения датчика с измерительной системой.

Вычисление общего емкостного паразитного эффекта далеко не просто и часто требует полного понимания характеристик датчика, в том числе на микроскопическом уровне. По этой причине, когда необходимо учитывать паразитную емкость, обычно рассматривается упрощенная модель датчика, где параллельно сопротивлению датчика R представлен паразитный конденсатор C s s с учетом всех возможных емкостных паразитных эффектов.Упрощенная модель датчика, используемая в следующих разделах, показана на рис. 8.6.

Рисунок 8.6. Упрощенная модель резистивного датчика с учетом паразитных емкостных эффектов.

Следует отметить, что когда R s очень велико (напоминает поведение, связанное с разомкнутой цепью), C s может преобладать, что приводит к значительным ошибкам в оценке сопротивления. . В этих случаях (т.например, при работе с датчиками MOX), схемы интерфейса должны быть спроектированы таким образом, чтобы ограничить это явление.

Объясните применение закона Ома к полной электрической цепи 10 класса по физике CBSE

Подсказка: Омы дают связь между тремя величинами: током, напряжением и сопротивлением цепи. Закон Ома гласит, что напряжение или разность потенциалов между двумя точками прямо пропорциональны току в цепи. Нарисуйте линейную цепь, содержащую батарею и сопротивление, и определите силу тока в цепи.

Завершите шаг за шагом Ответ:
У нас есть закон Ома, который гласит, что напряжение или разность потенциалов между двумя точками прямо пропорциональны току в цепи. Следовательно, мы можем выразить закон Ома как
\[V \propto I\]
\[ \Rightarrow V = IR\]
Где V — напряжение, I — ток, проходящий через цепь. Константой пропорциональности является сопротивление цепи R.

Немецкий ученый Джордж Симон Ом открыл зависимость между током, напряжением и сопротивлением в цепи.Используя закон Ома, мы можем определить ток, протекающий по цепи, если нам известны сопротивление в цепи и ЭДС источника питания. Например, давайте рассмотрим схему ниже.


В приведенной выше цепи сопротивление R соединено последовательно с батареей постоянного тока с ЭДС 12 В. Используя закон Ома, мы можем рассчитать ток в приведенной выше цепи как
\[V = IR\]
\[ \ Стрелка вправо 12 = \влево( I \вправо)\влево( {200} \вправо)\]
\[ \поэтому I = 0.06\,{\text{A}}\]
Таким образом, неизвестный ток равен 0,06 ампера.

Дополнительная информация:
Из закона Ома мы знаем, что напряжение/ток = $a$константа, и эта константа есть сопротивление. Но сопротивление не остается постоянным все время. При изменении температуры материала изменяется и сопротивление. Закон не распространяется на односторонние сети. Односторонние сети позволяют току течь в одном направлении. Закон Ома также неприменим к нелинейным элементам. Соотношение между V и I зависит от знака V, где V — напряжение, а I — ток в цепи.

Примечание: Закон Ома неприменим к односторонним цепям, включающим диод, передатчик и т. д. Если в цепи имеется несколько резисторов, закон Ома по-прежнему применим. Чтобы определить ток, первое, что мы должны сделать, это определить полное сопротивление в цепи. Если в цепи две ЭДС, мы не можем следовать закону Ома.

11.2 Закон Ома | Электрические цепи

11.2 Закон Ома (ESBQ6)

temp text

Три основные величины электрических цепей: ток, напряжение (потенциал) разница) и сопротивление .Резюме:

  1. Электрический ток, \(I\), определяется как скорость потока заряда через цепь.

  2. Разность потенциалов или напряжение, \(В\), представляет собой количество энергии на единицу заряда, необходимое для перемещения этого заряд между двумя точками цепи.

  3. Сопротивление, \(R\), является мерой того, насколько «тяжело» пропускать ток через элемент схемы.

Теперь посмотрим, как эти три величины связаны друг с другом в электрических цепях.

Важная зависимость между током, напряжением и сопротивлением в цепи была открыта Георгом Саймон Ом и называется Закон Ома .

Закон Ома

Количество электрического тока через металлический проводник при постоянной температуре в цепи равно пропорциональна напряжению на проводнике и может быть описана как

\(I = \frac{V}{R}\)

где \(I\) — ток через проводник, \(V\) — напряжение на проводнике и \(R\) это сопротивление проводника.Другими словами, при постоянной температуре сопротивление проводник постоянен, не зависит от приложенного к нему напряжения или протекающего через него тока.

Закон Ома говорит нам, что если проводник имеет постоянную температуру, ток, протекающий через проводника прямо пропорциональна напряжению на нем. Это означает, что если мы нанесем напряжение на по оси абсцисс графика и ток по оси у графика, мы получим прямую.

Градиент прямолинейного графика связан с сопротивлением проводника как \[\frac{I}{V} = \frac{1}{R}\] Это можно преобразовать с точки зрения постоянного сопротивления как: \[R = \frac{V}{I}\]

временный текст

Закон Ома

Цель

Для определения зависимости между током, протекающим через резистор, и потенциалом разность (напряжение) на одном и том же резисторе.

Аппарат

4 элемента, 4 резистора, амперметр, вольтметр, соединительные провода

Метод

Этот эксперимент состоит из двух частей. В первой части мы будем варьировать приложенное напряжение на резисторе. и измерьте результирующий ток в цепи. Во второй части мы будем варьировать ток в цепи и измерьте результирующее напряжение на резисторе.После получения обоих наборов измерений, мы рассмотрим взаимосвязь между током и напряжением на резистор.

  1. Изменение напряжения:

    1. Настройте цепь в соответствии со схемой 1), начиная с одной ячейки.

    2. Нарисуйте следующую таблицу в своем лабораторном журнале.

      Количество ячеек

      Напряжение, В (\(\text{В}\))

      Ток, I (\(\text{A}\))

      \(\текст{1}\)

      \(\текст{2}\)

      \(\текст{3}\)

      \(\текст{4}\)

    3. Попросите учителя проверить цепь перед включением питания.

    4. Измерьте напряжение на резисторе с помощью вольтметра и ток в цепь с помощью амперметра.

    5. Добавьте еще одну ячейку \(\text{1,5}\) \(\text{V}\) в схему и повторите измерения.

    6. Повторяйте, пока у вас не будет четырех ячеек и вы не заполните таблицу.

  2. Изменение тока:

    1. Установите цепь в соответствии со схемой 2), начиная с 1 резистора в схема.

    2. Нарисуйте следующую таблицу в своем лабораторном журнале.

      Напряжение, В (\(\text{В}\))

      Ток, I (\(\text{A}\))

    3. Попросите учителя проверить вашу схему перед включением питания.

    4. Измерьте ток и измерьте напряжение на одном резисторе.

    5. Теперь добавьте еще один резистор последовательно в цепь и измерьте ток и снова напряжение только на исходном резисторе. Продолжайте добавлять резисторы, пока не иметь четыре последовательно, но не забудьте измерить напряжение только на исходном резистор каждый раз.Введите значения, которые вы измеряете, в таблицу.

Анализ и результаты

  1. Используя данные, которые вы записали в первую таблицу, постройте график зависимости силы тока от напряжения. С напряжение — это переменная, которую мы напрямую изменяем, это независимая переменная и будет отложено по оси \(х\).Ток является зависимой переменной и должен быть отложено по оси \(y\).

  2. Используя данные, записанные во второй таблице, нарисуйте график зависимости напряжения от силы тока. В этом случай, когда независимой переменной является ток, который должен быть нанесен на ось \(х\), и напряжение является зависимой переменной и должно быть нанесено на ось \(y\).

Выводы

  1. Изучите график, который вы построили из первой таблицы. Что происходит с током через резистор при увеличении напряжения на нем? то есть увеличивается или уменьшается?

  2. Изучите график, который вы сделали из второй таблицы. Что происходит с напряжением на резистор, когда ток увеличивается через резистор? я.е. Он увеличивается или уменьшается?

  3. Подтверждают ли результаты ваших экспериментов закон Ома? Объяснять.

Вопросы и обсуждения

  1. Для каждого из ваших графиков рассчитайте градиент и на его основе определите сопротивление оригинальный резистор. Получаете ли вы одно и то же значение, когда вычисляете его для каждого из ваших графиков?
  2. Как бы вы нашли сопротивление неизвестного резистора, используя только мощность? питание, вольтметр и известный резистор \(R_0\)?

Закон Ома

Учебное упражнение 11.1

Постройте график напряжения (по оси X) и тока (по оси Y).

Какой тип графика вы получаете (прямая линия, парабола, другая кривая)

прямая линия

Рассчитать градиент графика.

Градиент графика (\(m\)) представляет собой изменение тока, деленное на изменение напряжение:

\начать{выравнивать*} m & = \ гидроразрыва {\ Delta I} {\ Delta V} \\ & = \frac{(\text{1,6}) — (\text{0,4})}{(\text{12}) — (\text{3})} \\ & = \текст{0,13} \конец{выравнивание*}

Подтверждают ли результаты ваших экспериментов закон Ома? Объяснять.

Да. Прямолинейный график получается, когда мы строим график зависимости напряжения от силы тока.

Как бы вы нашли сопротивление неизвестного резистора, используя только мощность? питание, вольтметр и известный резистор \(R_{0}\)?

Вы начинаете с подключения известного резистора в цепь с блоком питания.Теперь ваша очередь прочитайте напряжение источника питания и запишите его.

Затем вы соединяете два резистора последовательно. Теперь вы можете измерить напряжение для каждого из резисторов.

Итак, мы можем найти напряжения для двух резисторов. Теперь отметим, что:

\[V = ИК\]

Таким образом, используя это и тот факт, что для последовательно соединенных резисторов ток одинаков везде в цепи мы можем найти неизвестное сопротивление.

\начать{выравнивать*} V_{0} & = IR_{0} \\ I & = \frac{V_{0}}{R_{0}} \\ V_{U} & = IR_{U} \\ I & = \frac{V_{U}}{R_{U}} \\ \frac{V_{U}}{R_{U}} & = \frac{V_{0}}{R_{0}} \\ \следовательно, R_{U} & = \frac{V_{U}R_{0}}{V_{0}} \конец{выравнивание*}

Омические и неомические проводники (ESBQ7)

Проводники, которые подчиняются закону Ома, имеют постоянное сопротивление при изменении напряжения на них или ток через них увеличивается.Эти проводники называются омическими проводниками . График ток по отношению к напряжению на этих проводниках будет прямой линией. Некоторые примеры омических проводниками служат резисторы цепи и нихромовая проволока.

Как вы видели, постоянная температура упоминается, когда мы говорим о законе Ома. Этот Это связано с тем, что сопротивление некоторых проводников изменяется при изменении их температуры. Эти типы проводники называются неомическими проводниками , потому что они не подчиняются закону Ома.Лампочка есть типичный пример неомического проводника. Другими примерами неомических проводников являются диоды и транзисторы.

В лампочке сопротивление нити накала будет резко возрастать по мере ее нагревания из помещения температуры до рабочей температуры. Если мы увеличим напряжение питания в реальной цепи лампы, В результате увеличение тока вызывает повышение температуры нити накала, что увеличивает ее сопротивление.Это эффективно ограничивает увеличение тока. В этом случае напряжение и ток не подчиняться закону Ома.

Явление изменения сопротивления при изменении температуры свойственно почти всем металлам, из которых состоит большинство проводов. Для большинства применений эти изменения сопротивления достаточно малы, чтобы игнорируется. При применении металлических нитей накаливания, температура которых сильно повышается (примерно до \(\text{1 000}\) \(\text{℃}\) и начиная с комнатной температуры) изменение довольно велико.

В общем случае для неомических проводников график зависимости напряжения от силы тока не будет прямолинейным, что указывает на непостоянство сопротивления при всех значениях напряжения и тока.

Включен рекомендуемый эксперимент для неформальной оценки. В этом эксперименте учащиеся получат данные о токе и напряжении для резистора и лампочки и определить, что подчиняется закону Ома. Ты будешь нужны лампочки, резисторы, соединительные провода, источник питания, амперметр и вольтметр.Учащиеся должны Обнаружить, что резистор подчиняется закону Ома, а лампочка — нет.

Омические и неомические проводники

Цель

Определить, подчиняются ли два элемента цепи (резистор и лампочка) закону Ома

Аппарат

4 элемента, резистор, лампочка, соединительные провода, вольтметр, амперметр

Метод

Две цепи, показанные на приведенных выше схемах, одинаковы, за исключением того, что в первой имеется резистор, а во втором лампочка.Настройте обе схемы выше, начиная с 1 клетка. Для каждого контура:

  1. Измерьте напряжение на элементе цепи (резистор или лампочка) с помощью вольтметр.

  2. Измерьте ток в цепи с помощью амперметра.

  3. Добавьте еще одну ячейку и повторяйте измерения, пока в вашей схеме не будет 4 ячеек.

Результаты

Нарисуйте в своей книге две таблицы, которые выглядят следующим образом. У вас должна быть одна таблица для измерения первой цепи с резистором и другая таблица для второй цепи измерения с лампочкой.

Количество ячеек

Напряжение, В (\(\text{В}\))

Ток, I (\(\text{A}\))

\(\текст{1}\)

\(\текст{2}\)

\(\текст{3}\)

\(\текст{4}\)

Анализ

Используя данные из ваших таблиц, нарисуйте два графика зависимости \(I\) (ось \(y\)) от\(V\) (\(x\)-ось), один для резистора и один для лампочки.

Вопросы и обсуждения

Внимательно изучите свои графики и ответьте на следующие вопросы:

  1. Как должен выглядеть график зависимости \(I\) от \(V\) для проводника, подчиняющегося закону Ома?

  2. Один или оба ваших графика выглядят так?

  3. Какой вывод можно сделать о том, подчиняются ли резистор и/или лампочка сопротивлению Ома? Закон?

  4. Является ли лампочка омическим или неомическим проводником?

Использование закона Ома (ESBQ8)

Теперь мы готовы увидеть, как закон Ома используется для анализа цепей.

Рассмотрим цепь с ячейкой и омическим резистором R. Если резистор имеет сопротивление \(\text{5}\) \(\text{Ω}\) и напряжение на резисторе \(\text{5}\) \(\text{V}\), то мы можем использовать Закон для расчета тока, протекающего через резистор. Наша первая задача — нарисовать схему диаграмма. При решении любой задачи с электрическими цепями очень важно составить схему схему, прежде чем делать какие-либо расчеты.Принципиальная схема для этой задачи выглядит следующим образом:

Уравнение для закона Ома: \[R = \frac{V}{I}\]

, который можно преобразовать в: \[I = \frac{V}{R}\]

Ток, протекающий через резистор:

\начать{выровнять*} I &= \frac{V}{R} \\ &= \frac{\text{5}\text{V}}{\text{5}\Omega} \\ &= \текст{1}\текст{ А} \конец{выравнивание*}

temp text

Рабочий пример 1: Закон Ома

Изучите электрическую схему ниже:

Сопротивление резистора равно \(\text{10}\) \(\text{Ом}\), а ток, протекающий через резистор \(\text{4}\) \(\text{A}\).Чему равна разность потенциалов (напряжение) на резистор?

Определите, как подойти к проблеме

Нам дано сопротивление резистора и ток, проходящий через него, и нас просят рассчитать напряжение на нем. Мы можем применить закон Ома к этой проблеме, используя: \[R = \frac{V}{I}.\]

Решить проблему

Преобразуйте приведенное выше уравнение и подставьте известные значения для \(R\) и \(I\), чтобы решить для \(В\).\начать{выравнивать*} R &= \frac{V}{I} \\ R \times I&= \frac{V}{I} \times I\\ V &= I \times R \\ &= \текст{10} \раз \текст{4} \\ &= \текст{40}\текст{В} \конец{выравнивание*}

Напишите окончательный ответ

Напряжение на резисторе равно \(\text{40}\) \(\text{V}\).

Закон Ома

Упражнение 11.2 из учебника

Рассчитайте сопротивление резистора с разностью потенциалов \(\text{8}\) \(\text{V}\) через него, когда через него протекает ток \(\text{2}\) \(\text{A}\). Перед расчетом нарисуйте принципиальную схему.

Сопротивление неизвестного резистора:

\начать{выравнивать*} R & = \frac{V}{I} \\ & = \ гидроразрыв {8} {2} \\ & = \text{4}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Какой ток будет течь через резистор \(\text{6}\) \(\text{Ом}\) при наличии разность потенциалов \(\text{18}\) \(\text{V}\) на его концах? Нарисуйте схему схему перед расчетом.

Сопротивление неизвестного резистора:

\начать{выравнивать*} I & = \frac{V}{R} \\ & = \фракция{18}{6} \\ & = \текст{3}\текст{А} \конец{выравнивание*}

Чему равно напряжение на резисторе \(\text{10}\) \(\text{Ом}\) при токе \(\text{1,5}\) \(\text{A}\) течет через него? Нарисуйте электрическую схему, прежде чем делать расчет.

Сопротивление неизвестного резистора:

\начать{выравнивать*} V & = I \cdot R \\ & = (\текст{1,5})(10) \\ & = \текст{15}\текст{В} \конец{выравнивание*}

Резисторы, включенные последовательно и параллельно (ESBQ9)

В 10 классе вы узнали о резисторах и познакомились со схемами, в которых резисторы были соединены в последовательно и параллельно.В последовательной цепи есть один путь, по которому течет ток. Параллельно цепи существует несколько путей, по которым течет ток.

Когда в цепи имеется более одного резистора, мы обычно можем рассчитать общее суммарное сопротивление. сопротивления всех резисторов. Это известно как эквивалент сопротивления .

Эквивалентное последовательное сопротивление

В цепи, где резисторы соединены последовательно, эквивалентное сопротивление равно сумме сопротивления всех резисторов.

Эквивалентное сопротивление в последовательной цепи,

Для n последовательно соединенных резисторов эквивалентное сопротивление:

\[R_{s} = R_{1} + R_{2} + R_{3} + \ldots + R_{n}\]

Применим это к следующей схеме.

Резисторы включены последовательно, поэтому:

\начать{выравнивать*} R_{s} & = R_{1} + R_{2} + R_{3} \\ & = \text{3}\text{ Ω} + \text{10}\text{ Ω} + \text{5}\text{ Ω} \\ & =\текст{18}\текст{ Ом} \конец{выравнивание*}
Эквивалентное параллельное сопротивление

В цепи, где резисторы соединены параллельно, эквивалентное сопротивление определяется выражением следующее определение.

Эквивалентное сопротивление в параллельной цепи

Для \(n\) резисторов, включенных параллельно, эквивалентное сопротивление составляет:

\[\frac{1}{R_{p}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{R_{3}} + \ldots + \frac{1}{R_{n}}\]

Применим эту формулу к следующей схеме.

Чему равно полное (эквивалентное) сопротивление в цепи?

\начать{выравнивать*} \frac{1}{R_{p}} & = \left( \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{R_{3} } \правильно) \\ & = \left( \frac{1}{\text{10}\text{ Ω}} + \frac{1}{\text{2}\text{ Ω}} + \frac{1}{\text{1}\text{ Ω}} \right) \\ & = \left( \frac{\text{1}\text{ Ω} + \text{5}\text{ Ω} + \text{10}\text{ Ω}}{\text{10}\text{ Ω}} \right) \\ & = \left( \frac{\text{16}\text{Ω}}{\text{10}\text{Ω}} \right) \\ R_{p} & = \text{0,625}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Последовательное и параллельное сопротивление

Учебное упражнение 11.3

Два резистора \(\text{10}\) \(\text{кОм}\) соединены последовательно. Рассчитать эквивалентное сопротивление.

Поскольку резисторы включены последовательно, мы можем использовать:

\[R_{s} = R_{1} + R_{2}\]

Эквивалентное сопротивление:

\начать{выравнивать*} R_{s} & = R_{1} + R_{2} \\ & = \text{10}\text{кОм} + \text{10}\text{кОм} \\ & = \text{20}\text{кОм} \конец{выравнивание*}

Два резистора соединены последовательно.Эквивалентное сопротивление равно \(\text{100}\) \(\текст{Ω}\). Если один резистор равен \(\text{10}\) \(\text{Ом}\), рассчитайте значение второго резистора.

Поскольку резисторы включены последовательно, мы можем использовать:

\[R_{s} = R_{1} + R_{2}\]

Эквивалентное сопротивление:

\начать{выравнивать*} R_{s} & = R_{1} + R_{2} \\ R_{2} & = R_{s} — R_{1} \\ & = \text{100}\text{ Ом} — \text{10}\text{ Ом} \\ & = \text{90}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Два резистора \(\text{10}\) \(\text{кОм}\) соединены параллельно.Рассчитать эквивалентное сопротивление.

Поскольку резисторы подключены параллельно, мы можем использовать:

\[\frac{1}{R_{p}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}}\]

Эквивалентное сопротивление:

\начать{выравнивать*} \frac{1}{R_{p}} & = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} \\ & = \frac{1}{\text{100}} + \frac{1}{\text{10}} \\ & = \frac{1 + 10}{\text{100}} \\ & = \frac{11}{\text{100}} \\ R_{p} & = \text{9,09}\text{кОм} \конец{выравнивание*}

Два резистора соединены параллельно.Эквивалентное сопротивление равно \(\text{3,75}\) \(\текст{Ω}\). Если один резистор имеет сопротивление \(\text{10}\) \(\text{Ом}\), каково сопротивление второго резистора?

Поскольку резисторы подключены параллельно, мы можем использовать:

\[\frac{1}{R_{p}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}}\]

Эквивалентное сопротивление:

\начать{выравнивать*} \frac{1}{R_{p}} & = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} \\ \frac{1}{R_{2}} & = \frac{1}{R_{p}} — \frac{1}{R_{1}} \\ & = \frac{1}{\text{3,75}} — \frac{1}{\text{10}} \\ & = \frac{\text{10} — \text{3,75}}{\text{37,5}} \\ & = \ гидроразрыва {\ текст {6,25}} {\ текст {37,5}} \\ R_{2} & = \text{6}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Рассчитайте эквивалентное сопротивление в каждой из следующих цепей:

a) Резисторы подключены параллельно, поэтому мы используем:

\[\frac{1}{R_{p}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}}\]

Эквивалентное сопротивление:

\начать{выравнивать*} \frac{1}{R_{p}} & = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} \\ & = \frac{1}{\text{3}} + \frac{1}{\text{2}} \\ & = \frac{\text{2} + \text{3}}{\text{6}} \\ & = \ гидроразрыва {\ текст {5}} {\ текст {6}} \\ R & = \text{1,2}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

б) Резисторы подключены параллельно, поэтому используем:

\[\frac{1}{R_{p}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{R_{3}} + \frac{1}{R_{4}}\]

Эквивалентное сопротивление:

\начать{выравнивать*} \frac{1}{R_{p}} & = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{R_{3}} + \frac{1}{R_{4}} \\ & = \frac{1}{\text{2}} + \frac{1}{\text{3}} + \frac{1}{\text{4}} + \frac{1}{\text{ 1}} \\ & = \frac{\text{6} + \text{4} + \text{3} + \text{12}}{\text{12}} \\ & = \ гидроразрыва {\ текст {25}} {\ текст {12}} \\ R & = \text{0,48}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

c) Резисторы включены последовательно, поэтому мы используем:

\[R_{s} = R_{1} + R_{2}\]

Эквивалентное сопротивление:

\начать{выравнивать*} R_{s} & = R_{1} + R_{2} \\ & = \text{2}\text{ Ом} + \text{3}\text{ Ом} \\ & = \text{5}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

d) Резисторы включены последовательно, поэтому мы используем:

\[R_{s} = R_{1} + R_{2} + R_{3} + R_{4}\]

Эквивалентное сопротивление:

\начать{выравнивать*} R_{s} & = R_{1} + R_{2} + R_{3} + R_{4} \\ & = \text{2}\text{ Ω} + \text{3}\text{ Ω} + \text{4}\text{ Ω} + \text{1}\text{ Ом} \\ & = \text{10}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Использование закона Ома в последовательных и параллельных цепях (ESBQB)

Используя определения эквивалентного сопротивления резисторов, включенных последовательно или параллельно, мы можем проанализировать некоторые схемы с этими настройками.

Цепи серии

Рассмотрим цепь, состоящую из трех резисторов и одна ячейка, соединенная последовательно.

Первый принцип, который нужно понять о последовательных цепях, заключается в том, что величина тока одинакова. через любой компонент в цепи. Это связано с тем, что существует только один путь для движения электронов. в последовательной цепи. По тому, как подключен аккумулятор, мы можем сказать, в каком направлении ток пойдет.Мы знаем, что ток течет от положительного к отрицательному по соглашению. Общепринятый ток в этой цепи будет течь по часовой стрелке из точки А в точку В, затем в точку С, в точку D и обратно в А.

Мы знаем, что в последовательной цепи ток должен быть одинаковым во всех компонентах. Итак, мы можем написать:

\[I = I_{1} = I_{2} = I_{3}.\]

Мы также знаем, что общее напряжение цепи должно быть равно сумме напряжений по всем три резистора.Итак, мы можем написать:

\[V = V_{1} + V_{2} + V_{3}\]

Используя эту информацию и то, что мы знаем о расчете эквивалентного сопротивления резисторов в серии, мы можем подойти к некоторым проблемам схемы.

Рабочий пример 2: Закон Ома, последовательная цепь

Рассчитайте ток (I) в этой цепи, если оба резистора имеют омическую природу.

Определить, что требуется

Требуется рассчитать ток, протекающий в цепи.

Определите, как подойти к проблеме

Поскольку резисторы имеют омическую природу, мы можем использовать закон Ома. Однако есть два резисторов в цепи и нам нужно найти общее сопротивление.

Найти общее сопротивление в цепи

Поскольку резисторы соединены последовательно, общее (эквивалентное) сопротивление R равно:

\[R = R_{1} + R_{2}\]

Следовательно,

\начать{выравнивать*} R & = \текст{2} + \текст{4} \\ & = \text{6}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Применить закон Ома

\начать{выровнять*} R & = \frac{V}{I} \\ R \times \frac{I}{R} & = \frac{V}{I} \times \frac{I}{R} \\ I & = \frac{V}{R} \\ & = \ гидроразрыв {12} {6} \\ & = \текст{2}\текст{А} \конец{выравнивание*}

Напишите окончательный ответ

В цепи протекает ток \(\text{2}\) \(\text{A}\).

Рабочий пример 3: Закон Ома, последовательная цепь

Два омических резистора (\(R_{1}\) и \(R_{2}\)) соединены последовательно с ячейкой. Найти сопротивление \(R_{2}\), учитывая, что ток, протекающий через \(R_{1}\) и \(R_{2}\), равен \(\text{0,25}\) \(\text{A}\) и что напряжение на ячейке равно \(\text{1,5}\) \(\текст{V}\).\(R_{1}\) =\(\text{1}\) \(\text{Ω}\).

Нарисуйте схему и вставьте все известные значения.

Определите, как подойти к проблеме.

Мы можем использовать закон Ома, чтобы найти полное сопротивление R в цепи, а затем вычислить неизвестное сопротивление с использованием:

\[R = R_{1} + R_{2}\]

, потому что он находится в последовательной цепи.

Найти общее сопротивление

\начать{выравнивать*} R & = \frac{V}{I} \\ & = \frac{\text{1,5}}{\text{0,25}} \\ & = \text{6}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Найти неизвестное сопротивление

Мы знаем, что:

\[R = \текст{6}\текст{Ом}\]

и тот

\[R_{1} = \text{1}\text{Ом}\]

С

\[R = R_{1} + R_{2}\] \[R_{2} = R — R_{1}\]

Следовательно,

\[R_{1} = \text{5}\text{Ом}\]

Рабочий пример 4: Закон Ома, последовательная цепь

Для следующей цепи рассчитайте:

  1. падение напряжения \(V_1\), \(V_2\) и \(V_3\) на резисторах \(R_1\), \(R_2\), и \(R_3\)

  2. сопротивление \(R_3\).

Определите, как подойти к проблеме

Нам заданы напряжение на ячейке и сила тока в цепи, а также сопротивления двух из трех резисторов. Мы можем использовать закон Ома для расчета напряжения падение на известных резисторах. Так как резисторы включены последовательно, напряжение равно \(V = V_1 + V_2 + V_3\), и мы можем вычислить \(V_3\).Теперь мы можем использовать эту информацию для найти напряжение на неизвестном резисторе \(R_3\).

Рассчитать падение напряжения на \(R_1\)

Используя закон Ома: \начать{выравнивать*} R_1 &= \frac{V_1}{I} \\ I \cdot R_1 &= I \cdot \frac{V_1}{I} \\ V_1 &= {I}\cdot{R_1}\\ &= 2 \cdot 1 \\ V_1 &= \text{2}\text{V} \конец{выравнивание*}

Рассчитать падение напряжения на \(R_2\)

Снова используя закон Ома: \начать{выравнивать*} R_2 &= \frac{V_2}{I} \\ I \cdot R_2 &= I \cdot \frac{V_2}{I} \\ V_2 &= {I}\cdot{R_2}\\ &= 2 \cdot 3 \\ V_2 &= \text{6}\text{V} \конец{выравнивание*}

Рассчитать падение напряжения на \(R_3\)

Поскольку падение напряжения на всех вместе взятых резисторах должно быть таким же, как падение напряжения через ячейку в последовательной цепи мы можем найти \(V_3\), используя: \начать{выравнивать*} В &= В_1 + В_2 + В_3\\ V_3 &= V — V_1 — V_2 \\ &= 18 — 2 — 6 \ V_3&= \text{10}\text{V} \конец{выравнивание*}

Найти сопротивление \(R_3\)

Мы знаем напряжение на \(R_3\) и ток через него, поэтому мы можем использовать закон Ома для рассчитать значение сопротивления: \начать{выравнивать*} R_3 &= \frac{V_3}{I}\\ &= \фракция{10}{2} \\ R_3&= \text{5 } \Омега \конец{выравнивание*}

Напишите окончательный ответ

\(V_1 = \text{2}\text{V}\)

\(V_2 = \text{6}\text{V}\)

\(V_3 = \text{10}\text{V}\)

\(R_1 = \text{5} \Омега\)

временный текст
Параллельные цепи

Рассмотрим цепь, состоящую из одной ячейки и трех резисторов, соединенных параллельно.

Первый принцип, который нужно понять о параллельных цепях, заключается в том, что напряжение одинаково на всех элементах цепи. Это потому, что есть только два набора электрически общие точки в параллельной цепи и напряжение, измеренное между наборами общих точек всегда должны быть одинаковыми в любой момент времени. Итак, для показанной схемы верно следующее:

\[V = V_{1} = V_{2} = V_{3}.\]

Второй принцип параллельной цепи заключается в том, что все токи через каждый резистор должны суммироваться до полного тока в цепи:

\[I = I_{1} + I_{2} + I_{3}.\]

Используя эти принципы и наши знания о том, как рассчитать эквивалентное сопротивление параллельных резисторов, теперь мы можем подойти к некоторым проблемам схемы, связанным с параллельными резисторами.

Рабочий пример 5: Закон Ома, параллельная схема

Рассчитайте ток (I) в этой цепи, если оба резистора имеют омическую природу.

Определить, что требуется

Требуется рассчитать ток, протекающий в цепи.

Определите, как подойти к проблеме

Поскольку резисторы имеют омическую природу, мы можем использовать закон Ома. Однако есть два резисторов в цепи и нам нужно найти общее сопротивление.

Найти эквивалентное сопротивление в цепи

Поскольку резисторы соединены параллельно, общее (эквивалентное) сопротивление R равно:

\[\frac{1}{R} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}}.\] \начать{выравнивать*} \frac{1}{R} &= \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \\ &= \frac{1}{2} + \frac{1}{4} \\ &= \фракция{2+1}{4} \\ &= \фракция{3}{4} \\ \text{Следовательно, } R &= \text{1,33 } \Omega \конец{выравнивание*}

Применить закон Ома

\начать{выравнивать*} R&= \frac{V}{I} \\ R \cdot \frac{I}{R} &= \frac{V}{I} \cdot \frac{I}{R} \\ I &= \frac{V}{R}\\ I &= V \cdot \frac{1}{R}\\ &= (12) \влево(\frac{3}{4}\вправо) \\ &= \текст{9}\текст{ А} \конец{выравнивание*}

Напишите окончательный ответ

Ток в цепи равен \(\text{9}\) \(\text{A}\).

Рабочий пример 6: Закон Ома, параллельная схема

Два омических резистора (\(R_1\) и \(R_2\)) подключены параллельно ячейке. Найти сопротивление \(R_2\), учитывая, что ток, протекающий через ячейку, равен \(\text{4,8}\) \(\text{A}\) и что напряжение на ячейке равно \(\text{9}\) \(\text{V}\).

Определить, что требуется

Нам нужно рассчитать сопротивление \(R_2\).

Определите, как подойти к проблеме

Так как резисторы омические и нам даны напряжение на ячейке и ток через ячейку, мы можем использовать закон Ома, чтобы найти эквивалентное сопротивление в цепи. \начать{выравнивать*} R & = \frac{V}{I} \\ & = \frac{9}{\text{4,8}} \\ & = \text{1875} \\Омега \конец{выравнивание*}

Рассчитать значение для \(R_2\)

Поскольку мы знаем эквивалентное сопротивление и сопротивление \(R_1\), мы можем использовать формулу для резисторов параллельно найти сопротивление \(R_2\).\начать{выравнивать*} \frac{1}{R} & = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \конец{выравнивание*} Перестановка для решения для \(R_2\): \начать{выравнивать*} \frac{1}{R_2} & = \frac{1}{R} — \frac{1}{R_1} \\ & = \frac{1}{\text{1875}} — \frac{1}{3}\\ & = \текст{0,2} \\ R_2 & = \frac{1}{\text{0,2}} \\ & = \text{5} \\Омега \конец{выравнивание*}

Напишите окончательный ответ

Сопротивление \(R_2\) равно \(\text{5}\) \(\Omega\)

temp text

Рабочий пример 7: Закон Ома, параллельная схема

Аккумулятор на 18 В подключен к двум параллельным резисторам \(\text{4}\) \(\Omega\) и \(\text{12}\) \(\Omega\) соответственно.Вычислите ток через ячейку и через каждый из резисторов.

Сначала нарисуйте схему, прежде чем делать какие-либо расчеты

Определите, как подойти к проблеме

Нам нужно определить ток через ячейку и каждый из параллельных резисторов. У нас есть дана разность потенциалов на ячейке и сопротивления резисторов, поэтому мы можем использовать закон Ома для расчета тока.

Рассчитать ток через ячейку

Чтобы рассчитать ток через ячейку, нам сначала нужно определить эквивалент сопротивление остальной части цепи. Резисторы включены параллельно, поэтому: \начать{выравнивать*} \frac{1}{R} &= \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \\ &= \frac{1}{4} + \frac{1}{12} \\ &= \фракция{3+1}{12} \\ &= \фракция{4}{12} \\ R &= \frac{12}{4} = \text{3} \\Omega \конец{выравнивание*} Теперь, используя закон Ома, найдем ток через ячейку: \начать{выравнивать*} R &= \frac{V}{I} \\ I &= \frac{V}{R} \\ &= \фракция{18}{3} \\ Я &= \text{6}\text{ А} \конец{выравнивание*}

Теперь определите ток через один из параллельных резисторов

Мы знаем, что для чисто параллельной цепи напряжение на ячейке такое же, как и на напряжение на каждом из параллельных резисторов.Для этой схемы: \начать{выравнивать*} V &= V_1 = V_2 = \text{18}\text{V} \конец{выравнивание*} Начнем с расчета тока через \(R_1\) по закону Ома: \начать{выравнивать*} R_1 &= \frac{V_1}{I_1} \\ I_1 &= \frac{V_1}{R_1} \\ &= \фракция{18}{4} \\ I_1 &= \text{4,5}\text{ А} \конец{выравнивание*}

Рассчитать ток через другой параллельный резистор

Мы можем снова использовать закон Ома, чтобы найти ток в \(R_2\): \начать{выравнивать*} R_2 &= \frac{V_2}{I_2} \\ I_2 &= \frac{V_2}{R_2} \\ &= \фракция{18}{12} \\ I_2 &= \text{1,5}\text{ А} \конец{выравнивание*} Альтернативный метод вычисления \(I_2\) состоял бы в том, чтобы использовать тот факт, что токи через каждый из параллельных резисторов должны в сумме составлять общий ток через клетка: \начать{выравнивать*} I &= I_1 + I_2 \\ I_2 &= I — I_1 \\ &= 6 — 4.5\\ I_2 &= \text{1,5}\text{ А} \конец{выравнивание*}

Напишите окончательный ответ

Ток через ячейку равен \(\text{6}\) \(\text{A}\).

Ток через резистор \(\text{4}\) \(\Omega\) равен \(\text{4,5}\) \(\text{A}\).

Ток через резистор \(\text{12}\) \(\Omega\) равен \(\text{1,5}\) \(\text{A}\).

Закон Ома в последовательных и параллельных цепях

Упражнение 11.4 из учебника

Рассчитать номинал неизвестного резистора в цепи:

Сначала мы используем закон Ома для расчета полного последовательного сопротивления:

\начать{выравнивать*} R & = \frac{V}{I} \\ & = \ гидроразрыва {9} {1} \\ & = \text{9}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Теперь мы можем найти неизвестное сопротивление:

\начать{выравнивать*} R_{s} & = R_{1} + R_{2} + R_{3} + R_{4} \\ R_{4} & = R_{s} — R_{1} — R_{2} — R_{3} \\ & = 9 — 3 — 3 — 1 \ & = \text{2}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Рассчитайте значение тока в следующей цепи:

Сначала находим общее сопротивление:

\начать{выравнивать*} R_{s} & = R_{1} + R_{2} + R_{3} \\ & = \текст{1} + \текст{2,5} + \текст{1,5} \\ & = \text{5}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Теперь мы можем рассчитать ток:

\начать{выравнивать*} I & = \frac{V}{R} \\ & = \ гидроразрыв {9} {5} \\ & = \текст{1,8}\текст{А} \конец{выравнивание*}

Три резистора с сопротивлением \(\text{1}\) \(\text{Ом}\), \(\text{5}\) \(\text{Ω}\) и \(\text{10}\) \(\text{Ω}\) соответственно, связаны в серия с аккумулятором \(\text{12}\) \(\text{V}\).Рассчитать значение тока в схема.

Рисуем принципиальную схему:

Теперь находим общее сопротивление:

\начать{выравнивать*} R_{s} & = R_{1} + R_{2} + R_{3} \\ & = \текст{1} + \текст{5} + \текст{10} \\ & = \text{16}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Теперь мы можем рассчитать ток:

\начать{выравнивать*} I & = \frac{V}{R} \\ & = \ гидроразрыва {12} {16} \\ & = \текст{0,75}\текст{А} \конец{выравнивание*}

Рассчитайте ток через элемент, если оба резистора имеют омическую природу.

Сначала находим общее сопротивление:

\начать{выравнивать*} \frac{1}{R_{p}} & = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} \\ & = \frac{1}{\text{1}} + \frac{1}{\text{3}} \\ & = \frac{3 + 1}{\text{3}} \\ & = \frac{4}{\text{3}} \\ & = \text{0,75}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Теперь мы можем рассчитать ток:

\начать{выравнивать*} I & = \frac{V}{R} \\ & = \frac{9}{\text{0,75}} \\ & = \текст{12}\текст{А} \конец{выравнивание*}

Рассчитать номинал неизвестного резистора \(R_{4}\) в цепи:

Сначала находим общее сопротивление:

\начать{выравнивать*} R & = \frac{V}{I} \\ & = \frac{24}{\text{2}} \\ & = \text{12}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Теперь мы можем вычислить неизвестное сопротивление:

\начать{выравнивать*} \frac{1}{R_{p}} & = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{R_{3}} + \frac{1}{R_{4}}\\ \frac{1}{R_{4}} & = \frac{1}{R_{p}} — \frac{1}{R_{1}} — \frac{1}{R_{2}} — \frac{1}{R_{3}}\\ & = \frac{1}{\text{12}} — \frac{1}{\text{120}} — \frac{1}{\text{40}} — \frac{1}{\text{60}} \\ & = \frac{10 — 1 — 3 — 2}{\text{120}} \\ & = \frac{4}{\text{120}} \\ & = \text{30}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

значение тока через аккумулятор

Рисуем принципиальную схему:

Чтобы рассчитать значение тока через аккумулятор, нам сначала нужно рассчитать эквивалентное сопротивление:

\начать{выравнивать*} \frac{1}{R_{p}} & = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{R_{3}}\\ & = \frac{1}{\text{1}} + \frac{1}{\text{5}} + \frac{1}{\text{10}} \\ & = \frac{10 + 2 + 1}{\text{10}} \\ & = \frac{13}{\text{10}} \\ & = \text{0,77}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Теперь мы можем рассчитать ток через аккумулятор:

\начать{выравнивать*} I & = \frac{V}{R} \\ & = \frac{20}{\text{0,77}} \\ & = \текст{26}\текст{А} \конец{выравнивание*}

значение тока в каждом из трех резисторов.

Для параллельной цепи напряжение на ячейке равно напряжению на каждой резисторов. Для этой схемы:

\[V = V_{1} = V_{2} = V_{3} = \text{20}\text{V}\]

Теперь мы можем рассчитать ток через каждый резистор. Начнем с \(R_{1}\):

\начать{выравнивать*} I & = \frac{V}{R} \\ & = \frac{20}{\text{1}} \\ & = \текст{20}\текст{А} \конец{выравнивание*}

Далее вычисляем ток через \(R_{2}\):

\начать{выравнивать*} I & = \frac{V}{R} \\ & = \frac{20}{\text{5}} \\ & = \текст{4}\текст{А} \конец{выравнивание*}

И, наконец, вычисляем ток через \(R_{3}\):

\начать{выравнивать*} I & = \frac{V}{R} \\ & = \frac{20}{\text{10}} \\ & = \текст{2}\текст{А} \конец{выравнивание*}

Вы можете проверить, что они составляют общий ток.

Последовательные и параллельные сети резисторов (ESBQC)

Теперь, когда вы знаете, как обращаться с простыми последовательными и параллельными цепями, вы готовы заняться схемотехникой. которые объединяют эти две установки, такие как следующая схема:

Рисунок 11.1: Пример последовательно-параллельной сети. Пунктирные прямоугольники обозначают параллельные участки цепи.

Разработать схемы такого типа относительно легко, потому что вы используете все, что у вас уже есть. познакомился с последовательной и параллельной схемой. Разница лишь в том, что вы делаете это поэтапно. На рисунке 11.1 схема состоит из 2 параллельных частей. которые затем последовательно с ячейкой. Чтобы определить эквивалентное сопротивление цепи, вы начинаете с рассчитать общее сопротивление каждой из параллельных частей, а затем сложить эти сопротивления в ряд.{-1} \\ &= \текст{5} \, \Омега \конец{выравнивание*}

Теперь вы можете обращаться со схемой как с простой последовательной цепью следующим образом:

Следовательно, эквивалентное сопротивление равно: \начать{выравнивать*} R &= R_{p1} + R_{p2} \\ &= 5 + 5 \\ &= 10 \, \Омега \конец{выравнивание*}

Эквивалентное сопротивление цепи на рисунке 11.1 есть \(\text{10}\) \(\text{Ω}\).

временный текст

Последовательные и параллельные сети

Упражнение 11.5 из учебника

Начнем с определения эквивалентного сопротивления параллельной комбинации:

\начать{выравнивать*} \frac{1}{R_{p}} & = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} \\ & = \frac{1}{4} + \frac{1}{2} \\ & = \фракция{3}{4}\\ R_{p} & = \text{1,33}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Теперь у нас есть схема с двумя последовательно соединенными резисторами, поэтому мы можем вычислить эквивалент сопротивление:

\начать{выравнивать*} R_{s} & = R_{3} + R_{p} \\ & = \текст{2} + \текст{1,33} \\ & = \text{3,33}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Начнем с определения эквивалентного сопротивления параллельной комбинации:

\начать{выравнивать*} \frac{1}{R_{p}} & = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} \\ & = \frac{1}{1} + \frac{1}{2} \\ & = \ гидроразрыва {3} {2} \\ R_{p} & = \text{0,67}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Теперь у нас есть схема с тремя последовательными резисторами, поэтому мы можем рассчитать эквивалентное сопротивление:

\начать{выравнивать*} R_{s} & = R_{3} + R_{4} + R_{p} \\ & = \текст{4} + \текст{6} + \текст{0,67} \\ & = \text{10,67}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Начнем с определения эквивалентного сопротивления параллельной комбинации:

\начать{выравнивать*} \frac{1}{R_{p}} & = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{R_{3}} \\ & = \frac{1}{3} + \frac{1}{5} + \frac{1}{1} \\ & = \ гидроразрыва {23} {15} \\ R_{p} & = \text{0,652}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Теперь у нас есть схема с двумя последовательно соединенными резисторами, поэтому мы можем вычислить эквивалент сопротивление:

\начать{выравнивать*} R_{s} & = R_{4} + R_{p} \\ & = \текст{2} + \текст{0,652} \\ & = \text{2,652}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

ток \(I\) через ячейку.

Чтобы найти ток \(I\), сначала нужно найти эквивалентное сопротивление. Мы начинаем путем расчета эквивалентного сопротивления параллельной комбинации:

\начать{выравнивать*} \frac{1}{R_{p}} & = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{R_{3}} \\ & = \frac{1}{3} + \frac{1}{5} + \frac{1}{1} \\ & = \ гидроразрыва {23} {15} \\ R_{p} & = \text{0,652}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Теперь у нас есть схема с двумя последовательно соединенными резисторами, поэтому мы можем вычислить эквивалент сопротивление:

\начать{выравнивать*} R_{s} & = R_{4} + R_{p} \\ & = \текст{2} + \текст{0,652} \\ & = \text{2,652}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Таким образом, ток через элемент:

\начать{выравнивать*} I & = \frac{V}{R} \\ & = \ гидроразрыва {\ текст {12}} {\ текст {2652}} \\ & = \текст{4,52}\текст{А} \конец{выравнивание*}

ток через резистор \(\text{5}\) \(\text{Ом}\).

Ток через параллельную комбинацию резисторов равен \(\text{4,52}\) \(\текст{А}\). (Ток одинаков при последовательном соединении резисторов и мы можем рассматривать весь параллельный набор резисторов как один последовательный резистор.)

Используя это, мы можем найти напряжение через параллельную комбинацию резисторов. (не забудьте использовать эквивалентное параллельное сопротивление, а не эквивалентное сопротивление цепи):

\начать{выравнивать*} V & = I \cdot R \\ & = (\текст{4,52})(\текст{0,652}) \\ & = \текст{2,95}\текст{В} \конец{выравнивание*}

Поскольку напряжение на каждом резисторе в параллельной комбинации одинаковое, это также является напряжением на резисторе \(\text{5}\) \(\text{Ω}\).

Итак, теперь мы можем рассчитать ток через резистор:

\начать{выравнивать*} I & = \frac{V}{R} \\ & = \ гидроразрыва {\ текст {2,95}} {\ текст {5}} \\ & = \текст{0,59}\текст{А} \конец{выравнивание*}

Если ток, протекающий через ячейку, равен \(\text{2}\) \(\text{A}\) и все резисторы являются омическими, рассчитайте напряжение на ячейке и каждом из резисторов, \(R_1\), \(R_2\) и \(R_3\) соответственно.

Чтобы найти напряжение, нам сначала нужно найти эквивалентное сопротивление. Мы начинаем с расчет эквивалентного сопротивления параллельной комбинации:

\начать{выравнивать*} \frac{1}{R_{p}} & = \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{R_{3}} \\ & = \frac{1}{2} + \frac{1}{4} \\ & = \фракция{3}{4}\\ R_{p} & = \text{1,33}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Теперь у нас есть схема с двумя последовательно соединенными резисторами, поэтому мы можем вычислить эквивалент сопротивление:

\начать{выравнивать*} R_{s} & = R_{1} + R_{p} \\ & = \текст{4,66} + \текст{1,33} \\ & = \text{5,99}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Таким образом, напряжение на ячейке:

\начать{выравнивать*} V & = I \cdot R \\ & = (\текст{2})(\текст{5,99}) \\ & = \текст{12}\текст{В} \конец{выравнивание*}

Ток через параллельную комбинацию резисторов равен \(\text{2}\) \(\text{A}\).(Ток одинаков через последовательные комбинации резисторов, и мы можем рассмотреть весь параллельный набор резисторов как один последовательный резистор.)

Используя это, мы можем найти напряжение на каждом из резисторов. Начнем с поиска напряжение на \(R_{1}\):

\начать{выравнивать*} V & = I \cdot R \\ & = (\текст{2})(\текст{4,66}) \\ & = \текст{9,32}\текст{В} \конец{выравнивание*}

Теперь находим напряжение на параллельной комбинации:

\начать{выравнивать*} V & = I \cdot R \\ & = (\текст{2})(\текст{1,33}) \\ & = \текст{2,66}\текст{В} \конец{выравнивание*}

Поскольку напряжение на каждом резисторе в параллельной комбинации одинаковое, это также напряжение на резисторах \(R_{2}\) и \(R_{3}\).

ток через ячейку

Чтобы найти силу тока, сначала нужно найти эквивалентное сопротивление. Мы начинаем с расчет эквивалентного сопротивления параллельной комбинации:

\начать{выравнивать*} \frac{1}{R_{p}} & = \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{R_{3}} \\ & = \frac{1}{1} + \frac{1}{1} \\ & = 2\\ R_{p} & = \text{0,5}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Теперь у нас есть схема с двумя последовательно соединенными резисторами, поэтому мы можем вычислить эквивалент сопротивление:

\начать{выравнивать*} R_{s} & = R_{1} + R_{4} + R_{p} \\ & = \text{2} + \text{1,5} + \text{0,5} \\ & = \text{4}\text{ Ом} \конец{выравнивание*}

Таким образом, ток через элемент:

\начать{выравнивать*} I & = \frac{V}{R} \\ & = \ гидроразрыва {\ текст {10}} {\ текст {4}} \\ & = \текст{2,5}\текст{А} \конец{выравнивание*}

падение напряжения на \(R_4\)

Ток через все резисторы равен \(\text{2,5}\) \(\text{A}\).(Ток есть то же самое через последовательные комбинации резисторов, и мы можем рассмотреть весь параллельный набор резисторов как один последовательный резистор.)

Используя это, мы можем найти напряжение через \(R_{4}\):

\начать{выравнивать*} V & = I \cdot R \\ & = (\текст{2,5})(\текст{1,5}) \\ & = \текст{3,75}\текст{В} \конец{выравнивание*}

ток через \(R_2\)

Ток через все резисторы равен \(\text{2,5}\) \(\text{A}\).(Ток есть то же самое через последовательные комбинации резисторов, и мы можем рассмотреть весь параллельный набор резисторов как один последовательный резистор.)

Используя это, мы можем найти ток через \(R_{2}\).

Сначала нам нужно найти напряжение на параллельной комбинации:

\начать{выравнивать*} V & = I \cdot R \\ & = (\текст{2,5})(\текст{0,5}) \\ & = \текст{1,25}\текст{В} \конец{выравнивание*}

Теперь мы можем найти ток через \(R_{2}\), используя тот факт, что напряжение равно одинаково для каждого резистора в параллельной комбинации:

\начать{выравнивать*} I & = \frac{V}{R} \\ & = \ гидроразрыва {\ текст {1,25}} {\ текст {1}} \\ & = \текст{1,25}\текст{А} \конец{выравнивание*}

19.1 Закон Ома | Texas Gateway

Постоянный и переменный ток

Подобно тому, как вода течет с большой высоты на низкую, свободно движущиеся электроны перемещаются из места с низким потенциалом в место с высоким потенциалом. Аккумулятор имеет две клеммы с разным потенциалом. Если клеммы соединить токопроводящим проводом, будет протекать электрический ток (заряды), как показано на рис. 19.2. Затем электроны будут двигаться от клеммы батареи с низким потенциалом (отрицательный конец ) по проводу и войдут в клемму батареи с высоким потенциалом (положительный конец ).

Рис. 19.2 Батарея имеет провод, соединяющий положительный и отрицательный полюса, что позволяет электронам перемещаться от отрицательного полюса к положительному полюсу.

Электрический ток — это скорость, с которой движется электрический заряд. Большой ток, например, используемый для запуска двигателя грузовика, очень быстро перемещает большое количество заряда, в то время как слабый ток, например, используемый для работы ручного калькулятора, перемещает небольшое количество заряда медленнее. В форме уравнения электрический ток I определяется как

, где ΔQΔQ — количество заряда, протекающего мимо данной области, а ΔtΔt — время, за которое заряд проходит мимо этой области.Единица СИ для электрического тока — ампер (А), названная в честь французского физика Андре-Мари Ампера (1775–1836). Один ампер — это один кулон в секунду, или

. 1 A=1 C/с. 1 A=1 C/с.

Электрический ток, движущийся по проводу, во многом подобен водяному току, движущемуся по трубе. Чтобы определить поток воды через трубу, мы можем подсчитать количество молекул воды, протекающих через данный участок трубы. Как показано на рис. 19.3, электрический ток очень похож. Мы подсчитываем количество электрических зарядов, протекающих по сечению проводника; в данном случае проволока.

Рис. 19.3 Электрический ток, протекающий по этому проводу, равен заряду, прошедшему через поперечное сечение А, деленному на время, за которое этот заряд проходит сечение А .

Предположим, что каждая частица q на рис. 19.3 несет заряд q=1 nCq=1 nC, и в этом случае показанный общий заряд будет ΔQ=5q=5 nC, ΔQ=5q=5 nC. Если эти заряды пролетят площадь А за время Δt=1 нс Δt=1 нс, то ток будет

19,1I=ΔQΔt=5 nC1 ns=5 A.I=ΔQΔt=5 nC1 ns=5 A.

Обратите внимание, что мы приписали положительный заряд зарядам на рис. 19.3. Обычно отрицательные заряды — электроны — представляют собой подвижный заряд в проводах, как показано на рис. 19.2. Положительные заряды обычно застревают в твердых телах и не могут свободно перемещаться. Однако, поскольку положительный ток, движущийся вправо, аналогичен отрицательному току равной величины, движущемуся влево, как показано на рис. 19.4, мы определяем обычный ток как текущий в том же направлении, в котором протекал бы положительный заряд, если бы он мог двигаться. .Таким образом, если не указано иное, предполагается, что электрический ток состоит из положительных зарядов.

Также обратите внимание, что один кулон — это значительное количество электрического заряда, поэтому 5 А — это очень большой ток. Чаще всего вы увидите ток порядка миллиампер (мА).

Рис. 19.4 (а) Электрическое поле направлено вправо, ток движется вправо, положительные заряды движутся вправо. (b) Эквивалентная ситуация, но с отрицательными зарядами, движущимися влево.Электрическое поле и ток по-прежнему находятся справа.

Snap Lab

Vegetable Current

Эта лаборатория помогает учащимся понять, как работает ток. Учитывая, что частицы, заключенные в трубе, не могут занимать одно и то же пространство, вталкивание большего количества частиц в один конец трубы вытеснит такое же количество частиц из противоположного конца. Это создает поток частиц.

Найдите соломинку и сушеный горошек, которые могут свободно перемещаться в соломе. Положите соломинку на стол и наполните ее горошком.Когда вы вставляете одну горошину с одного конца, с другого конца должна выйти другая горошина. Эта демонстрация является моделью электрического тока. Определите часть модели, которая представляет электроны, и часть модели, которая представляет подачу электроэнергии. За 30 с посчитайте, сколько горошин вы можете протолкнуть через соломинку. Когда закончите, вычислите ток горошин , разделив количество горошин на время в секундах.

Обратите внимание, что движение гороха основано на физическом столкновении горошин друг с другом; электроны толкают друг друга за счет взаимно отталкивающих электростатических сил.

Проверка захвата

Предположим, что через соломинку проходит четыре горошины в секунду. Если бы каждая горошина несла заряд в 1 нКл, какой был бы электрический ток через соломинку?

  1. Электрический ток равен заряду горошины, умноженному на 1 нКл/горошину.
  2. Электрический ток равен току горошины, рассчитанному в лаборатории, умноженному на 1 нКл/горошина.
  3. Электрический ток будет равен току, рассчитанному в лаборатории.
  4. Электрический ток равен заряду горошины, деленному на время.

Направление обычного тока — это направление, в котором будет течь положительный заряд . В зависимости от ситуации могут перемещаться положительные заряды, отрицательные заряды или и то, и другое. В металлических проводах, как мы видели, ток переносится электронами, поэтому движутся отрицательные заряды. В ионных растворах, таких как соленая вода, движутся как положительно заряженные, так и отрицательно заряженные ионы.Это верно и для нервных клеток. Чисто положительные токи относительно редки, но встречаются. История приписывает американскому политику и ученому Бенджамину Франклину описание тока как направления, в котором положительные заряды текут по проводу. Он назвал тип заряда, связанного с электронами, отрицательным задолго до того, как стало известно, что они несут ток во многих ситуациях.

Когда электроны движутся по металлической проволоке, они сталкиваются с препятствиями, такими как другие электроны, атомы, примеси и т. д.Электроны разлетаются от этих препятствий, как показано на рис. 19.5. Обычно электроны теряют энергию при каждом взаимодействии. Таким образом, для поддержания движения электронов требуется сила, которая обеспечивается электрическим полем. Электрическое поле в проводе направлено от конца провода с более высоким потенциалом к ​​концу провода с более низким потенциалом. Электроны, несущие отрицательный заряд, в среднем движутся (или дрейфуют ) в направлении, противоположном электрическому полю, как показано на рисунке 19.5.

Рис. 19.5 Свободные электроны, движущиеся в проводнике, часто сталкиваются с другими электронами и атомами. Показан путь одного электрона. Средняя скорость свободных электронов направлена ​​против электрического поля. Столкновения обычно передают энергию проводнику, поэтому для поддержания постоянного тока требуется постоянная подача энергии.

До сих пор мы обсуждали ток, который постоянно движется в одном направлении. Это называется постоянным током, потому что электрический заряд течет только в одном направлении.Постоянный ток часто называют DC током.

Многие источники электроэнергии, такие как гидроэлектростанция, показанная в начале этой главы, производят переменный ток, в котором направление тока меняется вперед и назад. Переменный ток часто называют , переменный ток . Переменный ток движется вперед и назад через равные промежутки времени, как показано на рис. 19.6. Переменный ток, поступающий из обычной настенной розетки, не меняет направление внезапно.Скорее, он плавно увеличивается до максимального тока, а затем плавно уменьшается до нуля. Затем он снова растет, но в противоположном направлении, пока не достигнет того же максимального значения. После этого она плавно уменьшается до нуля, и цикл начинается заново.

Рис. 19.6 При переменном токе направление тока меняется на противоположное через равные промежутки времени. На графике вверху показана зависимость тока от времени. Отрицательные максимумы соответствуют току, движущемуся влево.Положительные максимумы соответствуют току, движущемуся вправо. Между этими двумя максимумами ток регулярно и плавно чередуется.

К устройствам, использующим переменный ток, относятся пылесосы, вентиляторы, электроинструменты, фены и многие другие. Эти устройства получают необходимую им мощность, когда вы подключаете их к сетевой розетке. Настенная розетка подключена к электросети, которая обеспечивает переменный потенциал (потенциал переменного тока). Когда ваше устройство подключено к сети, потенциал переменного тока перемещает заряды вперед и назад в цепи устройства, создавая переменный ток.

Однако многие устройства используют постоянный ток, например компьютеры, сотовые телефоны, фонарики и автомобили. Одним из источников постоянного тока является батарея, которая обеспечивает постоянный потенциал (потенциал постоянного тока) между своими клеммами. Когда ваше устройство подключено к аккумулятору, потенциал постоянного тока перемещает заряд в одном направлении по цепи вашего устройства, создавая постоянный ток. Другой способ получения постоянного тока — использование трансформатора, который преобразует переменный потенциал в постоянный. Небольшие трансформаторы, которые можно подключить к настенной розетке, используются для зарядки ноутбука, мобильного телефона или другого электронного устройства.Люди обычно называют это зарядным устройством или аккумулятором , но это трансформатор, который преобразует переменное напряжение в постоянное напряжение. В следующий раз, когда кто-то попросит одолжить ваше зарядное устройство для ноутбука, скажите им, что у вас нет зарядного устройства для ноутбука, но они могут одолжить ваш переходник.

Рабочий пример

Ток при ударе молнии

Удар молнии может передать до 10201020 электронов из облака на землю. Если удар длится 2 мс, какова средняя сила тока в молнии?

СТРАТЕГИЯ

Используйте определение тока I=ΔQΔtI=ΔQΔt.Заряд ΔQΔQ из 10201020 электронов составляет ΔQ=neΔQ=ne, где n=1020n=1020 — число электронов, а e=−1,60×10−19 Ce=−1,60×10−19 C — заряд электрона. Это дает

19,2 ΔQ=1020×(-1,60×10-19 C)=-16,0 C. ΔQ=1020×(-1,60×10-19 C)=-16,0 C.

Время Δt=2×10−3 с Δt=2×10−3 с – это продолжительность удара молнии.

Решение

Сила тока при ударе молнии

19,3I=ΔQΔt=-16,0 C2×10−3 s=−8 kA.I=ΔQΔt=−16,0 C2×10−3 s=−8 kA.

Обсуждение

Знак минус отражает тот факт, что электроны несут отрицательный заряд.Таким образом, хотя электроны текут от облака к земле, положительный ток определяется как течет от земли к облаку.

Рабочий пример

Средний ток для зарядки конденсатора

В цепи, содержащей конденсатор и резистор, требуется 1 мин для зарядки конденсатора емкостью 16 мкФ от 9-вольтовой батареи. Какова средняя сила тока за это время?

СТРАТЕГИЯ

Мы можем определить заряд конденсатора, используя определение емкости: C=QVC=QV.Когда конденсатор заряжается от 9-вольтовой батареи, напряжение на конденсаторе будет V = 9   VV = 9   В. Это дает заряд

Подставляя это выражение для заряда в уравнение для тока I=ΔQΔtI=ΔQΔt, мы можем найти средний ток.

Решение

Средний ток

19,5I=ΔQΔt=CVΔt=(16×10−6 F)(9 V)60 s=2,4×10−6 A=2,4 µA.I=ΔQΔt=CVΔt=(16×10−6 F)(9 V) 60 с=2,4×10-6 А=2,4 мкА.

Обсуждение

Этот малый ток типичен для тока, встречающегося в цепях, подобных этой.

Закон

Ома для простых электрических цепей Рона Куртуса

SfC Главная > Физика > Электричество >

Рона Куртуса (обновлено 7 марта 2022 г.)

Закон Ома является наиболее фундаментальной формулой для простых электрических цепей . Он гласит, что электрический ток, проходящий через проводник, прямо пропорционален разности потенциалов на проводнике. Впервые он был сформулирован в 1827 году немецким физиком Георгом Омом во время экспериментов по изучению того, насколько хорошо металлы проводят электричество.

Закон Ома лучше всего проявляется в простой электрической цепи постоянного тока. Хотя это также применимо к цепям переменного тока, необходимо учитывать другие возможные переменные.

Соотношение между током, напряжением и сопротивлением в цепи позволяет вычислить одну переменную, если вы знаете значения двух других.

Возможные вопросы:

  • Что означают параметры в уравнении?
  • Какая конфигурация цепи?
  • Как вы применяете закон Ома?

Этот урок ответит на эти вопросы.Полезный инструмент: Преобразование единиц измерения



Уравнение

Закон Ома показывает взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением в простой электрической цепи. Самая простая форма уравнения:

В = ИК

где:

  • В напряжение в вольтах ( В )
  • I ток в амперах или амперах ( А )
  • R сопротивление в омах ( Ω — греческая буква омега)

Таким образом, если известны ток и сопротивление, можно использовать формулу для нахождения напряжения.

Используя Алгебру, вы можете изменить порядок переменных в соответствии с вашими потребностями. Например, если вы знаете напряжение и сопротивление и хотите найти ток, вы можете использовать:

И = В/Р

Или, если вы знаете напряжение и ток и хотите найти сопротивление, вы можете использовать:

Р = В/И

Конфигурация

Простая электрическая цепь состоит из металлических проводов, идущих к источнику питания и от него, а также источника сопротивления, такого как резисторы или лампочка, соединенные последовательно с источником.Типичным источником питания является батарея постоянного тока, хотя также может применяться генератор постоянного или переменного тока.

Примечание : Если цепь переменного тока включает такие компоненты, как конденсаторы или катушки индуктивности, закон Ома не применяется.

Простая цепь постоянного тока

Используя уравнение

Важность закона Ома заключается в том, что если вы знаете значение двух переменных в уравнении, вы можете определить третью. Вы можете измерить любой из параметров с помощью вольтметра.Большинство вольтметров или мультиметров измеряют напряжение, ток и сопротивление как для переменного, так и для постоянного тока.

Найти напряжение

Если известны ток и сопротивление, можно найти напряжение из В = I R . Например, если ток I = 0,2 А и сопротивление R = 1000 Ом , то

В = 0,2 А * 1000 Ом = 200 В

Найти текущий

Если вы знаете напряжение и сопротивление, вы можете использовать алгебру, чтобы изменить уравнение на I = V / R , чтобы найти ток.Например, если В = 110 В и R = 22000 Ом , то

I = 110 В / 22000 Ом = 0,005 А

Найти сопротивление

Если вы знаете напряжение и ток, вы можете использовать алгебру, чтобы изменить уравнение на R = V / I , чтобы найти сопротивление. Если В = 220 В и I = 5 А , то

R = 220 В / 5 А = 44 Ом

Резюме

Закон Ома представляет собой уравнение V = I R , которое показывает взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением в простой электрической цепи.Он может применяться как к цепям переменного, так и постоянного тока.


Будьте полны решимости сделать все возможное


Ресурсы и ссылки

Полномочия Рона Куртуса

Веб-сайты

Закон Ома: теория, схема и применение — с сайта EEEProject.com

Немного истории об Оме — Краткая история

Закон Ома — Объяснение, включая калькулятор закона Ома

Основные законы электротехники — включает теорию электрических цепей

Формулы электрических цепей — Уравнения высокого уровня для решения задач

Источники электроэнергии постоянного и переменного тока

Ресурсы по физике

Книги

(Примечание: Школа чемпионов может получать комиссионные от покупки книг)

Научитесь электричеству и электронике Стэн Гибилиско; Макгроу-Хилл; (2001) 34 доллара.95 — Руководство для профессионалов, любителей и техников, желающих изучить схемы переменного и постоянного тока


Поделиться этой страницей

Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:


Студенты и исследователи

Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/
electric_ohms_law.htm

Разместите его в качестве ссылки на своем веб-сайте или в качестве ссылки в своем отчете, документе или диссертации.

Copyright © Ограничения


Где ты сейчас?

Школа Чемпионов

Темы физики

Закон Ома для простых электрических цепей

Что такое закон Ома? Объяснение, формула и пример решения

Что такое закон Ома? Объяснение, формула и пример решения

Закон Ома

Зависимость между током через проводник и напряжением на проводнике впервые была обнаружена немецким ученым Джорджем Саймоном Омом.Это соотношение называется законом Ома, который можно сформулировать как;

Ток «I», протекающий по проводнику, прямо пропорционален разности потенциалов, т. е. напряжению «V» на его концах, при условии, что физические условия (т. е. температура, деформация и т. д.) не меняются.

Другими словами;

В любой электрической цепи ток «I» прямо пропорционален приложенному напряжению «V» и обратно пропорционален общему сопротивлению цепи «R», если физическое состояние цепи остается неизменным i.е. (температура контура не меняется)

математически,

I ∝ V   …   или   …   V ÷ I      =>     Где R = константа

Где «R» является константой пропорциональности и называется сопротивлением проводника.

Ток = Разность потенциалов ÷ Сопротивление

I = В ÷ R

Похожие сообщения:

Формулы и уравнения закона Ома

Для расчета и упрощения электрических цепей (измерение тока, напряжения и сопротивления) мы можем использовать закон Ома в следующих трех формах

1.

В = I x R

Напряжение = Ток x Сопротивление

Вольт = Ампер x Ом (Ом)

2.

I = В ÷ R

Ток = Напряжение ÷ Сопротивление

Ампер = Вольт ÷ Ом (Ом)

3.

Р = В ÷ I

Сопротивление = Напряжение ÷ Ток

Ом (Ом) = Вольт ÷ Ампер

Где:

Лучшее забавное объяснение закона Ома

Нажмите на картинку, чтобы увеличить

Закон Ома: простое и забавное объяснение
Или еще один забавный способ объяснить закон Ома

Нажмите на картинку, чтобы увеличить

Аналогия с толканием нагрузки на откосе для понимания закона Ома

 

Похожие сообщения:

Расчет электрических цепей по закону Ома Закон

Ома можно использовать для упрощения и анализа как простых, так и сложных электрических цепей.Существует несколько версий и уравнений, используемых для нахождения значений различных величин, таких как электрический ток, напряжение и сопротивление цепи.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.