Как читается закон ома для участка цепи. Закон Ома для участка цепи: формула, примеры расчетов и применение

, часть 3: Закон Ома, мощность и энергия | Джейсон Холл

Во второй части этой серии статей я представил введение в электрическое сопротивление. В этой статье я повторю некоторые принципы закона Ома, которые были представлены в предыдущих статьях, и представлю электрическую мощность и энергию. Я также кратко расскажу о программах SPICE и их использовании для анализа цепей.

Георг Ом определил, что ток (I) в цепи прямо пропорционален приложенному напряжению (E) и обратно пропорционален сопротивлению (R). Закон Ома гласит, что I = E/R. Уравнение можно изменить так, чтобы оно решало любую из трех переменных:

Обычно источник напряжения показан слева, а нагрузка (в данном случае резистор) показана справа со стрелкой, указывающей направление тока (условное направление):

На принципиальных схемах часто можно увидеть напряжение, представленное как E, так и V. Различие здесь заключается в том, что источники напряжения обозначаются буквой E, а нагрузки обозначаются буквой V. Также часто указывается полярность напряжения:

Электроэнергия (P) — скорость, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи. Единицей мощности в системе СИ является ватт.

Легко рассчитать мощность в ваттах, подводимую к нагрузке, используя уравнения для мощности. Допустим, у вас есть цепь с источником 120 В и нагрузкой с сопротивлением 15 Ом. Как вы можете видеть ниже, существует несколько способов расчета подаваемой мощности:

С точки зрения электричества, энергия — это просто мера мощности, подаваемой в единицу времени. Например, если лампочка мощностью 100 Вт горит в течение пятнадцати часов, энергия, используемая лампочкой, составляет (100 Вт) (15 часов) = 1500 Втч (ватт-часов).

В Северной Америке энергия измеряется в киловатт-часах, поэтому эквивалент равен 1500 Втч/1000 = 1,5 кВтч.

Программное обеспечение SPICE (программа моделирования с акцентом на интегральные схемы) часто используется в промышленности для проектирования схем и имитации их поведения. Существует множество продуктов, использующих SPICE, и в будущих статьях я буду использовать одну из этих программ под названием Multisim , чтобы проиллюстрировать сделанные выводы. LTspice — альтернатива Multisim с открытым исходным кодом.

Я создал простую резистивную цепь сверху в Multisim и подключил ваттметр для измерения мощности, подаваемой на нагрузку. Обратите внимание, что ток измеряется последовательно с нагрузкой (красные провода), а напряжение измеряется на нагрузке (синие провода):

• Ток в резистивной цепи пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.
• Закон Ома можно использовать для определения напряжения, тока и сопротивления.
• Источники напряжения часто обозначаются буквой E, а нагрузки обозначаются буквой V.
• Электрическая мощность — это скорость, с которой электрическая энергия передается в цепи, и измеряется в ваттах.
• Энергия является единицей измерения электрической мощности в единицу времени и измеряется в ватт-часах.
• Программное обеспечение SPICE используется в промышленности для облегчения проектирования и анализа схем.

В следующей серии статей я представлю базовый анализ цепей постоянного тока последовательных цепей, параллельных цепей и последовательно-параллельных цепей.

Знакомство с Законом Ома

Если вы ищете подробное руководство по Закону Ома, не ищите дальше! В этом сообщении блога мы обсудим все, что вам нужно знать об электричестве. Мы начнем с разговора о различных частях Колеса Закона Ома и о том, что они означают. Затем мы рассмотрим некоторые общие электрические термины и концепции. Наконец, мы поговорим о том, как использовать колесо закона Ома для решения задач. Готовы ли вы узнать об электричестве? Давайте начнем!

Что такое закон Ома?

Закон Ома — это самое важное уравнение во всем электричестве, и оно жизненно важно для понимания того, как работают электрические цепи [1].

Если вы удвоите напряжение, вы также удвоите ток.

Также стоит отметить, что уравнение закона Ома применимо только к цепям постоянного тока. Цепи переменного тока немного сложнее, но их можно упростить с помощью коэффициента мощности.

Кто разработал закон Ома?

Физик Георг Симон Ом был немцем, который открыл взаимосвязь между сопротивлением, током и напряжением. Это открытие стало известно как закон Ома. В 1827 году он опубликовал свои выводы .

Закон Ома представлен уравнением: В = IR

Это уравнение известно как формула закона Ома.

Как использовать закон Ома

Теперь, когда мы рассмотрели, что представляет каждый символ в уравнении закона Ома, пришло время применить эти знания и научиться рассчитывать электрические значения [2].

Первое, что вам нужно сделать, это определить, какие два из трех значений вам известны . Сделав это, вы можете найти неизвестное значение, используя следующее уравнение:

Например, вы хотите рассчитать V на резисторе с сопротивлением 12 Ом. В этом случае вы должны использовать уравнение V = IR . Подставляя значения, вы получаете:

В = 12 Ом * I

Теперь все, что вам нужно сделать, это найти I, чтобы получить значение тока. В этом случае I = V/R , поэтому:

I = 12/12

Отсюда видно, что напряжение на резисторе равно величине тока, протекающего через него.

Теперь вы можете подставлять различные значения для определения неизвестной величины.

Помните, что это уравнение справедливо только при постоянном сопротивлении. Если сопротивление изменится, то изменится ток и напряжение.

Что такое закон Ома?

Колесо закона Ома — очень полезный инструмент для понимания электричества и того, как оно работает. Это визуальное руководство, которое иллюстрирует взаимосвязь между сопротивлением, током и напряжением.

Колесо разделено на четыре квадранта. Каждый из них представляет различные значения V, I или R. Значения квадрантов:

• Напряжение: Разность потенциалов между двумя точками. Измеряется в вольтах .
• Ток: Скорость, с которой заряд течет по проводнику. Измеряется в амперах .
• Сопротивление: Противодействие течению тока. Измеряется в омах .
• Мощность (P): Скорость выполнения работы. Измеряется в ваттах.

Чтобы использовать колесо закона Ома, просто найдите квадрант, соответствующий значению, которое вы пытаетесь найти .

Кроме того, колесо закона Ома можно использовать для нахождения значения любых двух переменных, если известна третья переменная. Допустим, вы знаете значения сопротивления и напряжения, вы можете найти значение тока, найдя квадрант, содержащий эти значения.

Если вы когда-либо не уверены в том, как работает электричество, обязательно обратитесь к колесу закона Ома.

Важно отметить, что Колесо закона Ома не заменяет реальных знаний об электричестве. Это просто инструмент, который поможет вам понять концепции. Если вы хотите узнать больше об электричестве, обязательно проконсультируйтесь и с другими источниками.

Когда использовать колесо закона Ома

Теперь, когда мы рассмотрели основы колеса закона Ома, вам может быть интересно, когда оно пригодится. Правда в том, что этот инструмент можно использовать в самых разных ситуациях!

Вот лишь несколько примеров:

• Вы работаете с новым электрическим устройством и хотите понять его возможности — закон Ома подскажет, какой ток может выдержать это устройство.
• Вы хотите знать, как правильно подключить электрическую цепь — с помощью колеса вы можете определить нужный калибр провода.
• Вы устраняете неисправность в электрической цепи. Закон Ома может помочь вам точно определить проблемную область в цепи.
• Вам необходимо рассчитать рассеиваемую мощность резистора – формула рассеиваемой мощности включена в закон Ома!

Колесо закона Ома — отличный инструмент, который всегда под рукой, когда вы работаете с электричеством. Он прост в использовании и может стать настоящим спасением в крайнем случае.

Как видите, закон Ома — универсальный инструмент, который можно использовать в самых разных ситуациях. Есть бесчисленное множество других применений колеса закона Ома — это всего лишь несколько примеров.

Независимо от того, являетесь ли вы новичком, только изучающим основы электричества, или опытным профессионалом, это руководство вам пригодится. Итак, в следующий раз, когда вы будете работать с электричеством, обязательно вытащите свой верный закон Ома!

Примеры задач на закон Ома

Теперь, когда вы знаете, как использовать колесо закона Ома, давайте рассмотрим несколько примеров задач. Это поможет вам увидеть, как колесо можно использовать на практике для расчета различных величин, связанных с электрическим током, напряжением и сопротивлением.

Пример задачи №01:

У вас есть лампочка с сопротивлением 50 Ом. Вы знаете, что напряжение в электросети вашего дома составляет 120 вольт. Какой ток протекает через лампочку?

• Чтобы решить эту задачу, просто найдите точку на колесе, где пересекаются буквы «V» и «R». Итак, эта точка находится в «I» (текущем). А у вас ток через лампочку 0,24 ампера.

Пример задачи №02:

У вас есть тостер с сопротивлением 30 Ом. Вы знаете, что ток, протекающий через тостер, составляет 0,50 ампер. Какое напряжение на тостере?

• Чтобы найти решение, посмотрите на точку на колесе, где пересекаются «I» (ток) и «R» (сопротивление). Таким образом, эта точка находится в точке «V» (напряжение). Теперь вы знаете, что напряжение на тостере составляет 15 вольт.

Пример задачи №03:

У вас есть автомобильный аккумулятор с напряжением 12 вольт. Вы знаете, что ток, протекающий через автомобильный аккумулятор, составляет 25 ампер. Каково сопротивление автомобильного аккумулятора?

• Для решения задачи возьмите точку на колесе, где пересекаются «I» и «V». В данном случае это точка сопротивления. Значит сопротивление автомобильного аккумулятора 0,48 Ом.

Пример задачи №04:

Карьера электрика: все, что вы должны знать

Вы хотите построить цепь с напряжением 12 вольт и током 0,50 ампер. Каким должно быть сопротивление цепи?

• Чтобы решить эту задачу, найдите точку на колесе, где пересекаются ток и напряжение. Теперь эта точка находится в «R». Отсюда получаем, что сопротивление цепи должно быть 24 Ом.

Как видите, использование колеса закона Ома — это быстрый и простой способ решения задач, связанных с электрическим током, напряжением и сопротивлением. Всего за несколько секунд вы можете вычислить значения, которые в противном случае заняли бы гораздо больше времени.

Принципы закона Ома

Существует два основных принципа закона Ома: пропорциональная и обратно пропорциональная.

• Пропорциональный: Это когда напряжение и ток равны. В этом случае сопротивление остается прежним.
• Обратная пропорциональность: Это когда напряжение и ток обратно пропорциональны друг другу. В этом принципе меняется сопротивление.

На этих принципах основан закон Ома.

Колесо закона Ома: сравнение ключевых индикаторов

Чтобы полностью понять его важность, необходимо понимать различные индикаторы, связанные с его использованием . В этой таблице представлено сравнение ключевых показателей, связанных с колесом закона Ома, включая их определения, формулы и единицы измерения. Понимая эти индикаторы, люди могут глубже понять, как применять колесо закона Ома при решении сложных проблем в электрических цепях.

Обратите внимание, что Колесо Закона Ома не имеет конкретной формулы или единицы, как это наглядное пособие, помогающее определить напряжение, ток, сопротивление и мощность с использованием трех формул, перечисленных выше.

Часто задаваемые вопросы

Почему мы используем закон Ома?

Закон Ома используется для описания соотношения между V, I и R в электрической цепи. Используя этот закон, мы можем определить величину тока, протекающего через цепь, при заданном напряжении и сопротивлении. Кроме того, мы можем рассчитать падение напряжения на резисторе с учетом тока и сопротивления. Наконец, мы можем определить сопротивление материала при заданном напряжении и токе.

Как закон Ома используется в повседневной жизни?

Закон Ома по-разному используется в нашей повседневной жизни. Например, когда мы заряжаем наши телефоны в течение ночи, мы используем закон Ома, чтобы обеспечить правильное количество тока, протекающего через зарядный шнур, чтобы наши телефоны не перезаряжались. Кроме того, когда мы регулируем громкость в наших стереосистемах, мы используем закон Ома для расчета сопротивления в цепи, чтобы мы могли контролировать величину тока, протекающего через динамики.

Почему я в электронике?

Буква «I» используется для обозначения тока в электронике, потому что это символ силы. В электрической цепи ток является мерой потока заряда через материал. Единицей измерения тока в системе СИ является ампер (А).

В чем разница между переменным и постоянным током?

Переменный и постоянный ток представляют собой два типа тока, протекающего по электрическим цепям.

• Переменный ток течет в одном направлении, затем периодически меняет направление. Частота этого обращения измеряется в герцах (Гц).
• Постоянный ток течет только в одном направлении.

Переменный ток используется в наших домах, а постоянный ток используется в батареях.

Почему колесо закона Ома используется в электротехнике?

Колесо закона Ома представляет собой графическое представление отношений между напряжением, током и сопротивлением . Это полезный инструмент для понимания того, как эти величины взаимодействуют друг с другом в электрических цепях.

Колесо закона Ома можно использовать для определения значений неизвестных величин в цепи, а также для анализа поведения цепей в различных условиях. Это также ценный учебный инструмент, поскольку он может помочь учащимся визуализировать отношения между этими важными понятиями.

Как можно использовать колесо закона Ома для решения задач?

Колесо закона Ома можно использовать для решения задач путем понимания взаимосвязей между напряжением, током и сопротивлением. С помощью колеса можно определить значения любых двух переменных, если известна третья. Например, если вы знаете напряжение и сопротивление в цепи, вы можете использовать колесо, чтобы найти значение тока.

Другой способ использования колеса закона Ома — выяснить, что происходит, когда изменяется одна из переменных в цепи. Например, если вы увеличите сопротивление в цепи, как это повлияет на ток? Вы можете использовать колесо закона Ома, чтобы узнать.

Наконец, вы можете использовать колесо закона Ома для устранения неполадок в цепи. Например, если вы знаете напряжение и ток в цепи, но сопротивление неизвестно, вы можете использовать колесо, чтобы узнать, каким может быть сопротивление.

Каковы некоторые ограничения колеса закона Ома?

Колесо закона Ома — отличный инструмент, который поможет вам визуализировать взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением . Однако существуют некоторые ограничения на использование этого инструмента. Одно из самых больших ограничений заключается в том, что оно применяется только к линейным схемам. Это означает, что если у вас есть схема с несколькими резисторами или другими нелинейными компонентами, колесо закона Ома не будет точным.

Какие преимущества дает использование колеса закона Ома?

Колесо закона Ома — отличный инструмент для понимания электрических цепей . Это может помочь вам определить сопротивление цепи, падение напряжения на резисторе и ток в цепи. Кроме того, колесо закона Ома можно использовать для определения мощности, рассеиваемой в цепи.

Еще одним преимуществом использования колеса закона Ома является то, что он может помочь вам решить сложные проблемы . Например, если вы знаете напряжение на резисторе и ток, протекающий через него, вы можете использовать колесо закона Ома, чтобы найти сопротивление резистора.

Наконец, колесо закона Ома — удобный инструмент , который нужно иметь при работе с электрическими цепями. Это может помочь вам устранять неполадки и выполнять расчеты быстро и легко.

Есть ли недостатки в использовании колеса закона Ома?

Основным недостатком использования колеса закона Ома является то, что его можно сбить с толку, чтобы посмотреть и понять . Колесо разделено на разные секции, каждая со своим символом и значением. Если вы не знаете, на что смотрите, может быть трудно понять все это.

Закон Ома также нельзя применить к нелинейным системам . Сюда входят системы, в которых сопротивление изменяется в зависимости от напряжения или тока, например, в транзисторе. В этих случаях для определения зависимости между напряжением, током и сопротивлением должны использоваться другие законы.

Как запомнить колесо закона Ома?

Одна из частых ошибок, которую совершают учащиеся при запоминании колеса закона Ома, заключается в том, что они пытаются запомнить всю информацию сразу. Это часто подавляет и может привести к разочарованию. Вместо этого важно сосредоточиться на одном небольшом разделе за раз. Например, начните с запоминания формулы закона Ома (V = IR) . Затем, как только вы освоите это, переходите к запоминанию определений напряжения, тока и сопротивления. Как только вы освоите эти основы, вы сможете перейти к более сложным концепциям, таким как параллельные и последовательные схемы. Какой бы метод вы ни выбрали, важно регулярно практиковаться, чтобы вы могли вспомнить информацию, когда она вам понадобится.

Что означает P в законе Ома?

P обозначает мощность и измеряется в ваттах . Мощность – это скорость, с которой совершается работа или используется энергия. По закону Ома P=IV, поэтому мощность равна произведению тока на напряжение.

Стандартной единицей измерения электрической мощности является ватт (Вт). Один ватт равен одному джоулю в секунду (Дж/с). Электрическая мощность может быть рассчитана с использованием либо значений напряжения и тока, либо значения сопротивления с использованием напряжения или тока.

Всегда ли верен закон Ома?

Нет, закон Ома не всегда верен . Это верно только тогда, когда сопротивление в цепи остается постоянным. Если сопротивление изменилось, то закон Ома больше не действует.

Однако существуют определенные условия, при которых закон Ома может быть приближен к истинному. Например, если напряжение и ток в цепи малы, а температура постоянна, то закон Ома будет верен.

В таких случаях закон Ома является 100% точной моделью того, как ток протекает через резистор.

Полезное видео: Теория электричества: Понимание колеса закона Ома

Заключительные мысли

Независимо от того, являетесь ли вы студентом, профессионалом или просто тем, кто интересуется электричеством, понимание колеса закона Ома имеет важное значение.