Закон ома что это: Закон Ома простыми словами | Статьи ЦентрЭнергоЭкспертизы

Закон Ома простыми словами | Статьи ЦентрЭнергоЭкспертизы

Из школьного курса физики многим из нас наверняка известен закон Ома, хотя для большинства это знание не дает гарантии его понимания. Тем не менее, он является базовым для всех людей связанных с электрикой и электроникой, поэтому попробуем найти простое объяснение одному из главных законов электротехники. Для начала попробуем разобраться с основными понятиями физики, характеризующими простейшую электрическую цепь.

1. Электрический ток можно представить в виде потока свободных заряженных частиц (электронов), протекающих в проводнике. Чем большее количество электронов проходит через него за единицу времени, тем больше сила тока I, физическая величина, измеряемая в амперах (А).
2. Движение свободных электронов не происходит само по себе, оно обусловлено разностью потенциалов, приложенных к обоим концам проводника и определяющих другую физическую величину – напряжение. Чем выше величина напряжения U, измеряемого в вольтах (В) тем больше поток электронов.
3. В процессе движения свободные электроны сталкиваются с атомами кристаллической решетки металла проводника, вызывая его разогрев. «Потревоженные» атомы оказывают дополнительное препятствие передвижению заряженных частиц, такое свойство материалов, через которые вынужден протекать ток, называется электрическим сопротивлением R и измеряется в омах (Ом).

Итак, мы подошли непосредственно к закону, открытому эмпирическим путем немецким физиком Георгом Симоном Омом, имя которого закон и носит.

Суть и разнообразие формулировок закона

Как становится очевидным, Ом вывел взаимную зависимость напряжения, силы тока и сопротивления нагрузки для участка цепи (коим, собственно, эта нагрузка является), которая оказалась фундаментальным физическим законом. Согласно ему сила тока, протекающая через участок цепи, пропорциональна приложенному к нему напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению этого участка:

I = U/R,

в иной интерпретации он выглядит как:

U = I·R или R = U/I.

Эти простейшие физические формулы справедливы для участка цепи питаемого постоянным током, в несколько видоизмененном виде законы Ома действительны для полной (замкнутой) цепи или для любых электрических цепей, питаемых переменным током.

Для полной цепи необходимо учитывать как сопротивление нагрузки, так и включенное с ним последовательно внутреннее сопротивление источника питания r, величина напряжения при этом равна ЭДС источника ε. Закон Ома в этом случае выглядит как:

I = ε⁄(R+r)·

В случае переменного тока приходится учитывать реактивный характер нагрузок, поэтому активное сопротивление R следует заменить полным сопротивлением Z, учитывающим реактивные составляющие.

Чтобы понять суть закона, на практике часто приводят примеры из гидравлики, где:

• роль напряжения исполняет водонапорная башня;
• роль тока поток воды в отводящей трубе;
• аналог сопротивления диаметр самой трубы.

Легко представить, что чем выше резервуар с водой, тем больше потенциальная энергия ею запасенная (аналог напряжения) и тем сильнее будет напор жидкости в трубе (сила тока), определяющий расход. Кроме того на расход жидкости влияет диаметр трубы (аналог сопротивления) – чем он меньше (сопротивление выше) тем меньше расход.

Запомнить формулы закона Ома для участка цепи проще воспользовавшись треугольником Ома, разбитым на три части. В верхней, представляющей собой числитель находится U, в разбитом надвое знаменателе (нижняя часть) расположены I и R. Прикрывая искомую величину, мы получаем формулу для ее определения.

Смотрите также другие статьи :

Как сопротивление влияет на падение напряжения?

Предположим такой отрезок кабеля понадобится для питания нагрузки током в 10 А, соответственно падение напряжения на кабеле составит почти 12 В. Для сети 220 В такая разница мало критична и в худшем случае может грозить незначительная потеря мощности.

На что влияет направление вращения фаз

По сути, это направление, в котором должно вращаться магнитное поле, определяющее направление вращения ротора в трехфазных асинхронных электродвигателях. На практике мы видим, что направление вращения ротора в асинхронных двигателях очень просто поменять переменой всего двух фаз местами, при этом меняется чередование фаз с прямой на обратную последовательность.

Закон Ома в физике

Закон Ома – это важнейший закон электрического тока. Данный закон носит имя немецкого физика Георга Ома.

Закон Ома для участка цепи

Если измерить одновременно напряжение на концах проводника (U) и силу тока (I), который течет через него, то будет получено: сила тока на участке проводника пропорциональна напряжению между концами избранного участка. В математической записи данный закон имеет вид:

где R — электрическое сопротивление проводника (сопротивление). Часто закон Ома для участка цепи записывают как:

Выражения (1) и (2) отображают то факт, что при установленном напряжении на концах проводников, имеющих разные сопротивления, сила тока будет уменьшаться с ростом сопротивления (R). Это обозначает, что рост сопротивления проводника — это то же самое, что увеличение помех, испытываемых носителями заряда при движении по проводнику под воздействием напряжения. Формулы (1) и (2) — это выражения закона Ома для участка цепи не содержащего источник напряжения (однородного участка).

Для неоднородного участка цепи закон Ома трансформируется в выражение вида:

гдеразность потенциалов начала и конца участка цепи; — электродвижущая сила источника тока; —сопротивление рассматриваемого участка цепи. Если выбор положительного ЭДС совпадает с направлением движения положительных зарядов, то считают большей нуля.

Закон Ома справедлив, когда сопротивление является постоянным для рассматриваемого проводника, то есть не зависит от приложенного напряжения и силы тока. К таким проводникам относят металлы, уголь, электролиты. Для ионизированных газов закон Ома в виде (1,2) можно применять только при малых напряжениях, которые не влияют на сопротивление вещества.

Закон Ома для замкнутой цепи, имеющей источник тока

Для замкнутой цепи с источником тока закон Ома записывают как:

где — сопротивление источника тока, R- внешнее сопротивление цепи.

Закон Ома в дифференциальной форме

Если трубки тока являются цилиндрами с постоянной площадью сечения (S), что закон Ома используют в виде (1) или (2), а сопротивление рассчитывают как:

где — удельное сопротивление вещества, — длина проводника. Если форма проводника отличается от цилиндрической, то выражение (5) для расчёта сопротивления часто применять нельзя. Тогда Закон Ома используют в дифференциальной форме:

где — вектор плотности тока; — удельная проводимость вещества; — вектор напряженности поля в точке рассмотрения. Если вещество является однородным и изотропным, то поле внутри проводящего вещества при наличии тока в большинстве случаев совпадает с электростатическим полем. Это приводит к тому, что в таком проводнике линии напряженности совпадают линиями тока.

Говорят, что выражение (6) характеризует электрическое состояние вещества в точке. Выражение закона Ома в виде (1) — называют интегральным, в отличие от формулы (6).

Примеры решения задач

Мощь и сила электричества: Что такое закон Ома

Итак, электрический ток начинает движение по цепи под действием напряжения. Но, оказывается, электроны не могут двигаться по электрической цепи беспрепятственно: они сталкиваются между собой и с атомами, то есть, встречают на своём пути сопротивление. Из-за этих ударов и столкновений часть энергии движущихся электронов превращается в тепло (так же, как превращается в тепло часть энергии молота, ударившего по наковальне).

Напряжение и сопротивление — это важные характеристики электрической цепи, с которыми необходимо считаться. Напряжение цепи, создаваемое источником тока, даёт толчок (скорость) электронам, заставляя двигаться их в определённом направлении, а сопротивление цепи забирает у движущихся электронов энергию и превращает её в другие виды энергии.

Знаете ли вы, почему соединительные провода (кабели, шнуры) в электрических цепях делают чаще всего из меди? Потому что этот металл слабо «сопротивляется» электрическому току, и электроны легко передвигаются по нему от источника к потребителю.

Если же провода сделать, например, из стали, у которой сопротивление в 7 раз больше, чем у меди, то такие провода, «сопротивляясь» движущимся электронам, будут отбирать у них энергию, сильно нагреваться, и могут даже расплавиться.

Стоит отметить, что сопротивление провода (проводника) зависит не только от вещества, из которого он сделан. Экспериментально установлено, что сопротивление провода растёт при увеличении длины и уменьшении его диаметра — чем длиннее и тоньше проводник, тем труднее электронам двигаться по нему. Именно поэтому нить накаливания в лампочке делают не только тонкой, но и длинной за счёт того, что ей придают спиралевидную форму.

Сопротивление обозначается буквой R и рассчитывается по формуле:

Физический смысл

Электрическое сопротивление характеризует способность проводника противо­действовать электрическому току.

Обобщенный закон Ома

Содержание:

Обобщенный закон Ома

Закон Ома, выраженный в виде уравнения, определяет соотношение между током и напряжением в пассивной части электрической цепи.

На активной цепи, который определяет ток, напряжение и отношения ЭДС из уравнения. площадь положительного напряжения.

Эта формула представляет собой обобщенный закон Ома или закон Ома для цепи, которая содержат ЭДС.

Уравнение входит в закон Ома с тем же символом, когда направления тока, напряжения и ЭДС совпадают. В случае ЭДС при действии в направлении, противоположном положительному направлению тока, в выражении вводится символ «-».

Закон Ома распространяется на ответвления и одноконтурные замкнутые цепи.

Пример 1 создания потенциального графика:

Создайте диаграмму потенциала одной цепи.

Решение: Перерисовать указанный контур и вывести внутреннее сопротивление ЭДС через границу. Указывает точки контура.

1. Выберите положительное направление тока I и определите его значение, используя обобщенный закон Ома.
2. Для базовой точки возьмите точку а. Найти потенциал оставшихся точек.

В системе координат создайте потенциальную диаграмму.

Распределение тока по ветви электрической цепи следует первому закону, а распределение напряжения по части цепи — по второму закону.

В соответствии с законом Ома, есть основа для теории электрических цепей.

• Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю:
• Где я — число ветвей, которые сходятся к конкретному узлу.
• То есть сумма распространяется на ток ветви, который сходится к рассматриваемому узлу.

Примеры первого закона.
Количество уравнений, составленных по первому закону Кирхгофа, определяется следующим образом:

Количество узлов в рассматриваемой цепочке.

Знак тока в уравнении получается с учетом выбранного положительного направления. Знак тока одинаков, если ток направлен одинаково на конкретный узел.

Например, для узла, показанного выше, назначьте знак «+» для тока, протекающего через узел, и знак «-» для тока, протекающего через узел.

• Далее первое уравнение закона Кирхгофа записывается следующим образом:
• Уравнение, составленное по первому закону, называется узлом.

Этот закон представляет тот факт, что заряд не хранится и не потребляется в узле. Общий заряд, достигающий узла, равен общему заряду, покидающему узел в течение того же периода.

В замкнутой цепи алгебраической суммы ЭДС эта схема равна алгебраической сумме падений напряжения элементов этой схемы.

Номер элемента (резистора или источника напряжения) в рассматриваемой цепи.
Количество уравнений, составленных по второму закону Кирхгофа, определяется следующим образом:

Где число ветвей в электрической цепи?

Количество идеальных источников ЭДС. Для каждого проводника — твердый, жидкий, газ — существует определенная зависимость силы тока от приложенной характеристики напряжение-вольт-ампер (CVC). Он имеет простейшую форму металлического проводника и раствора электролита (рис. 5.2) и определяется по закону Ома.

Согласно закону Ома для однородного (без внешней силы) участка цепи, сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R.

• Единица сопротивления — Ом ([R] = 1 Ом). Ом — это сопротивление проводника, которое позволяет току 1 А протекать при напряжении 1 В.

Сопротивление зависит от свойств, формы и геометрических размеров проводника. Для равномерного цилиндрического проводника

Длина проводника, площадь поперечного сечения.

Удельное сопротивление проводника с длиной r 1 м и поперечным сечением зависит от природы и температуры проводника ([r] = Ом.м).

• Получите закон Ома для однородных сечений дифференциальной цепочки форм. Для этого выберите основной цилиндрический объем с генератором рядом с точкой внутри проводника и в этой точке, параллельной вектору плотности тока j.

В сложных цепях есть соединения, которые не происходят ни от последовательных, ни от параллельных. К таким соединениям относятся трехлучевые звезды и треугольники сопротивления. Во многих случаях их взаимные эквивалентные преобразования могут упростить схему и привести ее к цепям со смешанным резистором (параллельным и последовательным). В этом случае сопротивление звезды или треугольника необходимо пересчитать определенным образом.

Смотрите также:

Закон Ома для участка цепи

Закон Ома для участка цепи определяет зависимость между силой тока в проводнике и напряжением (разностью потенциалов) между двумя точками этого проводника. Эти точки ещё называют сечениями. Почему? Проводник, каким бы он ни был (круглым, квадратным или любой другой формы) можно мысленно рассечь (см. рис. 1). Это и будет сечение. А ещё есть понятие площадь поперечного сечения (обычно, когда говорят «сечение» по отношению к проводнику, то как раз и подразумевают площадь поперечного сечения, но это уже другая тема).

Рис. 1. Сечение проводника.

В 1826 г. немецким учёным Георгом Омом (1787-1854) было замечено, что отношение разности потенциалов (напряжения) на концах металлического проводника к силе тока является величиной постоянной, то есть:

U/I = R = const

Определение закона Ома для участка цепи следующее

I = U/R

Единица измерения омического сопротивления в СИ – ом (Ом). Проводник имеет сопротивление 1 Ом, если при силе тока в этом проводнике 1 А разность потенциалов (напряжение) на его концах равна 1 В, то есть

 
1 Ом = 1 В / 1 А

Рис. 2. Сопротивление проводника.

Делитель напряжения

Задача, в общем-то, не сложная. Требуется подобрать два резистора таким образом, чтобы падение напряжения на одном из них составляло 3 вольта, а на втором – (12 – 3) = 9 вольт (для нашего примера). Кроме того, необходимо знать ток, который должен протекать в цепи. Допустим, что в нашем случае ток должен быть равен 50 мА (0,05 А). Тогда, используя закон Ома для участка цепи, вычислим полное сопротивление цепи, то есть общее сопротивление резисторов R1 и R2:

R = U/I = 12 В / 0,05 А = 240 Ом

Поскольку на любом участке цепи из последовательно включенных элементов ток одинаков, то вычислить сопротивление резисторов R2 и R1 не составит труда:

R1 = U1 / I = 9 / 0,05 = 180 Ом
R2 = U2 / I = 3 / 0,05 = 60 Ом

Если интересно, то вы можете немного поэкспериментировать с делителем напряжения при помощи представленного ниже флэш-ролика (рис. 3). Для изменения входного напряжения и сопротивления резисторов воспользуйтесь соответственными “ползунками” или непосредственно введите данные в поля жёлтого цвета. Если флэш-ролик не отображается или не работает, то вам придётся настроить (или заменить) ваш браузер и/или установить (обновить) флэш-плеер.

Рис. 3. Делитель напряжения.

Как зажечь (но не сжечь) светодиод?

Надо сказать, что сейчас в магазинах довольно много разных «мигающих» и прочих светодиодов, которые на самом деле являются электронными устройствами, встроенными в корпус светодиодов. Такие устройства можно подключать непосредственно к источнику питания, без гасящего резистора. Однако мы здесь будем говорить об обычных светодиодах.

Схема включения светодиода показана на рис. 4. При включении светодиода в цепь постоянного тока необходимо соблюдать полярность (см. документацию на светодиод).

Итак, главное, что нам нужно знать:

• Максимальное напряжение
• Максимально допустимый ток светодиода

Итак, допустим, что мы зачем-то хотим установить светодиод на автомобиль. Напряжение бортовой сети автомобиля при исправном оборудовании не может превышать 15 В. На это напряжение и будем рассчитывать. Допустим, что максимальный ток нашего светодиода составляет 20 мА (0,02 А). Далее нам необходимо учесть тот факт, что на любом полупроводнике (коим является и светодиод) падает какое-то напряжение. Для светодиодов это обычно 1,5…2 В. Примем его для нашего случая равным 2 В.

Поскольку резистор и светодиод будут подключены последовательно, то максимально возможное напряжение на резисторе для нашего примера будет

U1 = U – Ud = 15 – 2 = 13

Где

U1 – напряжение на гасящем резисторе R1

U – входное напряжение

Ud – напряжение, падающее на светодиоде

R = U1 / I = 13 / 0,02 = 650 Ом

Ну и кроме того предоставлю вам возможность закрепить полученный материал с помощью флэш-ролика (рис. 4).

Рис. 4. Подключение светодиода.

См. также:

Закон Ома — Викизнание… Это Вам НЕ Википедия!

Закон Ома связывает величину напряжения (либо ЭДС) и силы тока в линейной электрической цепи с её сопротивлением. Открыт в 1826 году. Назван в честь Георга Ома.

Существует два варианта закона Ома в интегральной форме — для участка цепи и для всей цепи, дифференциальная форма и расширения его для случаев синусоидального переменного тока и переходных процессов.

Закон Ома для участка цепи[править]

Закон Ома для участка цепи гласит, что сила тока в участке цепи помноженная на сопротивление участка равна напряжению между его концами.

В виде формулы:

либо

где

Закон можно выразить также через величину электрической проводимости :

Обе записи закона Ома эквивалентны.

Закон Ома для всей цепи[править]

Закон ома для всей цепи гласит, что сила тока циркулирующего по неразветвлённой замкнутой цепи, помноженная на суммарное сопротивление этой цепи равна суммарной ЭДС источников в ней.

В виде формулы:

где

Закон Ома в дифференциальной форме[править]

Дифференциальная форма позволяет рассматривать не целый участок цепи, а бесконечно малый элемент проводника с током посредством связи векторов напряжённости электрического поля и плотности тока через удельное сопротивление или удельную проводимость :

, или

.

То есть дифференциальная форма закона Ома полностью аналогична интегральной с учётом замены величин, описывающих макроскопические физические тела на величины, описывающие физические поля в конкретной точке пространства. При этом однако следует учитывать, что удельные сопротивление и проводимость являются вообще говоря тензорами, и, если среда проявляет анизотропию по отношению к электрическому току, то векторы напряжённости и плотности тока могут иметь разные направления (электрический ток отклоняется от линий электрического поля).

Закон Ома для переменного тока[править]

Закон Ома применим как к постоянному току, так и к мгновенным значениям напряжения и тока:

где

• — напряжение между концами участка цепи в момент времени ,
• — сила тока, протекающего через участок цепи в момент времени .

Более того, закон Ома применим и к таким величинам, как амплитудное, действующее, среднее, минимальное, максимальное значение, размах напряжения и тока, связывая соответствующие величины между собой. Так амплитуда напряжения будет связана с амплитудой тока выражением

среднее значение напряжения и тока — выражением:

и т. д. Любая линейная функция тока и напряжения будет подчиняться закону Ома, если закону Ома подчиняется мгновенное значение.

Применимость закона Ома[править]

Закон Ома носит эмпирический характер. Он с хорошей точностью применим к подавляющему большинству материалов. К таким материалам, например, относятся металлы и сплавы, электролиты, их растворы и расплавы и многие другие вещества. Неприменим закон, или применим в очень узких пределах к полупроводникам.

Применимость закона ограничена не только материалами. Закон не учитывает различные эффекты, которые могут приводить нелинейности или непостоянству коэффициента пропорциональности. К таким эффектам можно отнести влияние саморазогрева на сопротивление, скин-эффект, электрический и термический пробой.

Протекание электрического тока через неидеальный проводник приводит к преобразованию электрической энергии в тепло, а, следовательно к повышению температуры проводника. Электрическое сопротивление материалов зависит от температуры, а значит, прохождение тока будет влиять на сопротивление, таким образом зависимость тока от напряжения будет нелинейной. Наличие обратной связи между сопротивлением и разогревом это может приводить к сложному характеру зависимости, например, к лавинообразному. Также в силу инерционности тепловых процессов он также будет иметь зависимость от времени. Эффект сильно проявляет себя в нагревательных приборах и лампах накаливания, а также используется в самовосстанавливающихся предохранителях и бареттерах.

Скин-эффект вытесняет переменный электрический ток на поверхность проводника, что приводит к возрастанию сопротивления проводника от частоты тока. Несмотря на то, что он не вносит нелинейность в зависимость тока от напряжения, возникает зависимость сопротивления от частоты. Это также приводит к искажению формы электрических сигналов с широким спектром.

Расширения закона Ома[править]

Закон Ома для реактивного сопротивления[править]

При протекании тока через такие элементы, как конденсаторы и катушки индуктивности закон Ома для мгновенных значений тока и напряжения не выполняется. Однако, если рассматривать действие на такие элементы напряжения, подчиняющемуся гармоническому закону:

в силу их линейности ток также будет гармоническим, но со сдвигом фазы :

При этом амплитудные значения напряжения и тока будут пропорциональны (при отрицательном сдвиге фаз её значение будет отрицательным), так что можно можно написать для них следующую формулу:

где коэффициент пропорциональности называется реактивным сопротивлением. Его можно вычислить по формулам:

для катушки с индуктивностью и

для конденсатора с ёмкостью ,

где — частота в герцах, — угловая частота гармонического сигнала.

Закон Ома для комплексных амплитуд[править]

метода комплексных амплитуд позволяет обобщить действие закона Ома на цепи обладающие как активным, так и реактивным сопротивлением. Для этого вводятся и — комплексные напряжение и ток, выражающие амплитуду и фазу, и комплексное сопротивление , где — активное сопротивление, — реактивное сопротивление, — мнимая единица, и сам закон принимает форму:

Ту же связь можно аналогично выразить через комплексную проводимость , где — активная проводимость и — реактивная проводимость:

Изучаем закон Ома, понятия плотность тока и электрическая проводимость.

В практической электротехнике большое значение имеет за­висимость между напряжением на концах проводника и величиной тока в нем. Эта зависимость выражена в законе Ома. Но перед тем, как разобраться, что представляет собой закон Ома, необходимо разобрать понятия «плотность тока» и «электрическая проводимость».

Плотность тока. Электрическая проводимость

Плотность тока в проводе зависит от количества электричества (заряда), проходящего через единицу поперечного сечения  провода в секунду. Плотность электрического тока на рисунке:

В свою очередь, этот заряд зависит от средней скорости движения заряженных частиц в направлении, параллельном оси провода. Средняя скорость движения частиц пропорциональна силе поля в проводе или напряженности электрического поля. Таким образом, плотность тока  в проводе пропорциональна напряженности электрического поля Е, т. е.

j = yE 

где y — коэффициент, зависящий от материала провода и его температуры и называется удельная электрическая проводимость.

Так как в однородном поле
E = U / i, а j = I / S
то
I / S = j U / l

откуда

I = j S / l U = g U

где g — величина, зависящая от материала провода, его длины и поперечного сечения и называемая электрической про­водимостью, при неизменной температуре постоянна для данного провода. Электрическая проводимость величина обратная сопротивлению и измеряется в Сименсах (См).

Выражение I = jS/l U = gU, найденное опытным путем в первой поло­вине XIX века, представляет собой закон Ома, который явля­ется одним из основных законов электротехники. Согласно за­кону Ома, ток в проводнике прямо пропорционален напряже­нию между его концами.

Закон Ома для электрической цепи

В простейшем случае электрическая цепь состоит из источника питания и нагрузки (потребителя).

Закон Ома для участка цепи звучит так:

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна приложенному к нему напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

Закон Ома формула:

Используя формулу закона Ома и зная два параметра цепи можно найти и третий. Например зная ток и напряжение на участке цепи можно вычислить сопротивление этой цепи. Для это цели придумали «магический треугольник» закона Ома:

Теперь мы рассмотрим закон Ома для полной цепи.

Для выше изображенной электрической цепи в другой статье было получено уравнение:
Е = U + U0.
По закону Ома напряжения U и U0 пропорциональны току в цепи:
U = Ir и U0 = Ir0,
где r0 — внутреннее сопротивление источника питания, а r—сопротивление внешнего участка цепи.
Подставив вместо U и U0 их значения, получим, что
Е = Ir + Ir0 = I(r + r0).
Отсюда ток
I = E / r +r0
Найденная зависимость называется законом Ома для электрической цепи или закон Ома для полной электрической цепи. Этот закон звучит так:

Ток в цепи прямо пропорционален ЭДС источника питания и обратно пропорционален сопротивлению нагрузки, плюс сопротивление проводников цепи, плюс внутреннее сопротивление источника питания.

Из статьи также следует, что напряжение на зажимах источника питания
U = E — U0 = E — Ir0.
Размыкание электрической цепи соответствует увеличению сопротивления приемника (внешнего сопротивления) до бесконечности. В этом случае ток равен нулю, а напряжение на зажимах источника питания
U = Е — Ir0 = E

Ом – PubMed

Закон Ома – это взаимосвязь между тремя физическими явлениями: током, напряжением и сопротивлением. Ток определяется как поток положительного заряда от источника к источнику отрицательного заряда. Единицами измерения тока являются Кл / с для количества заряда (Кл), который проходит за единицу времени (с). Ампер (А) – это обычная единица измерения тока, равная 1 Кл / с, а символом тока является I. Ток является внутренним свойством, так как он зависит от других аспектов, таких как размер системы.Чтобы точно сравнить величину тока для разных систем, ток нормализован по площади или массе системы. Это описывается следующим образом:

1. J = I / A

2. J = I / m

Где J – плотность тока в л / (м · м) или л / г, в зависимости от того, как сравниваются системы, I – ток (A), A – площадь поперечного сечения (м · м), а m – масса (г). Обратите внимание, что часто j используется для тока вместо I, чтобы избежать путаницы с мнимыми числами.Поэтому следует обратить внимание на определения символов, так как они могут варьироваться в зависимости от случая.

Напряжение – это еще одна часть закона Ома, который устанавливает объем работы, необходимый для перемещения заряда. Единица измерения напряжения – Дж / Кл, что равно широко распространенной единице Вольт (В). Напряжение измеряет электрический потенциал объекта по отношению к заряду. Путем подачи напряжения на заряд совершается работа, которая обеспечивает движение заряда. Сумма начисления по сравнению с индивидуальным начислением, известная как точечный сбор, может быть определена следующим образом:

1. V = kq / (r · r)

Где V – электрический потенциал (V), k – постоянная 8.99 E 9 Н · м · м / (Кл · К), q – это заряд точки (Кл), а r – расстояние от точечного заряда (м).

Сопротивление – это противодействие движению заряда. Сопротивление аналогично эффектам трения в текущей воде или скользящем предмете. Единицы измерения сопротивления – Ом, что обозначается заглавной греческой буквой Омега. Чтобы рассчитать величину сопротивления в объекте, можно использовать следующее уравнение:

1. R = Rho · l / A

Где R – сопротивление (Омега), Rho – удельное сопротивление объекта (Омега · м), l – длина объекта (м), а A – площадь поперечного сечения объекта (м · м).Удельное сопротивление различно для каждого объекта и зависит от структуры материала. Расчет удельного сопротивления выходит за рамки данной статьи.

Сопротивление также можно нормализовать, чтобы обеспечить точное сравнение в каждом конкретном случае. Нормированное сопротивление определяется как:

1. R ’= R · A

Где R – нормализованное сопротивление (Омега · м · м). Сопротивление, препятствующее прохождению заряда, обратно пропорционально току.Поскольку текущая нормализация относится к единицам площади, нормализация сопротивления умножается на единицы площади поперечного сечения из-за обратной зависимости.

Обратная величина сопротивления (1 / R) известна как проводимость, которая измеряет способность объекта проводить заряд, выраженный в единицах Сименс (S). Дальнейшее обсуждение поведения выходит за рамки данной статьи; Однако стоит отметить обратную зависимость проводимости от сопротивления.

Учитывая ток, напряжение и сопротивление, закон Ома определяется как:

1. V = I · R

Размерный анализ необходим, чтобы гарантировать единообразие единиц.

Ом Статья

Введение

Закон Ома – это взаимосвязь между тремя физическими явлениями: током, напряжением и сопротивлением. Ток определяется как поток положительного заряда от источника к источнику отрицательного заряда.Единицами измерения тока являются Кл / с для количества заряда (Кл), который проходит за единицу времени (с). Ампер (А) – это обычная единица измерения тока, равная 1 Кл / с, а символом тока является I. Ток является внутренним свойством, так как он зависит от других аспектов, таких как размер системы. Чтобы точно сравнить величину тока для разных систем, ток нормализован по площади или массе системы. Это описывается следующим образом:

Где J – плотность тока в л / (м · м) или л / г, в зависимости от того, как сравниваются системы, I – ток (A), A – площадь поперечного сечения. (m · m), а m – масса (г).Обратите внимание, что часто j используется для тока вместо I, чтобы избежать путаницы с мнимыми числами. Поэтому следует обратить внимание на определения символов, так как они могут варьироваться в зависимости от случая.

Напряжение – это еще одна часть закона Ома, который определяет объем работы, необходимый для перемещения заряда. Единица измерения напряжения – Дж / Кл, что равно широко распространенной единице Вольт (В). Напряжение измеряет электрический потенциал объекта по отношению к заряду. Путем подачи напряжения на заряд совершается работа, которая обеспечивает движение заряда.Величину заряда по сравнению с индивидуальным зарядом, известную как точечный заряд, можно определить следующим образом:

Где V – электрический потенциал (В), k – постоянная 8,99 E 9 Н · м · м / (C · C), q – заряд точки (C), а r – расстояние от точечного заряда (м).

Сопротивление – это противостояние движению заряда. Сопротивление аналогично эффектам трения в текущей воде или скользящем предмете. Единицы измерения сопротивления – Ом, что обозначается заглавной греческой буквой Омега.Чтобы рассчитать величину сопротивления в объекте, можно использовать следующее уравнение:

Где R – сопротивление (Омега), Rho – удельное сопротивление объекта (Омега · м), l – длина объекта (м ), а A – площадь поперечного сечения объекта (м · м). Удельное сопротивление различно для каждого объекта и зависит от структуры материала. Расчет удельного сопротивления выходит за рамки данной статьи.

Сопротивление также можно нормализовать, чтобы обеспечить точное сравнение в каждом конкретном случае.Нормализованное сопротивление определяется по формуле:

, где R – нормализованное сопротивление (Омега · м · м). Сопротивление, препятствующее прохождению заряда, обратно пропорционально току. Поскольку текущая нормализация относится к единицам площади, нормализация сопротивления умножается на единицы площади поперечного сечения из-за обратной зависимости.

Сопротивление, обратное сопротивлению (1 / R), называется проводимостью, которая измеряет способность объекта проводить заряд, выраженный в единицах Сименс (S).Дальнейшее обсуждение поведения выходит за рамки данной статьи; Однако стоит отметить обратную зависимость проводимости от сопротивления.

Учитывая ток, напряжение и сопротивление, закон Ома определяется как:

Размерный анализ необходим для обеспечения согласованности единиц. [1] [2] [3] [4]

Функция

Закон Ома изначально был эмпирическим выводом, основанным на соотношении между током и напряжением; тем не менее, это остается неизменным в микроскопических и макроскопических наблюдениях.Закон Ома широко используется в электронике и при создании схем, а также при разработке аккумуляторов и других электрохимических приложениях. Сфера применения закона Ома не ограничивается схемами, так как его также можно использовать для создания молекул и полимеров. Каждый атом содержит протоны и электроны, которые можно использовать для создания химических связей с другими атомами. При приложении напряжения к материалу происходит окислительно-восстановительная реакция, когда один электрон удаляется из одной молекулы и присоединяется к другой.Это имеет множество исследовательских приложений, таких как хранение энергии, химия материалов, органическая химия и многое другое. Эти приложения используют закон Ома и позволили ученым создавать материалы новыми способами.

Чтобы выбрать правильное напряжение, необходимо учитывать сопротивление, а также количество необходимого заряда. Если сопротивление велико, а напряжение мало, тока не хватит для подачи заряда повсюду. И наоборот, если напряжение слишком велико, ток может повредить схему устройства или разрушить молекулы.Использование электричества по закону Ома требует внимания к потребностям приложения для получения желаемой мощности.

Проблемы, вызывающие озабоченность

Основная проблема закона Ома заключается в том, что вычисления могут усложняться из-за сложных схем и электрохимических явлений. Например, общее сопротивление состоит из различных типов сопротивления, таких как омическое сопротивление, сопротивление массопереносу и сопротивление переносу заряда.При оптимизации электрических характеристик устройств существует компромисс: уменьшение одного сопротивления может увеличить другое. Это главное соображение в исследованиях проектирования и оптимизации, чтобы найти, какие значения лучше всего подходят для данного приложения. Часто эти различные типы сопротивления трудно измерить, и для получения точных значений требуются сложные машины. Кроме того, сопротивление также изменяется со временем по мере ухудшения структурной целостности устройства. Это также может изменить ожидаемые результаты закона Ома, если это не учитывать.[5] [6]

Клиническая значимость

Ом используется в каждом электрическом устройстве для приложения правильного количества заряда с учетом сопротивления. Хотя клиницистам не нужно будет быстро рассчитывать напряжение, ток и сопротивление для этих устройств, понимание взаимосвязи может дать интуитивное представление о том, как работают электрические устройства. Закон Ома также присутствует в человеческом теле и имеет множество применений. Например, нервы нервной системы используют электрические свойства для передачи сообщений друг другу.Эти электрические сигналы могут быть отображены датчиками и лучше поняты клиницистами. Gao et al. и Su et al. изучили электрические свойства костей и продвинулись в лечении заболеваний костей. В человеческом теле есть множество электрических путей и процессов. Понимая фундаментальное управляющее уравнение, врачи могут работать над решением проблем по-новому.

Улучшение результатов команды здравоохранения

Закон Ома – это взаимосвязь между тремя физическими явлениями: током, напряжением и сопротивлением.Ток определяется как поток положительного заряда от источника к источнику отрицательного заряда. Закон Ома изначально был эмпирическим выводом, основанным на соотношении между током и напряжением; тем не менее, это остается неизменным в микроскопических и макроскопических наблюдениях. Закон Ома широко используется в электронике и при создании схем, а также при разработке аккумуляторов и других электрохимических приложениях.

Ом | Encyclopedia.com

gale