Закон ома при последовательном соединении: Конспект «Закон Ома. Соединение проводников»

Содержание

Конспект "Закон Ома. Соединение проводников"

«Закон Ома для участка цепи.
Соединение проводников»



В предыдущем конспекте «Электрическое сопротивление» был установлено, что 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 = U/R. Этот закон, установленный экспериментально, называется закон Ома (для участка цепи).

Закон Ома для участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному к его концам напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. Прежде всего закон всегда верен для твёрдых и жидких металлических проводников. А также для некоторых других веществ (как правило, твёрдых или жидких).

закон ома

Потребители электрической энергии (лампочки, резисторы и пр.) могут по-разному соединяться друг с другом в электрической цепи. 

Два основных типа соединения проводников: последовательное и параллельное. А также есть еще два соединения, которые являются редкими: смешанное и мостовое.

виды соединений. Закон Ома

Последовательное соединение проводников

При последовательном соединении проводников конец одного проводника соединится с началом другого проводника, а его конец — с началом третьего и т.д. Например, соединение электрических лампочек в ёлочной гирлянде.  При последовательном соединении проводников ток проходит через все лампочки. При этом через поперечное сечение каждого проводника в единицу времени проходит одинаковый заряд. То есть заряд не скапливается ни в какой части проводника.

Поэтому при последовательном соединении проводников сила тока в любом участке цепи одинакова: I1 = I2 = I.

Общее сопротивление последовательно соединённых проводников равно сумме их сопротивлений

: R1 + R2 = R. Потому что при последовательном соединении проводников их общая длина увеличивается. Она больше, чем длина каждого отдельного проводника, соответственно увеличивается и сопротивление проводников.

По закону Ома напряжение на каждом проводнике равно: U1 = I*R1, U2 = I*R2. В таком случае общее напряжение равно U = I (R1 + R2). Поскольку сила тока во всех проводниках одинакова, а общее сопротивление равно сумме сопротивлений проводников, то полное напряжение на последовательно соединённых проводниках равно сумме напряжений на каждом проводнике: U = U1 + U2.

Из приведённых равенств следует, что последовательное соединение проводников используется в том случае, если напряжение, на которое рассчитаны потребители электрической энергии, меньше общего напряжения в цепи.

Для последовательного соединения проводников справедливы законы

1) сила тока во всех проводниках одинакова; 2) напряжение на всём соединении равно сумме напряжений на отдельных проводниках; 3) сопротивление всего соединения равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

Параллельное соединение проводников

Примером параллельного соединения проводников служит соединение потребителей электрической энергии в квартире. Так, электрические лампочки, чайник, утюг и пр. включаются параллельно.

При параллельном соединении проводников все проводники одним своим концом присоединяются к одной точке цепи. А вторым концом к другой точке цепи. Вольтметр, подключенный к этим точкам, покажет напряжение и на проводнике 1, и на проводнике 2. В таком случае напряжение на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же: U1 = U2 = U.

При параллельном соединении проводников электрическая цепь разветвляется. Поэтому часть общего заряда проходит через один проводник, а часть — через другой. Следовательно при параллельном соединении проводников сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме силы тока в отдельных проводниках:

I = I1 + I2.

В соответствии с законом Ома   I = U/R,   I1 = U1/R1,   I2 = U2/R2. Отсюда следует: U/R = U1/R1 + U2/R2, U = U1 = U2,  1/R = 1/R1 + 1/R2  Величина, обратная общему сопротивлению параллельно соединенных проводников, равна сумме величин, обратных сопротивлению каждого проводника.

При параллельном соединении проводников их общее сопротивление меньше, чем сопротивление каждого проводника. Действительно, если параллельно соединены два проводника, имеющие одинаковое сопротивление г, то их общее сопротивление равно: R = г/2. Это объясняется тем, что при параллельном соединении проводников как бы увеличивается площадь их поперечного сечения. В результате уменьшается сопротивление.

Из приведённых формул понятно, почему потребители электрической энергии включаются параллельно. Они все рассчитаны на определённое одинаковое напряжение, которое в квартирах равно 220 В. Зная сопротивление каждого потребителя, можно рассчитать силу тока в каждом из них. А также соответствие суммарной силы тока предельно допустимой силе тока.

соединение проводников

Для параллельного соединения проводников справедливы законы:

1) напряжение на всех проводниках одинаково; 2) сила тока в месте соединения проводников равна сумме токов в отдельных проводниках; 3) величина, обратная сопротивлению всего соединения, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников.

Смешанное соединение проводников

Смешанное соединение – соединение, которое является совокупностью последовательных и параллельных соединений. Для нахождения эквивалентного сопротивления нужно, “свернуть” схему поочередным преобразованием параллельных и последовательных участков цепи.

Существует и 4-й вид соединения проводников — мостовое, которое является самым сложным.



соединение проводников


Конспект урока по физике в 8 классе «Закон Ома. Соединение проводников».

Следующая тема: «Работа и мощность электрического тока».

 

Последовательное и параллельное соединения проводников – FIZI4KA

1. Потребители электрической энергии: электрические лампочки, резисторы и пр. — могут по-разному соединяться друг с другом в электрической цепи. Существует два основных типа соединения проводников: последовательное и параллельное. При последовательном соединении проводников конец одного проводника соединяется с началом другого проводника, а его конец — с началом третьего и т.д. (рис. 85).

Примером последовательного соединения проводников может служить соединение электрических лампочек в ёлочной гирлянде.

При последовательном соединении проводников ток проходит через все лампочки, при этом через поперечное сечение каждого проводника в единицу времени проходит одинаковый заряд, т.е. заряд не скапливается ни в какой части проводника. Поэтому при последовательном соединении проводников сила тока в любом участке цепи одинакова: ​\( I_1=I_2=I \)​.

Общее сопротивление последовательно соединённых проводников равно сумме их сопротивлений: ​\( R_1=R_2=R \)​. Это следует из того, что при последовательном соединении проводников их общая длина увеличивается, она больше, чем длина каждого отдельного проводника, соответственно увеличивается и сопротивление проводников.

По закону Ома напряжение на каждом проводнике равно: ​\( U_1=IR_1 \)​, ​\( U_2=IR_2 \)​, а общее напряжение равно ​\( U=I(R_1+R_2) \)​. Поскольку сила тока во всех проводниках одинакова, а общее сопротивление равно сумме сопротивлений проводников, то полное напряжение на последовательно соединённых проводниках равно сумме напряжений на каждом проводнике: ​\( U=U_1+U_2 \)​.

Из приведённых равенств следует, что последовательное соединение проводников используется в том случае, если напряжение, на которое рассчитаны потребители электрической энергии, меньше общего напряжения в цепи.

2. Примером параллельного соединения проводников служит соединение потребителей электрической энергии в квартире. Так, электрические лампочки, чайник, утюг и пр. включаются параллельно.

При параллельном соединении проводников все проводники одним своим концом присоединяются к одной точке цепи (А), а вторым концом к другой точке цепи (В) (рис. 86).

Поэтому вольтметр, подключенный к этим точкам, покажет напряжение как на проводнике 1, так и на проводнике 2. Таким образом, напряжение на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же: ​\( U_1=U_2=U \)​.

При параллельном соединении проводников электрическая цепь разветвляется, в данном случае в точке В. Поэтому часть общего заряда проходит через один проводник, а часть — через другой. Следовательно

при параллельном соединении проводников сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме силы тока в отдельных проводниках: ​\( I=I_1+I_2 \)​.

В соответствии с законом Ома ​\( I=\frac{U}{R} \)​, \( I_1=\frac{U_1}{R_1} \), \( I_2=\frac{U_2}{R_2} \). Отсюда следует: ​\( \frac{U}{R}=\frac{U_1}{R_1}+\frac{U_2}{R_2} \)​. Так как ​\( U_1=U_2=U \)​, \( \frac{1}{R}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2} \). Величина, обратная общему сопротивлению параллельно соединенных проводников, равна сумме величин, обратных сопротивлению каждого проводника.

При параллельном соединении проводников их общее сопротивление меньше, чем сопротивление каждого проводника. Действительно, если параллельно соединены два проводника, имеющие одинаковое сопротивление ​\( r \)​, то их общее сопротивление равно: ​\( R=r/2 \)​. Это объясняется тем, что при параллельном соединении проводников как бы увеличивается площадь их поперечного сечения, соответственно уменьшается сопротивление.

Из приведённых формул понятно, почему потребители электрической энергии включаются параллельно: они все рассчитаны на определённое одинаковое напряжение, которое в квартирах равно 220 В. Зная сопротивление каждого потребителя, можно рассчитать силу тока в каждом из них и соответствие суммарной силы тока предельно допустимой силе тока.

ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ

Часть 1

1. На рисунке изображёна схема участка электрической цепи АВ. В эту цепь параллельно включены два резистора сопротивлением ​\( R_1 \)​ и ​\( R_2 \)​. Напряжения на резисторах соответственно ​\( U_1 \)​ и ​\( U_2 \)​.

По какой из формул можно определить напряжение U на участке АВ?

1) ​\( U=U_1+U_2 \)​
2) ​\( U=U_1-U_2 \)​
3) ​\( U=U_1=U_2 \)​
4) ​\( U=\frac{U_1U_2}{U_1+U_2} \)​

2. На рисунке изображёна схема электрической цепи, содержащая два параллельно включённых резистора сопротивлением ​\( R_1 \)​ и ​\( R_2 \)​. Какое из приведённых ниже соотношений справедливо для такого соединения резисторов?

1) ​\( I=I_1=I_2 \)​
2) \( I=I_1+I_2 \)
3) \( U=U_1+U_2 \)
4) \( R=R_1+R_2 \)

3. На рисунке изображена схема электрической цепи. В эту цепь последовательно включены два резистора сопротивлением R} и R2. Какое из приведённых ниже соотношений справедливо для такого соединения резисторов?

1) ​\( U=U_1+U_2 \)​
2) \( I=I_1+I_2 \)
3) \( U=U_1=U_2 \)
4) \( R=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2} \)

4. На рисунке изображена схема электрической цепи. В эту цепь последовательно включены два резистора сопротивлением ​\( R_1 \)​ и ​\( R_2 \)​. Какое из приведённых ниже соотношений справедливо для такого соединения резисторов?

1) ​\( U=U_1=U_2 \)​
2) \( I=I_1+I_2 \)
3) \( I=I_1=I_2 \)
4) \( R=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2} \)

5. На рисунке изображена схема электрической цепи. В эту цепь параллельно включены два одинаковых резистора сопротивлением ​\( R_1 \)​. По какой из формул можно определить общее сопротивление цепи ​\( R \)​?

1) ​\( R=R_1{}^2 \)​
2) ​\( R=2R_1 \)​
3) ​\( R=\frac{R_1}{2} \)​
4) ​\( R=\sqrt{R_1} \)​

6. Общее сопротивление участка цепи, изображённого на рисунке, равно 9 Ом. Сопротивления резисторов ​\( R_1 \)​ и ​\( R_2 \)​ равны. Чему равно сопротивление каждого резистора?

1) 81 Ом
2) 18 Ом
3) 9 Ом
4) 4,5 Ом

 

7. Чему равно сопротивление участка цепи, содержащего три последовательно соединенных резистора сопротивлением по 9 Ом каждый?

1) 1/3 Ом
2) 3 Ом
3) 9 Ом
4) 27 Ом

8. Чему равно общее сопротивление участка цепи, изображённого на рисунке, если ​\( R_1 \)​ = 1 Ом, ​\( R_2 \)​ = 10 Ом, ​\( R_3 \)​ = 10 Ом, ​\( R_4 \)​ = 5 Ом?

1) 9 Ом
2) 11 Ом
3) 16 Ом
4) 26 Ом

9. Чему равно общее сопротивление участка цепи, изображённого на рисунке, если \( R_1 \) = 1 Ом, \( R_2 \) = 3 Ом, \( R_3 \) = 10 Ом, \( R_4 \) = 10 Ом?

1) 9 Ом
2) 10 Ом
3) 14 Ом
4) 24 Ом

10. Если ползунок реостата (см. схему) переместить влево, то сила тока

1) в резисторе ​\( R_1 \)​ уменьшится, а в резисторе ​\( R_2 \)​ увеличится
2) увеличится в обоих резисторах
3) в резисторе ​\( R_1 \)​ увеличится, а в резисторе ​\( R_2 \)​ уменьшится
4) уменьшится в обоих резисторах

11. На рисунке изображена электрическая цепь, состоящая из источника тока, резистора и реостата. Как изменяются при передвижении ползунка реостата вправо его сопротивление, сила тока в цепи и напряжение на резисторе 1?

Для каждой физической величины определите соответствующий характер изменения. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) сопротивление реостата 2
Б) сила тока в цепи
B) напряжение на резисторе 1

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

12. Установите соответствие между физическими величинами и правильной электрической схемой для измерения этих величин при последовательном соединении двух резисторов ​\( R_1 \)​ и \( R_2 \). Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Цифры в ответе могут повторяться.

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ
A) сила тока в резисторе \( R_1 \)​ и \( R_2 \)
Б) напряжение на резисторе \( R_2 \)
B) общее напряжение на резисторах \( R_1 \)​ и \( R_2 \)

Часть 2

13. Три резистора соединены, как показано на рисунке. Сопротивления резисторов ​\( R_1 \)​ = 10 Ом, \( R_2 \) = 5 Ом, \( R_3 \) = 5 Ом. Каково напряжение на резисторе 1, если амперметр показывает силу тока 2 А?

Ответы

Последовательное и параллельное соединения проводников

Оценка
Закон Ома для участка цепи. Закон Джоуля - Ленца. Работа и мощность электрического тока. Виды соединения проводников.

Количество теплоты, выделившееся при прохождении электрического тока по проводнику, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого шел ток: Закон Джоуля - Ленца

Закон Джоуля - Ленца

Последовательное соединение.

Последовательное соединение

1. Сила тока во всех последовательно соединенных участках цепи одинакова:

I1=I2=I3=...=In=...

2. Напряжение в цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных участков, равно сумме напряжений на каждом участке:

U=U1+U2+...+Un+...

3. Сопротивление цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных участков, равно сумме сопротивлений каждого участка:

R=R1+R2+...+Rn+...

Если все сопротивления в цепи одинаковы, то:

R=R1. N

При последовательном соединении общее сопротивление увеличивается (больше большего).

Параллельное соединение.

1. Сила тока в неразветвленном участке цепи равна сумме сил токов во всех параллельно соединенных участках.

I=I1+I2+...+In+...

Параллельное соединение

2. Напряжение на всех параллельно соединенных участках цепи одинаково:    

U1=U2=U3=...=Un=...

 3. При параллельном соединении проводников проводимости складываются (складываются величины, обратные сопротивлению):

При параллельном соединении проводников проводимости складываются (складываются величины, обратные сопротивлению)

Если все сопротивления в цепи одинаковы, то: При параллельном соединении общее сопротивление уменьшается (меньше меньшего)

При параллельном соединении общее сопротивление уменьшается (меньше меньшего).

4. Работа электрического тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных участков, равна сумме работ на отдельных участках:

A=A1+A2+...+An+...  

т.к.  A=I2Rt=I2(R1+R2+...+Rn+...)t.

5. Мощность электрического тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных участков, равна сумме мощностей на отдельных участках:

P=P1+P2+...+Pn+...  

6. Т.к. силы тока во всех участках одинаковы, то:       U1:U2:...:Un:...  = R1:R2:...:Rn:...

Для двух резисторов: чем больше сопротивление, тем больше напряжение - чем больше сопротивление, тем больше напряжение.

4. Работа электрического тока в цепи, состоящей из параллельно соединенных участков, равна сумме работ на отдельных участках:

A=A1+A2+...+An+...   

т.к.     чем больше сопротивление, тем больше напряжение.

 

5. Мощность электрического тока в цепи, состоящей из параллельно соединенных участков, равна сумме мощностей на отдельных участках:

P=P1+P2+...+Pn+...  

6. Т.к. напряжения на всех участках одинаковы, то:

I1R1= I2R2=...= I3R3=...

Для двух резисторов: чем больше сопротивление, тем меньше сила тока - чем больше сопротивление, тем меньше сила тока.

Лекция по основам электротехники "Соединение резисторов. Закон Ома"

ТЕМА: Соединения резисторов. Законы Ома.

План

  1. Последовательное соединение резисторов.

  2. Параллельное соединение резисторов.

  3. Смешанное соединение резисторов.

  4. Законы Ома.

Соединение резисторов в различные конфигурации очень часто применяются в электротехнике и электронике.
Здесь мы будем рассматривать только участок цепи, включающий в себя соединение резисторов.
Соединение резисторов может производиться последовательнопараллельно и смешанно (то есть и последовательно и параллельно), что показано на рисунке 1.

hello_html_m795ea1d6.jpg

Рисунок 1. Соединение резисторов

Последовательное соединение резисторов

Последовательное соединение резисторов это такое соединение, в котором конец одного резистора соединен с началом второго резистора, конец второго резистора с началом третьего и так далее (рисунок 2).

hello_html_5fc74060.jpg

Рисунок 2. Последовательное соединение резисторов

То есть при последовательном соединении резисторы подключатся друг за другом. При таком соединении через резисторы будет протекать один общий ток. 
Следовательно, для последовательного соединения резисторов будет справедливо сказать, что между точками А и Б есть только один единственный путь протекания тока.
Таким образом, чем больше число последовательно соединенных резисторов, тем большее сопротивление они оказывают протеканию тока, то есть общее сопротивление Rобщ возрастает.
Рассчитывается общее сопротивление последовательно соединенных резисторов по следующей формуле:

Rобщ = R1 + R2 + R3+...+ Rn.

Где можно наблюдать последовательное соединение сопротивлений? — Да допустим в той же самой новогодней гирлянде. Каждая лампочка в новогодней гирлянде, как правило, обладает одинаковым сопротивлением. При последовательном соединении, если перегорает одна лампочка, то в электрической цепи будет наблюдаться разрыв и соответственно, в этом случае, новогодняя гирлянда не будет гореть полностью.

Параллельное соединение резисторов

Параллельное соединение резисторов это соединение, в котором начала всех резисторов соединены в одну общую точку (А), а концы в другую общую точку (Б) (см. рисунок 3).

hello_html_3e029b79.jpg

Рисунок 3. Параллельное соединение резисторов

При этом по каждому резистору течет свой ток. При параллельном соединении при протекании тока из точки А в точку Б, он имеет несколько путей. 
Таким образом, увеличение числа параллельно соединенных резисторов ведет к увеличению путей протекания тока, то есть к уменьшению противодействия протеканию тока. А это значит, чем большее количество резисторов соединить параллельно, тем меньше станет значение общего сопротивления такого участка цепи (сопротивления между точкой А и Б.)
Общее сопротивление параллельно соединенных резисторов определяется следующим отношением:

1/Rобщ= 1/R1+1/R2+1/R3+…+1/Rn

Следует отметить, что здесь действует правило «меньше - меньшего». Это означает, что общее сопротивление всегда будет меньше сопротивления любого параллельно включенного резистора.
Общее сопротивление для двух параллельно соединенных резисторов рассчитывается по следующей формуле:

Rобщ= R1*R2/R1+R2

Если имеет место два параллельно соединенных резистора с одинаковыми сопротивлениями, то их общее сопротивление будет равно половине сопротивления одного из них.

В этой теме можно привести множество примеров из нашей повседневной жизни, касающихся параллельного подключения сопротивлений. Параллельное соединение одинаковых сопротивлений — это наглядный пример подключения люстры с n-ым количеством ламп и с одинаковым сопротивлением для каждой лампы \рис.1\.

hello_html_me9ee0bf.jpg

рис.1

Если допустим в люстре состоящей из нескольких ламп \с одинаковым сопротивлением\ перегорела одна лампа и была произведена замена на лампочку другой мощности, — в этом случае, подключение люстры будет выглядеть как параллельное подключение с разным сопротивлением.

Какие еще можно привести примеры из практики — при параллельном подключении сопротивлений? Допустим, Вы подключили в своей квартире через удлинитель три бытовых электроприбора:

электроплиту;

стиральную машину;

телевизор.

Характер такого подключения примет значение как для параллельного подключения сопротивлений, разных по величине. То-есть, для каждого электроприбора, сопротивление имеет свое значение.

Смешанное соединение резисторов

Смешанное соединение резисторов является комбинацией последовательного и параллельного соединения. Иногда подобную комбинацию называют последовательно-параллельным соединением. 
На рисунке 4 показан простейший пример смешанного соединения резисторов.

hello_html_m5bc2e910.jpg

Рисунок 4. Смешанное соединение резисторов

На этом рисунке видно, что резисторы R2 R3 соединены параллельно, а R1, комбинация R2 R3 и R4 последовательно. 
Для расчета сопротивления таких соединений, всю цепь разбивают на простейшие участки, из параллельно или последовательно соединенных резисторов. Далее следуют следующему алгоритму:
1. Определяют эквивалентное сопротивление участков с параллельным соединением резисторов.
2. Если эти участки содержат последовательно соединенные резисторы, то сначала вычисляют их сопротивление.
3. После расчета эквивалентных сопротивлений резисторов перерисовывают схему. Обычно получается цепь из последовательно соединенных эквивалентных сопротивлений.
4. Рассчитывают сопротивления полученной схемы.

Пример расчета участка цепи со смешанным соединением резисторов приведен на рисунке 5.

hello_html_13175017.jpg

Рисунок 5. Расчет сопротивления участка цепи при смешанном соединении резисторов

Закон Ома для участка цепи

Скажу сразу, что закон Ома – основной закон электротехники и применяется для расчета таких величин, как: ток, напряжение и сопротивление в цепи.

Рассмотрим электрическую цепь, приведенную на рисунке 1.

hello_html_m29957aca.jpg

Рисунок 1. Простейшая цепь, поясняющея закон Ома

Мы знаем, что электрический ток, то есть поток электронов, возникает в цепи между двумя точками (на рисунке А и Б) с разными потенциалами. Тогда следует считать, что чем больше разность потенциалов, тем большее количество электронов переместятся из точки с низким потенциалом (Б) в точку с высоким потенциалом (А). Количественно ток выражается суммой зарядов прошедших через заданную точку и увеличение разности потенциалов, то есть приложенного напряжения к резистору R, приведет к увеличению тока через резистор.

С другой стороны сопротивление резистора противодействует электрическому току. Тогда следует сказать, что чем больше сопротивление резистора, тем меньше будет средняя скорость электронов в цепи, а это ведет к уменьшению тока через резистор.

Совокупность двух этих зависимостей (тока от напряжения и сопротивления) известна как закон Ома для участка цепи и записывается в следующем виде:

I=U/R

Это выражение читается следующим образом: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

Следует знать что:

I – величина тока, протекающего через участок цепи;

U – величина приложенного напряжения к участку цепи;

R – величина сопротивления рассматриваемого участка цепи.

При помощи закона Ома для участка цепи можно вычислить приложенное напряжение к участку цепи (рисунок 1), либо напряжение на входных зажимах цепи (рисунок 2).

hello_html_3d8a3b56.jpg

Рисунок 2. Последовательная цепь, поясняющая расчет напряжения на зажимах цепи.

В этом случае формула (1) примет следующий вид:

U = I *R

Но при этом необходимо знать ток и сопротивление участка цепи.

Третий вариант закона Ома для участка цепи, позволяющий рассчитать сопротивление участка цепи по известным значениям тока и напряжения имеет следующий вид:

R =U/I

Как запомнить закон Ома: маленькая хитрость!

Для того, что бы быстро переводить соотношение, которое называется закон Ома, не путаться, когда необходимо делить, а когда умножать входящие в формулу закона Ома величины, поступайте следующим образом. Напишите на листе бумаги величины, которые входят в закон Ома, так как показано на рисунке 3.

hello_html_127caca1.jpg

Рисунок 3. Как запомнить закон Ома.

Теперь закройте пальцем, ту величину, которую необходимо найти. Тогда относительное расположение оставшихся незакрытыми величин подскажет, какое действие необходимо совершить для вычисления неизвестной величины.

Закон Ома для полной цепи определяет значение тока в реальной цепи, который зависит не только от сопротивления нагрузки, но и от сопротивления самого источника тока. Другое название этого закона - закон Ома для замкнутой цепи. Рассмотрим смысл закона Ома для полной цепи более подробно.

Потребители электрического тока (например, электрические лампы) вместе с источником тока образуют замкнутую электрическую цепь. На рисунке 1 показана замкнутая электрическая цепь, состоящая из автомобильного аккумулятора и лампочки.

hello_html_m23437bdf.jpg

Рисунок 1. Замкнутая цепь, поясняющея закон Ома для полной цепи.

Ток, проходящий через лампочку, проходит также и через источник тока. Следовательно, проходя по цепи, ток кроме сопротивления проводника встретит еще и то сопротивление, которое ему будет оказывать сам источник тока (сопротивление электролита между пластинами и сопротивление пограничных слоев электролита и пластин). Следовательно, общее сопротивление замкнутой цепи будет складываться из сопротивления лампочки и сопротивления источника тока.

Сопротивление нагрузки, присоединенной к источнику тока, принято называть внешним сопротивлением, а сопротивление самого источника тока — внутренним сопротивлением. Внутреннее сопротивление обозначается буквой r.

Если по цепи, изображенной на рисунке 1, протекает ток I, то для поддержания этого тока во внешней цепи согласно закону Ома между ее концами должна существовать разность потенциалов, равная I*R. Но этот же ток I протекает и по внутренней цепи. Следовательно, для поддержания тока во внутренней цепи, также необходимо существование разности потенциалов между концами сопротивления r. Эта разность потенциалов па закону Ома должна быть равна I*r.

Поэтому для поддержания тока в цепи электродвижущая сила (ЭДС) аккумулятора должна иметь величину:

E=I*r+I*R

Эта формула показывает, что электродвижущая сила в цепи равна сумме внешнего и внутреннего падений напряжения. Вынося I за скобки, получим:

E=I(r+R)

или

I=E/(r+R)

Две последние формулы выражают закона Ома для полной цепи.

Закон Ома для полной замкнутой цепи формулируется так: сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна ЭДС в цепи и обратно пропорциональна общему сопротивлению цепи.

Под общим сопротивлением подразумевается сумма внешнего и внутреннего сопротивлений.

Урок 29. закон ома для участка цепи. соединения проводников - Физика - 10 класс

Физика, 10 класс

Урок 29. Закон Ома для участка цепи. Соединения проводников

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

  1. условия, необходимые для существования электрического тока;
  2. постоянный электрический ток;
  3. закон Ома для участка цепи;
  4. формула расчета сопротивления проводника с учетом свойств материала проводника и его геометрических размеров;
  5. типы соединений проводников и формулы расчета параметров электрической цепи для каждого типа.

Глоссарий по теме.

Сила тока I - скалярная величина, равная отношению заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени t, в течение которого шёл ток.

Постоянный ток - электрический ток, не изменяющийся со временем.

Последовательное соединение проводников. При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений. Все проводники включают в цепь поочередно друг за другом.

Параллельное соединение проводников. При параллельном соединении концы проводников присоединены к одной и той же паре точек.

Смешанное соединение проводников - это такое соединение, когда в цепи присутствует и последовательное, и параллельное соединение.

Узел – это точка электрической цепи, где сходится не менее трех ветвей.

Свойство проводника ограничивать силу тока в цепи, то есть противодействовать электрическому току, называют электрическим сопротивлением проводника.

Резистор или проводник - элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 335 – 340.

2. Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. - М.: Дрофа, 2009. – С. 105 – 109.

3. Элементарный учебник физики. Учебное пособие в 3 томах под редакцией академика Ландсберга Г.С.: Т.2. Электричество и магнетизм. – 12-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. С. 110 – 115.

4. Тульчинский М.Е. Качественные задачи по физике в средней школе. Пособие для учителей. Изд. 4-е, переработ. и доп. М. «Просвещение», 1972. С. 83 – 87.

5. Савельев И.В. Курс общей физики, том II. Электричество. М.: Изд. «Наука», 1970 г. С. 108.

Открытые электронные ресурсы:

http://kvant.mccme.ru/1979/02/elektrichestvo_ie_temperatura.htm

Теоретический материал для дополнительного изучения

Сложно представить нашу жизнь без электрического тока. Каждый день, не задумываясь, мы используем различные электрические приборы, в основе работы которых лежат простые и сложные электрические цепи. Какому закону подчиняются основные параметры электрических цепей? Как рассчитать эти цепи, чтобы приборы работали исправно?

Вы уже знаете, электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Для возникновения и существования электрического тока в проводнике необходимо:

  1. наличие свободных заряженных частиц;
  2. сила, действующая на них в определённом направлении, то есть наличие электрического поля в проводнике.

Различают следующие действия электрического тока:

  1. тепловое ;
  2. химическое ;
  3. магнитное .

Постоянный ток — электрический ток, у которого сила тока и направление не изменяются со временем.

Сила тока I равна отношению электрического заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения t:

За направление электрического тока условно выбрано направление движения положительно заряженных частиц, то есть в сторону, противоположную направлению движения электронов.

Для каждого проводника – твердого, жидкого и газообразного – существует определённая зависимость силы тока от приложенной разности потенциалов (напряжения) на концах проводника. Эту зависимость выражает, так называемая, вольт-амперная характеристика проводника.

Для широкого класса проводников (в т. ч. металлов ) при неизменной температуре справедлив закон Ома для участка цепи:

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка цепи:

Закон имеет простую форму, но доказать экспериментально его справедливость довольно трудно.

Закон Ома является основой всей электротехники постоянных токов. Из закона Ома вытекает, что замыкать обычную осветительную сеть проводником малого сопротивления опасно.

Основная электрическая характеристика проводника – сопротивление. От этой величины зависит сила тока в проводнике при заданном напряжении. Причиной электрического сопротивления является взаимодействие электронов при их движении по проводнику с ионами кристаллической решетки. Сопротивление проводника зависит от свойств материала проводника и его геометрических размеров.

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

где величина ρ – удельное сопротивление проводника - величина, зависящая от рода вещества и его состояния (от температуры в первую очередь). Удельное сопротивление веществ приводятся в справочных таблицах.

Омметр – прибор для измерения сопротивления.

От источника тока энергия может быть передана по проводам к устройствам, потребляющим энергию. Для этого составляют электрические цепи различной сложности. Различают последовательное, параллельное, смешанное соединения проводников.

Последовательное соединение проводников. При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений. Все проводники включают в цепь поочередно друг за другом. Главная особенность последовательного соединения заключается в том, что через все проводники протекает одинаковый ток. Если через один проводник протекает ток определенной величины, то такой же ток протекает и через все остальные. Если хотя бы в одном проводнике отсутствует ток, то он обязательно отсутствует и во всех остальных. Напряжение на концах последовательно соединенных проводников складывается. Полное сопротивление всего участка цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений всех проводников.

Последовательное соединение

Физическая величина

Формула

Сила тока

I = I1 = I2

Напряжение

U = U1 + U2

Сопротивление

R = R1 + R2

Параллельное соединение проводников. При параллельном соединении концы проводников присоединены к одной и той же паре точек.

Параллельное соединение

Физическая величина

Формула

Сила тока

I = I1 + I2

Напряжение

U = U1 = U2

Сопротивление

Узел – это точка электрической цепи, где сходится не менее трех ветвей.

Узел обозначается на схеме жирной точкой в том месте, где ветви соединяются между собой.

Смешанное соединение проводников.

Смешанным соединением проводников называют такое соединение, при котором в цепи присутствует и последовательное, и параллельное соединение.

Метод эквивалентных преобразований заключается в том, что электрическую цепь или ее часть заменяют более простой по структуре электрической цепью. При этом токи и напряжения в непреобразованной части цепи должны оставаться неизменными, т.е. такими, какими они были до преобразования. В результате преобразований расчет цепи упрощается и часто сводится к элементарным арифметическим операциям.

Расчет сопротивления сложной цепи:

Рези́стор или проводник - пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления.

Примеры и разбор решения заданий

1. Выберите один из 3 вариантов ответа:

При параллельном соединении проводников...

1) напряжение зависит от сопротивления на данном участке цепи

2) напряжение везде разное

3) напряжение везде одинаковое

Ответ: 3) напряжение везде одинаковое.

2. На участке цепи, изображенном на рисунке, сопротивление каждого из резисторов равно 24 Ом. Чему равно полное сопротивление участка при замкнутом ключе К?

Решение.

После замыкания ключа схема будет представлять собой параллельное соединение резистора с двумя последовательно соединенными резисторами.

Полное сопротивление участка при замкнутом ключе равно

(R+R)R/((R+R) + R) = 2R/3 = 16 Ом.

Ответ: 16 Ом.

Последовательное и параллельное соединение: схемы подключений

Ток в электроцепи проходит по проводникам от источника напряжения к нагрузке, то есть к лампам, приборам. В большинстве случаев в качестве проводника используются медные провода. В цепи может быть предусмотрено несколько элементов с разными сопротивлениями. В схеме приборов проводники могут быть соединены параллельно или последовательно, также могут быть смешанные типы.

mednie provodamednie provoda

Элемент схемы с сопротивлением называется резистором, напряжение данного элемента является разницей потенциалов между концами резистора. Параллельное и последовательное электрическое соединение проводников характеризуется единым принципом функционирования, согласно которому ток протекает от плюса к минусу, соответственно потенциал уменьшается. На электросхемах сопротивление проводки берется за 0, поскольку оно ничтожно низкое.

Параллельное соединение предполагает, что элементы цепы подсоединены к источнику параллельно и включаются одновременно. Последовательное соединение означает, что проводники сопротивления подключаются в строгой последовательности друг за другом.

При просчете используется метод идеализации, что существенно упрощает понимание. Фактически в электрических цепях потенциал постепенно снижается в процессе перемещения по проводке и элементам, которые входят в параллельное или последовательное соединение.

Последовательное соединение проводников

Схема последовательного соединения подразумевает, что они включаются в определенной последовательности один за другим. Причем сила тока во всех из них равна. Данные элементы создают на участке суммарное напряжение. Заряды не накапливаются в узлах электроцепи, поскольку в противном случае наблюдалось бы изменение напряжения и силы тока. При постоянном напряжении ток определяется значением сопротивления цепи, поэтому при последовательной схеме сопротивление меняется в случае изменения одной нагрузки.

posledovatelnoe soedinenieposledovatelnoe soedinenie

Недостатком такой схемы является тот факт, что в случае выхода из строя одного элемента остальные также утрачивают возможность функционировать, поскольку цепь разрывается. Примером может служить гирлянда, которая не работает в случае перегорания одной лампочки. Это является ключевым отличием от параллельного соединения, в котором элементы могут функционировать по отдельности.

Последовательная схема предполагает, что по причине одноуровневого подключения проводников их сопротивление в любой точки сети равно. Общее сопротивление равняется сумме уменьшения напряжений отдельных элементов сети.

При данном типе соединения начало одного проводника подсоединяется к концу другого. Ключевая особенность соединения состоит в том, что все проводники находятся на одном проводе без разветвлений, и через каждый из них протекает один электроток. Однако общее напряжение равно сумме напряжений на каждом. Также можно рассмотреть соединение с другой точки зрения – все проводники заменяются одним эквивалентным резистором, и ток на нем совпадает с общим током, который проходит через все резисторы. Эквивалентное совокупное напряжение является суммой значений напряжения по каждому резистору. Так проявляется разность потенциалов на резисторе.

Использование последовательного подключения целесообразно, когда требуется специально включать и выключать определенное устройство. К примеру, электрозвонок может звенеть только в момент, когда присутствует соединение с источником напряжения и кнопкой. Первое правило гласит, что если тока нет хотя бы на одном из элементов цепи, то и на остальных его не будет. Соответственно при наличии тока в одном проводнике он есть и в остальных. Другим примером может служить фонарик на батарейках, который светит только при наличии батарейки, исправной лампочки и нажатой кнопки.

В некоторых случаях последовательная схема нецелесообразна. В квартире, где система освещения состоит из множества светильников, бра, люстр, не стоит организовывать схему такого типа, поскольку нет необходимости включать и выключать освещение во всех комнатах одновременно. С этой целью лучше использовать параллельное соединение, чтобы иметь возможность включения света в отдельно взятых комнатах.

Параллельное соединение проводников

В параллельной схеме проводники представляют собой набор резисторов, одни концы которых собираются в один узел, а другие – во второй узел. Предполагается, что напряжение в параллельном типе соединения одинаковое на всех участках цепи. Параллельные участки электроцепи носят название ветвей и проходят между двумя соединительными узлами, на них имеется одинаковое напряжение. Такое напряжение равно значению на каждом проводнике. Сумма показателей, обратных сопротивлениям ветвей, является обратной и по отношению к сопротивлению отдельного участка цепи параллельной схемы.

paralelnoe soedinenieparalelnoe soedinenie

При параллельном и последовательном соединениях отличается система расчета сопротивлений отдельных проводников. В случае параллельной схемы ток уходит по ветвям, что способствует повышению проводимости цепи и уменьшает совокупное сопротивление. При параллельном подключении нескольких резисторов с аналогичными значениями совокупное сопротивление такой электроцепи будет меньше одного резистора число раз, равное числу резисторов в схеме.

В каждой ветви предусмотрено по одному резистору, и электроток при достижении точки разветвления делится и расходится к каждому резистору, его итоговое значение равно сумме токов на всех сопротивлениях. Все резисторы заменяются одним эквивалентным резистором. Применяя закон Ома, становится понятным значение сопротивления – при параллельной схеме суммируются значения, обратные сопротивлениям на резисторах.

При данной схеме значение тока обратно пропорционально значению сопротивления. Токи в резисторах не взаимосвязаны, поэтому при отключении одного из них это никоим образом не отразится на остальных. По этой причине такая схема используется во множестве устройств.

Рассматривая возможности применения параллельной схемы в быту, целесообразно отметить систему освещения квартиры. Все лампы и люстры должны быть соединены параллельно, в таком случае включение и отключение одного из них никак не влияет на работу остальных ламп. Таким образом, добавляя выключатель каждой лампочки в ветвь цепи, можно включать и отключать соответствующий светильник по необходимости. Все остальные лампы работают независимо.

Все электроприборы объединяются параллельно в электросеть с напряжением 220 В, затем они подключаются к распределительному щитку. То есть все приборы подключаются независимо от подключения прочих устройств.

Законы последовательного и параллельного соединения проводников

Для детального понимания на практике обоих типов соединений, приведем формулы, объясняющие законы данных типов соединений. Расчет мощности при параллельном и последовательном типе соединения отличается.

При последовательной схеме имеется одинаковая сила тока во всех проводниках:

I = I1 = I2.

Согласно закону Ома, данные типы соединений проводников в разных случаях объясняются иначе. Так, в случае последовательной схемы, напряжения равны друг другу:

U1 = IR1, U2 = IR2.

Помимо этого, общее напряжение равно сумме напряжений отдельно взятых проводников:

U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR.

Полное сопротивление электроцепи рассчитывается как сумма активных сопротивлений всех проводников, вне зависимости от их числа.

В случае параллельной схемы совокупное напряжение цепи аналогично напряжению отдельных элементов:

U1 = U2 = U.

А совокупная сила электротока рассчитывается как сумма токов, которые имеются по всем проводникам, расположенным параллельно:

I = I1 + I2.

Чтобы обеспечить максимальную эффективность электрических сетей, необходимо понимать суть обоих типов соединений и применять их целесообразно, используя законы и рассчитывая рациональность практической реализации.

Смешанное соединение проводников

Последовательная и параллельная схема соединения сопротивления могут сочетаться в одной электросхеме при необходимости. К примеру, допускается подключение параллельных резисторов по последовательной схеме к другому резистору или их группе, такое тип считается комбинированным или смешанным.

smeshannoe soedineniesmeshannoe soedinenie

В таком случае совокупное сопротивление рассчитывается посредством получения сумм значений для параллельного соединения в системе и для последовательного. Сначала необходимо рассчитывать эквивалентные сопротивления резисторов в последовательной схеме, а затем элементов параллельного. Последовательное соединение считается приоритетным, причем схемы такого комбинированного типа часто используются в бытовой технике и приборах.

Итак, рассматривая типы подключений проводников в электроцепях и основываясь на законах их функционирования, можно полностью понять суть организации схем большинства бытовых электроприборов. При параллельном и последовательном соединениях расчет показателей сопротивления и силы тока отличается. Зная принципы расчета и формулы, можно грамотно использовать каждый тип организации цепей для подключения элементов оптимальным способом и с максимальной эффективностью.

Закон Ома. Соединение проводников. ЗАДАЧИ на ЕГЭ

Закон Ома. Соединение проводников. ЗАДАЧИ на ЕГЭ

Формулы, используемые на уроках «Задачи по теме: Закон Ома. Соединение проводников» для подготовки к ЕГЭ по физике.


ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ


Задача № 1.   Медный проводник весом Р = 0,1 Н имеет сопротивление R = 1 мОм. Найти диаметр d его поперечного сечения. Плотность меди рп = 8,9 • 103 кг/м3, ее удельное сопротивление рс = 1,7 • 10–8 Ом•м.


Задача № 2.   Определить напряженность Е электрического поля в серебряном проводнике с радиусом поперечного сечения r = 0,5 мм при силе тока I = 2 А. Удельное сопротивление серебра р = 1,6 • 10–8 Ом•м.

Смотреть решение и ответ

 


Задача № 3.   Напряжение на стальном проводнике U = 100 В, его длина l = 200 м. Средняя скорость упорядоченного движения свободных электронов в проводнике v = 5 • 10–4 м/с. Найти концентрацию п свободных электронов в этом проводнике. Удельное сопротивление стали р = 1,2 • 10–7 Ом•м, модуль заряда электрона е = 1,6 • 10–19 Кл.

Смотреть решение и ответ

 


Задача № 4.  Между обкладками плоского конденсатора находится вещество с диэлектрической проницаемостью ε и удельным сопротивлением р. Чему равно электрическое сопротивление R этого вещества, если емкость конденсатора С?

Смотреть решение и ответ

 


Задача № 5.   Какой силы ток пройдет по проводам, соединяющим обкладки плоского конденсатора с источником напряжения, если из конденсатора удалить с постоянной скоростью v = 5 см/с диэлектрик? Площадь обкладок квадратной формы S = 300 см2, расстояние между ними d = 3 мм, диэлектрик – слюда. Диэлектрическая проницаемость слюды ε1 = 6. Напряжение на клеммах источника U = 4 В.

Смотреть решение и ответ

 


Задача № 6.   Чему равно напряжение U на катушке, содержащей N = 500 витков стального провода с диаметром витка D = 8 см, если плотность тока в ней j = 10 А/мм2 ? Удельное сопротивление стали р = 1,2 • 10–7 Ом•м.

Смотреть решение и ответ

 


Задача № 7.   Резистор из медной проволоки и амперметр включены последовательно (рис. 5-20). При температуре t0° = 0 °С сопротивление резистора R0 = 20 Ом. Сопротивление амперметра RA = 10 Ом. Какую силу тока I2 будет показывать амперметр, когда резистор нагреется до t° = 100 °С, если при t0° = 0 °С он показывает I1 = 4 А? Температурный коэффициент меди α = 4,3 • 10–3 К–1

Смотреть решение и ответ

 


Задача № 8. Угольный и железный стержни одинакового диаметра соединены последовательно. Как должны соотноситься длины этих стержней, чтобы их общее сопротивление не зависело от температуры? Температурные коэффициенты сопротивления угля и железа соответственно равны αугля = –0,08 • 10–3 К–1 и αжел = 6 • 10–3 К–1. Удельные сопротивления при 0°С этих веществ ругля = 4 • 10–5 Ом•м и ржел = 1,2 • 10–7 Ом•м.
Примечание: температурный коэффициент угля отрицателен, потому что при повышении температуры его сопротивление уменьшается.

Смотреть решение и ответ

 


Задача № 9.   Во сколько раз уменьшится сопротивление проводника без изоляции, если его согнуть пополам, а затем скрутить?

Смотреть решение и ответ

 


Задача № 10.   Участок цепи состоит из трех последовательно соединенных проводников, подключенных к источнику напряжения U = 50 В (рис. 5-22). Сопротивление первого проводника R1 = 2 Ом, второго R2 = 6 Ом, а напряжение на третьем проводнике U3 = 10 В. Найти силу тока I в этих проводниках, сопротивление третьего проводника R3 и напряжения U1 и U2 на первом и втором проводниках. 

Смотреть решение и ответ

 


Задача № 11.  Электрическую лампу сопротивлением Rл = 200 Ом, рассчитанную на напряжение Uл = 100 В, надо питать от сети с напряжением Uобщ = 220 В. Какой длины l вольфрамовый проводник с диаметром поперечного сечения d = 0,4 мм надо включить последовательно с лампой, чтобы она не перегорела? Удельное сопротивление вольфрама р = 5,5 • 10–8 Ом•м.

Смотреть решение и ответ

 


Задача № 12.   N = 10 ламп, рассчитанных на напряжение Uл = 2,5 В и силу тока Iл = 0,1 А, надо соединить параллельно. Для их питания имеется источник напряжением Uобщ = 6 В. Резистор какого сопротивления R надо подключить последовательно к этому источнику (рис. 5-24), чтобы лампы не перегорели? 

Смотреть решение и ответ

 


Задача № 13.   Кабель состоит из двух стальных жил с площадью поперечного сечения S1 = 0,4 мм2 каждая и четырех медных жил с площадью поперечного сечения S2 = 0,8 мм2 каждая. Найти падение напряжения U на каждых l = 2 км кабеля при силе тока в нем I = 0,2 А. Удельное сопротивление стали p1 = 1,2 • 10–7 Ом•м, удельное сопротивление меди р2 = 1,7 • 10–8 Ом•м.

Смотреть решение и ответ

 


Задача № 14.   Сопротивление одного из последовательно соединенных проводников в N = 4 раза больше сопротивления другого. Во сколько раз изменится сила тока в цепи, если эти проводники включить параллельно, а напряжение на них оставить прежним?

Смотреть решение и ответ

 


Задача № 15.   Четыре одинаковых сопротивления R соединяют всеми возможными способами. Определить общие сопротивления во всех этих случаях.

Смотреть решение и ответ

 

Задача № 16.   Если вольтметр включить последовательно с резистором R1 = 100 Ом, то он покажет напряжение U1 = 40 В при напряжении на данном участке цепи U = 120 В. Какое напряжение U2 покажет вольтметр, если к нему подключить последовательно резистор R2 = 30 Ом, а напряжение U оставить прежним?

Смотреть решение и ответ

 

Задача № 17.   Напряжение на концах участка цепи, изображенного на рис. 5-28, равно Uобщ. Найти силу тока Iобщ в его неразветвленной части, если сопротивления равны R. 

Смотреть решение и ответ

 

Задача № 18.   К проволочному кольцу в двух точках а и b присоединены подводящие ток провода (рис. 5-29). В каком отношении делят точки а и b длину окружности кольца, если общее сопротивление Rобщ получившегося участка цепи n = 4,5 раза меньше сопротивления R проволоки, из которой сделано кольцо? 

Смотреть решение и ответ

 

Задача № 19.  Сопротивление гальванометра Rг = 400 Ом. При прохождении через него тока силой I0 = 0,2 мА стрелка гальванометра отклоняется на одно деление. Вся шкала гальванометра имеет N = 100 одинаковых делений. Если к этому гальванометру подключить один шунт, то он сможет измерять токи силой до I1 = 2 А, а если к нему подключить другой шунт, то он сможет измерять токи силой до I2 = 8 А. Найти сопротивления R1 и R2 этих шунтов. 

Смотреть решение и ответ

 

Задача № 20.  Если к амперметру, рассчитанному на предельный ток силой IА = 10 А, подсоединить шунт сопротивлением Rш = 1 Ом, то цена деления амперметра увеличится в N = 10 раз. Какое добавочное сопротивление Rд.c. следует подключить к этому амперметру, чтобы им можно было измерять напряжение до U = 150 В?

Смотреть решение и ответ

 

Задача № 21.   Из проводника сопротивлением R = 10 Ом сделали два одинаковых кольца с перемычками по диаметру и присоединили их к источнику напряжения U = 100 В (рис. 5-36, а). Найти силу тока I в неразветвленном участке цепи. Сопротивлением соединительных проводов можно пренебречь. 

Смотреть решение и ответ

 


Это конспект по теме «Закон Ома. Соединение проводников. ЗАДАЧИ на ЕГЭ». Выберите дальнейшие действия:

 

Закон

Ом • Закон Ома

Закон

Ом объясняет связь между напряжением и током, протекающим через резисторы.

Закон Ом : Ток, протекающий через любой резистор, прямо пропорционален напряжению, приложенному к его концам.

Математически закон Ома дается V = IR
, где

В = Напряжение,

I = ток,

R = сопротивление

Закон

Ома широко используется в электротехнике для решения цепей.Схема - это комбинация источника напряжения и резисторов, образующих замкнутый контур (как показано выше).

Утверждение закона Ома является экспериментально полученным утверждением. Джордж выполнил различные эксперименты на резисторе 1 кОм и, наконец, опубликовал трактат в 1827 году.

Основы закона Ома: напряжение, ток и сопротивление

Закон

Ома касается трех основных электрических свойств: напряжения, тока и сопротивления. Давайте разберемся с ними индивидуально.

Напряжение: Мы все знаем о магните, который притягивает железо к себе.Магнит делает это, потому что у него есть магнитное поле, которое сильнее в непосредственной близости и которое становится слабее с увеличением расстояния. Подобно магнитному полю, подобное электрическое поле существует в природе. Технически это электрическое поле называется электрическим потенциалом. Разность напряжений или потенциалов - это измерение напряженности электрического поля между двумя точками.

Ток: металлический проводник имеет большое количество свободных валентных электронов, которые непрерывно движутся внутри него.Источник напряжения, подключенный к проводнику, заставляет эти электроны течь от отрицательной клеммы батареи к положительной клемме. Электрический ток является мерой потока заряда.

Сопротивление: хотя электрический проводник несет большое количество свободных электронов, он также содержит атомы и другие связанные электроны. Во время своего движения свободные электроны также сталкиваются со связанными электронами и атомами. При этом они теряют свою энергию. Сопротивление - это измерение этого противодействия, с помощью которого связанные электроны и атомы сопротивляются движению свободных электронов.

Зачем вам нужен закон Ома?

Поскольку мы практически изучаем закон, важно ответить на BIG WHY. Мы уже знаем, что ток, напряжение и сопротивление являются тремя основными электрическими свойствами. Давайте посмотрим, как мы можем применить отношения Ома (V = IR) в реальной жизни.

Электронагреватель

Рассмотрим нагреватель, подключенный к настенной розетке 220 В переменного тока с сопротивлением 20 Ом.Если мы хотим узнать ток, протекающий через нагреватель, мы можем легко сделать это, используя уравнение: V = IR,

I = V / R = 220 В переменного тока / 50 Ом = 4,4 A

найти неизвестный резистор

Рассмотрим неизвестный резистор, к которому приложено 120 вольт. Ток равен 6 А. Опять же, изменив исходное уравнение, мы можем вычислить неизвестное сопротивление, то есть

.

R = V / I = 120 В / 12 A = 10 Ом

Чтобы узнать, сколько входных напряжений предоставляется

Рассмотрим третий случай, когда резистивный элемент 35 Ом подключен к неизвестному источнику напряжения.В то время как ток, протекающий через цепь, составляет 10 А, мы заинтересованы в поиске вольт, связанных с источником входного сигнала. К счастью, мы можем использовать исходное утверждение, чтобы найти это, V = IR = 10 A * 35 Ω = 350 В

Роль метрических префиксов в законе Ома

Метрические префиксы - это буквы, которые используются вместе с цифрами. В настоящее время на практике применяются 21 метрический префикс (приблизительно). Каждый префикс представляет определенное число. Наличие метрических префиксов позволяет нам выражать очень меньшее и очень большое число.Давайте сначала посмотрим на метрические префиксы:

  1. йокто = 10 -24 = 0 000 000 000 000 000 000 000 001
  2. zepto = 10 -21 = 0 000 000 000 000 000 000 001
  3. atto = 10 -18 = 0 000 000 000 000 000 001
  4. фемто = 10 -15 = 0 000 000 000 000 001
  5. пико = 10 -12 = 0 000 000 000 001
  6. нано = 10 -9 = 0 000 000 001
  7. микро = 10 -6 = 0.000 001
  8. милли = 10 -3 = 0,001
  9. сенти = 10 -2 = 0,01
  10. деци = 10 -1 = 0,1
  11. ед. = 10 0 = 1
  12. дека = 10 1 = 1 0
  13. гекто = 10 2 = 1 00
  14. кг = 10 3 = 1 000
  15. мега = 10 6 = 1 000 000
  16. гигабайт = 10 9 = 1 000 000 000
  17. тера = 10 12 = 1 000 000 000 000
  18. peta = 10 15 = 1 000 000 000 000 000
  19. экз = 10 18 = 1 000 000 000 000 000 000
  20. дзета = 10 21 = 1 000 000 000 000 000 000 000
  21. йота = 10 24 = 1 000 000 000 000 000 000 000 000

Допустим, вы измеряете ток со значением 0.000 001 A. Написание такого числа является трудной задачей, а упоминание нулей кому-то еще более утомительно. Знание метрического префикса пригодится здесь, и вы можете просто выразить 0. 000 001 1 микроампер. Из всех 21 ряда есть несколько значений, которые вы должны держать под рукой:

prefixes-and-ohms-law

Почему они важны?

  1. Часто резисторов рассчитаны на в кОм (кОм) и мОм (МОм) .
  2. Ток рассчитан на миллиампер (мА), и микроампер (мкА) .
Как мы используем их в наших омических цепях?

Рассмотрим резистор 5 кОм (5000 Ом), подключенный к источнику 12 В. Давайте используем наше уравнение I = V / R, чтобы найти ток, протекающий по цепи.

I = V / R = 12 В / 5000 Ом = 0,0024 A = 2,4 * 10-3 A = 20,4 мА

Приведенный выше расчет довольно утомителен. Для сложных расчетов это может оказаться проблематичным.

Существует альтернативный способ обработки префиксов. В то время как мА представляет собой 0,001, оно обратно пропорционально кА.1 мА = (1 / кА). Мы можем использовать эту обратную методику:

  • милли = 1 / кило
  • микро = 1 / Мега
  • нано = 1 / гига

Давайте применим это правило к предыдущему случаю:

I = V / R = 12 В / 5 кОм = (12 В / 5 Ом) m = 20,4 мА

Начинающий может запутать эти вычисления. Тем не менее, вы можете освоить их после некоторой практики.

закон Ома и сила

Хотя напряжение, ток и сопротивление являются тремя основными электрическими свойствами, четвертый игрок - это сила.

Как мы можем связать власть с тремя другими свойствами? Первый закон Джоуля ответит на это.

Джеймс Прескотт Джоул провел различные эксперименты на проводниках и обнаружил, что количество тепла, генерируемого в проводниках, прямо пропорционально квадрату тока, умноженному на сопротивление.

Математически,

P = I 2 R

Мы можем использовать другие уравнения закона, чтобы получить 12 различных формул.

Давайте подведем итоги вышеприведенного обсуждения в инфографику:

ohms-law-infographic

,Закон
Ом - Простая английская Википедия, свободная энциклопедия

Закон Ома гласит, что в электрической цепи ток, проходящий через резистор между двумя точками, связан с разностью напряжений между двумя точками и связан с электрическое сопротивление между двумя точками.

Пример) р знак равно В я {\ displaystyle R = {\ frac {V} {I}}}

Где I - ток в амперах, В, - это разность потенциалов в вольтах, а R - это постоянная, измеренная в омах, называемая сопротивлением.

Ток прямо пропорционален потере напряжения через резистор. То есть, если ток удваивается, то и напряжение увеличивается. Чтобы ток протекал через сопротивление, на этом сопротивлении должно быть напряжение. Закон Ома показывает взаимосвязь между напряжением (V), током (I) и сопротивлением (R). Это можно записать тремя способами:

я знак равно В р или В знак равно я р или р знак равно В я {\ displaystyle I = {\ frac {V} {R}} \ quad {\ text {or}} \ quad V = IR \ quad {\ text {or}} \ quad R = {\ frac {V} {I }}} ,

Изложение закона Ома. Закон Ома гласит, что «ток, протекающий в проводнике, прямо пропорционален разности потенциалов, приложенной к его концам, при условии, что физические условия и температура проводника остаются постоянными».

Напряжение [изменить | изменить источник]

Напряжение - это количество энергии между двумя точками в цепи. Эти две точки имеют разные заряды, один выше, а другой ниже. Разница между этими двумя точками заряда заключается в том, как мы измеряем напряжение.Единицей «вольт» является имя итальянского физика Алессандро Вольта, который создал первую химическую батарею. Буква «V» обозначает напряжение.

Ток [изменить | изменить источник]

Ток - это скорость заряда. Чем выше заряд, тем быстрее ток. Ток связан с электронами, протекающими по цепи. Текущий измеряет, как быстро идут электроны. Единицей тока является «Ампер», и обычно человек записывает его как «Ампер». Буква «я» может представлять собой ток.

Сопротивление [изменить | изменить источник]

Сопротивление - это то, насколько цепь сопротивляется потоку заряда. Это гарантирует, что заряд не течет слишком быстро и не повредит компоненты. В цепи лампочка может быть резистором. Если электроны протекают через лампочку, лампочка загорится. Если сопротивление высокое, то лампа будет тусклее. Единицей сопротивления является «Ω», которая называется омега, и произносится как «ом», это имя изобретателя закона Ома.18 электронов. [2]

Circuit 1

Например, ученый знает, что значение напряжения составляет 20 В. Сопротивление известно, что в лампочке, составляет 10 Ом. Теперь нам нужно найти другую неизвестную переменную, которая является текущей. Формула закона Ома может быть использована для ее решения. С двумя известными переменными, V (напряжение) и R (сопротивление), единственной переменной, которую нужно найти, является I (ток).

20 В = 10 Ом * I

I = 2A

В задаче ученый всегда получает достаточно информации для решения других ценностей, единственное, что ученый должен запомнить - это формула закона Ома.Затем он используется с тем, что дано для решения неизвестной части. В приведенном выше примере ток составляет 2 А.

[1]

  1. ссылка, Get; facebook; Twitter; Pinterest; Эл. адрес; Приложения, Другое. «Калькулятор закона Ома | Вычислить напряжение, сопротивление и силу тока». Получено 2019-08-21.
,Закон

Ом

Закон

Ома показывает линейную зависимость между напряжением и током в электрической цепи.

Падение напряжения и сопротивление резистора задают постоянный ток, протекающий через резистор.

По аналогии с потоком воды мы можем представить электрический ток как ток воды через трубу, резистор как тонкую трубу, которая ограничивает поток воды, напряжение как перепад высот воды, который обеспечивает поток воды.

формула закона Ома

Ток I резистора в амперах (A) равен сопротивлению резистора напряжение V в вольтах (В), деленное на сопротивление R в омах (Ом):

В - падение напряжения на резисторе, измеренное в вольтах (В).В некоторых случаях закон Ома использует букву E для обозначения напряжения. E обозначает электродвижущую силу.

I - электрический ток, протекающий через резистор, измеренный в амперах (A)

R - сопротивление резистора, измеряется в Ом (Ω)

Расчет напряжения

Когда мы знаем ток и сопротивление, мы можем рассчитать напряжение.

Напряжение V в вольтах (В) равно току I в амперах (A), умноженному на сопротивление R в омах (Ом):

Расчет сопротивления

Когда мы знаем напряжение и ток, мы можем рассчитать сопротивление.

Сопротивление R в омах (Ом) равно напряжению V в вольтах (В), деленному на ток I в амперах (A):

Поскольку ток определяется значениями напряжения и сопротивления, формула закона Ома может показать, что:

  • Если мы увеличим напряжение, ток увеличится.
  • Если мы увеличим сопротивление, ток уменьшится.
Пример №1

Найти ток электрической цепи с сопротивлением 50 Ом и напряжением питания 5 Вольт.

Решение:

В = 5 В

R = 50Ω

I = В / R = 5 В / 50 Ом = 0,1 А = 100 мА

Пример №2

Найти сопротивление электрической цепи, которая имеет напряжение питания 10 Вольт и ток 5 мА.

Решение:

В = 10 В

I = 5 мА = 0,005A

R = В / I = 10 В / 0,005 А = 2000 Ом = 2 кОм

Закон

Ом для цепи переменного тока

Ток нагрузки I в амперах (A) равен напряжению нагрузки V Z = V в вольтах (В), деленному на полное сопротивление Z в омах (Ом):

В - падение напряжения на нагрузке, измеряется в Вольтах (В)

I - электрический ток, измеренный в амперах (A)

Z - полное сопротивление нагрузки, измеряется в Ом (Ω)

Пример № 3

Найти ток в цепи переменного тока с напряжением питания 110 В ± 70 ° и нагрузкой 0.5kΩ∟20 °.

Решение:

В = 110 В∟70 °

Z = 0,5 кОм20 ° = 500 кОм20 °

I = В / Z = 110 В ~ 70 ° / 500 Ом ~ 20 ° = (110 В / 500 Ом) ∟ (70 ° -20 °) = 0,22 А ~ 50 °

Калькулятор закона Ома (краткая форма)

Ом закон калькулятора: рассчитывает соотношение между напряжением, током и сопротивлением.

Введите 2 значений, чтобы получить третье значение, и нажмите кнопку Рассчитать :

закон закона Ома II ►


См. Также

,Принципиальная схема закона

Ом [Как читать символы] • Закон Ома

Простая принципиальная схема Ома содержит сопротивление, соединенное последовательно с источником постоянного напряжения.

ohms-law-circuit-diagram

Две параллельные линии, одна из которых имеет сравнительно большую длину, представляют источник постоянного тока, а зигзагообразный символ представляет резистор. В то время как простые линии используются для представления проводов.

Приведенная выше диаграмма верна для общего случая, практически нам нужно добавить амперметр и вольтметр для целей измерения.Теперь наша диаграмма с инструментами будет выглядеть так:

ohm-law-circuit-diagram-with-instruments

Давайте разберемся в компонентах нашей принципиальной схемы.

Батарея

: это источник постоянного напряжения, обеспечивающий питание внутренней цепи. Когда мы изучали утверждение Ома: V = IR. На самом деле, V - это аккумулятор или источник напряжения, который питает всю цепь.

Амперметр

: считывает ток, который течет по всей цепи. Помните, что амперметр всегда подключается последовательно к цепи.

Вольтметр: считывает напряжение на резисторе. Помните, что вольтметр всегда включается параллельно компоненту.

Теперь давайте начнем изучать базовую математику права, используя 5 различных примеров.

Пример 1: батарея 10 В подключается последовательно с сопротивлением 20 кОм. Найти ток, протекающий по цепи.

Решение

: Использование V 1 = I 1 R 1 .

I 1 = V 1 / R 1 = 0.5 мА

Пример 2: источник 15 В соединяется с неизвестным резистором. Значение тока измеряется как 5 мА. Найдите значение R.

Решение: R 2 = V 2 / I 2 = 15 В / 5 мА = 3 кОм

Пример 3: резистор 50 кОм включается с переменным напряжением 25 В постоянного тока. Найти значение неизвестного тока, который течет через эту цепь.

Решение: I 3 = V 3 / R 3 = 25 В / 50 к = 0,5 мА

Пример 4. Рассеиваемая мощность при сопротивлении 29 кОм составляет 15 Вт.Найти значение тока и входного напряжения, подаваемого источником.

Решение: Здесь будут использоваться формулы: I = SQRT (P / R) и V = SQRT (P * R). Вы можете узнать обо всех этих формулах из Ohmic Wheel.

Пример 5: R5 = 10 Ом и P5 = 20 Вт

Решение

: V5 = 14,14 и I5 = 1,414

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о