Первый закон ома определение. Закон Ома: ключевой принцип электрических цепей — подробное объяснение

Что такое закон Ома и как он применяется в электротехнике. Какова формула закона Ома для участка цепи. Как рассчитать силу тока, напряжение и сопротивление по закону Ома. В чем заключается физический смысл закона Ома.

История открытия закона Ома

Закон Ома был открыт немецким физиком Георгом Омом в 1826 году в результате экспериментальных исследований электрических цепей. Ом обнаружил, что сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. Это открытие стало одним из фундаментальных законов электричества.

Как Ом пришел к своему знаменитому закону? Он проводил серию экспериментов с электрическими цепями, измеряя силу тока при различных напряжениях и сопротивлениях. Анализируя полученные данные, Ом выявил математическую зависимость между этими величинами, которую выразил в виде формулы I = U / R.

Формулировка закона Ома для участка цепи

Закон Ома для участка цепи формулируется следующим образом: сила тока I в проводнике прямо пропорциональна напряжению U на концах проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению R.

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 формулы можно выразить напряжение и сопротивление:

• U = I * R
• R = U / I

Физический смысл закона Ома

В чем заключается физический смысл закона Ома? Этот закон описывает, как электрический ток зависит от напряжения и сопротивления в цепи:

• При увеличении напряжения сила тока возрастает пропорционально
• При увеличении сопротивления сила тока уменьшается обратно пропорционально

Другими словами, закон Ома показывает, что:

1. Чем больше «давление» электронов (напряжение), тем сильнее ток
2. Чем труднее электронам двигаться по проводнику (сопротивление), тем слабее ток

Таким образом, закон Ома устанавливает количественную связь между основными параметрами электрической цепи.

Применение закона Ома на практике

Где применяется закон Ома на практике? Этот фундаментальный закон электротехники используется повсеместно:

• Расчет параметров электрических цепей
• Проектирование электронных устройств
• Определение характеристик источников питания
• Подбор проводов и кабелей нужного сечения
• Расчет систем электроснабжения
• Анализ работы электрических машин и приборов

Например, зная напряжение сети и мощность электроприбора, можно рассчитать потребляемый им ток. Или наоборот — измерив ток и напряжение, определить сопротивление участка цепи.

Закон Ома для полной цепи

Помимо закона Ома для участка цепи, существует также закон Ома для полной цепи. Чем он отличается? Закон Ома для полной цепи учитывает ЭДС источника тока и его внутреннее сопротивление.

Формула закона Ома для полной цепи:

I = E / (R + r)

где:

• I — сила тока
• E — электродвижущая сила источника
• R — сопротивление внешней цепи
• r — внутреннее сопротивление источника

Этот закон позволяет более точно рассчитывать параметры реальных электрических цепей с источниками тока.

Ограничения применимости закона Ома

Действует ли закон Ома всегда и везде? Нет, у этого закона есть ограничения применимости:

• Закон справедлив только для металлических проводников
• Не работает для полупроводников и электролитов
• Нарушается при очень сильных токах и напряжениях
• Не применим к нелинейным элементам (диоды, транзисторы)
• Не учитывает изменение сопротивления от температуры

Поэтому при расчетах сложных электронных схем необходимо учитывать эти ограничения и применять более сложные модели.

Как решать задачи по закону Ома

Как применять закон Ома для решения практических задач? Рассмотрим основные типы задач и алгоритм их решения:

1. Определить, какая величина является искомой (I, U или R)
2. Выписать известные значения других величин
3. Выбрать нужную формулу закона Ома
4. Подставить известные значения и произвести расчет
5. Проверить размерность полученного результата

Например, если известны напряжение U = 220 В и сопротивление R = 100 Ом, а нужно найти ток, используем формулу I = U / R:

I = 220 В / 100 Ом = 2.2 А

Важно помнить про единицы измерения и при необходимости переводить значения в основные единицы СИ.

Связь закона Ома с другими законами электричества

Как закон Ома связан с другими законами электротехники? Он тесно взаимосвязан со следующими законами:

• Закон Джоуля-Ленца (тепловое действие тока)
• Законы Кирхгофа (расчет сложных цепей)
• Закон сохранения энергии
• Закон электромагнитной индукции

Например, закон Джоуля-Ленца определяет количество теплоты, выделяемое проводником с током: Q = I^2 * R * t. Здесь мы видим прямую связь с законом Ома через силу тока I и сопротивление R.

Таким образом, закон Ома является фундаментом, на котором строится вся система знаний об электрических явлениях.

2. Закон Ома для участка и полной цепи

Закон Ома для участка цепи: сила тока I на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению U на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлению R.

Формула закона: I=. Отсюда запишем формулыU= IR и R =.

Рис.1.Участок цепи Рис.2.Полная цепь

Закон Ома для полной цепи: сила тока I полной электрической цепи равна ЭДС (электродвижущей силе) источника тока Е, деленной на полное сопротивление цепи (R + r). Полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений внешней цепи R и внутреннего r источника тока. Формула закона I = . На рис. 1 и 2 приведены схемы электрических цепей.

3. Последовательное и параллельное соединение проводников

Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно. Смешанное соединение сочетает оба эти соединения.

Сопротивление, при включении которого вместо всех других проводников, находящихся между двумя точками цепи, ток и напряжение остаются неизменными, называют эквивалентным сопротивлением этих проводников.

Последовательное соединение

Последовательным называется соединение, при котором каждый проводник соединяется только с одним предыдущим и одним последующим проводниками.

Как следует из первого правила Кирхгофа, при последовательном соединении проводников сила электрического тока, протекающего по всем проводникам, одинакова (на основании закона сохранения заряда).

1. При последовательном соединении проводников (рис. 1) сила тока во всех проводниках одинакова: I₁ = I₂ =  I₃ = I

Рис. 1. Последовательное соединение двух проводников.

2. Согласно закону Ома, напряжения U₁ и U₂ на проводниках равны U₁ = IR₁,  U₂ = IR₂, U₃ = IR₃.

Напряжение при последовательном соединении проводников равно сумме напряжений на отдельных участках (проводниках) электрической цепи.

U = U₁ + U₂ + U₃

По закону Ома, напряжения U_1,U₂на проводниках равны U₁ = IR₁,  U₂ = IR₂, В соответствии вторым правилом Кирхгофа напряжение на всем участке:

U = U₁ + U₂ = IR₁+ IR₂ = I(R₁+ R₂)= I·R. Получаем: R = R₁ + R₂ 

Общее напряжение U на проводниках равно сумме напряжений U₁, U_{2 ,}U₃ равно: U = U₁ + U₂ + U₃ = I·(R₁ + R₂ + R₃)  = IR

где R_ЭКВ – эквивалентное сопротивление всей цепи. Отсюда: R_ЭКВ = R₁ + R₂ + R₃

При последовательном соединении эквивалентное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков цепи: R _ЭКВ= R

₁ + R₂ + R₃+…

Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.

Из закона Ома следует: при равенстве сил тока при последовательном соединении:

I = ,I = . Отсюда = или =, т. е. напряжения на отдельных участках цепи прямо пропорциональны сопротивлениям участков.

При последовательном соединении n одинаковых проводников общее напряжение равно произведению напряжению одного U₁ на их количество n:

U_ПОСЛЕД= n ·U₁. Аналогично для сопротивлений: R_ПОСЛЕД = n· R₁

При размыкании цепи одного из последовательно соединенных потребителей ток исчезает во всей цепи, поэтому последовательное соединение на практике не всегда удобно.

Закон Ома для участка цепи – формула, определение сопротивления

4.3

Средняя оценка: 4.3

Всего получено оценок: 248.

4.3

Средняя оценка: 4.3

Всего получено оценок: 248.

Наравне с законами Кирхгофа, закон Ома для участка цепи – один из ключевых во всей электротехники. При проектировании электросетей любой сложности закон Ома становится необходимым инструментом, так как позволяет рассчитывать требуемые для нужного результата параметры сети.

Сущность закона

Эксперименты с электрическими цепями, в которых были источник тока и элемент сопротивления, позволили Георгу Ому установить некоторые закономерности, которые легли в основу закона, названного его именем. Приведем их:

• При увеличении напряжения сила тока на участке цепи возрастала линейно.
• Сила тока уменьшалась при увеличении сопротивления участка.

Поэтому математическая формула закон Ома для участка цепи выглядит следующим образом:

$I = \frac {U}{R}$, где I – сила тока, измеряемая в амперах, U – напряжение, измеряемое в вольтах и R – сопротивление, измеряемое в омах. Дадим словесную формулировку закона: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Из фигурирующих в уравнении величин ключевой является сопротивление. Оно зависит от параметров проводника:

• Становится больше с увеличением длинны проводника
• Уменьшается с ростом проводимости проводника и его площади сечения.

Объяснить это очень просто: чем больше путь, проходимый электронами, тем больше вероятность столкновений с атомами в узлах решетки. Это мешает движению тока. С другой стороны, увеличение площади сечения дает больше вариантов пути электронам, уменьшается вероятность соударений. Проводимость же – исключительно свойства проводящего вещества. Например, медь оказывает меньшее сопротивление, чем железо, поскольку является более проводимым.

Рис. 1. Движение электронов в проводнике.

Закон Ома с точностью справедлив лишь для цепей, где действует идеальный источник тока. То есть такой, в котором нет внутреннего сопротивления. В противном случае применяется закон Ома для полной цепи.

Рассмотрим участок электрической цепи (рис. 2). В узлах 1 и 2 – потенциалы электрического поля $\phi_1$ и $\phi_2$.

Между ними заключен элемент с сопротивлением R – резистор. К участку также подсоединен вольтметр.

Рис. 2. Участок цепи с резистором R и вольтметром.

Тогда падением напряжения на данном участке электрической цепи будем называть величину, выраженную через закон Ома:

$U = I \cdot R$

Падение напряжения – определение, сложившееся исторически. Речь идет об изменении значения потенциала электрического поля по мере продвижения вдоль проводника.

Для запоминания закона Ома используют правило, называемое треугольником Ома.

Рис. 3. Треугольник Ома.

Техника работы с ним проста. Ту величину, которую нужно найти, закрываем пальцем, а две другие дают формулу для ее нахождения. Закрыв I, получим $\frac {U}{R}$.

Задачи

• Сопротивление проводника – 2 Ом. Напряжение – 10 В. Какова сила тока? Какой будет сила тока, если увеличить длину проводника в два раза?

Решение:

Запишем закон Ома для участка цепи:

$I = \frac {U}{R}$

Подставив в него известные величины, получим:

$I = \frac {10}{2} = 5 \: А$

Теперь, зная, что сопротивление прямо пропорционально длине проводника, запишем:

$I = \frac {U}{2R} = 2,5 А$

• Амперметр показал, что сила тока на участке цепи – 0,1 А. Аккумулятор создает напряжение в 200 В. Каково сопротивление участка цепи?

Решение:

Запишем закон Ома для участка цепи:

$I = \frac {U}{R}$

Подставив в него известные величины и выразив R, получим:

$R = \frac {U}{I} = \frac {200}{0,1} = 2000 Ом \: А$

Что мы узнали?

В ходе урока дали математическую и словесную формулировки закона Ома для участка цепи, рассмотрели значение сопротивления для участка цепи, а также разобрались с треугольником Ома. Для закрепления материала решили задачу.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

• Ринат Баишев

  10/10

• Денис Иванов

  9/10

• Мария Кшевач

  7/10

Оценка доклада

4.3

Средняя оценка: 4.3

Всего получено оценок: 248.

---

А какая ваша оценка?

Первый закон Ома — MR WATT Shop

Можно сказать, что в электрической цепи, если разность потенциалов, приложенная между двумя ее точками, равна 1 вольту, а парциальное сопротивление участка между этими двумя точками на этом участке равно 1 Ом циркулирует ток 1 ампер.

 Закон Ома очень просто устанавливает отношения между тремя следующими электрическими величинами: напряжением (В), током (I) и сопротивлением (R)

 Этот закон был сформулирован известным немецким физиком Джорджем Симоном Омом и, безусловно, важные из тех, что касаются электричества.

 Утверждение звучит именно так:

  «Сила тока в цепи прямо пропорциональна приложенному к ней напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению самой цепи».

 Его математическое выражение:

I = V / R

 что позволяет рассчитать ток, зная напряжение и сопротивление. Получено из этой формулы:

V = I * R

R = V / I

которые позволяют определить напряжение или сопротивление, когда две другие величины известны. Если схема применяется к одному f.e.m. (электродвижущая сила) значение Е, мы видим, что формула закона Ома принимает следующий вид:

I = E / (R + r)

 где «r» — внутреннее сопротивление генератора . Если мы рассмотрим цепь с одним резистором и предположим, что разность потенциалов между выводами A и B имеет значение V, ток, протекающий через сопротивление R, будет:

I = V / R  

В то время как, с другой стороны, схема с двумя резисторами, питаемыми генераторной ЭДС E, и внутренним сопротивлением r, если R1 и R2 являются внешними резисторами или нагрузкой, соединенными последовательно, мы будем иметь:

I = E / (R1 + R2 + r)

, что дает

E = I (R1 + R2 + r) = I R1 + I R .

 Изделия I R1, I R2 и I r (резисторы тока), соответственно выражающие разность потенциалов, существующую между точками (AC) и (CB), а также внутреннее падение напряжения генератора.

Мы видим, что ф.э.м. А приложенный к цепи равен сумме разностей парциальных потенциалов, которые еще называют «падениями напряжения».

Падение напряжения на IR1 и IR2 происходит во внешней цепи и может дать полезный эффект. Падение напряжения Ir происходит внутри генератора и не имеет значения.

Теперь предположим, что переключатель разомкнут: ток в цепи отсутствует, и, поскольку I = 0, внутреннее падение напряжения будет равно нулю, а ddp между двумя клеммами A и B генератора будет равна ЭДС самого генератора : VAB = Е.

Если вместо этого цепь замкнута и в ней циркулирует ток I, между A и B будет разность потенциалов (ddp)

VAB = E — I * r

Другой случай, когда возникает условие VAB = E, когда внутреннее сопротивление генератора равно нулю (r = 0).

Несмотря на то, что большинство из нас знает и правильно использует «Закон Ома», мы не должны забывать, что есть люди, начинающие, которые, несмотря на то, что знают о существовании этого закона, не знают использовать его на практике, чтобы получить как можно больше преимуществ .

Мы обращаемся к симулятору за любыми примерами и приложениями.

Закон Ома Определение и значение

• Основные определения
• Тест
• Примеры
• Британский
• Научный

Показывает уровень сложности слова.

Сохрани это слово!

Показывает уровень сложности слова.

---

сущ. Электричество.

закон, что для любой цепи электрический ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

ВИКТОРИНА

Сыграем ли мы «ДОЛЖЕН» ПРОТИВ. «ДОЛЖЕН» ВЫЗОВ?

Следует ли вам пройти этот тест на «должен» или «должен»? Это должно оказаться быстрым вызовом!

Вопрос 1 из 6

Какая форма обычно используется с другими глаголами для выражения намерения?

Происхождение закона Ома

Впервые записано в 1840–1850 гг.; имени Г. С. Ома

Слова рядом Закон Ома

омаг, омик, омическое сопротивление, омметр, О.М.С., закон Ома, ого, -оголик, О горизонт, Огрже, Охрид

Dictionary.com Полный текст На основе Random House Unabridged Dictionary, © Random House, Inc. 2022

Как использовать закон Ома в предложении

• Если нет решения суда, изменяющего наш закон, мы в порядке.

  Невиданные электронные письма Джеба Буша против гомосексуальных браков|Джеки Кусинич|9 января 2015|DAILY BEAST

• Представление происходит во Франции через семь лет, где доминирует президент-мусульманин, намеревающийся навязать исламский закон.

  Зажигательный роман Уэльбека изображает Францию ​​с президентом-мусульманином|Пьер Ассулин|9 января 2015 г.|DAILY BEAST

• Несколько дней спустя Буш ответил: «Мы будем соблюдать закон во Флориде».

  Невидимые электронные письма Джеба Буша против однополых браков|Джеки Кусинич|9 января 2015 г.|DAILY BEAST

• Тем, кто согласился с ним, Буш пообещал, что закон, запрещающий однополые браки, останется в силе.

  Невидимые электронные письма Джеба Буша против однополых браков|Джеки Кусинич|9 января, 2015|DAILY BEAST

• Однако 1 января в Израиле вступил в силу новый закон, запрещающий использование моделей с недостаточным весом.

  Насколько худая слишком худая? Израиль запрещает модели с недостаточным весом|Кэрри Арнольд|8 января 2015 г. |DAILY BEAST

• Мы должны признать, что новый закон практически ничего не делает для облегчения такой ситуации.

  Readings in Money and Banking|Chester Arthur Phillips

• Кто ищет закона, тот насытится им; и поступающий неправедно найдет в нем соблазн.

  Библия, Версия Дуэ-Реймса|Разное

• Для Харрисона и его жены не существовало различия между исполнительной и судебной ветвями права.

  The Bondboy|George W. (George Washington) Ogden

• Мне кажется, что это создание упорядоченной законопослушной личности подразумевает наличие импульсов, которые создают порядок.

  Children’s Ways|James Sully

• Эти школы стали дочерними университетами, но никогда не сравнялись по значимости с юридическим университетом.

  The Medieval Mind (Volume II of II)|Henry Osborn Taylor

Британский словарь определений закона Ома

Закон Ома

---

сущ. разность потенциалов на нем при условии, что температура остается постоянной.