Сила тока напряжение сопротивление: 1. Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи

Содержание

Задачи

Задачи к уроку 50/14

1.      Космическая ракета при старте с Земли движется вертикально вверх с ускорением a = 25 м/с2. Определите вес космонавта массой m = 100 кг. Ускорение свободного падения считать равным 10 м/с2.

2.      Парашютист, достигнув в затяжном прыжке скорости υ1 = 60 м/с, раскрыл парашют, после чего его скорость за t = 2 с уменьшилась до υ2 = 10 м/с. Чему равен вес парашютиста массой m = 70 кг во время торможения? Ускорение свободного падения считать равным 10 м/с2.

3.      Самолет, двигаясь с постоянной скоростью 720 км/ч, совершает фигуру высшего пилотажа – «мертвую петлю» – радиусом 1000 м. Чему равна перегрузка летчика в верхней точке петли? (g = 10 м/с2).

 

Задачи д/з к уроку 48/12

1.         Во сколько раз изменится сила Всемирного тяготения, если массу одного тела увеличить в 3 раза, а другого уменьшить в 9 раз?

2.         Во сколько раз изменится сила Всемирного тяготения, если расстояние между телами уменьшить в 5 раз?

3.         С каким ускорением всплывает тело массой 25 кг, если на него действует сила Архимеда 300 Н?

Задачи д/з к уроку 60  

1. Почему невозможно, из положения сидя прямо на стуле, встать на ноги, не наклонившись предварительно вперед?

2. Почему однородный прямоугольный кирпич можно положить на край стола, только если с края стола свисает не более половины длины кирпича?

3. Почему вы вынуждены отклоняться назад, когда несете в руках тяжелый груз?

Задачи д/з к уроку 58/7 

1. Какова средняя сила давления F на плечо при стрельбе из автомата, если масса пули m = 10 г, а скорость пули при вылете из канала ствола v = 300 м/с? Автомат делает 300 выстрелов в минуту.

2. Для проведения огневых испытаний жидкостный ракетный двигатель закрепили на стенде. С какой силой он действует на стенд, если скорость истечения продуктов сгорания из сопла 150 м/с, а расход топлива за 5 секунд составил 30 кг?

3. Ракета массой 1000 кг неподвижно зависла над поверхностью земли. Сколько топлива в единицу времени сжигает ракета, если скорость истечения продуктов сгорания из ракеты равна 2 км/с?

Закон Ома - физика процесса на примере движения воды. Формулы зависимости сопротивления, напряжения, силы тока и мощности

Существует всего 2 базовых формулы которые помогут вам понять взаимосвязь между силой тока(Амер), напряжением(Вольт), сопротивлением (Ом) и мощностью (Ватт).
Зная хотя бы два из перечисленных параметра вы всегда можете рассчитать два других.
 

ЗАКОН ОМА

Базовая формула P=I*E E=I*R  
Расчет напряжения E=P/I E=I*R E=SQR(P*R)
Расчет силы тока I=P/E I=E/R I=SQR(P/R)
Расчет мощности P=I*E P=E 2 /R P=I 2 *R
Расчет сопротивления R=E 2
/P
R=E/I R=P/I 2
P - Мощность (Ватт)
E - Напряжение (Вольт)
I - Сила тока (Ампер)
R - Электрическое сопротивление (Ом)
SQR - квадратный корень

 


Для справки:

Мы используем переменную E для обозначения напряжения, иногда вы можете встретить  обозначение V для напряжения. Не дайте себя запутать названиям переменных.

Изменение сопротивления:

На следующей схеме вы видите разность сопротивлений между системами изображенными на правой и левой стороне рисунка. Сопротивление давлению воды в кране противодействует задвижка, в зависимости от степени открытия задвижки изменяется сопротивление.

Сопротивление в проводнике изображено в виде сужения проводника, чем более узкий проводник тем больше он противодействует прохождению тока.

Вы можете заметить что на правой и на левой стороне схемы напряжение и давление воды одинаково.

Вам необходимо обратить внимание на самый важный факт.

В зависимости от сопротивления  увеличивается и уменьшается сила тока.

Слева при полностью открытой задвижке мы видим самый большой поток воды. И при самом низком сопротивлении, видим самый большой поток электронов (Ампераж) в проводнике.

Справа задвижка закрыта намного больше и поток воды тоже стал намного больше.

ужение проводника тоже уменьшилось вдвое, я значит вдвое увеличилось сопротивление протеканию тока. Как мы видим через проводник из за выского сопротивления протекает в два раза меньше электронов.


Для справки

Обратите внимание что сужение проводника изображенное на схеме используется только для примера сопротивления протеканию тока. В реальных условиях сужения проводника не сильно влияет на протекающий ток. Значительно большее сопротивление могут оказывать полупроводники и диэлектрики.

Сужающийся проводник на схеме изображен лишь для примера, для понимания сути происходящего процесса.

Формула закона Ома - зависимость сопротивления и силы тока

I = E/R

Как вы видите из формулы, сила тока обратнапропорциональна сопротивлению цепи.

Больше сопротивление = Меньше ток

 

* при условии что напряжение постоянно.
 

Изменение напряжения.

На изображенной схеме во всех системах сопротивление имеет одинаковую величину.
В этот раз на картинке изменяется сопротивление/давление.

Вы можете увидеть что при увеличении напряжения приводит к увеличению протекающего тока даже при постоянном сопротивлении.

Формула закона Ома - зависимость напряжения и силы тока

I = E/R

Обратите внимание что сила тока протекающего в проводнике прямопропорциональна напряжению.

Больше напряжение = Больше сила тока

 

* при условии что сопротивление постоянно.
 

Математический рассчет


Рассмотрим пример.
У нас есть аккумуляторная батарея с напряжением питания 12 Вольт. К ней напрямую подключен резистор (сопротивление) 10 Ом. Для того что бы рассчитать какая мощность приложена к нашему резистору, можно воспользоваться формулой.

P = E2/R

P = 122/10
P = 144/10.
P = 14.4 watts

Мощность рассеиваемая на резисторе состовляет 14,4 Ватта.

Если вы хотите определить величину тока протекающего через проводник, мы используем другую формулу

I = E/R
I = 12/10
I = 1.2 amps

Сила тока протекающего через цепь составляет 1,2 Ампера
----------------
Калькуляторы зависимости напряжения, силы тока и сопротивления.
 

1. Калькулятор рассеиваемой мощности  и протекающей силы тока в зависимости от сопротивления и приложенного напряжения.

 


Демо закона Ома в реальном времени.

Для справки
В данном примере вы можете увеличивать напряжение и сопротивление цепи. Данные изменения в реальном времени будут изменять силу тока протекающего в цепи и мощность рассеиваемую на сопротивлении.

Если рассматривать аудио системы - вы должны помнить что усилитель выдает определенное напряжение на определенную нагрузку (сопротивление). Соотношение двух этих величин определяет мощность.
Усилитель может выдать ограниченную величину напряжения в зависимости от внутреннего блока питания и источника тока. Так же точно ограничена и мощность которую может подать усилитель на определенную нагрузку (к примеру 4 Ома).

Для того что бы получить больше мощности, вы можете подключить к усилителю нагрузку с меньшим сопротивлением (к примеру 2 Ома). Учтите что при использовании нагрузки с меньшим сопротивлением - скажем в два раза (было 4 Ома, стало 2 Ома) - мощность тоже возрастет в два раза.(при условии что данную мощность может обеспечить внутренний блок питания и источник тока).
Если мы возьмем для примера моно усилитель мощностью 100 Ватт на нагрузку 4 Ома, зная что он может выдать напряжение не более 20 Вольт на нагрузку.
Если вы поставите на нашем калькуляторе бегунки
Напряжение 20 Вольт
Сопротивление 4 Ома
Вы получите
Мощность 100 Ватт  
 
Если вы сдвинете бегунок сопротивления на величину 2 Ома, вы увидите как мощность удвоится и составит 200 Ватт.

В общем примере источником тока является аккумуляторная батарея (а не усилитель звука) но зависимости силы тока, напряжения, сопротивления и сопротивления одинаковы во всех цепях.
 

 

Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома.

Электрическое напряжение:

  • U = R* I - Закон Ома для участка цепи
  • U = P / I
  • U = (P*R)1/2

Электрическая мощность:

  • P= U* I
  • P= R* I2
  • P = U 2/ R

Электрический ток:

  • I = U / R
  • I = P/ E
  • I = (P / R)1/2

Электрическое сопротивление:

  • R = U / I
  • R = U 2/ P
  • R = P / I2

НЕ ЗАБЫВАЕМ: Законы Кирхгофа они же Правила Кирхгофа для тока и напряжения.

Цепь переменного синусоидального тока c частотой ω.

Применимость формул: пренебрегаем зависимостью сопротивлений от силы тока и частоты.

Напомним, что любой сигнал, может быть с любой точностью разложен в ряд Фурье, т.е. в предположении, что параметры сети
частотнонезависимы - данная формулировка применима ко всем гармоникам любого сигнала.

Закон Ома для цепей переменного тока:

  • U = U0eiωt  напряжение или разность потенциалов,
  • I  сила тока,
  • Z = Reiφ  комплексное сопротивление (импеданс)
  • R = (Ra2+Rr2)1/2  полное сопротивление,
  • Rr = ωL — 1/ωC  реактивное сопротивление (разность индуктивного и емкостного),
  • Rа
      активное (омическое) сопротивление, не зависящее от частоты,
  • φ = arctg Rr/Ra — сдвиг фаз между напряжением и током.

Сила токаНапряжениеСопротивлениеЗакон Ома

Сила тока Напряжение Сопротивление Закон Ома

Физика, 8 класс

Кристаллическая решетка металла

В узлах кристаллической решетки расположены «+» ионы, между которыми хаотично движутся  свободные   электроны

Металлы являются хорошими проводниками благодаря свободным заряженным частицам – электронам

Электрический ток

Электрический ток - упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц

Условия возникновения электрического тока в проводнике :

  • наличие свободных заряженных частиц (электронов, ионов)
  • электрическое поле

Направление электрического тока: от + к

в металле:

  • электроны движутся от – к +
  • ток направлен в сторону, противоположную направлению движения электронов

Сила тока

Сила тока  - физическая величина, равная заряду, прошедшему через поперечное сечение проводника за единицу времени

Обозначение: I

Единица измерения: 1А (Ампер)

Формула:

Измерительный прибор: амперметр

Амперметр

А

Амперметр включается п о с л е д о в а т е л ь н о

А

При включении амперметра в цепь не имеет значения, с какой стороны (слева или справа) от исследуемого элемента его подключать. 

Амперметр лабораторный

Шкала амперметра

Цена деления и пределы измерения прибора

Цена деления:

Пределы измерения:

Напряжение

Напряжение  – скалярная физическая величина, равная работе электрического поля по перемещению единичного положительного заряда

Обозначение: U

Единица измерения в СИ: 1В (вольт)

Формула:

Измерительный прибор: вольтметр

Вольтметр

V

Вольтметр включается п а р а л л е л ь н о

V

Вольтметр лабораторный

Вольтметр СССР, 1940 год

Шкала вольтметра

Цена деления и пределы измерения прибора

Цена деления:

Пределы измерения:

Ток через лампочку и напряжение на ней

А

V

Сопротивление

Сопротивление – скалярная физическая величина, характеризующая свойство проводника противодействовать электрическому току

Обозначение: R

Единица измерения: 1 Ом (Ом)

Измерительный прибор: Омметр

Причина электрического сопротивления:

взаимодействие электронов при их движении по проводнику с ионами кристаллической решетки.

+

+

+

+

+

+

+

+

Направленному движению электронов мешают их столкновения с колеблющимися тяжелыми и большими ионами кристаллической решетки. Это и создает сопротивление движению электронов — вызывает электрическое сопротивление металла.

Электрическое сопротивление металлов прямо пропорционально длине проводника и обратно пропорционально площади его поперечного сечения:

– удельное сопротивление

l – длина проводника

S – площадь поперечного сечения проводника

Удельное сопротивление – скалярная физическая величина, численно равная сопротивлению цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади поперечного сечения

Зависит от вещества и его состояния (температуры)

Единица измерения: 1 Ом м

Резистор – устройство с постоянным сопротивлением.

Реостат – устройство с переменным сопротивлением, предназначенное для регулирования силы тока и напряжения в электрической цепи.

Физика, 7-11 кл. Библиотека наглядных пособий (1С)

Зависимость силы тока

от напряжения и сопротивления

V

А

R

Результаты

I , А

R 1

Таблица 1

R =

R 2

1

U , В

2

I , А

3

R 3

U , В

R 1

Закон Ома

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна его сопротивлению

Закон Ома наглядно

Ампер Андре Мари

1775-1836

Георг Ом

1787 - 1854

Алесандро Вольта

1745 - 1827

Вопросы для самоконтроля

  • Дайте определение электрического тока.
  • При каких условиях возникает электрический ток?
  • Чем отличается движение заряженных частиц в проводнике в отсутствие и при наличии внешнего электрического поля?
  • Как направлен электрический ток?
  • В каком направлении движутся электроны в металлическом проводнике, по которому протекает электрический ток?
  • Что называют силой тока?
  • Какова единица измерения силы тока?
  • Каким прибором измеряют силу тока? Как он подключается?
  • Что такое напряжение?
  • Какова единица напряжения?
  • Каким прибором измеряют напряжение? Как он подключается?
  • Что такое сопротивление? Какова причина сопротивления?
  • Какова единица сопротивления?
  • Каким прибором измеряют сопротивление? Как он подключается?
  • Сформулируйте закон Ома для участка цепи.

Онлайн калькулятор - закон Ома (ток, напряжение, сопротивление) + Мощность :: АвтоМотоГараж

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.

 

как связаны между собой напряжение, ток и сопротивление

Добавлено 30 сентября 2020 в 00:30

Сохранить или поделиться

Первая и, возможно, самая важная взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением называется законом Ома, который был открыт Георгом Симоном Омом и опубликован в его статье 1827 года «Гальваническая цепь, исследованная математически».

Напряжение, ток и сопротивление

Электрическая цепь образуется, когда создается проводящий путь, позволяющий электрическому заряду непрерывно перемещаться. Это непрерывное движение электрического заряда по проводникам цепи называется током, и о нем часто говорят как о «потоке», как о потоке жидкости через полую трубу.

Сила, побуждающая носители заряда «течь» по цепи, называется напряжением. Напряжение – это особая мера потенциальной энергии, которая всегда относительна между двумя точками. Когда мы говорим об определенной величине напряжения, присутствующего в цепи, мы имеем в виду измерение потенциальной энергии для перемещения носителей заряда из одной конкретной точки этой цепи в другую конкретную точку. Без упоминания двух конкретных точек термин «напряжение» не имеет значения.

Ток, как правило, проходит через проводники с некоторой степенью трения или противодействия движению. Это противодействие движению правильнее называть сопротивлением. Величина тока в цепи зависит от величины напряжения и величины сопротивления в цепи, препятствующего прохождению тока. Как и напряжение, сопротивление – это величина, измеряемая между двумя точками. По этой причине величины напряжения и сопротивления часто указываются как «между» двумя точками в цепи.

Единицы измерения: вольт, ампер и ом

Чтобы иметь возможность делать осмысленные утверждения об этих величинах в цепях, нам нужно уметь описывать их количества так же, как мы могли бы количественно определить массу, температуру, объем, длину или любые другие физические величины. Для массы мы можем использовать единицы «килограмм» или «грамм». Для температуры мы можем использовать градусы Фаренгейта или градусы Цельсия. В таблице ниже приведены стандартные единицы измерения электрического тока, напряжения и сопротивления:

Единицы измерения тока, напряжения, сопротивления
ВеличинаСимволЕдиница измеренияСокращение единицы измерения
ТокIАмперА
НапряжениеVВольтВ
СопротивлениеRОмОм

«Символ», присвоенный каждой величине, представляет собой стандартную букву латинского алфавита, используемую для представления этой величины в формулах. Подобные стандартизированные буквы распространены во всех физических и технических дисциплинах и признаны во всем мире. «Сокращение единицы измерения» для каждой величины представляет собой алфавитный символ(ы), используемый в качестве сокращенного обозначения конкретной единицы измерения.

Каждая единица измерения названа в честь известного экспериментатора в области электричества: ампер в честь француза Андре М. Ампера, вольт в честь итальянца Алессандро Вольта, а ом в честь немца Георга Симона Ома.

Математический символ для каждой величины также имеет значение. «R» для сопротивления и «V» для напряжения говорят сами за себя («Resistance» и «Voltage», соответственно), тогда как «I» для тока кажется немного странным. Предполагается, что буква «I» должна представлять «интенсивность» («Intensity»)(потока заряда). Судя по исследованиям, которые мне удалось провести, кажется, что есть некоторые разногласия по поводу значения слова «I». Другой символ напряжения, «E», означает «электродвижущую силу» («Electromotive force»). Символы «E» и «V» по большей части взаимозаменяемы, хотя в некоторых текстах «E» зарезервировано для обозначения напряжения на источнике (таком как батарея или генератор), а «V»– для обозначения напряжения на любом другом элементе.

Все эти символы выражаются заглавными буквами, за исключением случаев, когда величина (особенно напряжение или ток) описывается в терминах короткого периода времени (так называемые «мгновенные» значения). Например, напряжение батареи, которое стабильно в течение длительного периода времени, будет обозначаться заглавной буквой «E», тогда как пиковое напряжения при ударе молнии в тот самый момент, когда она попадает в линию электропередачи, скорее всего, будет обозначаться строчной буквой «е» (или строчной буквой «v»), чтобы отметить это значение как имеющееся в один момент времени. Это же соглашение о нижнем регистре справедливо и для тока: строчная буква «i» представляет ток в некоторый момент времени. Однако большинство измерений в цепях постоянного тока, которые стабильны во времени, будут обозначаться заглавными буквами.

Кулон и электрический заряд

Одна из основных единиц электрических измерений, которую часто преподают в начале курсов электроники, но нечасто используют впоследствии, – это кулон – единица измерения электрического заряда, пропорциональная количеству электронов в несбалансированном состоянии. Один кулон заряда соответствует 6 250 000 000 000 000 000 электронов. Символом количества электрического заряда является заглавная буква «Q», а единица измерения кулонов обозначается «Кл». Единица измерения тока, ампер, равна 1 кулону заряда, проходящему через заданную точку в цепи за 1 секунду. В этом смысле, ток – это скорость движения электрического заряда через проводник.

Как указывалось ранее, напряжение – это мера потенциальной энергии на единицу заряда, доступная для стимулирования протекания тока из одной точки в другую. Прежде чем мы сможем точно определить, что такое «вольт», мы должны понять, как измерить эту величину, которую мы называем «потенциальной энергией». Общей метрической единицей измерения энергии любого вида является джоуль, равный количеству работы, совершаемой силой в 1 ньютон при движении на 1 метр (в том же направлении). В этих научных терминах 1 вольт равен 1 джоулю электрической потенциальной энергии на (деленному на) 1 кулон заряда. Таким образом, 9-вольтовая батарея выделяет 9 джоулей энергии на каждый кулон заряда, проходящего через цепь.

Эти единицы и символы электрических величин станут очень важны, когда мы начнем исследовать отношения между ними в цепях.

Формула закона Ома

Основное открытие Ома заключалось в том, что величина электрического тока, протекающего через металлический проводник в цепи, при любой заданной температуре прямо пропорциональна напряжению, приложенному к нему. Ом выразил свое открытие в виде простого уравнения, описывающего взаимосвязь напряжения, тока и сопротивления:

\[E=IR\]

В этом алгебраическом выражении напряжение (E) равно току (I), умноженному на сопротивление (R). Используя алгебру, мы можем преобразовать это уравнение в других два варианта, решая его для I и R соответственно:

\[I = \frac{E}{R}\]

\[R = \frac{E}{I}\]

Анализ простых схем с помощью закона Ома

Давайте посмотрим, как эти формулы работают, чтобы помочь нам анализировать простые схемы:

Рисунок 1 – Пример простой схемы

В приведенной выше схеме есть только один источник напряжения (батарея слева) и только один источник сопротивления току (лампа справа). Это позволяет очень легко применить закон Ома. Если мы знаем значения любых двух из трех величин (напряжения, тока и сопротивления) в этой цепи, мы можем использовать закон Ома для определения третьей.

В этом первом примере мы вычислим величину тока (I) в цепи, учитывая значения напряжения (E) и сопротивления (R):

Рисунок 2 – Пример 1. Известны напряжение источника и сопротивление лампы

Какая величина тока (I) в этой цепи?

\[I = \frac{E}{R} = \frac{12 \ В}{3 \ Ом} = 4 \ А\]

Во втором примере мы вычислим величину сопротивления (R) в цепи, учитывая значения напряжения (E) и тока (I):

Рисунок 3 – Пример 2. Известны напряжение источника и ток в цепи

Какое сопротивление (R) оказывает лампа?

\[R = \frac{E}{I} = \frac{36 \ В}{4 \ А} = 9 \ Ом\]

В последнем примере мы рассчитаем величину напряжения, подаваемого батареей, с учетом значений тока (I) и сопротивления (R):

Рисунок 4 – Пример 3. Известны ток в цепи и сопротивление лампы

Какое напряжение обеспечивает батарея?

\[E = IR = (2 \ А)(7 \ Ом) = 14 \ В\]

Метода треугольника закона Ома

Закон Ома – очень простой и полезный инструмент для анализа электрических цепей. Он так часто используется при изучении электричества и электроники, что студент должен запомнить его. Если вы не очень хорошо умеете работать с формулами, то для его запоминания существует простой прием, помогающий использовать его для любой величины, зная две других. Сначала расположите буквы E, I и R в виде треугольника следующим образом:

Рисунок 5 – Треугольник закона Ома

Если вы знаете E и I и хотите определить R, просто удалите R с картинки и посмотрите, что осталось:

Рисунок 6 – Закон Ома для определения R

Если вы знаете E и R и хотите определить I, удалите I и посмотрите, что осталось:

Рисунок 7 – Закон Ома для определения I

Наконец, если вы знаете I и R и хотите определить E, удалите E и посмотрите, что осталось:

Рисунок 8 – Закон Ома для определения E

В конце концов, вам придется научиться работать с формулами, чтобы серьезно изучать электричество и электронику, но этот совет может облегчить запоминание ваших первых вычислений. Если вам удобно работать с формулами, всё, что вам нужно сделать, это зафиксировать в памяти E = IR и вывести из нее две другие формулы, когда они вам понадобятся!

Резюме

  • Напряжение измеряется в вольтах, обозначается буквами «E» или «V».
  • Сила тока измеряется в амперах, обозначается буквой «I».
  • Сопротивление измеряется в омах, обозначается буквой «R».
  • Закон Ома: E = IR; I = E/R; R = E/I

Оригинал статьи:

Теги

Закон ОмаЗарядКулонОбучениеСила токаСопротивлениеСхемотехникаЭлектрический токЭлектрическое напряжение

Сохранить или поделиться

Постоянный электрический ток. Сила тока. Напряжение. Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи

1. Электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц.

Для того чтобы в проводнике существовал электрический ток, необходимы два условия: наличие свободных заряженных частиц и электрического поля, которое создаёт их направленное движение.

При существовании тока в разных средах: в металлах, жидкостях, газах — электрический заряд переносится разными частицами. В металлах этими частицами являются электроны, в жидкостях заряд переносится ионами, в газах — электронами, положительными и отрицательными ионами.

Дистиллированная вода не проводит электрический ток, поскольку она не содержит свободных зарядов. Если в воду добавить поваренную соль или медный купорос, то в ней появятся свободные заряды, и она станет проводником электрического тока. В растворе поваренной соли в воде происходит электролитическая диссоциация — процесс разложения молекулы поваренной соли на положительный ион натрия и отрицательный ион хлора. Если в сосуд с раствором поваренной соли поместить две металлические пластины, соединённые с источником тока (рис. 79), то положительный ион натрия в электрическом поле будет двигаться к пластине, соединенной с отрицательным полюсом источника тока, называемым катодом, а отрицательный ион хлора — с положительным полюсом источника тока, называемым анодом.

Газы в обычных условиях тоже не проводят электрический ток, так как в них нет свободных зарядов. Однако если в воздушный промежуток между двумя металлическими пластинами, соединёнными с источником тока, внести зажжённую спичку или спиртовку, то газ станет проводником и гальванометр зафиксирует протекание тока но цепи. При внесении пламени в воздушный промежуток между пластинами происходит ионизация газа (рис. 80). При этом от атома «отрываются» электроны и образуется положительный ион. Во время движения электрон может присоединиться к нейтральному атому и образовать отрицательный ион. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду, а отрицательные ионы и электроны — к положительному электроду.

2. Направленное движение зарядов обеспечивается электрическим полем. Электрическое поле в проводниках создаётся и поддерживается источником тока. В источнике тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Эти частицы накапливаются на полюсах источника тока. Один полюс источника заряжается положительно, другой — отрицательно. Между полюсами источника образуется электрическое поле, под действием которого заряженные частицы начинают двигаться упорядоченно.

В источнике тока совершается работа при разделении заряженных частиц. При этом различные виды энергии превращаются в электрическую энергию. В электрофорной машине в электрическую энергию превращается механическая энергия, в гальваническом элементе — химическая.

3. Электрический ток, проходя по цепи, производит различные действия. Тепловое действие электрического тока заключается в том, что при его прохождении по проводнику в нём выделяется некоторое количество теплоты. Пример применения теплового действия тока — электронагревательные элементы чайников, электроплит, утюгов и пр. В ряде случаев температура проводника нагревается настолько сильно, что можно наблюдать его свечение. Это происходит в электрических лампочках накаливания.

Магнитное действие электрического тока проявляется в том, что вокруг проводника с током возникает магнитное поле, которое, действуя на магнитную стрелку, расположенную рядом с проводником, заставляет её поворачиваться (рис. 81).

Благодаря магнитному действию тока можно превратить железный гвоздь в электромагнит, намотав на него провод, соединённый с источником тока. При пропускании по проводу электрического тока гвоздь будет притягивать железные предметы.

Химическое действие электрического тока проявляется в том, что при его прохождении в жидкости на электроде выделяется вещество. Если в стакан с раствором медного купороса поместить угольные электроды и присоединить их к источнику тока, то, вынув через некоторое время эти электроды из раствора, можно обнаружить на электроде, присоединённом к отрицательному полюсу источника (на катоде), слой чистой меди.

Это происходит потому, что между электродами существует электрическое поле, в котором ионы (положительно заряженные ионы меди и отрицательно заряженные ионы кислотного остатка) движутся к соответствующим электродам. Достигнув отрицательного электрода, ионы меди получают недостающие электроны, при этом восстанавливается чистая медь.

4. Характеристикой тока в цепи служит величина, называемая силой тока ​\( (I) \)​. Силой тока называют физическую величину, равную отношению заряда ​\( q \)​, проходящего через поперечное сечение проводника за промежуток времени ​\( t \)​, к этому промежутку времени: ​\( I=q/t \)​.

Определение единицы силы тока основано на магнитном действии тока, в частности на взаимодействии параллельных проводников, по которым идёт электрический ток. Такие проводники притягиваются, если ток по ним идёт в одном направлении, и отталкиваются, если направление тока в них противоположное.

За единицу силы тока принимают такую силу тока, при которой отрезки параллельных проводников длиной 1 м, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга, взаимодействуют с силой 2·10-7 Н.

Эта единица называется ампером (1 А).

Зная формулу силы тока, можно получить единицу электрического заряда: 1 Кл = 1 А · 1 с.

5. Прибор, с помощью которого измеряют силу тока в цепи, называется амперметром. Его работа основана на магнитном действии тока. Основные части амперметра магнит и катушка. При прохождении по катушке электрического тока она в результате взаимодействия с магнитом, поворачивается и поворачивает соединённую с ней стрелку. Чем больше сила тока, проходящего через катушку, тем сильнее она взаимодействует с магнитом, тем больше угол поворота стрелки. Амперметр включается в цепь последовательно с тем прибором, силу тока в котором нужно измерить (рис. 82), и потому он имеет малое внутреннее сопротивление, которое практически не влияет на сопротивление цепи и на силу тока в цепи.

У клемм амперметра стоят знаки «+» и «-», при включении амперметра в цепь клемма со знаком «+» присоединяется к положительному полюсу источника тока, а клемма со знаком «-» к отрицательному полюсу источника тока.

6. Источник тока создаёт электрическое поле, которое приводит в движение электрические заряды. Характеристикой источника тока служит величина, называемая напряжением. Чем оно больше, тем сильнее созданное им поле. Напряжение характеризует работу, которую совершает электрическое поле по перемещению электрического заряда, равного 1 Кл.

Напряжением ​\( U \)​ называют физическую величину, равную отношению работы ​\( (A) \)​ электрического поля по перемещению электрического заряда к заряду ​\( (q) \)​: ​\( U=A/q \)​.

Возможно другое определение понятия напряжения. Если числитель и знаменатель в формуле напряжения умножить на время движения заряда ​\( (t) \)​, то получим: ​\( U=At/qt \)​. В числителе этой дроби стоит мощность тока ​\( (P) \)​, а в знаменателе — сила тока ​\( (I) \)​: ​\( U=P/I \)​, т.е. напряжение — физическая величина, равная отношению мощности электрического тока к силе тока в цепи.

Единица напряжения: ​\( [U]=[A]/[q] \)​; ​\( [U] \)​ = 1 Дж/1 Кл = 1 В (один вольт).

Напряжение измеряют вольтметром. Он имеет такое же устройство, что и амперметр и такой же принцип действия, но он подключается параллельно тому участку цепи, напряжение на котором хотят измерить (рис. 83). Внутреннее сопротивление вольтметра достаточно большое, соответственно проходящий через него ток мал по сравнению с током в цепи.

У клемм вольтметра стоят знаки «+» и «-», при включении вольтметра в цепь клемма со знаком «+» присоединяется к положительному полюсу источника тока, а клемма со знаком «-» к отрицательному полюсу источника тока.

7. Собрав электрическую цепь, состоящую из источника тока, резистора, амперметра, вольтметра, ключа (рис. 83), можно показать, что сила тока ​\( (I) \)​, протекающего через резистор, прямо пропорциональна напряжению ​\( (U) \)​ на его концах: ​\( I\sim U \)​. Отношение напряжения к силе тока ​\( U/I \)​ — есть величина постоянная. Если заменить резистор, включённый в цепь, другим резистором и повторить опыт, получим тот же результат: сила тока в резисторе прямо пропорциональна напряжению на его концах, а отношение напряжения к силе тока есть величина постоянная. Только в этом случае значение отношения напряжения к силе тока будет отличаться от отношения этих величин в первом опыте. Причиной этого является то, что в цепь включались разные резисторы. Следовательно, существует физическая величина, характеризующая свойства проводника (резистора), по которому течёт электрический ток. Эту величину называют электрическим сопротивлением проводника, или просто сопротивлением. Обозначается сопротивление буквой ​\( R \)​.

Сопротивлением проводника ​\( (R) \)​ называют физическую величину, равную отношению напряжения ​\( (U) \)​ на концах проводника к силе тока ​\( (I) \)​ в нём. ​\( R=U/I \)​.

За единицу сопротивления принимают Ом (1 Ом).

Один Ом — сопротивление такого проводника, в котором сила тока равна 1 А при напряжении на его концах 1 В: 1 Ом = 1 В/1 А.

Причина того, что проводник обладает сопротивлением, заключается в том, что направленному движению электрических зарядов в нём препятствуют ионы кристаллической решетки, совершающие беспорядочное движение.2}{м} \)​.

Изменяя длину проводника, а следовательно его сопротивление, можно регулировать силу тока в цепи. Прибор, с помощью которого это можно сделать, называется реостатом (рис. 84).

9. Как показано выше, сила тока в проводнике зависит от напряжения на его концах. Если в опыте менять проводники, оставляя напряжение на них неизменным, то можно показать, что при постоянном напряжении на концах проводника сила тока обратно пропорциональна его сопротивлению. Объединив зависимость силы тока от напряжения и его зависимость от сопротивления проводника, можно записать: ​\( I=\frac{U}{R} \)​. Этот закон, установленный экспериментально, называется законом Ома (для участка цепи): сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. На рисунке приведена схема электрической цепи, состоящей из источника тока, ключа и двух параллельно соединённых резисторов. Для измерения напряжения на резисторе ​\( R_2 \)​ вольтметр можно включить между точками

1) только Б и В
2) только А и В
3) Б и Г или Б и В
4) А и Г или А и В

2. На рисунке представлена электрическая цепь, состоящая из источника тока, резистора и двух амперметров. Сила тока, показываемая амперметром А1, равна 0,5 А. Амперметр А2 покажет силу тока

1) меньше 0,5 А
2) больше 0,5 А
3) 0,5 А
4) 0 А

3. Ученик исследовал зависимость силы тока в электроплитке от приложенного напряжения и получил следующие данные.

Проанализировав полученные значения, он высказал предположения:

А. Закон Ома справедлив для первых трёх измерений.
Б. Закон Ома справедлив для последних трёх измерений.

Какая(-ие) из высказанных учеником гипотез верна(-ы)?

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

4. На рисунке изображён график зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах. Чему равно сопротивление проводника?

1) 0,25 Ом
2) 2 Ом
3) 4 Ом
4) 8 Ом

5. На диаграммах изображены значения силы тока и напряжения на концах двух проводников. Сравните сопротивления этих проводников.

1) ​\( R_1=R_2 \)​
2) \( R_1=2R_2 \)​
3) \( R_1=4R_2 \)​
4) \( 4R_1=R_2 \)​

6. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения мощности тока для двух проводников (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения напряжения ​\( U_1 \)​ и ​\( U_2 \)​ на концах этих проводников.

1) ​\( U_2=\sqrt{3}U_1 \)​
2) \( U_1=3U_2 \)
3) \( U_2=9U_1 \)
4) \( U_2=3U_1 \)

7. Необходимо экспериментально обнаружить зависимость электрического сопротивления круглого угольного стержня от его длины. Какую из указанных пар стержней можно использовать для этой цели?

1) А и Г
2) Б и В
3) Б и Г
4) В и Г

8. Два алюминиевых проводника одинаковой длины имеют разную площадь поперечного сечения: площадь поперечного сечения первого проводника 0,5 мм2, а второго проводника 4 мм2. Сопротивление какого из проводников больше и во сколько раз?

1) Сопротивление первого проводника в 64 раза больше, чем второго.
2) Сопротивление первого проводника в 8 раз больше, чем второго.
3) Сопротивление второго проводника в 64 раза больше, чем первого.
4) Сопротивление второго проводника в 8 раз больше, чем первого.

9. В течение 600 с через потребитель электрического тока проходит заряд 12 Кл. Чему равна сила тока в потребителе?

1) 0,02 А
2) 0,2 А
3) 5 А
4) 50 А

10. В таблице приведены результаты экспериментальных измерений площади поперечного сечения ​\( S \)​, длины ​\( L \)​ и электрического сопротивления ​\( R \)​ для трёх проводников, изготовленных из железа или никелина.

На основании проведённых измерений можно утверждать, что электрическое сопротивление проводника

1) зависит от материала проводника
2) не зависит от материала проводника
3) увеличивается при увеличении его длины
4) уменьшается при увеличении его площади поперечного сечения

11. Для изготовления резисторов использовался рулон нихромовой проволоки. Поочередно в цепь (см. рисунок) включали отрезки проволоки длиной 4 м, 8 м и 12 м. Для каждого случая измерялись напряжение и сила тока (см. таблицу).

Какой вывод можно сделать на основании проведённых исследований?

1) сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения
2) сопротивление проводника прямо пропорционально его длине
3) сопротивление проводника зависит от силы тока в проводнике
4) сопротивление проводника зависит от напряжения на концах проводника
5) сила тока в проводнике обратно пропорциональна его сопротивлению

12. В справочнике физических свойств различных материалов представлена следующая таблица.

Используя данные таблицы, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.

1) При равных размерах проводник из алюминия будет иметь меньшую массу и большее электрическое сопротивление по сравнению с проводником из меди.
2) Проводники из нихрома и латуни при одинаковых размерах будут иметь одинаковые электрические сопротивления.
3) Проводники из константана и никелина при одинаковых размерах будут иметь разные массы.
4) При замене никелиновой спирали электроплитки на нихромовую такого же размера электрическое сопротивление спирали уменьшится.
5) При равной площади поперечного сечения проводник из константана длиной 4 м будет иметь такое же электрическое сопротивление, что и проводник из никелина длиной 5 м.

Часть 2

13. Меняя электрическое напряжение на участке цепи, состоящем из никелинового проводника длиной 5 м, ученик полученные данные измерений силы тока и напряжения записал в таблицу. Чему равна площадь поперечного сечения проводника?

Ответы

Постоянный электрический ток. Сила тока. Напряжение. Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи

3.4 (67.14%) 14 votes

Связь между напряжением, током и сопротивлением

Все материалы состоят из атомов, и все атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов. Протоны имеют положительный электрический заряд. Нейтроны не имеют электрического заряда (то есть они нейтральны), а электроны имеют отрицательный электрический заряд. Атомы связаны вместе мощными силами притяжения, существующими между ядром атома и электронами в его внешней оболочке.

Когда эти протоны, нейтроны и электроны вместе внутри атома, они счастливы и стабильны.Но если мы отделим их друг от друга, они захотят реформироваться и начать проявлять потенциал притяжения, называемый разностью потенциалов .

Теперь, если мы создадим замкнутую цепь, эти свободные электроны начнут двигаться и возвращаться к протонам из-за их притяжения, создавая поток электронов. Этот поток электронов называется электрическим током . Электроны не проходят свободно через цепь, поскольку материал, через который они проходят, создает ограничение для потока электронов.Это ограничение называется сопротивлением .

Тогда все основные электрические или электронные схемы состоят из трех отдельных, но очень взаимосвязанных электрических величин, называемых: напряжение (v), ток (i) и сопротивление (Ω).

Электрическое напряжение

Напряжение , (В) - это потенциальная энергия источника питания, сохраненная в виде электрического заряда. Напряжение можно рассматривать как силу, которая толкает электроны через проводник, и чем больше напряжение, тем больше его способность «проталкивать» электроны через данную цепь.Поскольку энергия имеет способность совершать работу, эту потенциальную энергию можно описать как работу, необходимую в джоулях для перемещения электронов в форме электрического тока по цепи от одной точки или узла к другой.

Тогда разница в напряжении между любыми двумя точками, соединениями или переходами (называемыми узлами) в цепи известна как разность потенциалов (p.d.), обычно называемая падением напряжения .

Разница потенциалов между двумя точками измеряется в Вольт с символом цепи V или строчной буквой «v», хотя Energy , E строчная буква «е» иногда используется для обозначения генерируемой ЭДС (электродвижущей силы).Тогда чем больше напряжение, тем больше давление (или толкающая сила) и тем выше способность выполнять работу.

Источник постоянного напряжения называется Напряжение постоянного тока с напряжением, которое периодически изменяется со временем, называется напряжением переменного тока . Напряжение измеряется в вольтах, причем один вольт определяется как электрическое давление, необходимое для проталкивания электрического тока в один ампер через сопротивление в один Ом. Напряжения обычно выражаются в вольтах с префиксами, используемыми для обозначения частей, кратных напряжению, таких как микровольт (мкВ = 10 -6 В), милливольт (мВ = 10 -3 В) или киловольт (кВ = 10 3 В).Напряжение может быть как положительным, так и отрицательным.

Батареи или источники питания в основном используются для создания постоянного источника постоянного тока (постоянного тока), такого как 5 В, 12 В, 24 В и т. Д., В электронных схемах и системах. В то время как источники переменного тока (переменного тока) доступны для бытового и промышленного электроснабжения и освещения, а также для передачи электроэнергии. Напряжение электросети в Соединенном Королевстве в настоящее время составляет 230 вольт переменного тока. и 110 вольт переменного тока. в США.

Электронные схемы общего назначения работают от низковольтных батарей постоянного тока напряжением от 1 до 1 мА.5 В и 24 В постоянного тока. Обозначение схемы для источника постоянного напряжения, обычно представляемое как символ батареи с положительным, + и отрицательным знаком -, указывающим направление полярности. Обозначение схемы для источника переменного напряжения - круг с синусоидальной волной внутри.

Символы напряжения

Можно установить простую взаимосвязь между баком с водой и источником напряжения. Чем выше резервуар для воды над выпускным отверстием, тем выше давление воды по мере высвобождения большего количества энергии, чем выше напряжение, тем больше потенциальная энергия при высвобождении большего количества электронов.

Напряжение всегда измеряется как разница между любыми двумя точками в цепи, и напряжение между этими двумя точками обычно называется «падением напряжения ». Обратите внимание, что напряжение может существовать в цепи без тока, но ток не может существовать без напряжения, и поэтому любой источник напряжения, будь то постоянный или переменный ток, любит состояние разомкнутой или полуоткрытой цепи, но ненавидит любые условия короткого замыкания, поскольку это может его разрушить.

Электрический ток

Электрический ток , (I) - это движение или поток электрического заряда и измеряется в Ампер , символ i , для силы ).Это непрерывный и равномерный поток (называемый дрейфом) электронов (отрицательных частиц атома) вокруг цепи, которые «подталкиваются» источником напряжения. В действительности, электроны текут от отрицательного (–ve) вывода к положительному (+ ve) выводу источника питания, и для простоты понимания схемы обычный поток тока предполагает, что ток течет от положительного вывода к отрицательному.

Обычно на принципиальных схемах у потока тока через цепь обычно есть стрелка, связанная с символом I, или строчная буква i, указывающая фактическое направление тока.Однако эта стрелка обычно указывает направление обычного потока тока, а не обязательно направление фактического потока.

Обычный ток

Обычно это поток положительного заряда по цепи, переходящий от положительного к отрицательному. На схеме слева показано движение положительного заряда (отверстий) по замкнутой цепи, протекающего от положительной клеммы батареи через цепь и возвращающегося к отрицательной клемме батареи.Этот поток тока от положительного к отрицательному обычно известен как обычный поток тока.

Это было соглашение, выбранное при открытии электричества, при котором электрический ток считался направленным в цепи. Чтобы продолжить эту мысль, на всех принципиальных схемах и схемах стрелки, показанные на символах для таких компонентов, как диоды и транзисторы, указывают в направлении обычного тока.

Затем Обычный поток тока определяет поток электрического тока от положительного к отрицательному, противоположный по направлению фактическому потоку электронов.

Электронный поток

Поток электронов по цепи противоположен направлению обычного потока тока - от отрицательного к положительному. Фактический ток, протекающий в электрической цепи, состоит из электронов, которые текут от отрицательного полюса батареи (катода) и возвращаются обратно. обратно к положительному полюсу (аноду) батареи.

Это происходит потому, что заряд электрона по определению отрицательный, поэтому он притягивается к положительному полюсу.Этот поток электронов называется Электронный поток . Таким образом, электроны фактически текут по цепи от отрицательного вывода к положительному.

И обычного тока , и электронного потока используются во многих учебниках. Фактически, не имеет значения, в каком направлении ток течет по цепи, если направление используется последовательно. Направление тока не влияет на то, что ток делает в цепи.Как правило, гораздо проще понять обычный ток - от положительного до отрицательного.

В электронных схемах источник тока - это элемент схемы, который обеспечивает заданное количество тока, например 1 А, 5 А, 10 А и т. Д., При этом символ цепи для источника постоянного тока представлен в виде круга со стрелкой внутри, указывающей его направление.

Ток измеряется в А. , а ампер или ампер определяется как количество электронов или заряда (Q в кулонах), проходящих через определенную точку в цепи за одну секунду (t в секундах).

Электрический ток обычно выражается в амперах с префиксом, используемым для обозначения микроампер (мкА = 10 -6 A) или миллиампер (мА = 10 -3 A). Обратите внимание, что электрический ток может быть как положительным, так и отрицательным, в зависимости от направления его протекания по цепи.

Ток, протекающий в одном направлении, называется Постоянный ток или D.C. , а ток, который попеременно перемещается по цепи, известен как Переменный ток, или А.С. . Независимо от того, протекает ли переменный или постоянный ток через цепь, только когда к ней подключен источник напряжения, и его «поток» ограничен как сопротивлением цепи, так и толкающим ее источником напряжения.

Кроме того, поскольку переменные токи (и напряжения) являются периодическими и меняются во времени, «эффективное» или «среднеквадратичное» значение, заданное как I действующее значение , дает такую ​​же среднюю потерю мощности, эквивалентную постоянному току I в среднем . Источники тока противоположны источникам напряжения в том, что они любят условия короткого замыкания или замкнутой цепи, но ненавидят условия разомкнутой цепи, поскольку ток не будет течь.

Используя соотношение «резервуар воды», ток эквивалентен потоку воды по трубе, при этом поток одинаков по всей трубе. Чем быстрее течет вода, тем сильнее течение. Обратите внимание, что ток не может существовать без напряжения, поэтому любой источник тока, будь то постоянный или переменный ток, любит состояние короткого или полукороткого замыкания, но ненавидит любое состояние разомкнутой цепи, поскольку это препятствует его течению.

Сопротивление

Сопротивление , (R) - это способность материала сопротивляться или предотвращать протекание тока или, более конкретно, протекание электрического заряда в цепи.Элемент схемы, который делает это идеально, называется «резистор».

Сопротивление - это элемент схемы, измеряемый в Ом , греческий символ ( Ом , Омега) с префиксами, используемыми для обозначения килоомов (кОм = 10 3 Ом) и МОм (МОм = 10). 6 Ом). Обратите внимание, что сопротивление не может быть отрицательным по величине, только положительным.

Символы резисторов

Величина сопротивления резистора определяется отношением протекающего через него тока к напряжению на нем, которое определяет, является ли элемент схемы «хорошим проводником» - с низким сопротивлением, или «плохим проводником» - с высоким сопротивлением.Низкое сопротивление, например 1 Ом или менее, означает, что цепь является хорошим проводником, сделанным из таких материалов, как медь, алюминий или углерод, в то время как высокое сопротивление, 1 МОм или более, означает, что цепь является плохим проводником, сделанным из изоляционных материалов, таких как стекло, фарфор. или пластик.

С другой стороны, «полупроводник», такой как кремний или германий, - это материал, сопротивление которого находится посередине между сопротивлением хорошего проводника и хорошего изолятора. Отсюда и название «полупроводник». Полупроводники используются для изготовления диодов, транзисторов и т. Д.

Сопротивление может быть линейным или нелинейным по своей природе, но не отрицательным. Линейное сопротивление подчиняется закону Ома, поскольку напряжение на резисторе линейно пропорционально протекающему через него току. Нелинейное сопротивление не подчиняется закону Ома, но имеет падение напряжения на нем, пропорциональное некоторой мощности тока.

Сопротивление является чистым и не зависит от частоты, при этом полное сопротивление переменного тока сопротивления равно его сопротивлению постоянному току и, следовательно, не может быть отрицательным.Помните, что сопротивление всегда положительное и никогда не отрицательное.

Резистор классифицируется как пассивный элемент схемы и, как таковой, не может передавать или накапливать энергию. Вместо этого резисторы поглощали мощность, которая проявлялась в виде тепла и света. Мощность в сопротивлении всегда положительна, независимо от полярности напряжения и направления тока.

Для очень низких значений сопротивления, например миллиОм (мОм), иногда гораздо проще использовать величину, обратную сопротивлению (1 / R), чем само сопротивление (R).Величина сопротивления называется Проводимость , символ ( G ) и представляет способность проводника или устройства проводить электричество.

Другими словами, легкость, с которой течет ток. Высокие значения проводимости подразумевают хороший проводник, например медь, в то время как низкие значения проводимости подразумевают плохой проводник, например, дерево. Стандартная единица измерения проводимости - Siemen , символ ( S ).

Единицей измерения проводимости является mho (ом, записанный в обратном направлении), который обозначается перевернутым знаком ома.Мощность также может быть выражена с использованием проводимости как: p = i 2 / G = v 2 G.

Соотношение между напряжением (v) и током (i) в цепи постоянного сопротивления (R) будет давать прямую зависимость i-v с наклоном, равным значению сопротивления, как показано.

Сводка по напряжению, току и сопротивлению

Надеюсь, к настоящему времени вы должны иметь некоторое представление о том, как электрическое напряжение, ток и сопротивление тесно связаны друг с другом.Соотношение между Напряжение , Ток и Сопротивление составляет основу закона Ома. В линейной цепи с фиксированным сопротивлением, если мы увеличиваем напряжение, ток возрастает, и аналогично, если мы уменьшаем напряжение, ток падает. Это означает, что если напряжение высокое, ток большой, а если напряжение низкое, то ток низкий.

Аналогично, если мы увеличиваем сопротивление, ток снижается для данного напряжения, а если мы уменьшаем сопротивление, ток возрастает.Это означает, что если сопротивление велико, ток низкий, а если сопротивление низкое, ток высокий.

Тогда мы можем видеть, что ток, протекающий по цепи, прямо пропорционален (∝) напряжению (V ↑ вызывает I ↑), но обратно пропорционален (1 / ∝) сопротивлению, как, (R ↑ вызывает I ↓).

Ниже приводится краткое описание трех модулей.

  • Напряжение или разность потенциалов - это мера потенциальной энергии между двумя точками в цепи и обычно обозначается как «падение вольт, ».
  • Когда источник напряжения подключен к замкнутой цепи, напряжение будет создавать ток, протекающий по цепи.
  • В источниках постоянного напряжения символы + ve (положительный) и -ve (отрицательный) используются для обозначения полярности источника напряжения.
  • Напряжение измеряется в вольтах и обозначено символом V для напряжения или E для электрической энергии.
  • Поток тока - это комбинация потока электронов и потока дырок в цепи.
  • Ток представляет собой непрерывный и равномерный поток заряда по цепи и измеряется в Амперах или Амперах и обозначается символом I.
  • Ток прямо пропорционален напряжению (I ∝ В)
  • Эффективное (среднеквадратичное) значение переменного тока имеет такую ​​же среднюю потерю мощности, что и постоянный ток, протекающий через резистивный элемент.
  • Сопротивление - это противодействие току, протекающему по цепи.
  • Низкие значения сопротивления подразумевают проводник, а высокие значения сопротивления - изолятор.
  • Ток обратно пропорционален сопротивлению (I 1 / ∝ R)
  • Сопротивление измеряется в Ом и имеет греческий символ Ω или букву R.
Кол-во Символ Единица измерения Сокращение
Напряжение V или E Вольт В
Текущий I Ампер А
Сопротивление R Ом Ом

В следующем уроке о цепях постоянного тока мы рассмотрим закон Ома, который представляет собой математическое уравнение, объясняющее взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением в электрических цепях и являющееся основой электроники и электротехники. Закон Ома определяется как: V = I * R.

Закон

Ома: определение и взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением - видео и стенограмма урока

Закон Ома

Взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением описывается законом Ома . Это уравнение, i = v / r , говорит нам, что ток, i , протекающий по цепи, прямо пропорционален напряжению, v , и обратно пропорционален сопротивлению, r .Другими словами, если мы увеличим напряжение, то увеличится и ток. Но, если увеличить сопротивление, то ток уменьшится. Мы увидели эти концепции в действии с садовым шлангом. Увеличение давления привело к увеличению потока, но изгиб шланга увеличил сопротивление, что привело к уменьшению потока.

Эта диаграмма - простой способ решать уравнения.

Как написано здесь уравнение, было бы легко использовать закон Ома, чтобы вычислить ток, если бы мы знали напряжение и сопротивление.Но что, если бы мы вместо этого захотели вычислить напряжение или сопротивление? Один из способов сделать это - переставить члены уравнения для решения других параметров, но есть более простой способ. Приведенная выше диаграмма даст нам соответствующее уравнение для решения любого неизвестного параметра без использования алгебры. Чтобы использовать эту диаграмму, мы просто закрываем параметр, который пытаемся найти, чтобы получить правильное уравнение. Это станет более понятным, когда мы начнем его использовать, поэтому давайте рассмотрим несколько примеров.

Закон Ома в действии

Ниже представлена ​​простая электрическая схема, которую мы будем использовать для выполнения наших примеров. Наш источник напряжения - это аккумулятор, подключенный к лампочке, которая обеспечивает сопротивление электрическому току. Для начала предположим, что наша батарея имеет напряжение 10 вольт, электрическая лампочка имеет сопротивление 20 Ом, и нам нужно вычислить ток, протекающий по цепи. Используя нашу диаграмму, мы закрываем параметр, который мы пытаемся найти, то есть ток, или i , и это оставляет нам напряжение v над сопротивлением r .Другими словами, чтобы найти ток, нам нужно разделить напряжение на сопротивление. Делая математику, 10 вольт, разделенные на 20 Ом, дают половину ампера тока, протекающего в цепи.

Чтобы найти ток, разделите напряжение (20 вольт) на сопротивление (20 Ом).

Теперь давайте увеличим напряжение, чтобы посмотреть, что происходит с током. Мы будем использовать ту же лампочку, но перейдем на 20-вольтовую батарею.Используя то же уравнение, что и раньше, мы разделим 20 вольт на 20 Ом, и мы получим 1 ампер тока. Как мы видим, удвоение напряжения привело к удвоению тока. Это имеет смысл, когда мы думаем о садовом шланге. Если бы мы увеличили давление в шланге, можно было бы ожидать, что поток воды также увеличится. Всегда полезно перепроверить свою работу, спросив, соответствуют ли результаты тому, что вы ожидали.

Если бы мы увеличили сопротивление лампочки, что бы вы ожидали, что произойдет с током? Чтобы выяснить это, давайте поменяем существующую лампочку на другую с сопротивлением 40 Ом.Поскольку мы все еще ищем ток, мы используем то же уравнение, что и раньше. Разделив 20 вольт на 40 Ом, мы получим половину ампера тока. Этот результат говорит нам, что удвоение сопротивления уменьшило ток вдвое. Вы этого ожидали? Если вернуться к нашему шлангу, логично предположить, что перегиб в шланге уменьшит поток воды, точно так же, как увеличение сопротивления в цепи уменьшит ток.

До сих пор мы только рассчитали ток в цепи, но что, если бы кто-то поменял нашу лампочку, когда мы не смотрели, и нам нужно было вычислить сопротивление новой? Что ж, мы знаем, что напряжение нашей батареи составляет 20 вольт, и мы можем измерить ток в цепи с помощью инструмента, называемого амперметром, поэтому все, что нам осталось, - это выполнить некоторые вычисления.Используя нашу диаграмму, мы скрываем параметр, который мы пытаемся найти, а именно сопротивление, r . Схема теперь показывает нам, что нам нужно разделить напряжение на ток. Если наш амперметр измерил ток в 5 ампер, протекающий по цепи, то сопротивление будет равно 20 вольт, разделенным на 5 ампер, что составляет 4 Ом

Чтобы определить напряжение, умножьте силу тока (3 ампера) на сопротивление (4 Ом).

Наконец, представьте, что кто-то заменил нашу батарею, и нам нужно выяснить ее напряжение.Процесс почти такой же. Мы знаем, что наша новая лампочка имеет сопротивление 4 Ом, и мы можем измерить ток в цепи с помощью амперметра. Используя диаграмму, мы покрываем напряжение v , которое говорит нам, что нам нужно умножить ток на сопротивление. Если бы амперметр измерил ток в 3 ампера, тогда напряжение было бы 3 ампера, умноженным на 4 Ом, что составляет 12 вольт. Вот и все. Зная любые два из трех параметров, мы всегда можем вычислить третий, используя закон Ома.

Резюме урока

Закон Ома определяет соотношение между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи: i = v / r . Ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. Это означает, что увеличение напряжения приведет к увеличению тока, а увеличение сопротивления приведет к уменьшению тока. Зная любые два из трех параметров, мы можем вычислить третий, неизвестный параметр.Мы можем сделать это, переставив члены в уравнении закона Ома или используя диаграмму, приведенную выше в уроке. Скрытие параметра, который мы пытаемся найти, показывает нам соответствующее уравнение с использованием двух известных параметров.

Результаты обучения

По завершении этого урока вы сможете:

  • Описывать взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением, используя закон Ома
  • Напишите уравнение закона Ома
  • Объясните, как можно найти любую из трех переменных в уравнении закона Ома, если вы знаете две другие
  • Рассчитайте любую из трех переменных, используя уравнение закона Ома

Взаимосвязь и разница между напряжением, током и сопротивлением -

Приступая к исследованию мира электроники и электричества, очень важно начать с понимания основ напряжения (v), тока (c) и сопротивления (R) .Эти три фундаментальных принципа являются основными строительными блоками, необходимыми для использования электричества. Поначалу эти концепции могут быть трудными для понимания, потому что мы не можем их видеть. Невозможно увидеть поток энергии по проводу глазами.

Даже молния в небе, хотя и видимая, на самом деле не является обменом энергией, происходящим от облака к планете. Однако это реакция воздуха на энергию, проходящую через него. Итак, чтобы заметить эту передачу энергии, мы должны использовать инструменты измерения, такие как анализатор спектра, мультиметр и осциллограф.Этот осциллограф используется для визуализации того, что происходит с зарядом в системе. Эта статья расскажет вам об основных отношениях и различиях между напряжением и током, а также о соотношении между током и напряжением

Взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением

Основная взаимосвязь между V, I и R в электрической цепи называется законом Ома. Все материалы состоят из атомов, каждый атом состоит из протонов, нейтронов и электронов. Если протоны имеют положительный электрический заряд, нейтроны не имеют электрического заряда, а электроны имеют отрицательный электрический заряд.Эти трое вместе в атоме. Но если мы отделим их друг от друга, они захотят реформироваться, чтобы проявить потенциал притяжения, называемый разностью потенциалов.

Когда мы строим замкнутую цепь, эти электроны движутся и возвращаются к протонам из-за их притяжения, чтобы создать поток электронов, это называется электрическим током. Электроны не текут свободно из-за ограничения потока электронов, это называется сопротивлением.

Тогда все основные схемы состоят из трех отдельных величин, а именно напряжения, тока и сопротивления.

Электрический заряд

Электричество - это движение электронов, оно создает заряд, который мы можем подключить для выполнения работы, вашего света, телефона, стереосистемы и т. Д. Все они работают с использованием основного источника энергии, то есть движения электронов. Три основных принципа, такие как напряжение, ток и сопротивление, можно обсудить, используя электроны или, точнее, заряд, который они создают. Основное различие между током и напряжением заключается в том, что если приложить разность потенциалов между двумя точками в любом материале, в принципе может существовать ток.

  • Напряжение определяется как разность потенциалов между двумя точками электрического заряда.
  • Ток - это поток электронов
  • Сопротивление определяется как способность материала ограничивать прохождение тока.

Итак, когда мы обсуждаем эти значения, поведение электронов в замкнутой цепи позволяет заряду перемещаться из одного места в другое. Основные компоненты, используемые в схеме, позволяют нам контролировать заряд и использовать его для работы.Итак, баварский ученый Георг Ом изучал электричество. Он описал единицу сопротивления, которая определяется напряжением и током. Разница между напряжением и током и сопротивлением обсуждается ниже.

Закон Ома

Закон

Ома определяется как соотношение между тремя величинами, такими как сопротивление, напряжение и ток. Он выводится по формуле V = IR, где

Закон Ома

  • Напряжение V измеряется в вольтах
  • Ток I измеряется в амперах
  • Сопротивление R измеряется в Ом.

В этом уравнении напряжение равно току, умноженному на сопротивление. Используя методы алгебры, мы можем использовать это уравнение в двух вариантах, отдельно для решения тока и напряжения.

В = ИК

Из приведенного выше уравнения закона Ома мы можем рассчитать значения тока и напряжения, используя следующие уравнения.
I = V / R
R = V / I
В приведенной ниже схеме есть источники напряжения, сопротивления и тока, а именно аккумулятор для напряжения, лампа является только одним источником сопротивления и тока.Это упрощает применение закона Ома. Если мы знаем любые два значения напряжения, тока и сопротивления, мы можем вычислить третье, используя закон Ома.

Принципиальная электрическая схема V, I и R

В приведенной выше схеме, когда указаны значения напряжения и сопротивления, мы можем вычислить величину тока. Величина тока в указанной выше цепи составляет
В = 12 В, R = 3 Ом
I = V / R => 12 В / 3 Ом = 4 А

Разница между напряжением, током и сопротивлением

Основное различие между ними в основном связано с определением напряжения, сопротивления и тока.Различия между V, I и R обсуждаются ниже.

Напряжение определяется как разность зарядов между двумя точками цепи, также называемая электродвижущей силой. Он измеряется в вольтах (1 В = 1 джоуль / кулон (В = Вт / Кл)). Одна точка имеет больше заряда, чем другая. Единица вольт названа в честь изобретения итальянского физика Алессандро Вольта. Термин "вольт" на схемах обозначен буквой V. Измерителем напряжения является вольтметр.Напряжение - это источник, а ток - его результат, это может происходить без тока. Напряжение распределяется по различным электронным компонентам, которые соединены последовательно в цепи, и напряжение в параллельной цепи одинаково для всех компонентов, которые соединены параллельно.

Ток определяется как скорость протекания электрического заряда в цепи. Обозначается символом «I». Единица измерения тока - ампер или сила тока, а 1 ампер = 1 кулон в секунду. Измеритель силы тока - амперметр.Ток одинаков во всех последовательно соединенных компонентах. И ток распределяется при параллельном подключении компонентов.

Сопротивление определяется как сопротивление, которое вещество оказывает потоку электрического тока. Обозначается буквой R. Единицей измерения сопротивления является ом, а измерителем сопротивления - мультиметр.

Разница между напряжением, током и сопротивлением

При описании разницы между напряжением, сопротивлением и током по общей аналогии используется резервуар для воды.Рассмотрим резервуар для воды на определенной высоте от земли. Внизу этого резервуара для воды есть трубка. В этом резервуаре заряд обозначается количеством воды, напряжение обозначается давлением воды, а ток обозначается потоком воды. Для этого запомните следующие термины: заряд - это вода, напряжение - это давление, а ток - это поток воды.

Общий резервуар для воды

Это все о взаимосвязи и разнице между напряжением, током и сопротивлением.Теперь вы должны понять основные концепции этих трех терминов и то, как они связаны. Закон Ома - это основной принцип анализа электрических цепей. Кроме того, если вы хотите изучить более сложные приложения закона Ома, оставьте свой отзыв в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, какие приборы используются для измерения напряжения, тока и сопротивления.

Фото:

3. Ток, напряжение и сопротивление

Электричество можно описать в терминах Ток, Напряжение и Сопротивление

Ток (символ = I)

  • Электрический ток течет, когда заряд движется
  • Ток - это мера скорости, с которой заряд проходит через точку в цепи
  • Ток измеряется в Амперах (А)
  • Чем выше ток, тем быстрее в этой точке цепи течет заряд.
  • В цепи ток течет от положительного конца источника питания к отрицательному концу источника
  • Напряжение - это мера энергии, переносимой или используемой зарядом.
  • Напряжение можно представить как разницу в энергии (давлении) в начале и в конце цепи.
    • Начало цепи будет под высоким давлением, и по мере прохождения тока по цепи давление будет снижаться. к резисторам, таким как шарики
    • Электрохимический элемент или батарея восстанавливают давление заряда, чтобы обеспечить цепь энергией для поддержания потока
  • Напряжение измеряется в Вольт (В)
  • Для того, чтобы американские горки поднялись на подъем, требуется энергия, но, оказавшись на вершине, они скатываются вниз по склону без каких-либо дополнительных действий.
    • В цепи батарея будет поставлять достаточно энергии для перемещения заряда из места с низким уровнем энергии в место с высоким уровнем энергии, точно так же, как двигатель, толкающий американские горки к вершине подъема.
    • В клипе ниже взрослый должен подтолкнуть тележку к верху, прежде чем она скатится, и по рельсам

Сопротивление (символ = R)

  • Сопротивление является мерой большой нагрузки, например, свет ограничивает прохождение тока
    • Сопротивление определяет, насколько хорошо проводник проводит электричество.
  • Сопротивление измеряется в Ом (Ом)

СМОТРЕТЬ ВИДЕО, ОПИСАННОЕ ВНИМАНИЕ: ОТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ТОКОМ, НАПРЯЖЕНИЕМ, НАПРЯЖЕНИЕМ

0

03

02

03

02

Закон Ома...Зависимость 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 используются чаще для обозначения 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.

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


Рис. 2. Базовая формула HP

Формула л.с. применима к лабораторным условиям, 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 расходуется 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 нагрузок двигателя, поскольку в формуле необходимо учитывать 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. Подобно тому, 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) проходить через небольшой проводник (сопротивление), чем необходимое для протекания того же количества тока (в амперах) через проводник большего размера (сопротивление). .Проводник меньшего размера позволит проходить меньшему току (в амперах), чем проводник большего размера, если к каждому проводнику в течение того же периода приложить одинаковое электрическое давление (вольт). 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 .

Изучение закона Ома | BCHydro Power Smart для школ

Обзор

Посмотрите видео, объясняющее закон Ома, затем постройте схему и проведите демонстрацию, чтобы учащиеся могли наблюдать взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением.

Инструкции
Разъяснение закона Ома

Посмотрите видео «Разъяснение закона Ома» , чтобы познакомить студентов с законом Ома.

Введение в тему

Настройте схему, как показано здесь:

Просмотрите рабочий лист «Изучение закона Ома» со студентами.

Проведите демонстрацию
  • Используя амперметр и вольтметр, покажите учащимся, как считывать значения тока и напряжения в цепи.Пока вы проводите измерения, запишите данные на доске и попросите учащихся записать данные на своих рабочих листах. Напомните им преобразовать мА в А; 1 ампер = 1000 миллиампер.
  • Последовательно добавьте сухую ячейку и повторите измерения.
  • Если у вас больше сухих ячеек, добавляйте их последовательно по одной и повторяйте измерения каждый раз.
Постройте график сопротивления

Используя данные из таблицы, попросите учащихся построить график зависимости напряжения от тока (V vs.Я). Убедитесь, что они помечают все части своего графика. Объясните, какая линия лучше всего подходит, и попросите учащихся нарисовать ее на своем графике.

Попросите учащихся вычислить наклон линии по наиболее подходящей линии:

  • Выберите две точки на прямой (точка A и точка B).
  • Рассчитайте разницу между напряжениями в двух точках (НАРАЩИВАНИЕ наклона).
  • Вычислите разницу между током в двух точках (ПЕРЕДАЧА НАКЛОНА).
  • Разделите ПОДЪЕМ на БЕГ. Это наклон линии.

Сопротивление цепи математически отображается в виде алгебраического уравнения:

  • Сопротивление = напряжение / ток.
Интерпретация данных

Сравните наклон графиков, созданных вашими учениками, с заявленным сопротивлением резистора, который вы использовали. Цифры должны быть похожими (разные числа являются результатом индивидуальных различий в выборе наиболее подходящей линии).

Связь между напряжением и током - это закон Ома, а наклон линии на графике этих двух величин является значением сопротивления в цепи. Уравнение закона Ома можно представить тремя способами:

  • R = V / I (сопротивление = напряжение, деленное на ток)
  • V = I x R (напряжение = ток x сопротивление)
  • I = V / R (ток = напряжение, деленное на сопротивление)

Как соотносятся напряжение, ток и сопротивление: Закон Ома

Том I - Округ Колумбия »ЗАКОН ОМА»

Электрическая цепь образуется, когда создается токопроводящий путь для позволяют свободным электронам непрерывно двигаться.Это непрерывное движение Свободные электроны, проходящие через проводники цепи, называют током , и его часто называют «потоком», как поток жидкости через полую трубу.

Сила, побуждающая электроны «течь» в цепи, называется напряжением , напряжением . Напряжение - это особая мера потенциальной энергии, которая всегда относительный между двумя точками. Когда мы говорим об определенном количестве напряжение, присутствующее в цепи, мы имеем в виду измерение о том, сколько потенциальной энергии существует для перемещения электронов из одной конкретной точки в этой цепи в другую конкретную точку.Без ссылки на , два конкретных пункта , термин «напряжение» не имеет значения.

Свободные электроны имеют тенденцию перемещаться по проводникам с некоторой степенью трение или противодействие движению. Это противодействие движению больше правильно называется сопротивление . Количество тока в цепи зависит от количества доступного напряжения, чтобы мотивировать электронов, а также количество сопротивления в цепи, чтобы противостоять электронный поток.Как и напряжение, сопротивление - величина относительная. между двумя точками. По этой причине величины напряжения и сопротивление часто указывается как «между» или «поперек» двух точек в цепи.

Чтобы иметь возможность делать значимые заявления об этих количествах в цепей, мы должны иметь возможность описывать их количество в одном и том же способ, которым мы могли бы количественно определить массу, температуру, объем, длину или любой другой другой вид физической величины. Для массы мы можем использовать единицы «фунт» или «грамм»."Для температуры мы можем использовать градусы Фаренгейта или градусов Цельсия. Вот стандартные единицы измерения для электрический ток, напряжение и сопротивление:

«Символ», указанный для каждого количества, является стандартным буквенным обозначением. буква, используемая для обозначения этой величины в алгебраическом уравнении. Подобные стандартизированные буквы распространены в дисциплинах физика и техника, и признаны во всем мире. Единица аббревиатура "для каждого количества представляет собой используемый алфавитный символ. как сокращенное обозначение конкретной единицы измерения.И, да, этот странный на вид символ "подкова" - заглавная греческая буква Ω, просто символ иностранного алфавита (извинения перед читателями-греками).

Каждая единица измерения названа в честь известного экспериментатора в области электричества: amp в честь француза Андре М. Ампера, вольт в честь итальянца Алессандро Вольта и Ом в честь немца Георга Симона Ома.

Математический символ для каждой величины также имеет значение.В «R» для сопротивления и «V» для напряжения говорят сами за себя, тогда как "I" для тока кажется немного странным. Считается, что "я" должно было представлять «Интенсивность» (потока электронов) и другой символ напряжения, «E». расшифровывается как «Электродвижущая сила». Из каких исследований я смог Да, похоже, есть некоторые споры о значении «я». Символы «E» и «V» по большей части взаимозаменяемы, хотя некоторые тексты зарезервируйте "E" для обозначения напряжения на источнике (таком как батарея или генератор) и "V" для обозначения напряжения на любом другом элементе.

Все эти символы выражаются заглавными буквами, за исключением случаев, когда величина (особенно напряжение или ток) описывается в терминах короткого периода времени (называемого «мгновенное» значение). Например, напряжение батареи, которое стабильный в течение длительного периода времени, будет обозначаться заглавной буквой буква «Е», а пик напряжения удара молнии в самом момент, когда он попадет в линию электропередачи, скорее всего, будет обозначен строчная буква «е» (или строчная буква «v») для обозначения этого значения как находясь в один момент времени.Это же соглашение о нижнем регистре выполняется верно и для тока, строчная буква «i» обозначает ток в некоторый момент времени. Однако большинство измерений постоянного тока (DC), которые стабильны во времени, будут обозначены заглавными буквами.

Одна основополагающая единица электрического измерения, которой часто учат в начало курсов электроники, но впоследствии редко используемое, блок кулон , который является мерой электрического заряда, пропорциональной количеству электроны в несбалансированном состоянии.Один кулон заряда равен 6 250 000 000 000 000 000 электронов. Символ электрического заряда количество - заглавная буква "Q" с единицей измерения кулоны. сокращенно заглавной буквой "C". Так получилось, что агрегат для поток электронов, amp, равен 1 кулону электронов, проходящих через данный момент в цепи за 1 секунду времени. В этих терминах ток - это скорость движения электрического заряда по проводнику.

Как указывалось ранее, напряжение является мерой потенциальной энергии на единицу заряда , доступной для перемещения электронов из одной точки в другую.Прежде чем мы сможем точно определить, что такое «вольт» то есть, мы должны понять, как измерить эту величину, которую мы называем "потенциал энергия ». Общая единица измерения энергии любого вида - джоуль , равно количеству работы, выполненной приложенной силой в 1 ньютон через движение на 1 метр (в том же направлении). В британских частях это чуть меньше 3/4 фунта силы, приложенной на расстоянии 1 фут. Проще говоря, требуется около 1 джоуля энергии для поднимите гирю 3/4 фунта на 1 фут от земли или перетащите что-нибудь расстояние в 1 фут с использованием параллельного тягового усилия 3/4 фунта.Определенный в этих научных терминах 1 вольт равен 1 джоуля электрической потенциальной энергии на (деленный на) 1 кулон заряда. Таким образом, батарея на 9 вольт выделяет 9 джоулей энергии на каждый кулон электронов, перемещаемых по цепи.

Эти единицы и символы электрических величин станут очень важно знать, когда мы начинаем исследовать отношения между ними в схемах. Первые и, пожалуй, самые важные отношения Между током, напряжением и сопротивлением называется закон Ома, открытый Георгом Саймоном Омом и опубликованный в его статье 1827 года, . Гальваническая цепь, исследованная математически, .Главное открытие Ома заключалось в том, что величина электрического тока через металлический проводник в цепи прямо пропорционально напряжение, приложенное к нему, для любой заданной температуры. Ом выражен его открытие в виде простого уравнения, описывающего, как напряжение, ток и сопротивление взаимосвязаны:

В этом алгебраическом выражении напряжение (E) равно току (I) умноженное на сопротивление (R). Используя методы алгебры, мы можем преобразовать это уравнение в два варианта, решая для I и R, соответственно:

Давайте посмотрим, как эти уравнения могут работать, чтобы помочь нам анализировать простые схемы:

В приведенной выше схеме есть только один источник напряжения (аккумулятор слева) и только один источник сопротивления току. (лампа справа).Это позволяет очень легко применять закон Ома. Если мы знаем значения любых двух из трех величин (напряжения, тока и сопротивления) в этой цепи, мы можем использовать закон Ома для определения третьей.

В этом первом примере мы рассчитаем величину тока (I) в цепи, учитывая значения напряжения (E) и сопротивления (R):

Какая величина тока (I) в этой цепи?

В этом втором примере мы рассчитаем величину сопротивления (R) в цепи, учитывая значения напряжения (E) и тока (I):

Какое сопротивление (R) предлагает лампа?

В последнем примере мы рассчитаем величину напряжения, подаваемого батареей, с учетом значений тока (I) и сопротивления (R):

Какое напряжение обеспечивает аккумулятор?

Закон Ома - очень простой и полезный инструмент для анализа электрических схемы.Он так часто используется при изучении электричества и электроники, которую нужно сохранить в памяти серьезными студент. Для тех, кто еще не знаком с алгеброй, есть трюк с запоминанием того, как решить для любого одного количества, учитывая другое два. Сначала расположите буквы E, I и R в виде треугольника следующим образом:

Если вы знаете E и I и хотите определить R, просто удалите R с картинки и посмотрите, что осталось:

Если вы знаете E и R и хотите определить I, удалите I и посмотрите, что осталось:

Наконец, если вы знаете I и R и хотите определить E, удалите E и посмотрите, что осталось:

В конце концов, вам придется познакомиться с алгеброй, чтобы серьезно изучать электричество и электронику, но этот совет может сделать ваш первый расчеты запомнить немного легче.Если тебе комфортно с алгебры, все, что вам нужно сделать, это зафиксировать E = IR в памяти и получить другие две формулы из того, когда они вам понадобятся!

  • ОБЗОР:
  • Напряжение измеряется в вольтах , обозначается буквами «E» или «V».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *