Что такое закон Ома для полной цепи. Как применяется формула закона Ома. Какие величины связывает закон Ома. Примеры расчетов по закону Ома для полной цепи.
Что представляет собой закон Ома для полной цепи?
Закон Ома для полной цепи — это фундаментальный физический закон, описывающий взаимосвязь между силой тока, напряжением и сопротивлением в замкнутой электрической цепи. Он был открыт немецким физиком Георгом Омом в 1827 году и стал одним из основополагающих законов электротехники.
Суть закона Ома для полной цепи заключается в следующем: сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.
Формула закона Ома для полной цепи
Математически закон Ома для полной цепи выражается формулой:
I = E / (R + r)
где:
- I — сила тока в цепи
- E — электродвижущая сила источника
- R — внешнее сопротивление цепи
- r — внутреннее сопротивление источника
Эта формула позволяет рассчитать силу тока, зная ЭДС источника и полное сопротивление цепи.

Чем отличается закон Ома для полной цепи от закона Ома для участка цепи?
Основное отличие заключается в том, что закон Ома для полной цепи учитывает внутреннее сопротивление источника тока. Формула закона Ома для участка цепи имеет вид:
I = U / R
где U — напряжение на участке. В полной цепи вместо напряжения фигурирует ЭДС источника, а к внешнему сопротивлению добавляется внутреннее сопротивление источника.
Как применяется закон Ома для полной цепи на практике?
Закон Ома для полной цепи широко используется в электротехнике и электронике для расчета параметров электрических цепей. Некоторые практические применения:
- Определение силы тока в цепи при известных ЭДС и сопротивлении
- Расчет необходимой ЭДС источника для получения заданного тока
- Вычисление полного сопротивления цепи
- Анализ работы источников питания под нагрузкой
- Проектирование электрических схем
Примеры расчетов по закону Ома для полной цепи
Рассмотрим несколько примеров применения формулы закона Ома для полной цепи:

Пример 1
Дано: ЭДС источника E = 12 В, внешнее сопротивление R = 5 Ом, внутреннее сопротивление r = 1 Ом.
Найти: силу тока I в цепи.
Решение:
I = E / (R + r) = 12 / (5 + 1) = 12 / 6 = 2 А
Ответ: сила тока в цепи равна 2 А.
Пример 2
Дано: ЭДС источника E = 220 В, сила тока I = 0.5 А, внутреннее сопротивление r = 2 Ом.
Найти: внешнее сопротивление R цепи.
Решение:
R = E / I — r = 220 / 0.5 — 2 = 440 — 2 = 438 Ом
Ответ: внешнее сопротивление цепи равно 438 Ом.
Какие факторы влияют на точность расчетов по закону Ома?
При практическом применении закона Ома для полной цепи следует учитывать ряд факторов, влияющих на точность расчетов:
- Нелинейность элементов цепи
- Падение напряжения на соединительных проводах
- Наличие переходных процессов в цепи
- Влияние электромагнитных полей
Для повышения точности необходимо учитывать эти факторы и при необходимости вносить поправки в расчеты.
Ограничения применимости закона Ома для полной цепи
Закон Ома для полной цепи имеет ряд ограничений в применении:

- Справедлив только для линейных цепей
- Не учитывает емкостные и индуктивные свойства цепи
- Применим лишь для постоянного тока или квазистационарных процессов
- Не описывает поведение полупроводниковых приборов
В более сложных случаях требуется использование других методов анализа электрических цепей.
Как закон Ома для полной цепи связан с другими законами электротехники?
Закон Ома для полной цепи тесно связан с другими фундаментальными законами электротехники:
- Законы Кирхгофа дополняют закон Ома при анализе разветвленных цепей
- Закон Джоуля-Ленца позволяет рассчитать тепловыделение в цепи
- Закон электромагнитной индукции Фарадея объясняет возникновение ЭДС
- Теорема Тевенена использует закон Ома для упрощения сложных цепей
Совместное применение этих законов позволяет проводить комплексный анализ электрических цепей и систем.
Заключение
Закон Ома для полной цепи является одним из базовых законов электротехники. Он позволяет анализировать работу замкнутых электрических цепей, рассчитывать их параметры и проектировать различные электронные устройства. Несмотря на некоторые ограничения, этот закон остается важнейшим инструментом в арсенале инженеров-электриков и электронщиков.

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.
Содержание
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:
- ej = aE
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 переменного тока
Как понять Закон Ома: простое объяснение для чайников с формулой и понятиями
Закон Ома для однородного участка цепи – формула
Закон Ома для полной и не полной электрической цепи, формула и правильное определение
Мультиметр: назначение, виды, обозначение, маркировка, что можно измерить мультиметром
Закон Ома для неоднородного участка цепи простым языком для чайников
Закон Ома для полной цепи
Зако́н Ома — это физический закон, определяющий связь между напряжением, силой тока и сопротивлением проводника в электрической цепи.
Закон Ома формулируется так: Сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к участку, и обратно пропорциональна характеристике участка, которую называют электрическим сопротивлением этого участка.
Ток, А | Напряжение, В | Сопротивление, Ом | Мощность, Вт |
---|---|---|---|
I | U | R | P |
Содержание
|
История закона Ома
Георг Ом, проводя эксперименты с проводником, установил, что сила тока I в проводнике пропорциональна напряжению U, приложенному к его концам:
- ,
или
- .
Коэффициент пропорциональности назвали электропроводностью, а величину принято именовать электрическим сопротивлением проводника.
Закон Ома был открыт в 1827 году.
Закон Ома в интегральной форме
Схема, иллюстрирующая три составляющие закона Ома
Диаграмма, помогающая запомнить закон Ома. Нужно закрыть искомую величину, и два других символа дадут формулу для ее вычисления
Закон Ома для участка электрической цепи имеет вид:
- U = RI
где:
- U — напряжение или разность потенциалов,
- I — сила тока,
- R — сопротивление.
Закон Ома также применяется ко всей цепи, но в несколько изменённой форме:
- ,
где:
- — ЭДС цепи,
- I — сила тока в цепи,
- R — сопротивление всех элементов цепи,
- r — внутреннее сопротивление источника питания.
Закон Ома в дифференциальной форме
Сопротивление R зависит как от материала, по которому течёт ток, так и от геометрических размеров проводника. Полезно переписать закон Ома в так называемой дифференциальной форме, в которой зависимость от геометрических размеров исчезает, и тогда закон Ома описывает исключительно электропроводящие свойства материала. Для изотропных материалов имеем:
где:
- — вектор плотности тока,
- σ — удельная проводимость,
- — вектор напряжённости электрического поля.
Все величины, входящие в это уравнение, являются функциями координат и, в общем случае, времени. Если материал анизотропен, то направления векторов плотности тока и напряжённости могут не совпадать. В этом случае удельная проводимость является тензором ранга (1, 1).
Раздел физики, изучающий течение электрического тока в различных средах, называется электродинамикой сплошных сред.
Закон Ома для переменного тока
Если цепь содержит не только активные, но и реактивные компоненты (ёмкости, индуктивности), а ток является синусоидальным с циклической частотой ω, то закон Ома обобщается; величины, входящие в него, становятся комплексными:
где:
- U = U0eiωt — напряжение или разность потенциалов,
- I — сила тока,
- Z = Re—iδ — комплексное сопротивление (импеданс),
- R = (Ra2+Rr2)1/2 — полное сопротивление,
- Rr = ωL — 1/ωC — реактивное сопротивление (разность индуктивного и емкостного),
- Rа — активное (омическое) сопротивление, не зависящее от частоты,
- δ = —arctg Rr/Ra — сдвиг фаз между напряжением и силой тока.
При этом переход от комплексных переменных в значениях тока и напряжения к действительным (измеряемым) значениям может быть произведен взятием действительной или мнимой части (но во всех элементах цепи одной и той же!) комплексных значений этих величин. Соответственно, обратный переход строится для, к примеру,
U = U0sin(ωt + φ) подбором такой , что . Тогда все значения токов и напряжений в схеме надо считать какЕсли ток изменяется во времени, но не является синусоидальным (и даже периодическим), то его можно представить как сумму синусоидальных Фурье-компонент. Для линейных цепей можно считать компоненты фурье-разложения тока действующими независимо.
Также необходимо отметить, что закон Ома является лишь простейшим приближением для описания зависимости тока от разности потенциалов и для некоторых структур справедлив лишь в узком диапазоне значений. Для описания более сложных (нелинейных) систем, когда зависимостью сопротивления от силы тока нельзя пренебречь, принято обсуждать вольт-амперную характеристику.
Объяснение закона Ома
Закон Ома можно просто объяснить при помощи теории Друде
См. также
- Правила Кирхгофа
Ом — электрические расчеты
» Домашняя электропроводка
» Справочник по электропроводке
» Схемы электропроводки в жилом доме
» Жилая электропроводка: Руководство по домашней электропроводке
» Нужна помощь с электрикой? Получите быстрый ответ! Спросите электрика
Дэйв Ронджи Резюме: Формула закона Ома и как она используется для определения электрических нагрузок в ваттах, вольтах и амперах. Закон Ома очень полезен, чтобы помочь нам понять размеры электрических цепей для домашней электрической системы. ![]() |
Узнайте, чем делятся другие, на Спросите электрика:
Я думаю, это здорово, что кто-то готов помочь другим вот так. Нам нужно больше таких людей в этом мире. Фил из города Думагете, Великобритания
Базовая формула закона сопротивления для расчета электропроводки
Видео по электромонтажу Как подключить розетку GFCI без заземляющего провода ПРИМЕЧАНИЕ. Список всех моих полезных видео Будет отображаться в конце этого видео Так что продолжайте смотреть, а я помогу вам подключить правильно! Посмотрите мой канал на YouTube:
» Спроси у электрика «
и подписывайтесь!Расчеты по закону Ома для электротехники
Использование закона Ома позволяет получить информацию, необходимую для понимания того, как проектировать электрические цепи.
Эта формула работает с тремя основными переменными и, в зависимости от того, что известно, может дать отсутствующий коэффициент, необходимый для определения размера цепи.
Закон Ома также используется при проектировании приборов и создании электрического оборудования и устройств.
стиль=»очистить: слева»>
Пример: Схема микроволновой печи | ||
Планирование схемы: Устройство ________________ Вольт _________________ Ампер ________________ Количество ______________ Размер цепи Ампер ______ Сечение провода ____________ См. таблицу размеров проводов | 66 | Формула закона Ома для преобразования ватт: (пересчет ватт в ампер) ватт/вольт x количество = *общее количество ампер. * Примечание. Сюда не входят коэффициент мощности или падение напряжения (длина провода). Зная номинальную мощность цепи в амперах, расчет по закону Ома не требуется. |
Знакомство с маркировкой электрооборудования и приборов |
Преобразование ватт в киловатт/часВопрос: Не подскажете, как перевести ватты в киловатты/часы? Ответ Дейва: Исходя из этого, если 6000 ватт энергии потребляются в течение одного часа, то это будет 6000 ватт в час. Счетчик ватт-часов измеряет, сколько ватт электроэнергии потребляется в час.
Счета за электроэнергию часто включают период пикового спроса, когда наибольшее количество электроэнергии потребляется за один час. |
|
|
Самый безопасный способ проверки электрических устройств и идентификации электрических проводов! Бесконтактный электрический тестер Самый быстрый способ проверить неисправность электропроводки! Тестер розеток Снимите изоляцию проводов, не надрезая и не повреждая электрический провод! Инструмент для зачистки проводов и кусачки стиль=»очистить: слева»> |
|
|
Изучение электропроводки Обучающие видеоролики по электромонтажу |
|
» Как ПРАВИЛЬНО подключить!« Проводите уверенно! Полностью иллюстрированный Мгновенная загрузка Теперь вы можете Проводите как профессионал! |
Последние отзывы Я думаю, что ваш сайт предлагает самую четкую и лучшую информацию об электротехнике для домовладельцев, которую я когда-либо видел в сети.![]() Пол, из Фоксборо, Массачусетс Жаль, что я не нашел этот сайт раньше, это, безусловно, лучший ресурс, связанный с электричеством, который я нашел в Интернете. Люблю этот сайт для офисного работника, который ничего не смыслит в электропроводке. Этот сайт намного лучше, чем 3 книги, которые я только что купил, я бы хотел, чтобы я пришел сюда первым. Спасибо за ответ на мой вопрос. Подробнее Комментарии Оставить комментарий |
Закон Ома – определение, формула, применение, ограничения
Согласно закону Ома, напряжение или разность потенциалов между двумя точками пропорциональны току электричества, протекающему через сопротивление, а сопротивление цепи пропорционально к току или электричеству, проходящему через сопротивление. V=IR – это формула закона Ома. Георг Симон Ом, немецкий физик, открыл связь между током, напряжением и отношениями. Давайте подробнее рассмотрим закон Ома, сопротивление и его приложения.
Что такое закон Ома?
Напряжение, ток и сопротивление — три основных компонента электричества. Закон Ома изображает прямую связь между этими тремя переменными. Согласно закону Ома, ток, протекающий по проводнику между двумя точками, пропорционален напряжению на проводнике.
Диаграмма зависимости напряжения от силы тока
Формула закона Ома
Это одно из самых фундаментальных правил электротехники. Это помогает в расчете мощности элемента, КПД, тока, напряжения и сопротивления в электрической цепи.
В ∝ R
В = I × R
Здесь
- В — напряжение,
- I — ток, а9 R 9 — сопротивление.
Единицей сопротивления в системе СИ является ом, который обозначается Ω.
Применение закона Ома
Когда известны два других числа, закон Ома можно использовать для определения напряжения, тока, импеданса или сопротивления линейной электрической цепи.
Основные применения закона Ома:
- Это также упрощает расчет мощности.
- Чтобы сохранить желаемое падение напряжения между электрическими компонентами, используется закон Ома.
- Необходимо определить напряжение, сопротивление или ток электрической цепи.
- Закон Ома также используется для перенаправления тока в амперметрах постоянного тока и других шунтах постоянного тока.
Как установить зависимость ток-напряжение?
Отношение V ⁄ I остается постоянным для заданного сопротивления при установлении связи ток-напряжение, поэтому график разности потенциалов (V) и тока (I) должен представлять собой прямую линию.
Как узнать неизвестные значения сопротивления?
Постоянное соотношение определяет неизвестные значения сопротивления. Сопротивление провода с однородным поперечным сечением зависит от длины (L) и площади поперечного сечения (А). Это также зависит от температуры проводника.
Сопротивление при заданной температуре
R = ρ L ⁄ A
Здесь ρ — удельное сопротивление или удельное сопротивление, а также характеристика материала провода.
Удельное сопротивление или удельное сопротивление материала провода составляет Ток может течь только в одном направлении в односторонних сетях. В таких сетях используются диоды, транзисторы и другие электронные компоненты.
Нелинейные компоненты также не подпадают под действие закона Ома. Нелинейные компоненты имеют ток, который не пропорционален приложенному напряжению, что означает, что значение сопротивления этих элементов изменяется в зависимости от напряжения и тока. Тиристор является примером нелинейного элемента. Резисторы
Одним из важнейших компонентов электрических цепей является резистор.
Поскольку они состоят из смеси глины или углерода, они являются хорошими проводниками и хорошими изоляторами. На большинстве резисторов видны четыре цветные полосы. Первая и вторая полосы показывают первую и вторую цифры значения соответственно. Цифры значений умножаются в третьей полосе, а допуск определяется в четвертой полосе. Если нет четвертой полосы, предполагается, что допуск составляет плюс-минус 20 %.
Сопротивление в серии
Серия представляет собой группу связанных элементов, например, вдоль линии, в ряду или в определенном порядке. В электронике последовательное сопротивление означает, что резисторы соединены последовательно и что ток может проходить только через один канал.
Законы последовательных цепей
- Общее сопротивление цепи состоит из отдельных сопротивлений.
- Общее напряжение представляет собой сумму отдельных напряжений в цепи.
- Через каждую точку цепи протекает одинаковый ток.
Сопротивление в параллельном соединении
Параллельное соединение может быть организовано различными способами. Большая часть проводки в реальном мире выполняется параллельно, так что напряжение, подаваемое на любую часть сети, такое же, как напряжение, подаваемое на любой другой ее участок.
Законы параллельных цепей
- Обратная величина сопротивления всех компонентов в сумме составляет обратную величину сопротивления общей цепи.
- Общее потребление тока представляет собой сумму отдельных токов, потребляемых в цепи.
- Каждая точка цепи имеет одинаковое напряжение.
Примеры задач
Задача 1. Найти сопротивление электрической цепи при напряжении питания 15 В и силе тока 3 мА.
Решение:
Дано:
В = 15 В,
I = 3 мА = 0,003 А
Сопротивление электрической цепи определяется как:
R = V / I
= 15 В / 0,003 А
= 5000 Ом
= 5 кОм
Следовательно, сопротивление электрической цепи равно 5 кОм .
Задача 2. Если сопротивление электрического утюга равно 10 Ом и через сопротивление протекает ток 6 А. Найдите напряжение между двумя точками.
Решение:
Дано:
I = 6 A
R = 10 Ом
Формула для расчета напряжения:
В = I × R
В = 6 А × 10 Ом
= 60 В
Следовательно, напряжение между двумя точками равно 60 В .
Задача 3. Когда нарушается закон Ома?
Решение:
Поведение полупроводников и односторонних устройств, таких как диоды, определяется законом Ома. Если физические факторы, такие как температура и давление, не поддерживаются постоянными, закон Ома может не обеспечить ожидаемых эффектов.
Проблема 4: Почему закон Ома не применим к полупроводникам?
Решение:
Полупроводниковые приборы имеют нелинейный характер, поэтому к ним не применим закон Ома.