Закон ома мощность. Закон Ома: формулы, применение и примеры расчетов

Что такое закон Ома и как он применяется в электротехнике. Как рассчитать силу тока, напряжение и сопротивление по закону Ома. Какие формулы используются для расчета мощности в электрических цепях. Как решать задачи с использованием закона Ома.

Что такое закон Ома и его основная формула

Закон Ома — один из фундаментальных законов электротехники, который устанавливает связь между силой тока, напряжением и сопротивлением в электрической цепи. Он был открыт немецким физиком Георгом Омом в 1826 году.

Основная формула закона Ома выглядит следующим образом:

I = U / R

где:

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

Эта формула показывает, что сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи. То есть, при увеличении напряжения сила тока растет, а при увеличении сопротивления — уменьшается.

Формулы для расчета напряжения и сопротивления

Из основной формулы закона Ома можно вывести формулы для расчета напряжения и сопротивления:

U = I * R

R = U / I

Эти три формулы составляют так называемый «треугольник закона Ома», который позволяет легко запомнить соотношение между током, напряжением и сопротивлением.

Применение закона Ома для расчета параметров электрической цепи

Закон Ома широко применяется в электротехнике для расчета различных параметров электрических цепей. Рассмотрим несколько примеров:

Пример 1. Расчет силы тока

К источнику напряжения 12 В подключен резистор сопротивлением 4 Ом. Какая сила тока будет протекать через резистор?

Решение:

I = U / R = 12 В / 4 Ом = 3 А

Ответ: через резистор будет протекать ток силой 3 ампера.

Пример 2. Расчет напряжения

Через лампочку протекает ток 0,5 А при ее сопротивлении 40 Ом. Какое напряжение приложено к лампочке?

Решение:

U = I * R = 0,5 А * 40 Ом = 20 В

Ответ: к лампочке приложено напряжение 20 вольт.

Формулы для расчета мощности

Мощность электрического тока также связана с напряжением и силой тока. Основная формула для расчета мощности:

P = U * I

где P — мощность (в ваттах, Вт)

Используя закон Ома, можно получить еще две формулы для расчета мощности:

P = I² * R

P = U² / R

Эти формулы позволяют рассчитать мощность, зная любые два параметра из четырех (ток, напряжение, сопротивление, мощность).

Закон Ома для участка цепи и полной цепи

Закон Ома в форме I = U / R применим для участка цепи, не содержащего источников ЭДС. Для полной цепи, содержащей источник ЭДС, закон Ома записывается в виде:

I = E / (R + r)

где:

• E — электродвижущая сила источника (в вольтах)
• R — сопротивление внешней цепи
• r — внутреннее сопротивление источника

Эта формула учитывает падение напряжения внутри самого источника тока.

Ограничения применимости закона Ома

Закон Ома справедлив не для всех электрических цепей и элементов. Существуют следующие ограничения его применимости:

• Закон Ома не выполняется для нелинейных элементов, у которых сопротивление зависит от приложенного напряжения (например, полупроводниковые диоды).
• При очень сильных токах и напряжениях могут возникать отклонения от закона Ома из-за нагрева проводников.
• В цепях переменного тока высокой частоты необходимо учитывать реактивные сопротивления.
• Закон Ома неприменим к сверхпроводникам, у которых отсутствует электрическое сопротивление.

Применение закона Ома в бытовых электрических цепях

Знание закона Ома помогает решать многие практические задачи, связанные с бытовыми электроприборами. Например:

• Расчет силы тока, потребляемого электроприбором, зная его мощность и напряжение сети.
• Подбор сечения проводов в зависимости от передаваемой мощности.
• Расчет падения напряжения на длинных участках электропроводки.
• Выбор номинала предохранителей и автоматических выключателей.

Рассмотрим конкретный пример расчета для бытовой техники.

Пример 3. Расчет тока для электрочайника

Электрочайник мощностью 2000 Вт включен в сеть с напряжением 220 В. Какой ток потребляет чайник?

Решение:

Используем формулу P = U * I

Выразим ток: I = P / U = 2000 Вт / 220 В ≈ 9,1 А

Ответ: электрочайник потребляет ток около 9,1 ампера.

Закон Ома в цепях переменного тока

В цепях переменного тока закон Ома применяется с учетом реактивных сопротивлений. Формула приобретает вид:

I = U / Z

где Z — полное сопротивление цепи (импеданс), которое учитывает как активное, так и реактивное сопротивление.

Импеданс рассчитывается по формуле:

Z = √(R² + (X_L — X_C)²)

где:

• R — активное сопротивление
• X_L — индуктивное сопротивление
• X_C — емкостное сопротивление

Решение задач с использованием закона Ома

При решении задач с применением закона Ома важно следовать определенному алгоритму:

1. Внимательно прочитать условие задачи и выписать все известные величины.
2. Определить, какую величину нужно найти.
3. Выбрать подходящую формулу закона Ома.
4. Подставить известные значения в формулу и произвести расчет.
5. Проверить размерность полученного результата.
6. Записать ответ с указанием единиц измерения.

Рассмотрим еще один пример решения задачи.

Пример 4. Расчет сопротивления провода

Медный провод длиной 100 м имеет площадь поперечного сечения 2,5 мм². Определите сопротивление провода, если удельное сопротивление меди равно 0,0175 Ом*мм²/м.

Решение:

Используем формулу для расчета сопротивления проводника:

R = ρ * L / S

где:

• ρ — удельное сопротивление
• L — длина проводника
• S — площадь поперечного сечения

Подставляем значения:

R = 0,0175 Ом*мм²/м * 100 м / 2,5 мм² = 0,7 Ом

Ответ: сопротивление медного провода составляет 0,7 Ом.

Заключение

Закон Ома является фундаментальным законом электротехники, позволяющим рассчитывать основные параметры электрических цепей. Понимание и умение применять закон Ома необходимо для решения широкого круга практических задач — от проектирования электронных устройств до расчета бытовых электрических сетей.

Важно помнить об ограничениях применимости закона Ома и учитывать особенности его использования в цепях переменного тока. Регулярная практика в решении задач поможет лучше усвоить принципы применения закона Ома и развить навыки анализа электрических цепей.

Закон Ома онлайн — формулы и калькулятор

На этой странице вы можете рассчитать силу тока, напряжение и сопротивление по закону Ома для участка цепи с помощью удобного калькулятора онлайн

Закон Ома — один из фундаментальных законов электродинамики, который определяет взаимосвязь между напряжением, сопротивлением и силой тока. Он был открыт эмпирическим путем Георгом Омом в 1826 году.

Содержание:

1. калькулятор закона Ома
2. закон Ома для участка цепи
3. формула силы тока
4. формула напряжения
5. формула сопротивления
6. примеры задач

Закон Ома для участка цепи

Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи I= \dfrac{U}{R}

Формула силы тока

Формула позволяет найти силу тока I через напряжение U и сопротивление R по закону Ома для участка цепи.

{I = \dfrac{U}{R}}

I — сила тока

U — напряжение

R — сопротивление

Сила тока (I) в проводнике прямо пропорциональна напряжению (U) на его концах и обратно пропорциональна его сопротивлению (R).

Формула напряжения

Формула позволяет найти напряжение U через силу тока I и сопротивление R по закону Ома для участка цепи.

{U = I \cdot R}

U — напряжение

I — сила тока

R — сопротивление

Падение напряжение на проводнике равно произведению сопротивления проводника на силу тока в нем.

Формула сопротивления

Формула позволяет найти сопротивление R через силу тока I и напряжение U по закону Ома для участка цепи.

{R = \dfrac{U}{I}}

R — сопротивление

U — напряжение

I — сила тока

Сопротивление проводника прямо пропорционально напряжению на его концах и обратно пропорционально величине силы тока, протекающего через него.

Примеры задач на нахождение силы тока, напряжения и сопротивления по закону Ома

Задача 1

Найдите силу тока в участке цепи, если его сопротивление 40 Ом, а напряжение на его концах 4 В.

Решение

Воспользуемся формулой силы тока. Подставим в нее значения напряжения и сопротивления, после чего останется произвести простейший математический расчет.

I = \dfrac{U}{R} = \dfrac{4}{40} = 0.1 А

Ответ: 0.1 А

На этой странице есть калькулятор, который поможет проверить полученный ответ.

Задача 2

Найдите напряжение на концах нагревательного элемента, если его сопротивление 40 Ом, а сила тока 2А.

Решение

Для решения этой задачи нам пригодится формула напряжения.

U = I \cdot R = 2 \cdot 40 = 80 В

Ответ: 80 В

Проверим получившийся результат с помощью калькулятора .

Задача 3

Найдите сопротивление спирали, сила тока в которой 0.5 А, а напряжение на ее концах 120 В.

Решение

Чтобы найти сопротивление спирали нам потребуется формула сопротивления.

R = \dfrac{U}{I} = \dfrac{120}{0.

5} = 240 Ом

Ответ: 240 Ом

Проверка .

Закон Ома для цепи переменного тока. Мощность в цепи переменного тока. Резонанс в электрической цепи.

Основные ссылки

CSS adjustments for Marinelli theme

Объединение учителей Санкт-Петербурга

Форма поиска

Поиск

Вы здесь

Главная » Закон Ома для цепи переменного тока. Мощность в…

Закон Ома для полной цепи переменного тока.
Если в цепи переменного тока имеются нагрузки разных типов, то закон Ома выполняется только для максимальных (амплитудных) и действующих значений тока и напряжения. В этом случае:   — полное сопротивление переменному току.
Учитывая, что отношение напряжения к силе тока – это сопротивление, и подставляя конкретные выражения для соответствующих сопротивлений, получим:  .
Сдвиг фаз в цепи переменного тока определяется характером нагрузки:    или .
Мощность в цепи переменного тока.
Активной мощностью переменного тока называется средняя за период мощность необратимых преобразований в цепи переменного тока (преобразование энергии электрического тока во внутреннюю энергию):
или, переходя к действующим значениям, .
Величина  наз. коэффициентом мощности. При малом коэффициенте мощности потребляется лишь малая часть мощности, вырабатываемой генератором. Остальная часть мощности периодически перекачивается от генератора к потребителю и обратно и рассеивается в линиях электропередач.	коэффициент мощности
Резонанс в электрической цепи.
Резонанс в электрической цепи — явление резкого возраста­ния амплитуды вынужденных колебаний тока при приближении частоты внешнего напряжения (эдс) и собственной частоты колебательного кон­тура.
Из выражения для полного сопротивления переменному току  видим, что сопротивление будет минимальным (сила тока при заданном напряжении – максимальной) при условии  или .
Следовательно,  — т.е. частота изменения внешнего напряжения равна собственной частоте колебаний в контуре.
Амплитуды колебаний напряжения на индуктивности и емкости будут равны   и  — т. е. они равны по величине и противоположны по фазе (напряжение на индуктивности опережает по фазе напряжение на емкости на p).
Следовательно, .
Полное падение напряжения в контуре равно падению напряжения на активном сопротивлении. Амплитуда установившихся колебаний тока будет опреде­ляться уравнением .  В этом и состоит смысл явления резонанса.
При этом если величина ,  то напряжения на емкостной и индуктивной нагрузках могут оказаться много больше внешнего напряжения (эдс генератора)!
На рисунке представлена зависимость тока в колеба­тельном контуре от частоты при значениях R, где R1<R2<R3.
В параллельном контуре при малых активных сопротивлениях R1 и R2 токи в параллельных ветвях противоположны по фазе. Тогда, согласно правилу Кирхгофа .
В случае резонанса . Резкое уменьшение амплитуды силы тока во внешней цепи, питающей параллельно соединенные емкостное и индуктивное сопротивления при приближении частоты внешнего напряжения к собственной частоте колебательного контура наз. резонансом токов.
Применение: одно из основных применений резонанса в электрической цепи – настройка радио и телевизионных приемников  на частоту передающей станции. Необходимо учитывать резонансные явления, когда в цепи, не рассчитанной на работу в условиях резонанса, возникают чрезмерно большие токи или напряжения (расплавление проводов, пробой изоляции и т. д.).

Теги: 

конспект

Закон Ома, мощность и энергия

Закон Ома, закон Джоуля и понимание мощности и энергии являются одними из самых фундаментальных и важных основ для понимания электричества и электроники.

Энергия — это способность объекта выполнять работу. Даже кусок дерева на вашем столе обладает энергией. У него есть кинетическая энергия, поскольку он может выполнять работу при падении, и он обладает химической энергией, поскольку он может совершать работу по нагреванию, если его поджечь. Энергия выражается в джоулях. Когда вы позволяете энергии совершать работу, например высвобождая химическую энергию, хранящуюся в батарее, в резистор, эта работа выражается в мощности.

Мощность — это скорость выполнения работы. Один ватт, потраченный за одну секунду, равен одному джоулю. Так, например, автомобилю требуется больше энергии для движения со скоростью 100 км/ч, чем для скорости 50 км/ч. Если вы потратили электроэнергию в течение определенного периода времени, или приобрели предоплаченную электроэнергию для использования, или у вас есть заряженный аккумулятор определенного размера, у вас есть ватт-часы. Скажем, вы вложили 1000 Вт/ч в свой предоплаченный счетчик электроэнергии, вы могли бы использовать его, включив обогреватель мощностью 1 кВт на 1 час или свет мощностью 100 Вт на 10 часов. Используется одно и то же количество энергии, только с разной скоростью, потому что тысяча (1000) ватт равна одному (1) кВт.

С другой стороны, джоуль – это единица измерения энергии, используемая Международным стандартом единиц (СИ). Он определяется как количество работы, совершаемой над телом силой в один ньютон, которая перемещает тело на расстояние в один метр.

Закон Ома

с разрешения www.eade.uk.com

Этот мультфильм прекрасно описывает закон Ома. Здесь мистер Вольт пытается протолкнуть мистера Ампа через проводника, но мистер Ом делает все возможное, чтобы ограничить мистера Ампа. Проявив немного воображения, вы можете увидеть, что чем сильнее (больше давления) оказывает мистер Вольт, тем больше проходит мистер Амп. С другой стороны, чем больше мистер Ом тянет за веревку (сопротивляется), тем меньше проходит мистер Амп. Эти трое живут в идеальном равновесии и пропорции друг к другу. Правило, которое удерживает их в равновесии, — это закон Ома.

Говоря более формально, мы можем использовать приведенный выше треугольник. Выучите это наизусть, так как это простой способ запомнить все формулы. Просто наведите палец на единицу измерения, которую вы хотите найти, а оставшиеся две — это то, с чем вы будете рассчитывать. Например, если вы хотите найти V, закройте V пальцем, и у вас останется I*R. Это означает, что V=I*R. Точно так же, если вы хотите найти I, закройте I пальцем, и у вас останется V/R. Это означает, что I = V/R.

Обратите внимание, что мы используем I для Amp, а не A, потому что A повсеместно используется для обозначения площади.

Например, если у меня есть батарея на 9 В, и я подключаю к ней резистор 1 кОм, какой ток будет проходить через нее?

Допустим, у меня есть батарея на 9 В, и я хочу зажечь светодиод. Вы не можете просто подключить батарею к светодиоду, так как он будет потреблять столько тока, сколько может обеспечить батарея, и сгорит. Нам нужно ограничить ток в светодиоде до безопасного значения с помощью резистора. Во-первых, мне нужно знать, какое напряжение требуется светодиоду, а во-вторых, какой ток я допускаю в светодиоде — обычно 20 мА. Напряжение, которое светодиод установит на нем, довольно постоянно и будет зависеть от цвета. Красный светодиод обычно 2,3 В.

Итак, теперь у нас есть 9 В на одном конце и 2,3 В на другом конце R1, то есть мы должны избавиться от 9-2,3 = 6,7 В. Это напряжение, которое мы увидели бы, если бы измеряли на двух концах резистора R1, а ток через него составляет 20 мА. Учитывая, что R=V/I = 6,7/20*10 ^-3 = 335 Ом. Это означает, что резистор 330 Ом будет в порядке.

Допустим, мы не знали ничего из вышеперечисленного, и мы просто взяли резистор на 1 кОм и включили его последовательно со светодиодом, затем мы взяли наш верный мультиметр и измерили напряжение на светодиоде и обнаружили, что оно составляет 2,7 В. . Это означает, что напряжение на резисторе должно быть 9-2,7 = 6,3 В. Итак, какой ток течет через светодиод? Снова используя формулу I=V/R, находим 6,3/1000 = 6,3 мА.

Теперь предположим, что у вас есть очень длинный удлинитель, и вы включаете обогреватель или большой прожектор, и вы знаете, что сила тока в проводе составляет 15 А, а сопротивление провода составляет 1 Ом. Сколько напряжения вы потеряете на проводе? Используя формулу V=I*R, получаем, что вы теряете 15*1 = 15В, что довольно много.

Мощность и закон Джоуля

Мощность — это термин, используемый для описания скорости выполнения работы или работы во времени. Это означает, что лампочка мощностью 100 Вт нагревается намного сильнее, чем лампочка мощностью 1 Вт, и мы можем ощутить работу, выполняемую выделяемым теплом. Мощность напрямую связана с сопротивлением Ома по закону Джоуля, который гласит, что тепло, выделяемое сопротивлением, пропорционально квадрату тока, протекающего через него в течение заданного времени.

Мы можем выразить это как P=V*I и, поскольку V=I*R, мы получаем P = I*I*R или P=I ² R.

Таким же образом P=V ² /Р. Подобно закону Ома, это сводится к следующему треугольнику:

Все эти термины являются именами людей, поэтому мы всегда используем заглавные буквы. Эти единицы могут быть очень большими и выражаться в кВ или МОм или очень маленькими, такими как мВ или мкА. Обратите внимание, что единицей измерения является мА, а не МА.

Энергия

Энергия определяется как « имущество, которое должно быть передано объекту для выполнения работы или нагревания объекта. Энергия является сохраняемой величиной; закон сохранения энергии гласит, что энергия может быть преобразована в форму, но не может быть создана или уничтожена. Единицей энергии в системе СИ является джоуль, который представляет собой энергию, переданную объекту в результате работы по перемещению его на расстояние в один метр против силы в один ньютон». А 1 Вт — это 1 Джоуль, потраченный за 1 секунду.

Другими словами, мощность — это скорость, с которой мы превращаем электрическую энергию в какой-либо другой вид энергии, обычно тепловую, но также может быть движением, как в двигателе. Когда вы говорите по мобильному телефону, вы преобразуете химическую энергию батареи в электромагнитную энергию для передачи голоса. Но значительная часть энергии всегда преобразуется в тепло из-за несовершенства усилителя передатчика и других цепей.

Возвращаясь к нашему предыдущему примеру с удлинителем, предположим, что мы не можем измерить ток в удлинительном проводе, но мы знаем, что нагреватель имеет мощность 2 кВт и это нагреватель на 230 В. Теперь мы знаем, что P=V*I, поэтому I должно быть P/V, и, следовательно, 2000/230 = 8,7 А. Если бы мы могли измерить напряжение на конце, скажем, 200 В. Тогда мы знали бы, что сопротивление кабеля равно V/I = (230-200)/8,7 = 3,4 Ом.

Энергия также говорит нам о скорости выполнения работы. Если я покупаю аккумулятор, на котором написано 200 мА/ч, он говорит мне, что я могу потреблять от него 200 мА в течение 1 часа или 20 мА в течение 19 часов. В моем доме есть предоплаченная электроэнергия, которую я покупаю в кВтч. Если моя плита использует 4 кВт, а я купил 40 кВтч, я мог бы испечь печенье в течение 10 часов.

Хотя эти законы и расчеты могут показаться скучными, помните, что их жизненно важно понять и использовать в мире электроники. Спасибо за чтение и не стесняйтесь оставлять комментарии ниже, если у вас есть какие-либо вопросы!

Закон Ома и электрическая мощность

Для анализа цепей постоянного тока обычно мы используем различные методы, такие как закон Ома, сетевые теоремы и другие инструменты упрощения схемы. Анализ цепи постоянного тока выполняется в основном для определения неизвестных величин, таких как напряжение, ток, сопротивление и мощность, которые связаны с одним или несколькими элементами электронной схемы. В качестве основного закона упрощения схем закон Ома определяет линейную зависимость между напряжением, током и сопротивлением. Расскажите подробнее об этом законе Ома.

Схема

Закон Ома

Это основной, главный и важный закон, который исследует взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи. В нем говорится, что при постоянной температуре ток, протекающий по цепи, прямо пропорционален напряжению или разности потенциалов в этой цепи.

В алгебраической форме V∝ I

V = IR

Где

I — ток, протекающий по цепи, измеряется в амперах

В — напряжение, приложенное к цепи, измеряется в вольтах.

И R — константа пропорциональности, называемая сопротивлением, которое измеряется в омах.

Это сопротивление также указывается в килоомах, мегаомах и т. д.

Следовательно, закон Ома гласит, что ток в цепи прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению в этой цепи. Закон Ома можно применить как к отдельным частям, так и ко всей цепи.

Математически, Ток, I = V/R

Напряжение, В = IR

Сопротивление, R = V/I

Вернуться к началу

Треугольник закона Ома

Ниже показано соотношение между различными величинами в законе Ома , называется треугольником закона Ом. Это простой метод описания, а также простой для запоминания соотношения между напряжением, током и сопротивлением.

На рисунке выше показан треугольник закона Ома, где отдельные параметры, такие как напряжение, ток и сопротивление, и их формулы представлены из основного уравнения закона Ома. На приведенном выше рисунке один параметр вычисляется из оставшихся двух параметров. Таким образом, можно сделать вывод, что при высоком сопротивлении ток будет низким, а ток будет высоким, когда сопротивление низкое при любом приложенном напряжении.

Вернуться к началу

Электроэнергия

Электроэнергия показывает скорость, с которой энергия передается по цепи. Электрическая мощность измеряется в ваттах. Эта мощность потребляется, когда напряжение вызывает протекание тока в цепи.

Таким образом, электрическая мощность является произведением напряжения и силы тока.

Математически, P = VI

По закону Ома, V = IR и I = V/R

Подстановка в уравнение мощности

P = I ² R

 P = V ² / R

Следовательно, электрическая мощность, P = VI или I ² R или V ² / R

Это три основные формулы для определения электрической мощности в цепи. Таким образом, мощность может быть рассчитана, когда известна любая из двух величин.

Вернуться к началу

Треугольник мощности

Подобно треугольнику закона сопротивления, на рисунке ниже показан треугольник мощности, показывающий соотношение между мощностью, напряжением и током. Уравнения отдельных параметров легко запоминаются по этому рисунку. Округлите и скройте параметр, который необходимо измерить, а положение оставшихся двух параметров дает уравнение для нахождения скрытого или округленного параметра, как показано на рисунке ниже.

 

Вернуться к началу

Круговая диаграмма закона Ома

В дополнение к двум вышеупомянутым концепциям существует еще один метод определения параметров цепи с использованием закона Ома, который представляет собой круговую диаграмму закона Ома. Используя круговую диаграмму закона Ома, можно легко запомнить все уравнения для нахождения напряжения, тока, сопротивления и мощности, которые необходимы для упрощения электрических цепей, которые могут быть простыми или сложными.

На приведенном выше рисунке показана круговая диаграмма, показывающая взаимосвязь между мощностью, напряжением, током и сопротивлением. Эта диаграмма разделена на четыре блока для мощности, напряжения, сопротивления и тока. Каждый модуль состоит из трех формул с двумя известными значениями для каждой формулы. Из диаграммы для нахождения каждого параметра в цепи мы можем использовать любую из трех доступных формул.

Вернуться к началу

Графическое представление закона Ома

Для лучшего понимания этой концепции ниже приведена экспериментальная установка, в которой регулируемый источник напряжения с шестью ячейками (по 2 В каждая) подключен к нагрузочному резистору через переключатель напряжения. выключатель. Измерительные приборы, такие как вольтметр и амперметр, также подключены к цепи для измерения напряжения и тока в цепи.

Регулируемый источник напряжения с нагрузочным резистором

Сначала подключите резистор 10 Ом и установите переключатель в положение «1». Тогда амперметр показывает 0,2 А, а вольтметр показывает 2 В, потому что I = V/R, т. е. I = 2/10 = 0,2 А. Затем измените положение селекторного переключателя на вторую ячейку, чтобы подать 4 В на нагрузку и запишите показания амперметра. По мере того, как селектор будет постепенно изменяться от первого положения к последнему, мы получим текущие значения, такие как 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1, 1,2 для значений напряжения 2, 4, 6, 8, 10 и 12 соответственно.

Аналогичным образом поместите резистор 20 Ом вместо резистора 10 Ом и выполните ту же процедуру, что и выше. Мы получим значения тока 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6 для значений напряжения 2, 4, 6, 8, 10 и 12В соответственно. Постройте график этих значений, как показано ниже.

Графическое представление закона Ома

На приведенном выше графике при заданном напряжении ток меньше, чем больше сопротивление. Рассмотрим случай приложенного напряжения 12 В, когда значение тока составляет 1,2 А при сопротивлении 10 Ом и 0,6 Ом при сопротивлении 20 Ом. Точно так же при одном и том же токе напряжение тем больше, чем больше сопротивление. Из приведенных выше результатов следует, что отношение напряжения к току постоянно, когда сопротивление постоянно. Следовательно, зависимость между напряжением и током является линейной, и наклон этой линейной кривой становится тем круче, чем больше сопротивление.

Вернуться к началу

Пример закона Ома

Рассмотрим приведенную ниже схему, в которой батарея на 6 В подключена к нагрузке 6 Ом. Амперметр и вольтметры подключены к цепи для измерения тока и напряжения практически. Но используя закон Ома, мы можем найти ток и мощность следующим образом.

Из закона Ома

В = IR

I = V/R

I = 6/6

I = 1 ампер0002 P = 6 Вт

Но практически амперметр не показывает точное значение из-за внутреннего сопротивления батареи. Включив внутреннее сопротивление батареи (предположим, что батарея имеет внутреннее сопротивление 1 Ом), текущее значение рассчитывается следующим образом.

Общее сопротивление цепи 6 +1 = 7 Ом.

Ток, I = V/R

I = 6/7

I = 0,85 А

Вернуться к началу

Цепь фар автомобиля

На приведенном ниже рисунке показана цепь фар автомобиля, за исключением цепи управления. Применяя закон Ома, мы можем узнать ток, протекающий через каждый источник света. Как правило, каждый фонарь подключается параллельно к аккумулятору, что позволяет другим фонарям светиться, даже если кто-то поврежден. К этим параллельным лампам подводится батарея 12 В, где лампы имеют сопротивление 2,4 каждая (считается в данном случае).

Общее сопротивление цепи равно R = R1x R2/(R1 + R2), так как они соединены параллельно.

R = 5,76/ 4,8 = 1,2

Тогда ток, протекающий по цепи, равен I = V/R

I = 12/ 1,2

I = 10 А.

Ток, протекающий через отдельную лампу, равен I1 = I2 = 5 А (из-за одинаковых сопротивлений)

Вернуться к началу

Закон Ома для цепей переменного тока

В целом, закон Ома также может применяться к цепям переменного тока. Если нагрузка индуктивная или емкостная, то также учитывается реактивное сопротивление нагрузки. Следовательно, с некоторыми изменениями закона Ома, учитывающими влияние реактивного сопротивления, его можно применять к цепям переменного тока. Из-за индуктивности и емкости в переменном токе будет значительный фазовый угол между напряжением и током. А также сопротивление переменному току называется импедансом и обозначается как Z.

Таким образом, закон Ома для цепей переменного тока задается как

E = IZ

I = E/Z

Z = E/I

Z — импеданс.

Все параметры в приведенном выше уравнении представлены в комплексной форме, которая включает фазовый угол. Подобно круговой диаграмме цепи постоянного тока, круговая диаграмма закона Ома для цепи переменного тока приведена ниже.

 

Вернуться к началу

Пример закона Ома (цепи переменного тока)

Рассмотрим приведенную ниже схему, в которой нагрузка переменного тока (сочетание резистивной и индуктивной) подключена к источнику переменного тока 10 В, 60 Гц.