Соотношение силы тока и напряжения: Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи — урок. Физика, 8 класс.

Зависимость силы тока от напряжения – график, формула закона

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 116.

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 116.

Электрический ток — это упорядоченное движение электрических зарядов или заряженных макроскопических тел. Направление электрического тока I совпадает с направлением движения положительно заряженных частиц: заряды движутся под воздействием электрического поля, которое создается в проводнике в результате приложенного к концам проводника напряжения U. Как величина силы тока зависит от величины напряжения? Попробуем разобраться.

Величина силы тока

По определению силой тока называется физическая величина равная величине заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника за время t:

$$ I = { q\over t } $$

Если сила тока не зависит от времени, то такой электрический ток называется постоянным. Рассмотрим далее именно такой случай, когда ток постоянен. Измерить величину заряда чрезвычайно трудно, поэтому в 1826 г. немецкий физик Георг Ом поступил следующим образом: в электрической цепи, состоящей из источника напряжения (батареи) и сопротивления, он измерял величину тока при разных значениях сопротивления. Затем, не меняя величину сопротивления, он стал изменять параметры источника напряжения, подключая сразу, например, два-три источника. Измеряя величину тока в цепи, он получил зависимости силы тока от напряжения U и от сопротивления R

.

Рис. 1. Схема измерений тока и напряжения Георга Ома.

Закон Ома

В результате проведенных исследований Георг Ом обнаружил, что отношение напряжения U между концами металлического проводника, являющегося участком электрической цепи, к силе тока I в цепи есть величина постоянная:

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

где R электрическое сопротивление. Данная формула называется законом Ома, который до сих пор является основным расчетным инструментом при проектировании электрических и электронных схем.

Если по оси абсцисс отложить значения напряжения, а по оси ординат — значения тока в цепи при данных значениях напряжения, то получится график зависимости силы тока I от напряжения U.

Рис. 2. График зависимости силы тока от напряжения.

Из этого графика видно, что эта зависимость линейная. Угол наклона прямой зависит от величины сопротивления. Чем больше R, тем меньше угол наклона.

Рис. 3. График зависимости силы тока от сопротивления.

Если зафиксировать напряжение U и по оси абсцисс откладывать значения R электрического сопротивления, то из полученного графика видно, что эта зависимость уже нелинейная — с ростом сопротивления поведение тока описывает обратно пропорциональной функцией — гиперболой.

Закон Ома перестает работать при больших величинах тока, так как начинают работать дополнительные эффекты, связанные с тепловым разогревом вещества, ростом температуры. В газах при больших токах возникает пробой, ток растет лавинообразно, отклоняясь от линейного закона.

От чего зависит величина сопротивления

Эксперименты показывают, что сопротивление проводника прямо пропорционально его длине L и обратно пропорционально площади поперечного сечения S:

$$ R = ρ *{ L \over S } $$

где ρ удельное электрическое сопротивление вещества.

Единицы измерения

В международной системе единиц СИ единица измерения электрического сопротивления называется “ом” в честь физика Георга Ома. По определению электрическим сопротивлением 1 Ом обладает участок цепи, на котором падает напряжение 1 В при силе тока 1 А.

$$ [1 Ом] ={ [1 В]\over [1 А] } $$

Единица измерения удельного сопротивления получается производной от единиц величин, входящих в фориулу: сопротивления, длины и площади. То есть в системе СИ получатся, что если R = 1 Ом, S = 1 м

2, а L = 1 м, то ρ = 1 .

Это и есть единица измерения удельного сопротивления. Но на практике оказалось, что у реальных проводов площади сечений гораздо меньше 1 м2. 2] \over [м]} $$

Величину тока измеряют амперметром, а величину напряжения — вольтметром. При проведении очень точных измерений, необходимо учитывать внутреннее сопротивление этих приборов.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что зависимость силы тока в электрической цепи описывается с помощью закона Ома. Сила тока I прямо пропорциональна величине U напряжения, и обратно пропорциональна сопротивлению R.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

  • Im Posable

    10/10

Оценка доклада

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 116.


А какая ваша оценка?

PhysBook:Электронный учебник физики — PhysBook

Содержание

  • 1 Учебники
  • 2 Механика
    • 2. 1 Кинематика
    • 2.2 Динамика
    • 2.3 Законы сохранения
    • 2.4 Статика
    • 2.5 Механические колебания и волны
  • 3 Термодинамика и МКТ
    • 3.1 МКТ
    • 3.2 Термодинамика
  • 4 Электродинамика
    • 4. 1 Электростатика
    • 4.2 Электрический ток
    • 4.3 Магнетизм
    • 4.4 Электромагнитные колебания и волны
  • 5 Оптика. СТО
    • 5.1 Геометрическая оптика
    • 5.2 Волновая оптика
    • 5.3 Фотометрия
    • 5.4 Квантовая оптика
    • 5. 5 Излучение и спектры
    • 5.6 СТО
  • 6 Атомная и ядерная
    • 6.1 Атомная физика. Квантовая теория
    • 6.2 Ядерная физика
  • 7 Общие темы
  • 8 Новые страницы

Здесь размещена информация по школьной физике:

  1. материалы из учебников, лекций, рефератов, журналов;
  2. разработки уроков, тем;
  3. flash-анимации, фотографии, рисунки различных физических процессов;
  4. ссылки на другие сайты

и многое другое.

Каждый зарегистрированный пользователь сайта имеет возможность выкладывать свои материалы (см. справку), обсуждать уже созданные.

Учебники

Формулы по физике – 7 класс – 8 класс – 9 класс – 10 класс – 11 класс –

Механика

Кинематика

Основные понятия кинематики – Прямолинейное движение – Криволинейное движение – Движение в пространстве

Динамика

Законы Ньютона – Силы в механике – Движение под действием нескольких сил

Законы сохранения

Закон сохранения импульса – Закон сохранения энергии

Статика

Статика твердых тел – Динамика твердых тел – Гидростатика – Гидродинамика

Механические колебания и волны

Механические колебания – Механические волны


Термодинамика и МКТ

МКТ

Основы МКТ – Газовые законы – МКТ идеального газа

Термодинамика

Первый закон термодинамики – Второй закон термодинамики – Жидкость-газ – Поверхностное натяжение – Твердые тела – Тепловое расширение


Электродинамика

Электростатика

Электрическое поле и его параметры – Электроемкость

Электрический ток

Постоянный электрический ток – Электрический ток в металлах – Электрический ток в жидкостях – Электрический ток в газах – Электрический ток в вакууме – Электрический ток в полупроводниках

Магнетизм

Магнитное поле – Электромагнитная индукция

Электромагнитные колебания и волны

Электромагнитные колебания – Производство и передача электроэнергии – Электромагнитные волны


Оптика.

СТО

Геометрическая оптика

Прямолинейное распространение света. Отражение света – Преломление света – Линзы

Волновая оптика

Свет как электромагнитная волна – Интерференция света – Дифракция света

Фотометрия

Фотометрия

Квантовая оптика

Квантовая оптика

Излучение и спектры

Излучение и спектры

СТО

СТО


Атомная и ядерная

Атомная физика. Квантовая теория

Строение атома – Квантовая теория – Излучение атома

Ядерная физика

Атомное ядро – Радиоактивность – Ядерные реакции – Элементарные частицы


Общие темы

Измерения – Методы решения – Развитие науки- Статья- Как писать введение в реферате- Подготовка к ЕГЭ — Репетитор по физике

Новые страницы

Запрос не дал результатов.

Закон Ома

Закон Ома

Для многих проводников электричества электрический ток, протекающий по ним, прямо пропорционален приложенному к ним напряжению. При микроскопическом рассмотрении закона Ома обнаруживается, что он зависит от того факта, что скорость дрейфа зарядов через материал пропорциональна электрическому полю в проводнике. Отношение напряжения к току называется сопротивлением, и если это отношение остается постоянным в широком диапазоне напряжений, материал называется «омическим». Если материал можно охарактеризовать таким сопротивлением, то ток можно спрогнозировать из соотношения:


Данные могут быть введены в любое из полей ниже. Задание любых двух величин определяет третью. После того, как вы ввели значения для двух, щелкните текст, представляющий третий на активной иллюстрации выше, чтобы вычислить его значение.
Ампер = вольт / Ом
Версия закона Ома для переменного тока
Индекс

Цепи постоянного тока

 
Гиперфизика***** Электричество и магнетизм R Ступица
Назад

Сумма изменений напряжения на любом замкнутом контуре должна равняться нулю. Независимо от того, какой путь вы выберете через электрическую цепь, если вы вернетесь в исходную точку, вы должны измерить одно и то же напряжение, ограничивая чистое изменение по контуру равным нулю. Поскольку напряжение представляет собой электрическую потенциальную энергию на единицу заряда, закон напряжения можно рассматривать как следствие закона сохранения энергии.

Закон напряжения имеет большое практическое значение при анализе электрических цепей. Он используется в сочетании с текущим законом во многих задачах анализа цепей.

Закон напряжения является одним из основных инструментов анализа электрических цепей, наряду с законом Ома, законом тока и соотношением сил. Применение закона напряжения к приведенным выше схемам вместе с законом Ома и правилами объединения резисторов дает числа, показанные ниже. Определение напряжений и токов, связанных с конкретной цепью, наряду с мощностью, позволяет полностью описать электрическое состояние цепи постоянного тока.


Действующее законодательство Комбинации резисторов
Аналог в водяном контуре
Индекс

Цепи постоянного тока

 00
Гиперфизика***** Электричество и магнетизм R Ступица
Назад

Электрический ток в амперах, протекающий в любом соединении электрической цепи, равен току, вытекающему из него. Можно увидеть, что это просто утверждение о сохранении заряда. Поскольку вы не теряете заряд в процессе обтекания цепи, общий ток в любом поперечном сечении цепи одинаков. Наряду с законом напряжения этот закон является мощным инструментом анализа электрических цепей.

Текущий закон является одним из основных инструментов для анализа электрических цепей, наряду с законом Ома, законом напряжения и соотношением сил. Применение закона тока к приведенным выше цепям вместе с законом Ома и правилами объединения резисторов дает числа, показанные ниже. Определение напряжений и токов, связанных с конкретной цепью, наряду с мощностью, позволяет полностью описать электрическое состояние цепи постоянного тока.

Закон напряжения Комбинации резисторов
Аналог в водяном контуре
Индекс

Цепи постоянного тока

 00
Гиперфизика***** Электричество и магнетизм R Ступица
Вернуться назад

Откуда электричество «знает» отношение сопротивления делителя напряжения?

Ну, во-первых, вид с одним резистором. Мы посмотрим на это с настройкой автомобильного аккумулятора и скажем, что у нас есть минусовая земля и +12В горячее.

В нашей первой схеме мы перемещаем 12 вольт через сопротивление 12 Ом и перемещаем 1 ампер для 12 ватт через нашу нагрузку. Это все, что может двигаться там. Относительная разница между подающей и принимающей стороной одинакова.

Вы также можете рассматривать это как горячее +6В и заземление -6В, и схема будет действовать точно так же. Повышение подачи (горячее) или понижение стока (земля) создаст разницу потенциалов (напряжение).

Теперь изменим нашу нагрузку: два резистора по 6 Ом каждый. Наше общее сопротивление теперь снова 12 Ом, поэтому мы по-прежнему будем потреблять 1 ампер. Каждая нагрузка теперь потребляет половину этого: 6 Вт. Чтобы потреблять 6 ватт через резистор 6 Ом при мощности 1 ампер, вы должны потерять 6 вольт. Помните, ток остается постоянным в цепи, где бы вы его ни измеряли. Вот почему предохранитель эффективен в любом месте последовательной цепи. Помните, что сила тока в основном представляет собой расход (галлоны в минуту), а получаемая мощность представляет собой комбинацию расхода и давления (напряжения). Таким образом, напряжение * сила тока == ватты (движущая сила).

Итак, электрическая часть. Чтобы использовать аналогию с водой, вы должны думать о водопроводной системе немного по-другому. «Раковина», куда теперь течет вода, должна рассматриваться как находящаяся под давлением, поэтому создается некоторое противодавление. Нагрузками являются турбины в трубе. Если у нас давление подачи 100 фунтов на квадратный дюйм, а у стока 50 фунтов на квадратный дюйм, мы получим поток.

Разность давлений между двумя точками на трубе после нагрузки будет пренебрежимо малой. Он по-прежнему будет оказывать давление на внешний мир, но относительное давление по сравнению с нашим сливным баком на 50 фунтов на квадратный дюйм будет очень низким. Добавление разделения с большим количеством труб после последней загрузки ничего не изменит.

Если мы вставим трубу перед первой загрузкой и подключим ее после последней загрузки, мы увидим на ней давление 100 фунтов на квадратный дюйм… или 50 фунтов на квадратный дюйм относительно наших двух резервуаров. Если мы постучим посередине этих двух одинаковых турбин к нашей раковине, мы увидим давление 25 фунтов на квадратный дюйм. Вода должна была затратить некоторую энергию, чтобы пройти через первую турбину.

Пока у нас есть достаточное давление (напряжение), чтобы вращать турбину (приводить в движение нагрузку), мы будем видеть падение на этой турбине, равное разнице давлений с обеих сторон. Если мы поместим туда несколько турбин, мы увидим падение давления, пропорциональное усилию, затраченному на вращение турбины.

Помните, что напряжение и давление относятся к относительному эталону. В конце концов, 0 фунтов на квадратный дюйм на земле обычно измеряется относительно, и на самом деле это 14,7 фунтов на квадратный дюйм (абсолютное). Итак, представьте на секунду, что ваша цепь питания +24 В горячая по отношению к +12 В на землю, и, возможно, это будет иметь больше смысла, потому что вы визуализируете некоторое противодавление в своей голове и действительно сосредоточитесь на том факте, что относительное давление является движущей силой.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *