Что такое закон Ома для участка цепи. Как рассчитать силу тока, напряжение и сопротивление по закону Ома. Где применяется закон Ома на практике. Как решать задачи с использованием закона Ома.
Что такое закон Ома для участка электрической цепи
Закон Ома для участка цепи — это один из фундаментальных законов электротехники, который устанавливает связь между силой тока, напряжением и сопротивлением на участке электрической цепи. Он был открыт немецким физиком Георгом Омом в 1826 году.
Согласно закону Ома, сила тока I на участке цепи прямо пропорциональна напряжению U на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению R:
I = U / R
Где:
- I — сила тока, измеряется в амперах (А)
- U — напряжение, измеряется в вольтах (В)
- R — сопротивление, измеряется в омах (Ом)
Таким образом, зная любые две величины из трех, можно легко рассчитать третью с помощью закона Ома.
Формулы закона Ома
Основная формула закона Ома может быть записана в трех вариантах:
- I = U / R — для расчета силы тока
- U = I * R — для расчета напряжения
- R = U / I — для расчета сопротивления
Эти три формулы эквивалентны и выражают одну и ту же зависимость между током, напряжением и сопротивлением. Выбор конкретной формулы зависит от того, какую величину требуется найти.
Примеры расчетов по закону Ома
Рассмотрим несколько примеров применения закона Ома для решения практических задач:
Пример 1. Расчет силы тока
Дано: напряжение на участке цепи U = 12 В, сопротивление участка R = 4 Ом. Требуется найти силу тока I.
Решение:
Используем формулу I = U / R
I = 12 В / 4 Ом = 3 А
Ответ: сила тока в цепи равна 3 ампера.
Пример 2. Расчет напряжения
Дано: сила тока в цепи I = 0.5 А, сопротивление участка R = 100 Ом. Найти напряжение U.
Решение:
Используем формулу U = I * R
U = 0.5 А * 100 Ом = 50 В
Ответ: напряжение на участке цепи равно 50 вольт.
Пример 3. Расчет сопротивления
Дано: напряжение на участке U = 220 В, сила тока I = 2 А. Определить сопротивление R.
Решение:
Применяем формулу R = U / I
R = 220 В / 2 А = 110 Ом
Ответ: сопротивление участка цепи составляет 110 Ом.
Практическое применение закона Ома
Закон Ома имеет широкое практическое применение в электротехнике и электронике:
- Расчет параметров электрических цепей
- Проектирование электронных устройств
- Определение номиналов резисторов в схемах
- Расчет потребляемой мощности
- Анализ работы электрических приборов
- Диагностика неисправностей в электрооборудовании
Например, закон Ома позволяет рассчитать, какой резистор нужно поставить для ограничения тока через светодиод или какое сопротивление должен иметь нагревательный элемент для получения определенной мощности.
Ограничения применимости закона Ома
Важно понимать, что закон Ома справедлив не для всех проводников и электрических цепей. Существуют следующие ограничения его применимости:
- Закон Ома в классической форме применим только для металлических проводников
- Он не работает для полупроводников и газоразрядных приборов
- Закон нарушается при очень сильных токах и напряжениях
- Для переменного тока закон Ома имеет более сложную форму
Тем не менее, в большинстве практических случаев закон Ома остается надежным инструментом для расчетов электрических цепей.
Как решать задачи с использованием закона Ома
При решении задач на применение закона Ома рекомендуется придерживаться следующего алгоритма:
- Внимательно прочитать условие задачи
- Выписать известные величины
- Определить, какую величину требуется найти
- Выбрать подходящую формулу закона Ома
- Подставить известные значения в формулу
- Произвести вычисления
- Проверить размерность полученного результата
- Записать ответ с указанием единиц измерения
Важно также помнить о необходимости перевода величин в систему СИ, если они даны в других единицах измерения.
Тестовые задания для закрепления знаний о законе Ома
Для проверки понимания закона Ома можно использовать следующие тестовые задания:
- Как изменится сила тока в цепи, если напряжение увеличить в 2 раза, а сопротивление оставить прежним?
- Чему равно сопротивление участка цепи, если при напряжении 120 В сила тока в нем составляет 0.5 А?
- Какое напряжение нужно приложить к проводнику сопротивлением 50 Ом, чтобы в нем протекал ток силой 2 А?
- Как изменится напряжение на концах проводника, если его сопротивление уменьшить в 3 раза при неизменной силе тока?
- Определите силу тока в цепи, содержащей последовательно соединенные резисторы 10 Ом и 20 Ом, если напряжение на концах цепи равно 60 В.
Решение таких задач поможет лучше усвоить практическое применение закона Ома.
Заключение
Закон Ома является одним из фундаментальных законов электротехники. Он устанавливает простую и элегантную связь между основными электрическими величинами — током, напряжением и сопротивлением. Понимание и умение применять закон Ома необходимо для успешной работы с электрическими цепями и устройствами.
Несмотря на кажущуюся простоту, закон Ома открывает широкие возможности для анализа и расчета электрических схем. Его практическое значение трудно переоценить — от бытовых приборов до сложных электронных устройств, везде находит применение этот универсальный закон.
Овладение законом Ома и умение решать связанные с ним задачи — важный шаг в изучении электричества и электроники. Это базовые знания, на которых строится дальнейшее понимание более сложных электрических явлений и законов.
Формула тока. Как найти ток. Вычисляем и определяем ток по формуле закона Ома. « ЭлектроХобби
Основополагающей формулой для нахождения силы тока является классический закон Ома, который гласит, что сила тока равна напряжение деленное на сопротивление. И эта основополагающая формула любого электрика и электроника, которая постоянно используется для быстрого вычисления силы тока той или иной цепи. Из любых двух известных величин закона Ома (это ток, напряжение и сопротивление) всегда можно найти третью. В случае нахождения напряжения мы перемножаем ток на сопротивление, ну а при вычислении тока или сопротивления всегда напряжение делим на ту величину, которая известная (сила тока или сопротивление).
Стоит сказать, что данная формула тока подходит как для переменного, так и для постоянного тока. Хотя для переменного имеются некоторые нюансы. А именно: это случаи, когда мы используем активную нагрузку (нагреватели, лампочки). Формула тока показывает зависимость напряжения, сопротивления, и собственно силы тока.
Поскольку немаловажной характеристикой, используемой в области электричества, является также электрическая мощность, то для нахождения силы тока применять можно и её. Электрическая мощность, это произведение силы тока на напряжение. И чтобы найти силу тока необходимо мощность поделить на известное напряжение. Например, нам известна мощность нагревательного элемента, которая равна 880 Вт. Мы также знаем напряжение, что будет подаваться на него, равное 220 В. Нам нужно найти силу тока, которая будет протекать по цепи питания данного нагревателя. Для этого мы просто 880 ватт делим на 220 вольт, что даст на силу тока в 4 ампера.
Теперь как можно вычислить по формуле тока (по закону Ома) этот самый ток зная напряжение и сопротивление. Итак, у нас всё то же напряжение 220 вольт, и есть тот же нагревательный элемент. Мы мультиметром, тестером измеряем сопротивление элемента (у нагревателя с мощностью 880 ватт и рассчитанного на напряжение 220 вольт оно будет 55 ом). И что бы найти силу тока мы напряжение 220 вольт делим на сопротивление нагревателя 55 ом, в итоге получаем всю ту же силу тока в 4 ампера.
Просто нужно хорошо запомнить эти две формулы тока (его нахождение через мощность и через сопротивление с известным напряжением). Тогда вы быстро и без труда в голове сможете вычислять как силу тока электрической цепи, так и любые другие электрические величины (напряжение, сопротивление, мощность).
Ну, а если вы больше практик, тогда просто берите в руки измерители и меряйте. Напомню, напряжение мы измеряем параллельным прикладыванием щупов тестера, мультиметра к контактам, на которых будет измерять величину разности потенциалов. Силу тока же мы меряем уже путем разрыва цепи, где нужно измерить силу тока, то есть разрываем электрическую цепь в начале (поближе к источнику питания) и между этим разрывом подсоединяем щупы нашего измерителя тока (амперметра). Не забывайте, что переменный ток должен соответствовать своему положению на переключателе тестера, а постоянный своему месту (иначе вы получите неверные значения измеряемого тока).
P.S. Для лучшего запоминания закона Ома вы просто держите в голове, что при делении напряжение всегда в верху, то есть если по закону Ома мы находим напряжение, то перемножаем ток на сопротивление, ну в двух других случаях (при нахождении сопротивления или тока) мы всегда напряжение делим на известную величину, получая вторую, которая ранее была неизвестна.
Физика Электрический ток. Условия, необходимые для его существования. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление
Материалы к уроку
53. Электрический ток. Условия, необходимые для его существования. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление.doc
57 KBСкачать53. Электрический ток. Условия, необходимые для его существования. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление.ppt
8.12 MBСкачать
Конспект урока
Мы живём в век научно-технического прогресса, в век, когда уровень жизни каждого отдельного человека напрямую зависит от достижений науки и техники.
В очень далёкие времена, когда горели лучины и топились печи по «чёрному», люди не представляли себе, в каком светлом и тёплом будущем будут жить их потомки. Сейчас не можем представить наш мир без электричества. А если попробовать?
Вдруг что-то произойдет, и электричество просто исчезнет. Жизнь просто остановится!
Электрические законы, открытые чуть позже тех далёких времён, являются и сейчас самыми важными, и мы живём среди них.
Неподвижные электрические заряды редко используются на практике. Для того чтобы заставить электрические заряды служить нам, их нужно привести в движение – создать электрический ток. Электрическим током называется упорядоченное движение, направленное движение заряженных частиц. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.
Во-первых, проводник, по которому течет ток, нагревается.
Во- вторых, электрический ток может изменять химический состав проводника, например, выделять его химические составные части (медь из раствора медного купороса и т.д.).
В-третьих, ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела.
Если в цепи устанавливается электрический ток, то это означает, что через поперечное сечение проводника все время переносится электрический заряд. Заряд, перенесенный в единицу времени, служит основной количественной характеристикой тока, называемой силой тока. Таким образом, сила тока равна отношению заряда (дельта кю) Δq , переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени (дельта т) Δt, к этому интервалу времени.
Решим задачу. Сила тока в спирали лампы накаливания составляет 0,5 А (ампера). Какой заряд протекает за 1 мин. через лампу? Воспользовавшись формулой, найдем заряд: он составит 30 Кулонов.
Сила тока, подобно заряду,- величина скалярная.
Она может быть, как положительной, так и отрицательной. Сила тока зависит от заряда, переносимого каждой частицей, концентрации частиц, скорости их направленного движения и площади поперечного сечения проводника. Ввел в физику понятие «электрический ток Андре Ампер
В международной системе единиц силу тока выражают в амперах. Эту единицу устанавливают на основе магнитного взаимодействия токов. Измеряют силу тока амперметрами. Принцип устройства этих приборов основан на магнитном действии тока.
Электрический ток может быть получен только в таком веществе, в котором имеются свободные заряженные частицы. Чтобы эти частицы пришли в упорядоченное движение, нужно создать в проводнике электрическое поле. Значит, для существования тока в проводнике необходимо создать разность потенциалов на его концах с помощью источника тока.
Для измерения напряжения существует специальный измерительный прибор — вольтметр.
Условное обозначение вольтметра на электрической схеме.
При включении вольтметра в электрическую цепь необходимо соблюдать два правила.
1. Вольтметр подключается параллельно участку цепи, на котором будет измеряться напряжение.
2. Соблюдать полярность: «+» вольтметра подключается к «+» источника тока,
а «минус» вольтметра — к «минусу» источника тока.
Для измерения напряжения источника питания вольтметр присоединяют непосредственно к его зажимам.
Меру противодействия проводника установлению в нем электрического тока назовают сопротивлением. Это основная характеристика проводника. Сопротивление зависит от материала проводника длиной (эль) с постоянной площадью поперечного сечения (эс) S , где (ро) p — удельное сопротивление проводника – величина, зависящая от рода вещества и его состояния (от температуры в первую очередь).
Для каждого проводника — твердого, жидкого и газообразного – существует определенная зависимость силы тока от приложенной разности потенциалов на концах проводника. Эту зависимость выражает вольт-амперная характеристика проводника. Впервые (для металлов) ее установил немецкий ученый Георг Ом, поэтому зависимость силы тока от напряжения носит название закона Ома.
Установим опытным путём зависимости между физическими величинами. Во-первых, определим зависимость между силой тока и напряжением. Соберем цепь, как показано на рисунке. То есть, соединим последовательно источник тока, ключ и резистор или другой потребитель тока. Последовательно к потребителю подключим амперметр, параллельно — вольтметр. Снимем показания амперметра при напряжениях в 5 вольт, 10 вольт и 20 вольт.
Теперь, не меняя напряжение, посмотрим, как меняется сила тока при изменении сопротивления.
Если построить график зависимости силы тока от напряжения, то легко заметить, что сила тока прямо пропорциональна напряжению.
Продолжая анализировать результат эксперимента, приходим к выводу, что сила тока обратно пропорциональна сопротивлению.
Согласно закону Ома для участка цепи сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению (у) U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника (эр) R.
Закон Ома – основа всей электротехники постоянных токов. Ее легче запомнить, пользуясь магическим треугольником.
Закон Ома: Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.
Следствия из закона Ома:
1) напряжение на концах участка цепи равно произведению силе тока и сопротивлению проводника;
2) сопротивление проводника находят отношением напряжения на концах проводника к силе тока.
Решим задачу.
Сопротивление вольтметра равно 12000 Ом. Какова сила тока, протекающая через вольтметр, если он показывает напряжение, равное 120В?
По формуле найдем силу тока в проводнике.
Подставив данные, получим ответ сила тока =0,01A
На рисунке изображены графики зависимости силы тока от напряжения для двух проводников А и В. Какой из этих проводников обладает большим сопротивлением?
Зависимость между силой тока и сопротивлением в проводнике при постоянном напряжении — обратная. Возьмем на этих двух прямых точки с одинаковой координатой по оси U. У проводника А сила тока будет больше. Следовательно, проводник В обладает большим сопротивлением.
Проверим это, подставив числовые значения.
Возьмем на этих прямых точки с напряжением равным 6 В.
По графику определим для этих точек силу тока.
Для проводника А сила тока равна 3А.
Для проводника В сила тока равна 1А.
Рассчитаем сначала сопротивление для проводника А, потом для проводника В.
Ответ: RB>RA.
Человечество впервые увидело электрическое освещение всего 138 лет тому назад. 23 марта 1876 года Павел Николаевич Яблочков (1847 – 1894) получил свой первый патент на изобретение электрической лампы, в ней под действием электрического тока вольфрамовая нить раскаляется до яркого свечения и освещает комнату. Этот день стал исторической датой. Лампу П.Н. Яблочкова в Европе современники называли «русским светом», а в России – «русским солнцем». Время шло, лампы видоизменялись, совершенствовались. В наше время появились энергосберегающие лампочки, которые состоят из колбы, наполненной парами ртути и аргоном. При нагревании ртуть начинает создавать ультрафиолетовое излучение, которое преобразуется в видимый свет. Энергосберегающая лампа светится по всей своей площади. Благодаря чему свет получается мягкий и равномерный, более приятен для глаз и лучше распространяется по помещению. При использовании энергосберегающих ламп нужно помнить, что отработав, они требуют специальной утилизации, так как содержат пары ртути и выбрасывать их категорически запрещено.
Одним из первых, кто ощутил на себе действие тока, был голландский физик П. Мушенбрук, живший в 18 веке. Получив удар током, он заявил, что «не согласился бы подвергнуться ещё раз такому испытанию даже за королевский трон Франции.
Следует помнить, что электрический ток вызывает изменения в нервной системе, выражающиеся в ее раздражении
или параличе, возникают судорожные спазмы мышц. Ток «держит» человека. Происходит судорожный спазм диафрагмы; действие тока на мозг может вызвать потерю сознания; электрический ток оказывает тепловое действие, выражающееся в ожогах 3-ей степени…
Электрошок — электрическое раздражение мозга, с помощью которого лечат некоторые психические заболевания.
Дефибрилляторы — электрические медицинские приборы, используемые при восстановлении
нарушений ритма сердечной деятельности посредством воздействия на организм кратковременными высоковольтными электрическими разрядами
Гальванизация — пропускание через организм слабого постоянного тока, оказывающего болеутоляющий эффект и улучшающий кровообращение.
Остались вопросы по теме? Наши педагоги готовы помочь!
Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам
Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки
Повысим успеваемость по школьным предметам
Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ
Выбрать педагогаОставить заявку на подбор
CQ-вызов всем
Ветчины! Рекламная информация
| Основной закон Ома Закон Ома
может быть очень трудно понять тому, кто никогда не имел
базовое понимание или обучение основам электричества. Что такое Ом Закон: Закон Ома состоит из 3 математических уравнений , которые показывают отношения между электрическим напряжением , текущий и сопротивление . Что такое напряжение? Ан аналогом был бы огромный резервуар для воды , наполненный с тысячами галлонов воды высоко на холме.Разница между давлением воды в баке и водой, выходящей из подсоединенная снизу труба, ведущая к крану, определяется размер трубы и размер выходного отверстия крана. Эта разница давления между ними можно рассматривать как потенциальное напряжение. Что актуально? Аналогией может быть количество потока, определяемое давлением (напряжением) воды через трубы , ведущие к крану. Термин
ток относится к количеству, объему или интенсивности электрического потока, как
в отличие от напряжения, которое относится к силе или «давлению», вызывающему
текущий поток.Что такое сопротивление? Аналогия будет размер водопроводных труб и размер крана. больше труба и кран (меньше сопротивление), тем больше воды поступает вне! Чем меньше труба и кран (больше сопротивление), тем меньше воды что выходит! Это можно рассматривать как сопротивление потоку течение воды. Все три параметра: напряжение, ток и сопротивление непосредственно взаимодействуют по закону Ома. Измените любые два из них, и вы почувствуете третий. Информация: Закон Ома был назван в честь Баварского математик и физик Георг Ом . Закон Ома может быть
сформулированы как математических уравнений , все производные от I измеряемый ток в ампер (в связи с давлением (Напряжение) воды по трубам и кран) иR измеряется сопротивлением в Ом в зависимости от размеров труб и крана:В = I х R (напряжение = ток, умноженный на Сопротивление) Р = В / I (сопротивление = напряжение, деленное на Текущий) I = В/об (ток = Напряжение, деленное на сопротивление) Зная любые два значения схемы ,
можно определить (вычислить) треть, с помощью Ома
Закон. Если в цепи есть ток 2 ампера и сопротивление 1 Ом, (< это два "известных"), то согласно закону Ома и приведенным выше формулам, напряжение равно току умножить на сопротивление: (В = 2 ампера x 1 Ом = 2
вольт). В этом третьем примере мы знаем силу тока (2 ампера) и
напряжение (2 вольта)…. какое сопротивление? Иногда очень полезно
связать эти формулы визуально. Закон Ома «колеса» и графика
ниже может быть очень полезным инструментом, чтобы освежить вашу память и помочь вам
понять их отношения. Колесо выше разделен на три части: Вольт
V (вверху разделительной линии) Для использования просто накройте мысленным взором неизвестное количество, которое вам нужно, и то, что осталось это формула, чтобы найти неизвестное. Пример: Чтобы найти
ток цепи (I), просто закройте раздел I или Amps в ваших шахтах
глаз и то, что остается, это V вольт выше разделительной линии и R
Ом (сопротивление) ниже его. Теперь подставьте известные значения. Только
разделить известные вольты на известное сопротивление. Вот другой пример: Вы знаете ток и сопротивление в цепи, но вы хотите узнать Напряжение. Просто
закройте секцию напряжения мысленным взором … то, что осталось, это I X R
разделы. Просто умножьте значение I на значение R, чтобы получить ответ!
Попрактикуйтесь с колесом, и вы удивитесь, насколько хорошо оно работает.
помочь вам запомнить формулы, не пытаясь! Вы будете
нужно вставить X между I и R на графике и представить
горизонтальная разделительная линия, но главная — это всего лишь
такой же. В вышеуказанном
Вы заметите, что колесо закона Ома имеет дополнительную секцию (P) для мощности.
а буква E* использовалась вместо буквы V для
Напряжение. Допустим, вы знаете силу и ток в цепи и хотите знать напряжение. Найдите свой неизвестное значение в желтых областях (V или E* в этом колесе) и просто посмотрите наружу и выберите ценности, которые вы знаете. Это будут П и I. Подставьте свои значения в формулу (P разделить на I) выполните математика и у вас есть ответ! Информация: Как правило, закон Ома применяется только к
Цепи постоянного тока, а не переменного тока
цепи .
|
Мы будем считать
что у вас есть некоторые знания об электричестве. Мы объясним это в
условия расхода воды! НЕ МОКИТЕ! 
потребности!
По мере прохождения тока через
резисторе выделяется тепло, а резистор рассеивает его. Если мы уменьшим
значение сопротивления или «надавить сильнее», подняв напряжение, больше ток
будет течь, и будет генерироваться больше тепла (большая мощность или больше мощности).
Размещение
резистор против большего куска металла будет действовать как радиатор, но
резистор должен быть электрически изолирован от металла, чтобы он не закоротил
(что нарушило бы назначение резистора). Тонкий кусок каптоновой ленты
может хорошо работать для этой цели, потому что он может выдерживать довольно высокие температуры
и является отличным изолятором.
Используя эти значения в
наш калькулятор тока светодиода, светодиод получит 20,6 мА (это немного больше
не будет перегружать светодиод), но резистор должен рассеивать 116
милливатт. Номинальная мощность N2740 составляет 1/8 Вт или 125 мВт. Это значит
мы могли бы использовать этот резистор очень близко к его максимальному номиналу. Это будет
работает просто отлично, но это будет ГОРЯЧО! Ой на ощупь, ГОРЯЧИЙ. Если в вашем
приложение, это не будет проблемой, резистор, конечно, не будет возражать. Но,
если что вы собираетесь строить и как вы собираетесь размещать проводку и
резисторы могут быть фактором, проблема нагрева должна быть принята во внимание
рассмотрение.
Это было
уменьшите ток светодиода до 18,8 миллиампер, что уменьшит яркость настолько
небольшая разница не будет обнаружена. С другой стороны,
расчетная мощность составит 105 мВт через 250 мВт.
резистор. Резистор по-прежнему будет «немного» горячим на ощупь (потому что он
делают то же, что и резисторы), но значительно меньше, чем в нашем предыдущем примере.
числа , показанные на * столбцов соответствуют Номер позиции для резисторов, показанных в таблице ниже, чтобы обеспечить
приблизительный номинальный ток 20 мА для светодиодов. Это даст
«стандартный» выход яркости (интенсивности) для каждого типа светодиодов. Помните, чем ближе
показанные значения мощности относятся к номинальной мощности резистора, жарче резистор будет работать. Если вы хотите настроить яркость светодиодов для определенных
приложений, или для балансировки интенсивности между различными светодиодами, или для уменьшения
ток для конкретных потребностей в мощности, вы должны использовать наши калькуляторы для расчета
ваши индивидуальные требования к сопротивлению, мощности и интенсивности светодиодов.
