Напряжение закон ома. Закон Ома: формулы, применение и расчеты в электрических цепях

Что такое закон Ома и как он применяется в электротехнике. Как рассчитать напряжение, силу тока и сопротивление по закону Ома. Примеры решения задач с использованием закона Ома для участка цепи и полной цепи. Особенности применения закона Ома для цепей постоянного и переменного тока.

Сущность закона Ома и его математическое выражение

Закон Ома является одним из фундаментальных законов электротехники, устанавливающим связь между тремя важнейшими электрическими величинами: силой тока, напряжением и сопротивлением. Он был открыт немецким физиком Георгом Омом в 1826 году.

Формулировка закона Ома для участка цепи звучит следующим образом:

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

Математически закон Ома выражается формулой:

I = U / R

где:

• I — сила тока (в амперах, А)
• U — напряжение (в вольтах, В)
• R — сопротивление (в омах, Ом)

Из этой базовой формулы можно вывести еще две:

U = I * R

R = U / I

Применение закона Ома для расчета электрических цепей

Закон Ома позволяет рассчитать любую из трех величин (ток, напряжение, сопротивление), если известны две другие. Рассмотрим несколько примеров применения закона Ома для расчетов в простых электрических цепях.

Пример 1. Расчет силы тока

К резистору сопротивлением 100 Ом приложено напряжение 12 В. Определить силу тока, протекающего через резистор.

Решение:

Используем формулу I = U / R

I = 12 В / 100 Ом = 0,12 А

Ответ: через резистор протекает ток 0,12 А или 120 мА.

Пример 2. Расчет напряжения

Через лампу накаливания протекает ток 0,5 А. Сопротивление нити накала лампы в рабочем состоянии 44 Ом. Определить напряжение на лампе.

Решение:

Используем формулу U = I * R

U = 0,5 А * 44 Ом = 22 В

Ответ: напряжение на лампе составляет 22 В.

Пример 3. Расчет сопротивления

При подключении электроприбора к сети 220 В через него протекает ток 2 А. Определить сопротивление электроприбора.

Решение:

Используем формулу R = U / I

R = 220 В / 2 А = 110 Ом

Ответ: сопротивление электроприбора составляет 110 Ом.

Закон Ома для полной цепи

Закон Ома для полной цепи учитывает не только сопротивление нагрузки, но и внутреннее сопротивление источника тока. Он формулируется следующим образом:

Сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

Математическое выражение закона Ома для полной цепи:

I = E / (R + r)

где:

• I — сила тока в цепи
• E — электродвижущая сила источника
• R — сопротивление внешней части цепи (нагрузки)
• r — внутреннее сопротивление источника тока

Особенности применения закона Ома для цепей переменного тока

При расчете цепей переменного тока закон Ома применяется с учетом следующих особенностей:

1. Вместо сопротивления R используется полное сопротивление Z, учитывающее активное, емкостное и индуктивное сопротивления.
2. Под напряжением U и током I понимаются действующие (эффективные) значения этих величин.
3. Формула закона Ома для цепи переменного тока имеет вид: I = U / Z
4. Полное сопротивление Z рассчитывается по формуле: Z = √(R² + (XL — XC)²), где XL — индуктивное сопротивление, XC — емкостное сопротивление.

Границы применимости закона Ома

Хотя закон Ома широко применяется в электротехнике, важно помнить о границах его применимости:

• Закон справедлив только для проводников, обладающих линейной вольт-амперной характеристикой.
• Он не применим к полупроводниковым приборам и некоторым другим нелинейным элементам.
• При очень высоких напряженностях электрического поля закон Ома нарушается даже для металлических проводников.
• В сверхпроводниках закон Ома не выполняется.

Практическое значение закона Ома

Закон Ома имеет огромное практическое значение в электротехнике и электронике:

• Он позволяет рассчитывать параметры электрических цепей и их элементов.
• На основе закона Ома проектируются электрические сети и системы электроснабжения.
• С его помощью выбираются номиналы резисторов, предохранителей и других компонентов электрических схем.
• Закон Ома лежит в основе методов измерения электрических величин.
• Он используется при диагностике и поиске неисправностей в электрооборудовании.

Заключение

Закон Ома является одним из базовых законов электротехники, устанавливающим фундаментальную связь между током, напряжением и сопротивлением в электрических цепях. Несмотря на кажущуюся простоту, этот закон имеет широчайшее практическое применение и лежит в основе расчета и проектирования электрических и электронных устройств. Понимание и умение применять закон Ома — необходимый навык для всех, кто работает в области электротехники и электроники.

Закон Ома для участка цепи

Основным законом электротехники, при помощи которого можно изучать и рассчитывать электрические цепи, является закон Ома, устанавливающий соотношение между током, напряжением и сопротивлением. Необходимо отчетливо понимать его сущность и уметь правильно пользоваться им при решении практических задач. Часто в электротехнике допускаются ошибки из-за неумения правильно применить закон Ома. 

Закон Ома для участка цепи гласит: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. 

Если увеличить в несколько раз напряжение, действующее в электрической цепи, то ток в этой цепи увеличится во столько же раз. А если увеличить в несколько раз сопротивление цепи, то ток во столько же раз уменьшится. Подобно этому водяной поток в трубе тем больше, чем сильнее давление и чем меньше сопротивление, которое оказывает труба движению воды. 

Чтобы выразить закон Ома математически наиболее просто, считают, что сопротивление проводника, в котором при напряжении 1 В проходит ток 1 А, равно 1 Ом.

Ток в амперах можно всегда определить, если разделить напряжение в вольтах на сопротивление в омах. Поэтому закон Ома для участка цепи записывается следующей формулой: 

I = U/R. 

Магический треугольник  

Любой участок или элемент электрической цепи можно охарактеризовать при помощи трёх характеристик: тока, напряжения и сопротивления. 

Как использовать треугольник Ома: закрываем искомую величину — два других символа дадут формулу для её вычисления. Кстати, законом Ома называется только одна формула из треугольника – та, которая отражает зависимость тока от напряжения и сопротивления. Две другие формулы, хотя и являются её следствием, физического смысла не имеют.  

Расчеты, выполняемые с помощью закона Ома для участка цепи, будут правильны в том случае, когда напряжение выражено в вольтах, сопротивление в омах и ток в амперах. Если используются кратные единицы измерений этих величин (например, миллиампер, милливольт, мегаом и т. д.), то их следует перевести соответственно в амперы, вольты и омы. Чтобы подчеркнуть это, иногда формулу закона Ома для участка цепи пишут так:

ампер = вольт/ом

Можно также рассчитывать ток в миллиамперах и микроамперах, при этом напряжение должно быть выражено в вольтах, а сопротивление — в килоомах и мегаомах соответственно. 

Закон Ома для участка цепи

В предыдущих параграфах были рассмотрены три величины, с которыми мы имеем дело во всякой электрической цепи, —

это сила тока, напряжение и сопротивление. Эти величины связаны между собой. Зависимость силы тока от напряжения мы уже установили. В этом параграфе на основании опытов было показано, что сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению на концах проводника, или, что-то же, на концах участка цепи; так как проводник является частью (участком) электрической цепи.

В описанных опытах сопротивление проводника (участка цепи) не менялось, менялось только напряжение на его концах. Поэтому можно сказать, что сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению на концах проводника, если при этом сопротивление проводника не меняется.

Чтобы ответить на вопрос, как зависит сила тока в цепи от сопротивления, обратимся к опыту.

На рисунке 259 изображена электрическая цепь, источником тока в которой является аккумулятор. В эту цепь по очереди включают проводники, обладающие

различными сопротивлениями. Напряжение на концах проводника во время опыта поддерживается постоянным. За этим следят по показаниям вольтметра. Силу тока в цепи измеряют амперметром.

Ниже в таблице приведены результаты опытов с тремя различными проводниками:

В первом опыте сопротивление проводника 1 Ом и сила тока в цепи 2 А. Сопротивление второго проводника 2 Ом, т. е. в два раза больше, а сила тока в два раза меньше. И наконец, в третьем случае сопротивление цепи увеличилось в четыре раза и во столько же раз уменьшилась сила тока. Заметим, что напряжение на концах проводников во всех трех опытах было одинаковое, равное 2 В. На рисунке 260 изображен график зависимости силы тока от сопротивления проводника при одном и том же напряжении на его концах. На этом графике по горизонтальной оси в условно выбранном масштабе отложены сопротивления проводников в омах, по вертикальной — сила тока в амперах.

Обобщая результаты опытов,

приходим к выводу: при одинаковом напряжении на концах проводника сила тока обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Зависимость силы тока от напряжения на концах участка цепи и сопротивления этого участка называется законом Ома по имени немецкого ученого Ома, открывшего этот закон в 1827 г.

Закон Ома читается так:  сила тона в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению:

сила тока = напряжение/сопротивление

Введем буквенные обозначения величин: U — напряжение, I — сила тока, R — сопротивление — и запишем закон Ома в виде формулы:

I = U/R

Закон Ома — один из основных физических законов.

Пример 1. Напряжение в сети 220 В, а сопротивление спирали лампы 440 Ом, Рассчитать силу тока в электрической лампе.

Ом Георг (1 787—1854) — немецкий физик. Он открыл теоретически и подтвердил на опыте закон, выражающий связь между силой тока в цепи, напряжением и сопротивлением.

Пример 2. Сила тока в спирали электрической плитки 5 А, сопротивление спирали 44 Ом. Определить напряжение, под которым находится спираль.

Пример 3. Напряжение на концах участка цепи 4,5 В, сила тока в цепи 0,3 А. Рассчитать сопротивление участка цепи.

Вопросы. 1. О связи, каких трех электрических величин говорится в законе Ома? 2. Как формулируется закон Ома? 3. Как математически выразить закон Ома? 4. Как выразить напряжение на концах участка цепи через силу тока и сопротивление участка? 5. Как выразить сопротивление цепи через напряжение и силу тока?

Упражнения. 1. Напряжение на зажимах электрического утюга 220В, сопротивление нагревательного элемента утюга 50 Ом. Чему равна сила тока в цепи? 2. Сила тока в спирали электрической лампы 0,7 А, сопротивление лампы 310 Ом. Определите напряжение, под которым горит лампа. 3. Каким сопротивлением обладает вольтметр, рассчитанный на 150 В, если сила тона в нем не должна превышать 0,01 А?

4. Используя приведенные ниже табличные данные, изобразите графически зависимость силы тока от сопротивления при постоянном напряжении, равном 10 В. По горизонтальной оси в выбранном масштабе откладывайте сопротивление, а по вертикальной оси — силу тока. 5. Определите по графику (рис. 257) сопротивление проводника. 6. На рисунке 261 изображены графики зависимости силы тока от напряжения для двух проводников А ив. Какой из этих проводников обладает большим сопротивлением? Определите сопротивление каждого из проводников.

Закон Ома (страница 1)

Применение закона Ома к расчету линейных электрических цепей постоянного тока

1. Найти ток ветви (рисунок 3), если: U=10 В, Е=20 В, R=5 Ом.

Решение:

Так как все схемы рисунка 3 представляют собой активные ветви, то для определения токов в них используем закон Ома обобщенный закон Ома. Рассмотрим рисунок 3 а: направление ЭДС совпадает с произвольно выбранным условно положительным направлением тока, следовательно, в формуле обобщенного закона Ома величина ЭДС учитывается со знаком «плюс». Направление напряжения не совпадает с направлением тока, и в формуле обобщенного закона Ома величина напряжения учитывается со знаком «минус»;

Аналогично определяются токи в схемах б, в, г рисунка 3:

2. Найти напряжение между зажимами нетвей (рисунок 4).

Решение:

Участок цепи, изображенный на рисунке 4 а содержит источник ЭДС, т.е. является активным, поэтому воспользуемся обобщенным законом Ома:

откуда выразим напряжение на зажимах:

Аналогично определяются напряжения на зажимах участков, изображенных на рисунках 4 б и 4 в.

3. Определить неизвестные потенциалы точек участка цени (рисунок 5).

Решение:
Для схемы рисунка 5 а запишем обобщенный закон Ома:

откуда выразим напряжение на зажимах ветви:

Если представить напряжение как разность потенциалов:

тогда при известных параметрах цепи, токе и потенциале определим потенциал :

Эту же задачу можно решить другим способом. Напряжение на зажимах источника ЭДС , без учета внутреннего сопротивления источника, по величине равно и направлено от точки с большим потенциалом (точка С) к точке с меньшим потенциалом (точка b):

и тогда, зная потенциал , определим потенциал точки С:

Потенциал точки d больше потенциала точки С на величину падения напряжения на сопротивлении R:

тогда

Потенциал точки а определяем с учетом направления напряжения на зажимах источника ЭДС . Напряжение направлено от точки с большим потенциалом (точка d) к точке с меньшим потенциалом (точка а):

откуда следует, что

или

Рассмотрим решение задачи для схемы рисунка 5 б. При известном потенциале точки С, параметрах элементов и токе, определим потенциалы крайних точек участка цепи . Напряжение на участке b — с, выраженное через разность потенциалов, определим по закону Ома:

откуда следует

Напряжение на участке с — а, равное по величине Е, направлено от точки с большим потенциалом к точке с меньшим потенциалом:

4. В цепи (рисунок 6) известны величины сопротивлений резистивных элементов: , входное напряжение U=100 В и мощность, выделяемая на резистивном элементе с сопротивлением . Определить величину сопротивления резистора .

Решение:
Согласно закону Джоуля-Ленца, мощность на резистивном элементе определяется:

или, согласно закону Ома:

По известному значению мощности на резистивном элементе и величине сопротивления этого элемента определим ток в ветви:

По закону Ома напряжение на зажимах определится:

тогда величина сопротивления резистивного элемента:

5. Определить показания вольтметров цепи (рисунок 7), если .

Решение:
Ток в цепи определим по закону Ома:

Вольтметр показывает напряжение на источнике ЭДС Е:

Вольтметры показывают величину падения напряжения на резистивных элементах :

Вольтметр , показывает напряжение на участке 2 — 1 , которое определим как алгебраическую сумма напряжений :

6. Ток симметричной цепи (рисунок 8) , внутреннее сопротивлении источника ЭДС . Определить ЭДС Е и мощность источника энергии.

Решение:
Напряжение на зажимах 1 — 2 определим по закону Ома для пассивной ветви:

Величину ЭДС источника энергии определим из выражения закона Ома для активной ветви:

Мощность, развиваемая источником энергии, определится:

Закон Ома. Онлайн расчёт для постоянного и переменного тока.

Онлайн расчёт электрических величин напряжения, тока и мощности для участка цепи,
полной цепи, цепи с резистивными, ёмкостными и индуктивными элементами.
Теория и практика для начинающих.

Начнём с терминологии.
Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц, при котором происходит перенос заряда из одной области электрической цепи в другую.
Силой электрического тока (I) является величина, которая численно равна количеству заряда Δq, протекающего через заданное поперечное сечение проводника S за единицу времени Δt: I = Δq/Δt.
Напряжение электрического тока между точками A и B электрической цепи — физическая величина, значение которой равно работе эффективного электрического поля, совершаемой при переносе единичного пробного заряда из точки A в точку B.
Омическое (активное) сопротивление — это сопротивление цепи постоянному току, вызывающее безвозвратные потери энергии постоянного тока.
Теперь можно переходить к закону Ома.

Закон Ома был установлен экспериментальным путём в 1826 году немецким физиком Георгом Омом и назван в его честь. По большому счёту, Закон Ома не является фундаментальным законом природы и может быть применим в ограниченных случаях, определяющих зависимость между электрическими величинами, такими как: напряжение, сопротивление и сила тока исключительно для проводников, обладающих постоянным сопротивлением. При расчёте напряжений и токов в нелинейных цепях, к примеру, таких, которые содержат полупроводниковые или электровакуумные приборы, этот закон в простейшем виде уже использоваться не может.

Тем не менее, закон Ома был и остаётся основным законом электротехники, устанавливающим связь силы электрического тока с сопротивлением и напряжением.
Формулировка закона Ома для участка цепи может быть представлена так: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению (разности потенциалов) на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению этого проводника и записана в следующем виде:
I=U/R,

где
I – сила тока в проводнике, измеряемая в амперах [А];
U – электрическое напряжение (разность потенциалов), измеря- емая в вольтах [В];
R – электрическое сопротивление проводника, измеряемое в омах [Ом].

Производные от этой формулы приобретают такой же незамысловатый вид: R=U/I и U=R×I.

Зная любые два из трёх приведённых параметров можно произвести и расчёт величины мощности, рассеиваемой на резисторе.
Мощность является функцией протекающего тока I(А) и приложенного напряжения U(В) и вычисляется по следующим формулам, также являющимся производными от основной формулы закона Ома:
P_(Вт) = U_(В)×I_(А) = I²_(А)×R_(Ом) = U²_(В)/R_(Ом)

Формулы, описывающие закон Ома, настолько просты, что не стоят выеденного яйца и, возможно, вообще не заслуживают отдельной крупной статьи на страницах уважающего себя сайта.

Не заслуживают, так не заслуживают. Деревянные счёты Вам в помощь, уважаемые дамы и рыцари!
Считайте, учитывайте размерность, не стирайте из памяти, что:

Единицы измерения напряжения: 1В=1000мВ=1000000мкВ;
Единицы измерения силы тока:1А=1000мА=1000000мкА;
Единицы измерения сопротивления:1Ом=0.001кОм=0.000001МОм;
Единицы измерения мощности:1Вт=1000мВт=100000мкВт.

Ну и так, на всякий случай, чисто для проверки полученных результатов, приведём незамысловатую таблицу, позволяющую в онлайн режиме проверить расчёты, связанные со знанием формул закона Ома.

ТАБЛИЦА ДЛЯ ПРОВЕРКИ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЁТОВ ЗАКОНА ОМА.

Вводить в таблицу нужно только два имеющихся у Вас параметра, остальные посчитает таблица.

Все наши расчёты проводились при условии, что значение внешнего сопротивления R значительно превышает внутреннее сопротивление источника напряжения r_внутр.
Если это условие не соблюдается, то под величиной R следует принять сумму внешнего и внутреннего сопротивлений: R = R_внешн + r_внутр , после чего закон приобретает солидное название — закон Ома для полной цепи:
I=U/(R+r) .

Для многозвенных цепей возникает необходимость преобразования её к эквивалентному виду:

Значения последовательно соединённых резисторов просто суммируются, в то время как значения параллельно соединённых резисторов определяются исходя из формулы: 1/R_ll = 1/R₄+1/R₅.
А онлайн калькулятор для расчёта величин сопротивлений при параллельном соединении нескольких проводников можно найти на странице ссылка на страницу.

Теперь, что касается закона Ома для переменного тока.
Если внешнее сопротивление у нас чисто активное (не содержит ёмкостей и индуктивностей), то формула, приведённая выше, остаётся в силе.
Единственное, что надо иметь в виду для правильной интерпретации закона Ома для переменного тока — под значением U следует понимать действующее (эффективное) значение амплитуды переменного сигнала.

А что такое действующее значение и как оно связано с амплитудой сигнала переменного тока?
Приведём диаграммы для нескольких различных форм сигнала.

Слева направо нарисованы диаграммы синусоидального сигнала, меандра (прямоугольный сигнал со скважностью, равной 2), сигнала треугольной формы, сигнала пилообразной формы.
Глядя на рисунок можно осмыслить, что амплитудное значение приведённых сигналов — это максимальное значение, которого достигает амплитуда в пределах положительной, или отрицательной (в наших случаях они равны) полуволны.

Рассчитываем действующее значение напряжение интересующей нас формы:

Для синуса U = Uд = Uа/√2;
для треугольника и пилы U = Uд = Uа/√3;
для меандра U = Uд = Uа.

С этим разобрались!

Теперь посмотрим, как будет выглядеть формула закона Ома при наличии индуктивности или ёмкости в цепи переменного тока.
В общем случае смотреться это будет так:

А формула остаётся прежней, просто в качестве сопротивления R выступает полное сопротивление цепи Z, состоящее из активного, ёмкостного и индуктивного сопротивлений.
Поскольку фазы протекающего через эти элементы тока не одинаковы, то простым арифметическим сложением сопротивлений этих трёх элементов обойтись не удаётся, и формула приобретает вид:
Реактивные сопротивления конденсаторов и индуктивностей мы с Вами уже рассчитывали на странице ссылка на страницу и знаем, что величины эти зависят от частоты, протекающего через них тока и описываются формулами: X_C = 1/(2πƒС) ,   X_L = 2πƒL .

Нарисуем таблицу для расчёта полного сопротивления цепи для переменного тока.
Количество вводимых элементов должно быть не менее одного, при наличии индуктивного или емкостного элемента — необходимо указать значение частоты f !

КАЛЬКУЛЯТОР ДЛЯ ОНЛАЙН РАСЧЁТА ПОЛНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЦЕПИ.

Теперь давайте рассмотрим практический пример применения закона Ома в цепях переменного тока и рассчитаем простенький бестрансформаторный источник питания.

Токозадающими цепями в данной схеме являются элементы R1 и С1.

Допустим, нас интересует выходное напряжение Uвых = 12 вольт при токе нагрузки 100 мА.
Выбираем стабилитрон Д815Д с напряжением стабилизации 12В и максимально допустимым током стабилизации 1,4А.
Зададимся током через стабилитрон с некоторым запасом — 200мА.
С учётом падения напряжения на стабилитроне, напряжение на токозадающей цепи равно 220в — 12в = 208в.
Теперь рассчитаем сопротивление этой цепи Z для получения тока, равного 200мА: Z = 208в/200мА = 1,04кОм.
Резистор R1 является токоограничивающим и выбирается в пределах 10-100 Ом в зависимости от максимального тока нагрузки.
Зададимся номиналами R1 — 30 Ом, С1 — 1 Мкф, частотой сети f — 50 Гц и подставим всё это хозяйство в таблицу.
Получили полное сопротивление цепи, равное 3,183кОм. Многовато будет — надо увеличивать ёмкость С1.
Поигрались туда-сюда, нашли нужное значение ёмкости — 3,18 Мкф, при котором Z = 1,04кОм.

Всё — закон Ома выполнил свою функцию, расчёт закончен, всем спать полчаса!

 

Напряжение через закон ома. Закон Ома. Для цепей и тока. Формулы и применение

Один из самых применяемых законов в электротехнике. Данный закон раскрывает связь между тремя важнейшими величинами: силой тока, напряжением и сопротивлением. Выявил эту связь Георгом Омом в 1820-е годы именно поэтому этот закон и получил такое название.

Формулировка закона Ома следующая:
Величина силы тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку, и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Эту зависимость можно выразить формулой:

Где I – сила тока, U — напряжение, приложенное к участку цепи, а R — электрическое сопротивление участка цепи.
Так, если известны две из этих величин можно легко вычислить третью.
Понять закон Ома можно на простом примере. Допустим, нам необходимо вычислить сопротивление нити накаливания лампочки фонарике и нам известны величины напряжения работы лампочки и сила тока, необходимая для ее работы (сама лампочка, чтобы вы знали имеет переменное сопротивление, но для примера примем его как постоянное). Для вычисления сопротивления необходимо величину напряжения разделить на величину силы тока. Как же запомнить формулу закона Ома, чтобы правильно провести вычисления? А сделать это очень просто! Вам нужно всего лишь сделать себе напоминалку как на указанном ниже рисунке.
Теперь закрыв рукой любую из величин вы сразу поймете, как ее найти. Если закрыть букву I, становится ясно, что чтобы найти силу тока нужно напряжение разделить на сопротивление.
Теперь давайте разберемся, что значат в формулировке закона слова « прямо пропорциональна и обратно пропорциональна. Выражение «величина силы тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку» означает, что если на участке цепи увеличится напряжение, то и сила тока на данном участке также увеличится. Простыми словами, чем больше напряжение, тем больше ток. И выражение «обратно пропорциональна его сопротивлению» значит, что чем больше сопротивление, тем меньше будет сила тока.
Рассмотрим пример с работой лампочки в фонарике. Допустим, что для работы фонарика нужны три батарейки, как показано на схеме ниже, где GB1 — GB3 — батарейки, S1 — выключатель, HL1 — лампочка.

Примем, что сопротивление лампочки условно постоянно, хотя нагреваясь её сопротивление увеличивается. Яркость лампочки будет зависеть от силы тока, чем она больше, тем ярче горит лампочка. А теперь, представьте, что вместо одной батарейки мы вставили перемычку, уменьшив тем самым напряжение.
Что случится с лампочкой?
Она будет светить более тускло (сила тока уменьшилась), что подтверждает закон Ома:
чем меньше напряжение, тем меньше сила тока.

Вот так просто работает этот физический закон, с которым мы сталкиваемся в повседневной жизни.
Бонус специально для вас шуточная картинка не менее красочно объясняющая закон Ома.

Это была обзорная статья. Более подробно об этом законе, мы говорим в следующей статье » «, рассматривая всё на других более сложных примерах.

Если не получается с физикой, английский для детей (http://www.anylang.ru/order-category/?slug=live_language) как вариент альтернативного развития.

Добавить сайт в закладки

На рисунке показана схема знакомой вам простейшей электрической цепи. Эта замкнутая цепь состоит из трех элементов:

• источника напряжения – батареи GB;
• потребителя тока – нагрузки R, которой может быть, например, нить накала электрической лампы или резистор;
• проводников, соединяющих источник напряжения с нагрузкой.

Между прочим, если эту цепь дополнить выключателем, получится полная схема карманного электрического фонаря. Нагрузка R, обладающая определенным сопротивлением, является участком цепи.

Значение тока на этом участке цепи зависит от действующего на нем напряжения и его сопротивления: чем больше напряжение и меньше сопротивление, тем большим ток будет идти по участку цепи.

Эта зависимость тока от напряжения и сопротивления выражается следующей формулой:

• I – ток, выраженный в амперах, А;
• U – напряжение в вольтах, В;
• R – сопротивление в омах, Ом.

Читается это математическое выражение так: ток на участке цепи прямо пропорционален напряжению на нем и обратно пропорционален его сопротивлению. Это основной закон электротехники, именуемый законом Ома (по фамилии Г. Ома) для участка электрической цепи. Используя закон Ома, можно по двум известным электрическим величинам узнать неизвестную третью. Вот несколько примеров практического применения закона Ома:

1. Первый пример. На участке цепи, обладающем сопротивлением 5 Ом, действует напряжение 25 В. Надо узнать значение тока на этом участке цепи. Решение: I = U/R = 25 / 5 = 5 А.
2. Второй пример. На участке цепи действует напряжение 12 В, создавая в нем ток, равный 20 мА. Каково сопротивление этого участка цепи? Прежде всего ток 20 мА нужно выразить в амперах. Это будет 0,02 А. Тогда R = 12 / 0,02 = 600 Ом.
3. Третий пример. Через участок цепи сопротивлением 10 кОм течет ток 20 мА. Каково напряжение, действующее на этом участке цепи? Здесь, как и в предыдущем примере, ток должен быть выражен в амперах (20 мА = 0,02 А), сопротивление в омах (10 кОм = 10000 Ом). Следовательно, U = IR = 0,02×10000 = 200 В.

На цоколе лампы накаливания плоского карманного фонаря выштамповано: 0,28 А и 3,5 В. О чем говорят эти сведения? О том, что лампочка будет нормально светиться при токе 0,28 А, который обусловливается напряжением 3,5 В. Пользуясь законом Ома, нетрудно подсчитать, что накаленная нить лампочки имеет сопротивление R = 3,5 / 0,28 = 12,5 Ом.

Это сопротивление именно накаленной нити лампочки, сопротивление остывшей нити значительно меньше. Закон Ома справедлив не только для участка, но и для всей электрической цепи. В этом случае в значение R подставляется суммарное сопротивление всех элементов цепи, в том числе и внутреннее сопротивление источника тока. Однако при простейших расчетах цепей обычно пренебрегают сопротивлением соединительных проводников и внутренним сопротивлением источника тока.

В связи с этим нужно привести еще один пример: напряжение электроосветительной сети 220 В. Какой ток потечет в цепи, если сопротивление нагрузки равно 1000 Ом? Решение: I = U/R = 220 / 1000 = 0,22 А. Примерно такой ток потребляет электрический паяльник.

Всеми этими формулами, вытекающими из закона Ома, можно пользоваться и для расчета цепей переменного тока, но при условии, если в цепях нет катушек индуктивности и конденсаторов.

Закон Ома и производные от него расчетные формулы достаточно легко запомнить, если пользоваться вот этой графической схемой, это так называемый треугольник закона Ома.

Пользоваться этим треугольником легко, достаточно четко запомнить, что горизонтальная линия в нем означает знак деления (по аналогии дробной черты), а вертикальная линия означает знак умножения.

Теперь следует рассмотреть такой вопрос: как влияет на ток резистор, включаемый в цепь последовательно с нагрузкой или параллельно ей? Лучше разобрать это на примере. Имеется лампочка от круглого электрического, фонаря, рассчитанная на напряжение 2,5 В и ток 0,075 А. Можно ли питать эту лампочку от батареи 3336Л, начальное напряжение которой 4,5 В?

Нетрудно подсчитать, что накаленная нить этой лампочки имеет сопротивление немногим больше 30 Ом. Если же питать ее от свежей батареи 3336Л, то через нить накала лампочки, по закону Ома, пойдет ток, почти вдвое превышающий тот ток, на который она рассчитана. Такой перегрузки нить не выдержит, она перекалится и разрушится. Но эту лампочку все же можно питать от батареи 336Л, если последовательно в цепь включить добавочный резистор сопротивлением 25 Ом.

В этом случае общее сопротивление внешней цепи будет равно примерно 55 Ом, то есть 30 Ом – сопротивление нити лампочки Н плюс 25 Ом – сопротивление добавочного резистора R. В цепи, следовательно, потечет ток, равный примерно 0,08 А, то есть почти такой же, на который рассчитана нить накала лампочки.

Эту лампочку можно питать от батареи и с более высоким напряжением и даже от электроосветительной сети, если подобрать резистор соответствующего сопротивления. В этом примере добавочный резистор ограничивает ток в цепи до нужного нам значения. Чем больше будет его сопротивление, тем меньше будет и ток в цепи. В данном случае в цепь было включено последовательно два сопротивления: сопротивление нити лампочки и сопротивление резистора. А при последовательном соединении сопротивлений ток одинаков во всех точках цепи.

Можно включать амперметр в любую точку, и всюду он будет показывать одно значение. Это явление можно сравнить с потоком воды в реке. Русло реки на различных участках может быть широким или узким, глубоким или мелким. Однако за определенный промежуток времени через поперечное сечение любого участка русла реки всегда проходит одинаковое количество воды.

Добавочный резистор, включаемый в цепь последовательно с нагрузкой, можно рассматривать как резистор, «гасящий» часть напряжения, действующего в цепи. Напряжение, которое гасится добавочным резистором или, как говорят, падает на нем, будет тем большим, чем больше сопротивление этого резистора. Зная ток и сопротивление добавочного резистора, падение напряжения на нем легко подсчитать все по той же знакомой вам формуле U = IR, здесь:

• U – падение напряжения, В;
• I – ток в цепи, A;
• R – сопротивление добавочного резистора, Ом.

Применительно к примеру резистор R (см. рис.) погасил избыток напряжения: U = IR = 0,08×25 = 2 В. Остальное напряжение батареи, равное приблизительно 2,5 В, упало на нити лампочки. Необходимое сопротивление резистора можно найти по другой знакомой вам формуле R = U/I, где:

• R – искомое сопротивление добавочного резистора, Ом;
• U – напряжение, которое необходимо погасить, В;
• I – ток в цепи, А.

Для рассматриваемого примера сопротивление добавочного резистора равно: R = U/I = 2/0,075, 27 Ом. Изменяя сопротивление, можно уменьшать или увеличивать напряжение, которое падает на добавочном резисторе, таким образом регулируя ток в цепи. Но добавочный резистор R в такой цепи может быть переменным, то есть резистором, сопротивление которого можно изменять (см. рис. ниже).

В этом случае с помощью движка резистора можно плавно изменять напряжение, подводимое к нагрузке Н, а значит, плавно регулировать ток, протекающий через эту нагрузку. Включенный таким образом переменный резистор называют реостатом. С помощью реостатов регулируют токи в цепях приемников, телевизоров и усилителей. Во многих кинотеатрах реостаты использовали для плавного гашения света в зрительном зале. Есть и другой способ подключения нагрузки к источнику тока с избыточным напряжением – тоже с помощью переменного резистора, но включенного потенциометром, то есть делителем напряжения, как показано на рисунке ниже.

Здесь R1 – резистор, включенный потенциометром, a R2 – нагрузка, которой может быть та же лампочка накаливания или какой-то другой прибор. На резисторе R1 происходит падение напряжения источника тока, которое частично или полностью может быть подано к нагрузке R2. Когда движок резистора находится в крайнем нижнем положении, к нагрузке напряжение вообще не подается (если это лампочка, она гореть не будет).

По мере перемещения движка резистора вверх мы будем подавать все большее напряжение к нагрузке R2 (если это лампочка, ее нить будет накаливаться). Когда же движок резистора R1 окажется в крайнем верхнем положении, к нагрузке R2 будет подано все напряжение источника тока (если R2 – лампочка карманного фонаря, а напряжение источника тока большое, нить лампочки перегорит). Можно опытным путем найти такое положение движка переменного резистора, при котором к нагрузке будет подано необходимое ей напряжение.

Переменные резисторы, включаемые потенциометрами, широко используют для регулирования громкости в приемниках и усилителях. Резистор может быть непосредственно подключен параллельно нагрузке. В таком случае ток на этом участке цепи разветвляется и идет двумя параллельными путями: через добавочный резистор и основную нагрузку. Наибольший ток будет в ветви с наименьшим сопротивлением.

Сумма же токов обеих ветвей будет равна току, расходуемому на питание внешней цепи. К параллельному соединению прибегают в тех cлучаях, когда надо ограничить ток не во всей цепи, как при последовательном включении добавочного резистора, а только на каком-то участке. Добавочные резисторы подключают, например, параллельно миллиамперметрам, чтобы ими можно было измерять большие токи. Такие резисторы называют шунтирующими или шунтами. Слово шунт означает ответвление.

Закон Ома был открыт немецким физиком Георгом Омом в 1826 году и с тех пор начал широко применяться в электротехнической области в теории и на практике. Он выражается известной формулой, с посредством которой можно выполнить расчеты практически любой электрической цепи. Тем не менее, закон Ома для переменного тока имеет свои особенности и отличия от подключений с постоянным током, определяемые наличием реактивных элементов. Чтобы понять суть его работы, нужно пройти по всей цепочке, от простого к сложному, начиная с отдельного участка электрической цепи.

Закон ома для участка цепи

Закон Ома считается рабочим для различных вариантов электрических цепей. Более всего он известен по формуле I = U/R, применяемой в отношении отдельного отрезка цепи постоянного или переменного тока.

В ней присутствуют такие определения, как сила тока (I), измеряемая в амперах, напряжение (U), измеряемое в вольтах и сопротивление (R), измеряемое в Омах.

Широко распространенное определение этой формулы выражается известным понятием: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению на конкретном отрезке цепи. Если увеличивается напряжение, то возрастает и сила тока, а рост сопротивления, наоборот, снижает ток. Сопротивление на этом отрезке может состоять не только из одного, но и из нескольких элементов, соединенных между собой .

Формулу закона Ома для постоянного тока можно легко запомнить с помощью специального треугольника, изображенного на общем рисунке. Он разделяется на три секции, в каждой из которых помещен отдельно взятый параметр. Такая подсказка дает возможность легко и быстро найти нужное значение. Искомый показатель закрывается пальцем, а действия с оставшимися выполняются в зависимости от их положения относительно друг друга.

Если они расположены на одном уровне, то их нужно перемножить, а если на разных — верхний параметр делится на нижний. Данный способ поможет избежать путаницы в расчетах начинающим электротехникам.

Закон ома для полной цепи

Между отрезком и целой цепью существуют определенные различия. В качестве участка или отрезка рассматривается часть общей схемы, расположенная в самом источнике тока или напряжения. Она состоит из одного или нескольких элементов, соединенных с источником тока разными способами.

Система полной цепи представляет собой общую схему, состоящую из нескольких цепочек, включающую в себя батареи, разные виды нагрузок и соединяющие их провода. Она также работает по закону Ома и широко используется в практической деятельности, в том числе и для переменного тока.

Принцип действия закона Ома в полной цепи постоянного тока можно наглядно увидеть при выполнении несложного опыта. Как показывает рисунок, для этого потребуется источник тока с напряжением U на его электродах, любое постоянное сопротивление R и соединительные провода. В качестве сопротивления можно взять обычную лампу накаливания. Через ее нить будет протекать ток, создаваемый электронами, перемещающимися внутри металлического проводника, в соответствии с формулой I = U/R.

Система общей цепи будет состоять из внешнего участка, включающего в себя сопротивление, соединительные проводки и контакты батареи, и внутреннего отрезка, расположенного между электродами источника тока. По внутреннему участку также будет протекать ток, образованный ионами с положительными и отрицательными зарядами. Катод и анод станут накапливать заряды с плюсом и минусом, после чего среди них возникнет .

Полноценное движение ионов будет затруднено внутренним сопротивлением батареи r, ограничивающим выход тока в наружную цепь, и понижающим его мощность до определенного предела. Следовательно, ток в общей цепи проходит в пределах внутреннего и внешнего контуров, поочередно преодолевая общее сопротивление отрезков (R+r). На размеры силы тока влияет такое понятие, как электродвижущая сила — ЭДС, прилагаемая к электродам, обозначенная символом Е.

Значение ЭДС возможно измерить на выводах батареи с использованием вольтметра при отключенном внешнем контуре. После подключения нагрузки на вольтметре появится наличие напряжения U. Таким образом, при отключенной нагрузке U = E, в при подключении внешнего контура U

ЭДС дает толчок движению зарядов в полной цепи и определяет силу тока I = E/(R+r). Данная формула отражает закон Ома для полной электрической цепи постоянного тока. В ней хорошо просматриваются признаки внутреннего и наружного контуров. В случае отключения нагрузки внутри батареи все равно будут двигаться заряженные частицы. Это явление называется током саморазряда, приводящее к ненужному расходу металлических частиц катода.

Под действием внутренней энергии источника питания сопротивление вызывает нагрев и его дальнейшее рассеивание снаружи элемента. Постепенно заряд батареи полностью исчезает без остатка.

Закон ома для цепи переменного тока

Для цепей переменного тока закон Ома будет выглядеть иначе. Если взять за основу формулу I = U/R, то кроме активного сопротивления R, в нее добавляются индуктивное XL и емкостное ХС сопротивления, относящиеся к реактивным. Подобные электрические схемы применяются значительно чаще, чем подключения с одним лишь активным сопротивлением и позволяют рассчитать любые варианты.

Сюда же включается параметр ω, представляющий собой циклическую частоту сети. Ее значение определяется формулой ω = 2πf, в которой f является частотой этой сети (Гц). При постоянном токе эта частота будет равной нулю, а емкость примет бесконечное значение. В данном случае электрическая цепь постоянного тока окажется разорванной, то есть реактивного сопротивления нет.

Цепь переменного тока ничем не отличается от постоянного, за исключением источника напряжения. Общая формула остается такой же, но при добавлении реактивных элементов ее содержание полностью изменится. Параметр f уже не будет нулевым, что указывает на присутствие реактивного сопротивления. Оно тоже оказывает влияние на ток, протекающий в контуре и вызывает резонанс. Для обозначения полного сопротивления контура используется символ Z.

Отмеченная величина не будет равной активному сопротивлению, то есть Z ≠ R. Закон Ома для переменного тока теперь будет выглядеть в виде формулы I = U/Z. Знание этих особенностей и правильное использование формул, помогут избежать неправильного решения электротехнических задач и предотвратить выход из строя отдельных элементов контура.

Закон Ома часто называют основным законом электричества. Открывший его в 1826 г. известный немецкий физик Георг Симон Ом установил зависимость между основными физическими величинами электрической цепи – сопротивлением, напряжением и силой тока.

Электрическая цепь

Чтобы лучше понять смысл закона Ома, нужно представлять, как устроена электрическая цепь.

Что же такое электрическая цепь? Это путь, который проходят электрически заряженные частицы (электроны) в электрической схеме.

Чтобы в электрической цепи существовал ток, необходимо наличие в ней устройства, которое создавало бы и поддерживало разность потенциалов на участках цепи за счёт сил неэлектрического происхождения. Такое устройство называется источником постоянного тока , а силы — сторонними силами .

Электрическую цепь, в которой находится источник тока, называют полной электрической цепью . Источник тока в такой цепи выполняет примерно такую же функцию, что и насос, перекачивающий жидкость в замкнутой гидравлической системе.

Простейшая замкнутая электрическая цепь состоит из одного источника и одного потребителя электрической энергии, соединённых между собой проводниками.

Параметры электрической цепи

Свой знаменитый закон Ом вывел экспериментальным путём.

Проведём несложный опыт.

Соберём электрическую цепь, в которой источником тока будет аккумулятор, а прибором для измерения тока – последовательно включенный в цепь амперметр. Нагрузкой служит спираль из проволоки. Напряжение будем измерять с помощью вольтметра, включенного параллельно спирали. Замкнём с помощью ключа электрическую цепь и запишем показания приборов.

Подключим к первому аккумулятору второй с точно таким же параметрами. Снова замкнём цепь. Приборы покажут, что и сила тока, и напряжение увеличились в 2 раза.

Если к 2 аккумуляторам добавить ещё один такой же, сила тока увеличится втрое, напряжение тоже утроится.

Вывод очевиден: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению, приложенному к концам проводника .

В нашем опыте величина сопротивления оставалась постоянной. Мы меняли лишь величину тока и напряжения на участке проводника. Оставим лишь один аккумулятор. Но в качестве нагрузки будем использовать спирали из разных материалов. Их сопротивления отличаются. Поочерёдно подключая их, также запишем показания приборов. Мы увидим, что здесь всё наоборот. Чем больше величина сопротивления, тем меньше сила тока. Сила тока в цепи обратно пропорциональна сопротивлению .

Итак, наш опыт позволил нам установить зависимость силы тока от величины напряжения и сопротивления.

Конечно, опыт Ома был другим. В те времена не существовало амперметров, и, чтобы измерить силу тока, Ом использовал крутильные весы Кулона. Источником тока служил элемент Вольта из цинка и меди, которые находились в растворе соляной кислоты. Медные проволоки помещались в чашки со ртутью. Туда же подводились концы проводов от источника тока. Проволоки были одинакового сечения, но разной длины. За счёт этого менялась величина сопротивления. Поочерёдно включая в цепь различные проволоки, наблюдали за углом поворота магнитной стрелки в крутильных весах. Собственно, измерялась не сама сила тока, а изменение магнитного действия тока за счёт включения в цепь проволок различного сопротивления. Ом называл это «потерей силы».

Но так или иначе эксперименты учёного позволили ему вывести свой знаменитый закон.

Георг Симон Ом

Закон Ома для полной цепи

Между тем, формула, выведенная самим Омом, выглядела так:

Это не что иное, как формула закона Ома для полной электрической цепи: « Сила тока в цепи пропорциональна действующей в цепи ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешней цепи и внутреннего сопротивления источника ».

В опытах Ома величина Х показывала изменение величины тока. В современной формуле ей соответствует сила тока I , протекающего в цепи. Величина а характеризовала свойства источника напряжения, что соответствует современному обозначению электродвижущей силы (ЭДС) ε . Значение величины l зависело от длины проводников, соединявших элементы электрической цепи. Эта величина являлась аналогией сопротивления внешней электрической цепи R . Параметр b характеризовал свойства всей установки, на которой проводился опыт. В современной обозначении это r – внутреннее сопротивление источника тока.

Как выводится современная формула закона Ома для полной цепи?

ЭДС источника равна сумме падений напряжений на внешней цепи (U ) и на самом источнике (U 1 ).

ε = U + U 1 .

Из закона Ома I = U / R следует, что U = I · R , а U 1 = I · r .

Подставив эти выражения в предыдущее, получим:

ε = I · R + I · r = I · (R + r) , откуда

По закону Ома напряжение во внешней цепи равно произведению силы тока на сопротивление. U = I · R . Оно всегда меньше, чем ЭДС источника. Разница равна величине U 1 = I · r .

Что происходит при работе батарейки или аккумулятора? По мере того, как разряжается батарейка, растёт её внутренне сопротивление. Следовательно, увеличивается U 1 и уменьшается U .

Полный закон Ома превращается в закон Ома для участка цепи, если убрать из него параметры источника.

Короткое замыкание

А что произойдёт, если сопротивление внешней цепи вдруг станет равно нулю? В повседневной жизни мы можем наблюдать это, если, например, повреждается электрическая изоляция проводов, и они замыкаются между собой. Возникает явление, которое называется коротким замыканием . Ток, называемый током короткого замыкания , будет чрезвычайно большим. При этом выделится большое количество теплоты, которое может привести к пожару. Чтобы этого не случилось, в цепи ставят устройства, называемые предохранителями. Они устроены так, что способны разорвать электрическую цепь в момент короткого замыкания.

Закон Ома для переменного тока

В цепи переменного напряжения кроме обычного активного сопротивления встречается реактивное сопротивление (ёмкости, индуктивности).

Для таких цепей U = I · Z , где Z — полное сопротивление, включающее в себя активную и реактивную составляющие.

Но большим реактивным сопротивлением обладают мощные электрические машины и силовые установки. В бытовых приборах, окружающих нас, реактивная составляющая настолько мала, что её можно не учитывать, а для расчётов использовать простую форму записи закона Ома:

I = U / R

Мощность и закон Ома

Ом не только установил зависимость между напряжением, током и сопротивлением электрической цепи, но и вывел уравнение для определения мощности:

P = U · I = I 2 · R

Как видим, чем больше ток или напряжение, тем больше мощность . Так как проводник или резистор не является полезной нагрузкой, то мощность, которая приходится на него, считается мощностью потерь. Она идёт на нагревание проводника. И чем больше сопротивление такого проводника, тем больше теряется на нём мощности. Чтобы уменьшить потери от нагревания, в цепи используют проводники с меньшим сопротивлением. Так делают, например, в мощных звуковых установках.

Вместо эпилога

Небольшая подсказка для тех, кто путается и не может запомнить формулу закона Ома.

Разделим треугольник на 3 части. Причём, каким образом мы это сделаем, совершенно неважно. Впишем в каждую из них величины, входящие в закон Ома — так, как показано на рисунке.

Закроем величину, которую нужно найти. Если оставшиеся величины находятся на одном уровне, то их нужно перемножить. Если же они располагаются на разных уровнях, то величину, расположенную выше, необходимо разделить на нижнюю.

Закон Ома широко применяется на практике при проектировании электрических сетей в производстве и в быту.

Причиной написания данной статьи явилась не сложность этих формул, а то, что в ходе проектирования и разработки каких-либо схем часто приходится перебирать ряд значений чтобы выйти на требуемые параметры или сбалансировать схему. Данная статья и калькулятор в ней позволит упростить этот подбор и ускорить процесс реализации задуманного. Также в конце статьи приведу несколько методик для запоминания основной формулы закона Ома. Эта информация будет полезна начинающим. Формула хоть и простая, но иногда есть замешательство, где и какой параметр должен стоять, особенно это бывает поначалу.

В радиоэлектронике и электротехнике закон Ома и формула расчёта мощности используются чаше чем какие-либо из всех остальных формул. Они определяют жесткую взаимосвязь между четырьмя самыми ходовыми электрическими величинами: током, напряжением, сопротивлением и мощностью.

Закон Ома. Эту взаимосвязь выявил и доказал Георг Симон Ом в 1826 году. Для участка цепи она звучит так: сила тока прямо пропорциональна напряжению, и обратно пропорциональна сопротивлению

Так записывается основная формула:

Путем преобразования основной формулы можно найти и другие две величины:

Мощность. Её определение звучит так: мощностью называется произведение мгновенных значений напряжения и силы тока на каком-либо участке электрической цепи.

Формула мгновенной электрической мощности:

Ниже приведён онлайн калькулятор для расчёта закона Ома и Мощности. Данный калькулятор позволяет определить взаимосвязь между четырьмя электрическими величинами: током, напряжением, сопротивлением и мощностью. Для этого достаточно ввести любые две величины. Стрелками «вверх-вниз» можно с шагом в единицу менять введённое значение. Размерность величин тоже можно выбрать. Также для удобства подбора параметров, калькулятор позволяет фиксировать до десяти ранее выполненных расчётов с теми размерностями с которыми выполнялись сами расчёты.

Когда мы учились в радиотехническом техникуме, то приходилось запоминать очень много всякой всячины. И чтобы проще было запомнить, для закона Ома есть три шпаргалки. Вот какими методиками мы пользовались.

Первая — мнемоническое правило. Если из формулы закона Ома выразить сопротивление, то R = рюмка.

Вторая — метод треугольника. Его ещё называют магический треугольник закона Ома.

Если оторвать величину, которую требуется найти, то в оставшейся части мы получим формулу для её нахождения.

Третья. Она больше является шпаргалкой, в которой объединены все основные формулы для четырёх электрических величин.

Пользоваться ею также просто, как и треугольником. Выбираем тот параметр, который хотим рассчитать, он находиться в малом кругу в центре и получаем по три формулы для его расчёта. Далее выбираем нужную.

Этот круг также, как и треугольник можно назвать магическим.

Закон Ома для участка цепи

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

Рассмотрим электрическую цепь, приведенную на рисунке 1.

Рисунок 1. Простейшая цепь, поясняющея закон Ома.

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

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

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

I=U/R

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

Следует знать что:

I – величина тока, протекающего через участок цепи;

U – величина приложенного напряжения к участку цепи;

R – величина сопротивления рассматриваемого участка цепи.

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

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

В этом случае формула (1) примет следующий вид:

U = I *R

Но при этом необходимо знать ток и сопротивление участка цепи.

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

R =U/I

Как запомнить закон Ома: маленькая хитрость!

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

Рисунок 3. Как запомнить закон Ома.

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

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

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Электричество и закон Ома

В электрической цепи существуют 4 основных понятия. Сопротивление (R) Напряжение, сила тока, мощность и сопротивление являются понятиями электротехники, которые должен знать любой специалист по компьютерам. Напряжение — величина работы, необходимой для перемещения электронов по цепи. Напряжение измеряется в вольтах (В). Блок питания подает напряжение нескольких значений. Сила тока — это величина, соответствующая количеству электронов, перемещающихся по цепи. Сила тока измеряется в амперах (А). Блок питания компьютера подает различный ток на на линии с разным выходным напряжением. Мощность — это величина работы, необходимой для перемещения электронов по электрической цепи (напряжение), умноженная на количество электронов, перемещающихся по этой цепи в секунду (ток). Эта величина изменяется в ваттах (Вт). Компьютерные блоки питания характеризуются по мощности. Сопротивление — физическая величина, характеризующая свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока. Измеряется в Омах. Более низкое сопротивление позволяет проходить по цепи большему току и, соответственно, большему количеству электроэнергии. Хороший предохранитель имеет низкое сопротивление, почти равное 0 Ом. В основном уравнении, известном также как закон Ома, показаны взаимоотношения этих трех величин. Закон Ома гласит, что напряжение равно произведению силы тока и сопротивления: V = IR. В электросистеме мощность равна произведению напряжения и силы тока: P = VI. Повышение силы тока или напряжения в электрической цепи приводит к увеличению мощности. Например, представьте себе простую цепь, состоящую из лампы накаливания, рассчитанной на напряжение 9 В, подключенной к батарее с напряжением 9 В. Мощность, рассеиваемая лампой накаливания, составляет 100 Вт. Используя уравнение P = VI, можно подсчитать, какая сила тока в амперах необходима для того, чтобы лампа, рассчитанная на напряжение 9 В, работала с мощностью 100 Вт. Решим это уравнение. Нам известно, что P = 100 Вт, а V = 9 В. I = P/V = 100 Вт / 9 В = 11,11 A Что произойдет, если для получения мощности 100 Вт используются лампа накаливания, рассчитанная на напряжение 12 В, и источник питания с напряжением 12 В? I = P/V = 100 Вт / 12 В = 8,33 A Система производит ту же мощность, но сила тока меньше. Можно использовать Треугольник Ома, показанный на рисунке 1, для подсчета напряжения, силы тока или сопротивления, если две оставшиеся величины известны. Чтобы увидеть необходимую формулу, закройте неизвестную переменную и выполните подсчет по полученной формуле. Например, если известны напряжение и сила тока, закройте R, чтобы получить формулу V / I. Подсчитайте V / I, чтобы найти R. Можно использовать схему «Закон Ома», показанную на рисунке 2, для подсчета любой из четырех основных величин электрической цепи при наличии двух известных величин. Для компьютеров обычно используются блоки питания с выходной мощностью в диапазоне от 250 до 800 Вт. Тем не менее, некоторым компьютерам требуются блоки питания мощностью 1200 Вт и более. При сборке компьютера выбирайте блок питания таким образом, чтобы его мощности хватило для всех компонентов. Каждый компонент компьютера потребляет определенную мощность. Сведения о мощности приведены в документации, предоставляемой изготовителем оборудования. Приобретайте блок питания, мощность которого превышает потребности уже установленных компонентов. Блок питания с более высокой мощностью имеет больший запас, следовательно, к нему можно подключить дополнительные устройства. С тыльной стороны большинства блоков питания находится небольшой переключатель, называемый переключателем напряжения. Он позволяет устанавливать входное напряжение блока питания равным 110 В / 115 В или 220 В / 230 В. Блок питания, оснащенный таким переключателем, называется блоком питания, рассчитанным на работу с двумя номинальными напряжениями. Необходимое положение переключателя напряжения определяется страной, где используется данный блок питания. Неверный выбор положения переключателя напряжения может привести к повреждению блока питания и других деталей компьютера. Если блок питания не оснащен подобным переключателем, он определяет необходимое напряжение и переходит на него автоматически. Академия Cisco проводит аторизированные тренинги, практикумы Cisco, компьютерные курсы Cisco Киев (курсы циско Киев, Cisco курсы Киев, курсы циско), курсы CCNA (CCNA курсы, курсы CCNA киев) — курсы Cisco (Cisco курсы), занимается подготовкой специалистов для реализации высокоинтеллектуальных проектов в области инфокоммуникационных технологий. Ответы на часто задаваемые вопросы: http://edu-cisco.org/docs/welcome.pdf Курсы Cisco Киев Москва СПб Алматы Минск, курсы Linux на платформе SEDICOMM University http://vk.com/educisco http://www.facebook.com/educisco Tweets by educisco e-mail: [email protected] skype: edu-cisco.org tel. +38-097-241-79-18

5 английских букв:

Закон

Ома … взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением

Время чтения: 5 минут

Теоретические термины и определения

Следующие определения относятся к основной теории электричества. Важно, чтобы установщики и инспекторы обладали практическими знаниями теории электричества. Такие знания часто имеют жизненно важное значение для определения правильного сечения проводов для цепей с различной нагрузкой.

Вольт — единица электрического давления — это давление, необходимое для того, чтобы заставить один ампер пройти через сопротивление в один ом; сокращенно «E», первая буква термина электродвигатель сила .

Ампер — единица измерения электрического тока, который протекает через один Ом под давлением в один вольт за одну секунду; сокращенно «I», первая буква термина сила тока .

Ом — единица электрического сопротивления — это сопротивление, через которое один вольт заставит один ампер; сокращенно «R», первая буква термина сопротивление .

Вт — это единица измерения энергии, протекающей в электрической цепи в любой данный момент.Это также объем работы, выполняемой в электрической цепи. Термины ватт или киловатт использовались чаще для выражения объема работы, выполняемой в электрической цепи, а не джоулей . Ватты — это произведение вольт и ампер, которое иногда называют вольт-ампер. Одна тысяча вольт-ампер упоминается как один киловольт-ампер или одна кВА.

Закон Ома

Джордж Саймон Ом обнаружил взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением в электрической цепи в 1826 году.Он обнаружил экспериментальным путем, что давление равно произведению силы тока и сопротивления; это соотношение называется законом Ома. Этот закон является практической основой большинства электрических расчетов. Формула может быть выражена в различных формах и ее использовании, как в трех примерах, показанных на рисунке 1.

Рис. 1. Основные примеры и применение закона Ома

Если известны любые два значения, третье можно найти с помощью формулы. Например, если известны сопротивление и напряжение, ток можно определить, разделив напряжение на сопротивление.Это может быть полезно при определении величины тока, который будет протекать в цепи, для правильного определения размеров проводников, а также устройств перегрузки по току.

л.с. Механическая мощность обычно выражается в лошадиных силах, а электрическая мощность — в ваттах. Термин лошадиных сил возник как объем работы, которую сильная лондонская тягловая лошадь могла выполнять за короткий промежуток времени. Он также использовался для измерения мощности паровых двигателей. Одна лошадиная сила, сокращенно «HP», равна работе, необходимой для подъема 33 000 фунтов на один фут (33 000 фут-фунтов) за одну минуту.Это то же самое, что поднимать один фут на 550 фунтов за секунду.

Часто необходимо преобразовать мощность от одного устройства к другому, и уравнение на рисунке 2 используется для преобразования мощности в ватты или ваттов в лошадиные силы.

Рисунок 2. Базовая формула HP

Формула л.с. применяется в лабораторных условиях, поскольку двигатели потребляют больше мощности, чем доставляют. Это связано с тем, что мощность, потребляемая двигателем в виде тепла, преодолевает трение в подшипниках, сопротивление ветру и другие факторы.Например, двигатель мощностью 1 л.с. (746 Вт) может потреблять почти 1000 Вт, разница уходит на преодоление уже указанных факторов. Для определения истинной мощности однофазных двигателей необходимо учитывать коэффициент полезного действия двигателя (см. Рисунок 3).

Рисунок 3. Основные формулы коэффициента мощности

Колесо Ватт

Колесо Ватта было разработано и опубликовано во многих руководствах и в нескольких вариантах для иллюстрации ватт или мощности и их связи с элементами закона Ома.Как показано в этом тексте, это верно для цепей постоянного тока и для резистивных нагрузок цепей переменного тока, где коэффициент мощности близок к 100 процентам или единице (см. Рисунок 4). Не пытайтесь использовать его для нагрузки двигателя, так как в формулу необходимо учесть как коэффициент мощности, так и КПД двигателя (см. Рисунок 3).

Рисунок 4. Колесо Ватта и закон Ома

В цепях переменного тока мы используем термин импеданс , а не Ом для обозначения сопротивления цепи. Импеданс — это полное сопротивление току в цепи переменного тока; он измеряется в омах.Импеданс включает сопротивление, емкостное реактивное сопротивление и индуктивное реактивное сопротивление. Последние два фактора уникальны для цепей переменного тока и обычно могут игнорироваться в цепях, таких как лампы накаливания и цепи нагревателя, состоящие из резистивных нагрузок. Подробное объяснение емкостного реактивного сопротивления и индуктивного реактивного сопротивления выходит за рамки этого текста, но его можно найти во многих прекрасных текстах по теории электричества.

Закон Ома и основная электрическая теория

Электрический ток, протекающий через любую электрическую цепь, можно сравнить с водой под давлением, протекающей через пожарный шланг.Вода, протекающая через пожарный шланг, измеряется в галлонах в минуту (GPM), а электричество, протекающее через контур, измеряется в амперах (A).

Вода течет по шлангу, когда на него оказывается давление и открывается клапан. Давление воды измеряется в фунтах на квадратный дюйм (psi). Электрический ток течет по электрическому проводнику, когда к нему прикладывается электрическое давление, и создается путь для прохождения тока. Точно так же, как «фунты на квадратный дюйм» (давление) вызывают поток галлонов в минуту, так «вольт» (давление) заставляет течь «амперы» (ток).

Чтобы пропустить такое же количество воды через маленький шланг, требуется большее давление, чем через шланг большего размера. Маленький шланг, к которому приложено такое же давление, по сравнению с большим шлангом, будет пропускать гораздо меньше воды за определенный период. Отсюда следует, что маленький шланг оказывает большее сопротивление потоку воды.

В электрической цепи большее электрическое давление (вольт) заставит определенное количество тока (в амперах) через небольшой проводник (сопротивление), чем то, которое требуется для протекания того же количества тока (в амперах) через проводник (сопротивление) большего размера. .Проводник меньшего размера позволит проходить меньшему току (в амперах), чем проводник большего размера, если одинаковое электрическое давление (вольт) будет приложено к каждому проводнику в течение того же периода времени. Можно предположить, что меньший проводник имеет большее сопротивление (Ом), чем провод большего размера. Таким образом, мы можем определить сопротивление как «свойство тела, которое сопротивляется или ограничивает поток электричества через него». Сопротивление измеряется в Ом — термин, аналогичный трению в шланге или трубе.

Выдержка из Электрические системы для одно- и двухквартирных домов , 8 ^{-е издание} . Эта книга доступна по адресу www.iaei.org/web/shop или Amazon.com .

закон Ома | Соотношение напряжения, тока и сопротивления

Закон Ома — один из основных принципов электричества. Он связывает между собой основные параметры электричества, тока и напряжения.

Георг Ом , в честь которого был назван закон, провел несколько экспериментов со схемами, содержащими провода разной длины, и обнаружил, что приложенное напряжение и ток прямо пропорциональны.Он вывел сложное уравнение и опубликовал его вместе со своими результатами в книге Die galvanische Kette, Mathematisch Bearbeitet в 1827 году.

Закон Ома:

Закон

Ома гласит, что ток (I), протекающий по проводнику, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению (В), то есть

В α I

Просто, V = IR

Где R — постоянная пропорциональности, называемая сопротивлением, которая определяет сопротивление материала проводника протеканию через него тока.

Общее сопротивление проводника потоку электрического тока зависит от его длины, площади поперечного сечения и удельного сопротивления проводника.

R = ρl / A

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

Закон Ома для цепей переменного тока

В случае цепей переменного тока напряжение связано с током посредством константы пропорциональности Z (импеданса) и константы пропорциональности R для чисто резистивных цепей, где (Z = R).

V = IZ и V = IR (для чисто резистивных цепей)

Где Z = √ [R

² + X ² ]

Импеданс Z — это полное сопротивление цепей переменному току. Он состоит из действительной части (сопротивления) и мнимой части (реактивного сопротивления).

Анализ цепей

Этот Закон служит основным принципом в анализе схем. Он применим только для линейных цепей, в которых напряжение прямо пропорционально ему. Из соотношения, данного Омом, можно вывести три уравнения:

В = ИК, I = V / R, R = V / I

Эти отношения можно проиллюстрировать в треугольной форме, как показано ниже:

Отсюда мы можем найти третий параметр, если известны любые два параметра.

Единица сопротивления

Единица измерения сопротивления — Ом (Ом). Один Ом равен сопротивлению материала, когда через него протекает ток в один ампер с приложенной к нему разностью потенциалов в один вольт.

Примеры

Разберем следующий пример.
Ток, протекающий по цепи, равен I = 2 А, а сопротивление, обеспечиваемое цепью протеканию тока, составляет R = 5 Ом.

Тогда падение напряжения в цепи должно быть 2 А X 5 Ом = 10 В

Аналогично

Если напряжение на резисторе составляет V = 20 В, а ток, протекающий через него, равен I = 10 А, тогда значение сопротивления составляет 20 В / 10 А = 2 Ом.

Следовательно, можно отметить, что ток, протекающий через цепь, зависит от ее сопротивления и приложенного к ней напряжения.

Что такое закон Ома и как он применим к тепловым системам?

Применение закона Ома к тепловым системам

Чтобы понять, как сопротивление электрической цепи влияет на вашу тепловую систему, просмотрите различные схемы и решения по обогреву. Эти знания помогут вам приобрести оптимальный электрический нагреватель и контроллер для вашего приложения.

Определение тока

Определение величины тока, который будет протекать в вашей системе, важно для обеспечения защиты компонентов системы с помощью соответствующих предохранителей или автоматических выключателей. Ток также можно определить по закону Ома. Ток I в амперах (A) равен напряжению E в вольтах (V), деленному на сопротивление R в омах (Ω).

• ● Ток = напряжение / сопротивление, поэтому I = E / R

Например, если нагреватель измеряет сопротивление 100 Ом, а напряжение, подаваемое в систему, составляет 240 вольт, каков ток в амперах? I = 240/100, поэтому I = 2.4 ампера.

Расчет сопротивления последовательных и параллельных цепей

Электрические цепи состоят из четырех основных компонентов. Эти четыре компонента могут быть включены в последовательную или параллельную схему для питания ваших нагревательных приборов:

• ● Резистивное устройство (нагревательные элементы)
• ● Источник напряжения
• ● Текущий путь
• ● Переключатель

Последовательная цепь соединяет нагреватели встык.Сопротивление каждого нагревателя необходимо сложить, чтобы получить общее сопротивление цепи. Параллельные цепи открывают большие возможности для прохождения электричества, поэтому добавление нагревательных элементов в параллельную цепь снижает общее сопротивление. Просто установите напряжение закона Ома как постоянное и рассчитайте сопротивление вашей системы.

Последовательная цепь характеризуется общим током, протекающим через все резисторы, так как ток может идти только по одному пути.Эквивалентное сопротивление для последовательной цепи — это сумма всех отдельных сопротивлений, поэтому R _всего = R₁ + R₂ +… + Rn. Между тем, параллельная цепь характеризуется общей разностью потенциалов (напряжением) на концах всех резисторов. Эквивалентное сопротивление для параллельной цепи рассчитывается по следующей формуле: 1 / R _всего = 1 / R₁ + 1 / R₂ + … + 1 / Rn.

Рис. 1. На схеме слева показана схема, состоящая из источника напряжения и трех резисторов серии .Правая диаграмма представляет собой схему с источником напряжения и 3 резисторами, включенными параллельно . Например, у вас есть три нагревателя с R1 = 10 Ом, R2 = 16 Ом и R3 = 5 Ом. Итак, рассчитав сопротивление для последовательной цепи, R _итого = 10 + 16 + 5 = 31 Ом. Расчет для параллельной схемы: 1 / R _всего = 1/10 + 1/16 + 1/5, поэтому 1 / R _всего = 0,3625 и R _всего = 2,76 Ом.

Обратите внимание, что при последовательном размещении резисторов общее сопротивление превышает сопротивление каждого отдельного нагревателя, а при параллельном размещении общее сопротивление уменьшается до уровня, меньшего, чем сопротивление каждого отдельного нагревателя.

В параллельных цепях все нагревательные элементы имеют одинаковое напряжение, а в последовательных цепях — одинаковый ток. По сути, последовательная проводка предназначена только для двух нагревателей одинаковой мощности и напряжения. Помимо снижения сопротивления, параллельная схема не требует от каждого нагревателя постоянного тока электричества. Если один нагреватель выходит из строя последовательно, цепь разрывается, и вся линейка нагревателей перестает работать. Один поврежденный нагреватель в параллельной цепи влияет только на отдельный нагреватель, поэтому другие нагреватели могут продолжать работать.

Как улучшить тепловую систему Закон

Ома может помочь вам в поиске и устранении неисправностей в вашей тепловой системе. Если ваши контроллеры мощности и температуры показывают колебания электрического тока или тепловой мощности, вы можете использовать закон Ома для проверки статических значений компонентов схемы и определения измерений напряжения на компонентах.

Измерение большого тока в вашей цепи может быть вызвано увеличением напряжения или уменьшением сопротивления.Ваш испытательный прибор может идентифицировать любое изменение напряжения, что позволяет использовать закон Ома для расчета сопротивления, чтобы определить, вызвана ли проблема поврежденными компонентами или ослабленными электрическими соединениями. В этом случае это действительно вызовет увеличение сопротивления; низкий I и высокий W, при этом высокий W означает больше тепла на концах.

Закон

Ома — важный инструмент, используемый инженерами-проектировщиками для расчета взаимосвязи между напряжением, током и сопротивлением. Однако это не считается универсальным законом.Закон Ома не применяется в случаях, когда имеется индуктивная нагрузка или когда сопротивление не является постоянным. Хотя большинство нагревателей имеют стабильное сопротивление при повышении температуры, некоторые — нет. Примеры этого включают вольфрамовые лампы и нагреватели из карбида кремния.

Существуют исключения схемы, особенно когда протекающий ток не прямо пропорционален разности потенциалов в проводнике. Закон Ома нельзя применять к устройствам с нелинейной зависимостью между напряжением и током, таким как термистор.Для получения дополнительной информации о законе Ома и его исключениях обратитесь к торговому представителю Watlow.

Закон Ома

Мы рассматриваем фундаментальную связь в электронике и физике. Закон

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

• математической формулировке закона Ома и основном обратном соотношении, которое он кодирует
• , как аналогия с водопроводной трубой может помочь в понимании значения закона Ома.

Закон Ома

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

Некоторые примеры

Если мы подключим лампу к цепи, питаемой батареей на 6 В, и потребляем ток 3 А, тогда сопротивление \ (\ normalsize R \) будет равно \ [\ Large R = \ frac {V } {I} = \ frac 63 = 2 \; \ text {ohms}. \] Теперь, если мы подключим ту же лампу к 10-вольтовой батарее, то ток \ (\ normalsize I \) будет \ [\ Large I = \ frac {V} {R} = \ frac {10} 2 = 5 \; \ text {amps}.\] Если мы хотим сделать свет ярче, нам нужно увеличить ток, скажем, до 8 ампер, тогда нам нужно увеличить напряжение до \ [\ Large V = IR = 8 \ times2 = 16 \; \ text {volts} . \]

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

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

Как резистор сопротивляется?

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

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

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

где \ ( \ normalsize L \) — длина резистора, \ (\ normalsize \ rho \) — величина, которая зависит от материала, а \ (\ normalsize A \) — площадь поперечного сечения резистора.Итак, \ (\ normalsize R \) равно прямо пропорционально длине \ (\ normalsize L \): удвоить длину проволочной трубки, и ее сопротивление удвоится. Но \ (\ normalsize R \) также обратно пропорционально площади поперечного сечения \ (\ normalsize A \): удвоить площадь и половину сопротивления.

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

Гидравлическая аналогия

Для понимания закона Ома иногда бывает полезна гидравлическая аналогия для начинающих.Представьте себе воду, текущую по горизонтальной трубе. Давление воды \ (\ normalsize P \) аналогично напряжению \ (\ normalsize V \), потому что это разница давлений между двумя точками вдоль трубы, которая заставляет воду течь. Фактический расход воды \ (\ normalsize F \) тогда является аналогом текущего \ (\ normalsize I \).

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

Соответствующее уравнение для нашего гидравлического аналога в соответствующих единицах:

\ [\ Large P = FR. \]

Таким образом, если мы сохраним фиксированное давление, то расход и ограничение будут обратно пропорциональны: как размер ограничение \ (\ normalsize R \) уменьшается, расход \ (\ normalsize F \) должен увеличиваться.

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

Ответы

A1. По закону Ома ток можно найти по

\ [\ Large {I = \ frac {V} {R} = \ frac {120} {480} = 0,25 \; \ text {amps}}. \]

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

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

Закон Ома — соотношение напряжения и тока

Закон Ома — ключевое правило для анализа электрических цепей, описывающее взаимосвязь между тремя ключевыми физическими величинами: напряжением, током и сопротивлением. Это означает, что ток пропорционален напряжению в двух точках, причем константа пропорциональности является сопротивлением.

Использование закона Ома

Связь, определяемая законом Ома, обычно выражается в трех эквивалентных формах:

Я = В / R
R = В / Я
В = ИК

с этими переменными, определенными через проводник между двумя точками следующим образом:

• I представляет собой электрический ток в амперах.
• В представляет напряжение, измеренное на проводнике в вольтах, а
• R представляет сопротивление проводника в Ом.

Один из способов представить это концептуально: когда ток, I , протекает через резистор (или даже через несовершенный проводник, который имеет некоторое сопротивление), R , тогда ток теряет энергию. Следовательно, энергия до того, как она пересечет проводник, будет выше, чем энергия после того, как она пересечет проводник, и эта электрическая разница представлена ​​в разности напряжений, В , на проводнике.

Разницу напряжений и ток между двумя точками можно измерить, что означает, что само сопротивление является производной величиной, которую нельзя напрямую измерить экспериментально. Однако, когда мы вставляем какой-либо элемент в схему с известным значением сопротивления, вы можете использовать это сопротивление вместе с измеренным напряжением или током для определения другой неизвестной величины.

История закона Ома

Немецкий физик и математик Георг Симон Ом (16 марта 1789 г. — 6 июля 1854 г. С.E.) проводил исследования в области электричества в 1826 и 1827 годах, опубликовав результаты, которые в 1827 году стали известны как закон Ома. Он смог измерить ток с помощью гальванометра и попробовал несколько различных установок, чтобы установить свое напряжение. разница. Первой была гальваническая батарея, похожая на оригинальные батареи, созданные в 1800 году Алессандро Вольта.

В поисках более стабильного источника напряжения он позже переключился на термопары, которые создают разность напряжений на основе разницы температур.Фактически он непосредственно измерил то, что ток был пропорционален разнице температур между двумя электрическими соединениями, но поскольку разница напряжений была напрямую связана с температурой, это означает, что ток был пропорционален разнице напряжений.

Проще говоря, если вы удвоили разницу температур, вы удвоили напряжение, а также удвоили ток. (При условии, конечно, что ваша термопара не плавится или что-то в этом роде. Существуют практические пределы, в которых она может выйти из строя.)

На самом деле Ом не был первым, кто исследовал подобные отношения, несмотря на то, что публиковался первым. Предыдущая работа британского ученого Генри Кавендиша (10 октября 1731 года — 24 февраля 1810 года н.э.) в 1780-х годах привела к тому, что он делал в своих журналах комментарии, которые, казалось, указывали на ту же взаимосвязь. Если это не было опубликовано или иным образом не передано другим ученым того времени, результаты Кавендиша не были известны, что оставляло Ому возможность сделать открытие.Вот почему эта статья не озаглавлена ​​«Закон Кавендиша». Эти результаты были позже опубликованы в 1879 году Джеймсом Клерком Максвеллом, но к тому моменту Ома уже признал заслугой.

Другие формы закона Ома

Другой способ представления закона Ома был разработан Густавом Кирхгофом (известным по законам Кирхгофа) и принимает форму:

Дж = σ E

где эти переменные обозначают:

• J представляет плотность тока (или электрический ток на единицу площади поперечного сечения) материала.Это векторная величина, представляющая значение в векторном поле, то есть она содержит как величину, так и направление.
• сигма представляет собой проводимость материала, которая зависит от физических свойств отдельного материала. Электропроводность обратно пропорциональна удельному сопротивлению материала.
• E представляет электрическое поле в этом месте. Это тоже векторное поле.

Первоначальная формулировка закона Ома — это, по сути, идеализированная модель, которая не принимает во внимание индивидуальные физические вариации внутри проводов или электрического поля, проходящего через них.Для большинства основных схемотехнических приложений это упрощение совершенно нормально, но при более подробном рассмотрении или работе с более точными схемными элементами может быть важно учитывать, как текущие отношения различаются в разных частях материала, и именно здесь это в игру вступает более общая версия уравнения.

KVL, KCL и закон Ома

Принцип работы

Согласно закону Кирхгофа о напряжении (KVL), сумма всех напряжений в контуре равна нулю.При обходе контура интуитивно вы можете рассматривать источник напряжения как положительное значение, а резисторы как отрицательные значения, потребляющие напряжение. В этом моделировании входное напряжение равно сумме падений напряжения на R ₁ и R ₂ : V _в — V _R1 — V _R2 = 0. Другими словами, V _в = V _R1 + V _R2 .

Вы можете найти напряжение на R ₂ , используя правило делителя напряжения.Во-первых, используйте уравнение для определения R _eq для двух неравных резисторов из модели сети резисторов (это также применимо к резисторам равного номинала, хотя их можно решить без этого уравнения):

Затем используйте уравнение делителя напряжения, чтобы найти V _R2:

Кроме того, напряжение на R ₂ и R ₃ равно, потому что эти резисторы подключены параллельно: V _R2 = V _R3 .

Согласно закону Кирхгофа о токах (KCL), сумма всех токов, входящих в узел, равна сумме всех токов, выходящих из него. Ток I _R1 в этой модели делится на два — I _R2 и I _R3 — и, таким образом, равен их сумме: I _R1 — I _R2 — I _R3 = 0. Другими словами, I _R1 = I _R2 + I _R3 .

По закону Ома ток через каждый резистор будет равен напряжению на резисторе, деленному на его сопротивление.Это моделирование показывает, что ток течет по пути наименьшего сопротивления (через R ₂ протекает больше тока, чем через R ₃ ): V = IR ₁ = I ₂ R ₂ = I ₃ Р ₃ .

В этой модели также указывается мощность, рассеиваемая каждым резистором. Вы можете убедиться, что рассеиваемая мощность равна току, протекающему через резистор, умноженному на напряжение на нем.

Эксперименты

• Приравнивает значения R ₂ и R ₃ .Каков ток через эти резисторы по отношению к току через R ₁ сейчас?
• Измените значение R ₂ или R ₃ на ноль Ом. Какой сейчас ток через оставшиеся два ненулевых резистора?

Закон Ома — основы

Настроить Вокруг! ПОИСК CQ-Calling All Радиолюбители! О Hamuniverse Конструкция антенны Безопасность антенны! Спросите у Elmer О батареях Нормы кодов Компьютерная справка Электроника FCC Информация Подсказки для радиолюбителей Юмор Новости радиолюбителей! Обзоры сообщений Обзоры продуктов Видео для радиолюбителей! HF и Shortwave Лицензия Study Links Midi Music Читальный зал Основы репитера Повторитель Строители RFI Советы и Уловки Ham Satellites Коротковолновое прослушивание SSTV Поддержка на сайте STORE Vhf and Up Контакт по вопросам конфиденциальности Политика Карта сайта Рекламная информация

Основной закон Ома Здесь мы попытаемся объяснить закон Ома основы! Закон Ома может быть очень трудно понять любому, у кого никогда не было базовые знания или обучение основам электричества.Мы предположим что у вас есть некоторые знания в области электричества. Мы объясним это в условия расхода воды! НЕ МОРАТЬСЯ! Что такое Ом Закон: Закон Ома составлен из 3 математических уравнения , которые показывают соотношение между электрическим напряжением , текущий и сопротивление . Что такое напряжение? An анологии был бы огромный резервуар с водой , наполненный с тысячами галлонов воды высоко на холме. Разница между давлением воды в баке и водой, выходящей из труба, соединенная снизу, ведущая к крану, определяется размер трубы и размер выходного отверстия крана. Эта разница Давление между ними можно рассматривать как потенциальное напряжение. Что сейчас? Можно провести аналогию с количество потока, определяемое давлением (напряжением) воды через трубы , ведущие к крану.Термин ток относится к количеству, объему или интенсивности электрического потока, как в отличие от напряжения, которое относится к силе или «давлению», вызывающим текущий поток. Что такое сопротивление? Аналогия будет размер водопроводных труб и размер крана. В чем больше труба и кран (меньше сопротивление), тем больше воды поступает вне! Чем меньше труба и кран (больше сопротивление), тем меньше воды что выходит! Это можно рассматривать как сопротивление потоку водное течение. Все три из них: напряжение, ток и сопротивление напрямую взаимодействуют по закону Ома. Измените любые два из них, и вы получите эффект третий. Информация: Закон Ома назван в честь баварцев. математик и физик Георг Ом . Закон Ома может быть заявлено как математических уравнения , все выведены из тот же принцип. В следующих уравнениях, В — напряжение, измеренное в вольт (размер резервуар для воды), I измеряется ток в ампер (связано с давлением (Напряжение) воды через трубы и кран) и R измеряется сопротивление в Ом в зависимости от размера труб и крана: В = I x R (напряжение = ток, умноженный на Сопротивление) R = В / I (сопротивление = напряжение, деленное на Текущий) I = V / R (ток = Напряжение, деленное на сопротивление) Зная любые два значения цепи , можно определить (вычислить) треть, с помощью Ома Закон. Например, чтобы найти напряжение в цепь: Если в цепи есть ток 2 ампера, и сопротивление 1 Ом, (<это два "известных"), то согласно закону Ома и приведенным выше формулам напряжение равно току умноженное на сопротивление: (V = 2 ампера x 1 Ом = 2 вольт). Чтобы найти ток в той же цепи выше при условии, что мы не знали его , но мы знаем напряжение и сопротивление: I = 2 вольта, разделенное на сопротивление 1 Ом = 2 амперы. В этом третьем примере мы знаем ток (2 ампера) и напряжение (2 вольта) …. какое сопротивление? Подставляя формула: R = Вольт, деленное на ток (2 вольта делить на 2 ампера = 1 Ом Иногда очень полезно Свяжите эти формулы Визуально. «Колеса» закона Ома и графика ниже может быть очень полезным инструментом, чтобы пробудить вашу память и помочь вам понять их отношения. Проводной Коммуникации — отличный источник для всего вашего разъема потребности! Колесо наверху разделен на три части: Вольт V (вверху разделительной линии) Амперы (амперы) I (внизу слева под разделительной линией) Сопротивление R (внизу справа под разделительной линией) линия) X представляет (умножить на знак) Запомнить это колесо Чтобы использовать, просто покрыть мысленным взором неизвестное количество, которое вам нужно, а то, что осталось это формула для поиска неизвестного. Пример: Чтобы найти ток цепи (I), просто закройте секцию I или Amps в ваших шахтах глаза, а то, что остается, — это напряжение V выше разделительной линии и R Ом (сопротивление) ниже него. Теперь подставьте известные значения. Просто разделить известное напряжение на известное сопротивление. Ваш ответ будет ток в цепи. Та же процедура используется для поиска вольт или сопротивление цепи! Вот другой пример: Вы знаете ток и сопротивление в цепи, но вы хотите узнать Напряжение. Просто Покройте секцию напряжения мысленным взором … что осталось, это I X R разделы. Просто умножьте значение I на значение R, чтобы получить ответ! Практикуйтесь с колесом, и вы удивитесь, насколько хорошо оно работает. поможет запомнить формулы, не пытаясь! Это Ома Графический треугольник закона также полезен для изучения формул. Просто крышка неизвестное значение и следуйте рисунку, как в примерах с желтым колесом. выше. Вы нужно вставить X между I и R на графике и представить горизонтальная разделительная линия, но основная — это просто одно и тоже. В указанном выше Вы заметите, что колесо закона Ома имеет добавленную секцию (P) для мощности. и буква E * использовалась вместо буквы V для Напряжение. Это колесо используется точно так же, как и другие колеса и графика выше. Вы также заметите в синих / зеленых областях есть только два известных значения с неизвестным значением в желтом разделы. Красные полосы разделяют четыре единицы интерес. An Пример использования этого колеса: Допустим, вы знаете мощность и ток в цепи и хотите знать напряжение. Найдите свой неизвестное значение в желтых областях (V или E * в этом колесе) и просто посмотрите наружу и выберите те ценности, которые вам известны.Это будет P и I. Подставьте свои значения в формулу, (P, деленное на I) выполните математика и у вас есть ответ! Информация: Обычно закон Ома применяется только к Цепи постоянного тока, а не переменного тока схемы . * Буква «Е» иногда используется в обозначениях Закона Ома. для напряжения вместо «V», как в колесе выше. Проводной Коммуникации — отличный источник для всех ваших потребностей в радиочастотном соединителе! большой Цены! Hamuniverse.com использует сеть Green Geeks Хостинг!

.