Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

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.

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).

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.

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.

Подробнее можно узнать в мультимедийном учебнике по основам электротехники и электроники.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Основные электрические законы. Базовые формулы и расчеты

В предыдущей статье мы познакомились с основными электрическими понятиями, такими как электрический ток, напряжение, сопротивление и мощность. Настал черед основных электрических законов, так сказать, базиса, без знания и понимания которых невозможно изучение и понимание электронных схем и устройств.

Закон Ома

Электрический ток, напряжение, сопротивление и мощность, безусловно, между собой связаны. А взаимосвязь между ними описывается, без сомнения, самым главным электрическим законом – законом Ома. В упрощенном виде этот закон называется: закон Ома для участка цепи. И звучит этот закон следующем образом:

«Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи».

Для практического применения формулу закона Ома можно представить в виде вот такого треугольника, который помимо основного представления формулы, поможет определить и остальные величины.

Работает треугольник следующим образом. Чтобы вычислить одну из величин, достаточно закрыть ее пальцем. Например:

В предыдущей статье мы проводили аналогию между электричеством и водой, и выявили взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением. Также хорошей интерпретацией закона Ома может послужить следующий рисунок, наглядно отображающий сущность закона:

На нем мы видим, что человечек «Вольт» (напряжение) проталкивает человечка «Ампера» (ток) через проводник, который стягивает человечек «Ом» (сопротивление).

Вот и получается, что чем сильнее сопротивление сжимает проводник, тем тяжелее току через него проходить («сила тока обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи» – или чем больше сопротивление, тем хуже приходится току и тем он меньше). Но напряжение не спит и толкает ток изо всех сил (чем выше напряжение, тем больше ток или – «сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению»).

Когда фонарик начинает слабо светить, мы говорим – «разрядилась батарейка». Что с ней произошло, что значит разрядилась? А значит это, что напряжение батарейки снизилось и оно больше не в состоянии «помогать» току преодолевать сопротивление цепей фонарика и лампочки. Вот и получается, что чем больше напряжение – тем больше ток.

Последовательное подключение – последовательная цепь

При последовательном подключении потребителей, например обычных лампочек, сила тока в каждом потребителе одинаковая, а вот напряжение будет отличаться. На каждом из потребителей напряжение будет падать (снижаться).

А закон Ома в последовательной цепи будет иметь вид:

При последовательном соединении сопротивления потребителей складываются. Формула для расчета общего сопротивления:

Параллельное подключение – параллельная цепь

При параллельном подключении, к каждому потребителю прикладывается одинаковое напряжение, а вот ток через каждый из потребителей, в случае, если их сопротивление отличается – будет отличаться.

Закон Ома для параллельной цепи, состоящей из трех потребителей, будет иметь вид:

При параллельном соединении общее сопротивление цепи всегда будет меньше значения самого маленького отдельного сопротивления. Или еще говорят, что «сопротивление будет меньше наименьшего».

Общее сопротивление цепи, состоящей из двух потребителей, при параллельном соединении:

Общее сопротивление цепи, состоящей из трех потребителей, при параллельном соединении:


Для большего числа потребителей расчет производится исходя из того, что при параллельном соединении проводимость (величина обратная сопротивлению) рассчитывается как сумма проводимостей каждого потребителя.

Электрическая мощность

Мощность – это физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. Рассчитывается мощность по следующей формуле:

Таким образом зная, напряжение источника и измерив потребляемый ток, мы можем определить мощность потребляемую электроприбором. И наоборот, зная мощность электроприбора и напряжение сети, можем определить величину потребляемого тока. Такие вычисления порой необходимы. Например, для защиты электроприборов используются предохранители или автоматические выключатели. Чтобы правильно подобрать средство защиты нужно знать потребляемый ток. Предохранители, применяемые в бытовой технике, как правило подлежат ремонту и для их восстановления достаточно подобрать и заменить проволоку.

Применив закон Ома, можно рассчитать мощность и по другой формуле:

При расчетах надо учитывать, что часть потребляемой электроэнергии расходуется на нагрев и преобразуется в тепло. При работе греются не только электрообогреватели, но и телевизоры, и компьютеры и другая бытовая техника.

И в завершение, в качестве бонуса, вот такая шпаргалка, которая поможет определить любой из основных электрических параметров, по уже известным.

Законы Ома для участка цепи и для полной цепи

Автор Alexey На чтение 4 мин. Просмотров 8.5k. Опубликовано Обновлено

10.01.2016

В 1826 году немецкий ученый Георг Ом совершил открытие и описал
эмпирический закон о соотношении между собой таких показателей как сила тока, напряжение и особенности проводника в цепи. Впоследствии, по имени ученого он стал называться закон Ома.

В дальнейшем выяснилось, что эти особенности не что иное, как сопротивление проводника, возникающее в процессе его контакта с электричеством. Это внешнее сопротивление (R). Есть также внутреннее сопротивление (r), характерное для источника тока.

Закон Ома для участка цепи

Согласно обобщенному закону Ома для некоторого участка цепи, сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах участка и обратно пропорциональна сопротивлению.

I = U/ R

Где U – напряжение концов участка,I– сила тока, R– сопротивление проводника.

Беря во внимание вышеприведенную формулу, есть возможность найти неизвестные значенияUиR, сделав несложные математические операции.

U = I*R

R = U / I

Данные выше формулы справедливы лишь когда сеть испытывает на себе одно сопротивление.

Закон Ома для замкнутой цепи

Сила тока полной цепи равна ЭДС, деленной на сумму сопротивлений однородного и неоднородного участков цепи.

Замкнутая сеть имеет одновременно сопротивления внутреннего и внешнего характера. Поэтому формулы отношения будут уже другими.

I = E/ Rвн+r

Где E – электродвижущая сила (ЭДС), R- внешнее сопротивление источника, r-внутреннее сопротивление источника.

Закон Ома для неоднородного участка цепи

Замкнутая электрическая сеть содержит участки линейного и нелинейного характера. Участки, не имеющие источника тока и не зависящие от стороннего воздействия являются линейными, а участки, содержащие источник – нелинейными.

Закон Ома для участка сети однородного характера был изложен выше. Закон на нелинейном участке будет иметь следующий вид:

I = U/ R = f1 – f2 + E/ R

Где f1 – f2 – разница потенциалов на конечных точках рассматриваемого участка сети

R – общее сопротивление нелинейного участка цепи

ЭДС нелинейного участка цепи бывает больше нуля или меньше. Если направление движения тока, идущего из источника с движением тока в электрической сети, совпадают, будет преобладать движение зарядов положительного характера и ЭДС будет положительная. В случае же совпадения направлений, в сети будет увеличено движение отрицательных зарядов, создаваемых ЭДС.

Закон Ома для переменного тока

При имеющейся в сети емкости или инертности, необходимо учитывать при проводимых вычислениях, что они выдают свое сопротивление, от действия которого ток приобретает переменный характер.

Закон Ома для переменного тока выглядит так:

I = U/ Z

  где Z – сопротивление по всей длине электрической сети. Его еще называют импеданс. Импеданс составляют сопротивления активного и реактивного характера.

Закон Ома не является основным научным законом, а лишь эмпирическим отношением, причем в некоторых условиях оно может не соблюдаться:

  • Когда сеть обладает высокой частотой, электромагнитное поле меняется с большой скоростью, и при расчетах необходимо учитывать инертность носителей заряда;
  • В условиях низкой температуры с веществами, которые обладают сверхпроводимостью;
  • Когда проводник сильно нагревается проходящим напряжением, отношение тока к напряжению становится переменным и может не соответствовать общему закону;
  • При нахождении под высоким напряжением проводника или диэлектрика;
  • В светодиодных лампах;
  • В полупроводниках и полупроводниковых приборах.

В свою очередь элементы и проводники, соблюдающие закон Ома, называются омическими.

Закон Ома может дать объяснение некоторым явлениям природы. Например, когда мы видим птиц, сидящих на высоковольтных проводах, у нас возникает вопрос – почему на них не действует электрический ток? Объясняется это довольно просто. Птицы, сидя на проводах, представляют собой своеобразные проводники. Большая часть напряжения приходится на промежутки между птицами, а та доля, что приходится на сами «проводники» не представляет для них опасности.

Но это правило работает лишь при единичном соприкосновении. Если птица заденет клювом или крылом провод или телеграфный столб, она неминуемо погибнет от огромного количества напряжения, которое несут в себе эти участки. Такие случаи происходят повсеместно. Поэтому в целях безопасности в некоторых населенных пунктах установлены специальные приспособления, защищающие птиц от опасного напряжения. На таких насестах птицы находятся в полной безопасности.

Закон Ома также широко применятся на практике. Электричество смертельно опасно для человека при одном лишь касании к оголенному проводу. Но в некоторых случаях сопротивление человеческого тела может быть разным.

Так, например, сухая и неповрежденная кожа обладает большим сопротивлением к воздействию электричества нежели рана или кожа, покрытая потом. В следствие переутомления, нервного напряжения и опьянения, даже при небольшом напряжении тока человек может получить сильный удар током.

В среднем, сопротивление тела человека – 700 Ом, значит, для человека является безопасным напряжение в 35 В. Работая с большим напряжением, специалисты используют специальные средства защиты.

Закон Ома для участка цепи

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта «Заметки электрика». .

Сегодня открываю новый раздел на сайте под названием электротехника.

В этом разделе я постараюсь в наглядной и простой форме объяснить Вам вопросы электротехники. Скажу сразу, что далеко  углубляться в теоретические знания мы не будем, но вот с основами познакомимся в достаточном порядке.

Первое, с чем я хочу Вас познакомить, это с законом Ома для участка цепи. Это самый основной закон, который должен знать каждый электрик.

Знание этого закона позволит нам беспрепятственно и безошибочно определять значения силы тока, напряжения (разности потенциалов) и сопротивления на участке цепи.

Кто такой Ом? Немного истории

Закон Ома открыл всем известный немецкий физик Георг Симон Ом в 1826 году. Вот так он выглядел.

Всю биографию Георга Ома я рассказывать Вам не буду. Про это Вы можете узнать на других ресурсах более подробно.

Скажу только самое главное.

Его именем назван самый основной закон электротехники, который мы активно применяем в сложных расчетах при проектировании, на производстве и в быту.

Закон Ома для однородного участка цепи выглядит следующим образом:

I – значение тока, идущего через участок цепи (измеряется в амперах)

U – значение напряжения на участке цепи (измеряется в вольтах)

R – значение сопротивления участка цепи (измеряется в Омах)

Если формулу объяснить словами, то получится, что сила тока пропорциональная напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи.

Проведем эксперимент

Чтобы понять формулу не на словах, а на деле, необходимо собрать следующую схему:

Цель этой статьи — это показать наглядно, как использовать закон Ома для участка цепи. Поэтому я на своем рабочем стенде собрал эту схему. Смотрите ниже как она выглядит.

Сопротивление в цепи я заменил светодиодной лампочкой, обладающей определенной величиной сопротивления. Все соединения производим с помощью соединительных проводов марки ПВ-1.   Кто не знает как это сделать, то читайте мою статью как правильно соединять провода.

С помощью ключа управления (избирания) можно выбрать, либо постоянное напряжение, либо переменное напряжение на выходе. В нашем случае используется постоянное напряжения. Уровень напряжения я меняю с помощью лабораторного автотрансформатора (ЛАТР).

В нашем эксперименте я буду использовать напряжение на участке цепи, равное 220 (В). Контроль напряжения на выходе смотрим по вольтметру.

Теперь мы полностью готовы провести самостоятельно эксперимент и проверить закон Ома в действительности.

Ниже я приведу 3 примера. В каждом примере мы будем определять искомую величину 2 методами: с помощью формулы и практическим путем.

Пример № 1

В первом примере нам нужно найти ток (I) в цепи, зная величину источника постоянного напряжения и величину сопротивления светодиодной лампочки.

Напряжение источника постоянного напряжения составляет U = 220 (В). Сопротивление светодиодной лампочки равно R = 40740 (Ом).

С помощью формулы найдем ток в цепи:

 I = U/R  = 220 / 40740 = 0,0054 (А)

А теперь проверим полученный результат практическим путем. 

Подключаем последовательно светодиодной лампочке мультиметр, включенный в режиме амперметр, и замеряем ток в цепи.

На дисплее мультиметра показан ток цепи. Его значение равно 5,4 (мА) или 0,0054 (А), что соответствует току, найденному по формуле.

Пример № 2

Во втором примере нам нужно найти напряжение (U) участка цепи, зная величину тока в цепи и величину сопротивления светодиодной лампочки.

I = 0,0054 (А)

R = 40740 (Ом)

С помощью формулы найдем напряжение участка цепи:

U = I*R  = 0,0054 *40740 = 219,9 (В) = 220 (В)

А теперь проверим полученный результат практическим путем.  

Подключаем параллельно светодиодной лампочке мультиметр, включенный в режиме вольтметр, и замеряем напряжение.

На дисплее мультиметра показана величина измеренного напряжения. Его значение равно 220 (В), что соответствует напряжению, найденному по формуле закона Ома для участка цепи.

Пример № 3

В третьем примере нам нужно найти сопротивление (R) участка цепи, зная величину тока в цепи и величину напряжения участка цепи.

I = 0,0054 (А)

U = 220 (В)

Опять таки, воспользуемся формулой и найдем сопротивление участка цепи:

R = U/I = 220/0,0054 = 40740,7 (Ом)

А теперь проверим полученный результат практическим путем.

Сопротивление светодиодной лампочки мы измеряем с помощью электроизмерительных клещей или мультиметра.

Полученное значение составило R = 40740 (Ом), что соответствует сопротивлению, найденному по формуле.

Как легко запомнить Закон Ома для участка цепи!!!

Чтобы не путаться и легко запомнить формулу, можно воспользоваться небольшой подсказкой, которую Вы можете сделать самостоятельно.

Нарисуйте треугольник и впишите в него параметры электрической цепи, согласно рисунка ниже. У Вас должно получится вот так.

Как этим пользоваться?

Пользоваться треугольником-подсказкой очень легко и просто. Закрываете своим пальцем, тот параметр цепи, который необходимо найти.

Если оставшиеся на треугольнике параметры расположены на одном уровне, то значит их необходимо перемножить.

Если же оставшиеся на треугольнике параметры расположены на разном уровне, то тогда необходимо разделить верхний параметр на нижний.

С помощью треугольника-подсказки Вы не будете путаться в формуле. Но лучше все таки ее выучить, как таблицу умножения.

Выводы

В завершении статьи сделаю вывод.

Электрический ток — это направленный поток электронов от точки В с потенциалом минус к точке А с потенциалом плюс. И чем выше разность потенциалов между этими точками, тем больше электронов переместится из точки В в точку А, т.е. ток в цепи увеличится, при условии, что сопротивление цепи останется неизменным.

Но сопротивление лампочки противодействует протеканию электрического тока. И чем больше сопротивление в цепи (последовательное соединение нескольких лампочек), тем меньше будет ток в цепи, при неизменном напряжении сети.

P.S. Тут в интернете нашел смешную, но поясняющую карикатуру на тему закона Ома для участка цепи. 

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:


Закон Ома для участка цепи

Основным законом электротехники, при помощи которого можно изучать и рассчитывать электрические цепи, является закон Ома, устанавливающий соотношение между током, напряжением и сопротивлением. Необходимо отчетливо понимать его сущность и уметь правильно пользоваться им при решении практических задач. Часто в электротехнике допускаются ошибки из-за неумения правильно применить закон Ома. 

Закон Ома для участка цепи гласит: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. 

Если увеличить в несколько раз напряжение, действующее в электрической цепи, то ток в этой цепи увеличится во столько же раз. А если увеличить в несколько раз сопротивление цепи, то ток во столько же раз уменьшится. Подобно этому водяной поток в трубе тем больше, чем сильнее давление и чем меньше сопротивление, которое оказывает труба движению воды. 

Чтобы выразить закон Ома математически наиболее просто, считают, что сопротивление проводника, в котором при напряжении 1 В проходит ток 1 А, равно 1 Ом.

Ток в амперах можно всегда определить, если разделить напряжение в вольтах на сопротивление в омах. Поэтому закон Ома для участка цепи записывается следующей формулой: 

I = U/R. 


Магический треугольник  

Любой участок или элемент электрической цепи можно охарактеризовать при помощи трёх характеристик: тока, напряжения и сопротивления. 

Как использовать треугольник Ома: закрываем искомую величину – два других символа дадут формулу для её вычисления. Кстати, законом Ома называется только одна формула из треугольника – та, которая отражает зависимость тока от напряжения и сопротивления. Две другие формулы, хотя и являются её следствием, физического смысла не имеют.  

Расчеты, выполняемые с помощью закона Ома для участка цепи, будут правильны в том случае, когда напряжение выражено в вольтах, сопротивление в омах и ток в амперах. Если используются кратные единицы измерений этих величин (например, миллиампер, милливольт, мегаом и т. д.), то их следует перевести соответственно в амперы, вольты и омы. Чтобы подчеркнуть это, иногда формулу закона Ома для участка цепи пишут так:

ампер = вольт/ом

Можно также рассчитывать ток в миллиамперах и микроамперах, при этом напряжение должно быть выражено в вольтах, а сопротивление — в килоомах и мегаомах соответственно.  

Закон Ома – это… Что такое Закон Ома?

V — напряжение,
I — сила тока,
R — сопротивление.

Зако́н О́ма — физический закон, определяющий связь электродвижущей силы источника или электрического напряжения с силой тока и сопротивлением проводника. Экспериментально установлен в 1826 году, и назван в честь его первооткрывателя Георга Ома.

В своей оригинальной форме он был записан его автором в виде : ,

Здесь X — показания гальванометра, т.е в современных обозначениях сила тока I, a — величина, характеризующая свойства источника тока, постоянная в широких пределах и не зависящая от величины тока, то есть в современной терминологии электродвижущая сила (ЭДС) , l — величина, определяемая длиной соединяющих проводов, чему в современных представлениях соответствует сопротивление внешней цепи R и, наконец, b параметр, характеризующий свойства всей установки, в котором сейчас можно усмотреть учёт внутреннего сопротивления источника тока r[1].

В таком случае в современных терминах и в соответствии с предложенной автором записи формулировка Ома (1) выражает

Закон Ома для полной цепи:

, (2)

где:

Из закона Ома для полной цепи вытекают следствия:

  • При r<<R сила тока в цепи обратно пропорциональна её сопротивлению. А сам источник в ряде случаев может быть назван источником напряжения
  • При r>>R сила тока от свойств внешней цепи (от величины нагрузки) не зависит. И источник может быть назван источником тока.

Часто[2] выражение:

(3)

(где есть напряжение или падение напряжения, или, что то же, разность потенциалов между началом и концом участка проводника) тоже называют «Законом Ома».

Таким образом, электродвижущая сила в замкнутой цепи, по которой течёт ток в соответствии с (2) и (3) равняется:

(4)

То есть сумма падений напряжения на внутреннем сопротивлении источника тока и на внешней цепи равна ЭДС источника. Последний член в этом равенстве специалисты называют «напряжением на зажимах», поскольку именно его показывает вольтметр, измеряющий напряжение источника между началом и концом присоединённой к нему замкнутой цепи. В таком случае оно всегда меньше ЭДС.

К другой записи формулы (3), а именно:

(5)

Применима другая формулировка:

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.

Выражение (5) можно переписать в виде:

(6)

где коэффициент пропорциональности G назван проводимость или электропроводность. Изначально единицей измерения проводимости был «обратный Ом» — Mо[3], впоследствии переименованный в Си́менс (обозначение: См, S).

Мнемоническая диаграмма для Закона

Схема, иллюстрирующая три составляющие закона Ома Диаграмма, помогающая запомнить закон Ома. Нужно закрыть искомую величину, и два других символа дадут формулу для её вычисления

В соответствии с этой диаграммой формально может быть записано выражение:

(7)

Которое всего лишь позволяет вычислить (применительно к известному току, создающему на заданном участке цепи известное напряжение), сопротивление этого участка. Но математически корректное утверждение о том, что сопротивление проводника растёт прямо пропорционально приложенному к нему напряжению и обратно пропорционально пропускаемому через него току, физически ложно.

В специально оговорённых случаях сопротивление может зависеть от этих величин, но по умолчанию оно определяется лишь физическими и геометрическими параметрами проводника:

(8)

где:

  •  — удельное сопротивление материала, из которого сделан проводник,
  •  — его длина
  •  — площадь его поперечного сечения

Закон Ома и ЛЭП

Одним из важнейших требований к линиям электропередач (ЛЭП) является уменьшение потерь при доставке энергии потребителю. Эти потери в настоящее время заключаются в нагреве проводов, то есть переходе энергии тока в тепловую энергию, за что ответственно омическое сопротивление проводов. Иными словами задача состоит в том, чтобы довести до потребителя как можно более значительную часть мощности источника тока = при минимальных потерях мощности в линии передачи = , где , причём на этот раз есть суммарное сопротивление проводов и внутреннего сопротивления генератора, (последнее всё же меньше сопротивления линии передач).

В таком случае потери мощности будут определяться выражением:

= (9)

Отсюда следует, что при постоянной передаваемой мощности её потери растут прямо пропорционально длине ЛЭП и обратно пропорционально квадрату ЭДС. Таким образом желательно всемерное её увеличение, что ограничивается электрической прочностью обмотки генератора. И повышать напряжение на входе линии следует уже после выхода тока из генератора, что для постоянного тока является проблемой. Однако, для переменного тока эта задача много проще решается с помощью использования трансформаторов, что и предопределило повсеместное распространение ЛЭП на переменном токе. Однако при повышении напряжения в ней возникают потери на коронирование и возникают трудности с обеспечением надёжности изоляции от земной поверхности. Поэтому наибольшее, практически используемое, напряжение в дальних ЛЭП не превышает миллиона вольт.

Кроме того, любой проводник, как показал Дж. Максвелл, при изменении силы тока в нём, излучает энергию в окружающее пространство, и потому ЛЭП ведёт себя как антенна, что заставляет в ряде случаев наряду с омическими потерями брать в расчёт и потери на излучение.

Закон Ома в дифференциальной форме

Сопротивление зависит как от материала, по которому течёт ток, так и от геометрических размеров проводника.

Полезно переписать закон Ома в так называемой дифференциальной форме, в которой зависимость от геометрических размеров исчезает, и тогда закон Ома описывает исключительно электропроводящие свойства материала. Для изотропных материалов имеем:

где:

Все величины, входящие в это уравнение, являются функциями координат и, в общем случае, времени. Если материал анизотропен, то направления векторов плотности тока и напряжённости могут не совпадать. В этом случае удельная проводимость является тензором ранга (1, 1).

Раздел физики, изучающий течение электрического тока в различных средах, называется электродинамикой сплошных сред.

Закон Ома для переменного тока

Вышеприведённые соображения о свойствах электрической цепи при использовании источника (генератора) с переменной во времени ЭДС остаются справедливыми. Специальному рассмотрению подлежит лишь учёт специфических свойств потребителя, приводящих к разновремённости достижения напряжением и током своих максимальных значений, то есть учёта фазового сдвига.

Если ток является синусоидальным с циклической частотой , а цепь содержит не только активные, но и реактивные компоненты (ёмкости, индуктивности), то закон Ома обобщается; величины, входящие в него, становятся комплексными:

где:

  • U = U0eiωt — напряжение или разность потенциалов,
  • I — сила тока,
  • Z = Reiδ — комплексное сопротивление (импеданс),
  • R = (Ra2 + Rr2)1/2 — полное сопротивление,
  • Rr = ωL − 1/(ωC) — реактивное сопротивление (разность индуктивного и емкостного),
  • Rа — активное (омическое) сопротивление, не зависящее от частоты,
  • δ = − arctg (Rr/Ra) — сдвиг фаз между напряжением и силой тока.

При этом переход от комплексных переменных в значениях тока и напряжения к действительным (измеряемым) значениям может быть произведён взятием действительной или мнимой части (но во всех элементах цепи одной и той же!) комплексных значений этих величин. Соответственно, обратный переход строится для, к примеру, подбором такой что Тогда все значения токов и напряжений в схеме надо считать как

Если ток изменяется во времени, но не является синусоидальным (и даже периодическим), то его можно представить как сумму синусоидальных Фурье-компонент. Для линейных цепей можно считать компоненты фурье-разложения тока действующими независимо.

Также необходимо отметить, что закон Ома является лишь простейшим приближением для описания зависимости тока от разности потенциалов и от сопротивления и для некоторых структур справедлив лишь в узком диапазоне значений. Для описания более сложных (нелинейных) систем, когда зависимостью сопротивления от силы тока нельзя пренебречь, принято обсуждать вольт-амперную характеристику. Отклонения от закона Ома наблюдаются также в случаях, когда скорость изменения электрического поля настолько велика, что нельзя пренебрегать инерционностью носителей заряда.

Трактовка закона Ома

Закон Ома можно просто объяснить при помощи теории Друде:

Здесь:

См. также

Примечания

Ссылки

Закон Ома – подробное объяснение. Как применяется закон Ома, электротехника ТОЭ | Pro Физику

Один из основных законов, используемый при расчете электрических цепях – это закон Ома.

В сегодняшней статье поговорим о законе Ома. Этот закон является одним из самых важных законов электротехники, теории цепей и физики в целом. С электрическим током, напряжением и электрическим сопротивлением мы уже ознакомились в предыдущих статьях.

Для того, чтобы по проводнику начал протекать электрический ток, необходимо к концам проводника приложить напряжение, т. е. создать разность потенциалов. Рассмотрим участок цепи, состоящий из одного резистора, к концам которого приложено напряжение.

Рисунок 1 – Подключение резистора на постоянное напряжение

Рисунок 1 – Подключение резистора на постоянное напряжение

Если подать напряжение на резистор, то через него потечет электрический ток. Ток через резистор потечет от большего потенциала к меньшему (в данном случае стрелкой под напряжением мы указали, что потенциал в точке 1 больше потенциала в точке 2).

Или эту же самую схему, можно представить еще раз, но указать не напряжение U, а ЭДС Е.

Рисунок 2 – Простейшая схема цепи, содержащая резистор и ЭДС

Рисунок 2 – Простейшая схема цепи, содержащая резистор и ЭДС

Только источник ЭДС Е будет направлен от точки 2 к точке 1 (так как ранее мы сказали, что φ1 больше чем φ2). А у ЭДС “+” всегда больше чем “-“. Поэтому “плюсом” ЭДС Е подключим к точке 1, а “минусом” к точке 2.

Вернемся к рисунку 1.

Разность потенциалов на концах проводника запишется:

U12=фи1-фи2

Чем больше напряжение U12, тем больше будет ток, т. е. тем большую скорость движения приобретут частицы. Но любой проводник будет оказывать сопротивление протекающему по нему току. Сила тока будет зависеть от сопротивления проводника. Чем больше сопротивление, тем меньше сила тока в проводнике. Если этот проводник состоит из участка провода, то его сопротивление будет зависеть от длины провода, площади сечения и удельного сопротивления.

Сила тока, обратно пропорциональна сопротивлению проводника по которому протекает ток.

Рисунок 3 – Закон Ома для участка цепи не содержащей ЭДС

Рисунок 3 – Закон Ома для участка цепи не содержащей ЭДС

Закон Ома звучит следующим образом: ток на участке электрической цепи (в данном случае в ветви с резистором), не содержащем источников энергии, прямо пропорционален приложенному к этому участку напряжению, и обратно пропорционален сопротивлению этого участка (рисунок 1).

В случае же если участок электрической цепи, в данном случае ветвь, содержит источник энергии Е и сопротивление R:

Рисунок 4 – Участок цепи(ветвь), содержащий резистор и ЭДС

Рисунок 4 – Участок цепи(ветвь), содержащий резистор и ЭДС

Будем считать, что ток течет от точки 1 к точке 2 ( это условно положительное направление тока)

Запишем закон Ома для этого участка цепи. Ток всегда течет от большего потенциала к меньшему (фи1>фи2), тогда

Рисунок 5 – Обобщенный закон Ома для участка цепи содержащий ЭДС

Рисунок 5 – Обобщенный закон Ома для участка цепи содержащий ЭДС

В данном выражении потенциал от которого течет ток (φ1) берется со знаком “+”, а потенциал к которому течет ток, берется со знаком “-”. Поэтому φ2 записан со знаком “-”. ЭДС берется со знаком “+”, если его действие совпадает с направлением тока (в данном случае I и E сонаправлены, поэтому ЭДС E взяли с “плюсом”). А в знаменателе выражения закона Ома для тока I, записывается сопротивление этого участка R.

Рассмотрим еще одну цепь (замкнутую), в которой есть ЭДС E с внутренним сопротивлением r0. К этому источнику с внутренним сопротивлением подключается резистор сопротивлением R.

Рисунок 6 – Простая цепь, содержащая ЭДС с внутренним сопротивлением и резистором нагрузки

Рисунок 6 – Простая цепь, содержащая ЭДС с внутренним сопротивлением и резистором нагрузки

В данной цепи сопротивление r0 и R включены последовательно и ток I через них протекает один и тот же.

Общее сопротивление цепи при последовательном соединении запишется:

Rобщ=r0+R

Тогда по закону Ома:

Рисунок 7 – Закон Ома для полной цепи, состоящей из резистора нагрузки и ЭДС с внутренним сопротивлением

Рисунок 7 – Закон Ома для полной цепи, состоящей из резистора нагрузки и ЭДС с внутренним сопротивлением

В знаменателе этого выражения общее сопротивление цепи (или участка цепи) по которой протекает ток (в данном случае сопротивление этого участка состоит из последовательно включенных сопротивлений r0 и R).

А в числителе записан источник ЭДС E со знаком “+”, т. к. действие источника совпадает с направлением тока.

Полученное выражение представляет собой закон Ома для полной цепи: Ток в цепи прямо пропорционален ЭДС, действующей в цепи, и обратно пропорционален полному сопротивлению цепи.

О правилах Кирхгофа и законе Джоуля-Ленца мы поговорим далее.

Если понравилась статья, подписывайтесь на канал и не пропускайте новые публикации.

Читайте также:

1. Как электроэнергия передается от электростанций до наших домов;
2. Что такое электрический ток – простыми словами;

Основные законы электроэнергетики

Прочный фундамент для любого электрика строится на глубоком знании законов, регулирующих работу электричества.

Общие законы, регулирующие электричество, немногочисленны и просты, но применяются неограниченным числом способов.

Закон Ома

Ток через проводник между двумя точками прямо пропорционален напряжению в этих двух точках.

I = V / R или V = IR или R = V / I

Где I – ток через проводник в единицах ампер, В, – напряжение, измеренное на проводнике в единицах вольт, а R – сопротивление проводника в единицах Ом. Более конкретно, закон Ома гласит, что R в этом отношении постоянно, независимо от тока.

1 Ом = сопротивление проводника, когда разность потенциалов в один вольт создает ток в один ампер через проводник.


Закон Ватта

Подобно закону Ома, закон Ватта устанавливает взаимосвязь между мощностью (ваттами), током и напряжением.

P = VI или P = I 2 R

Отъезд: Закон Ома и калькулятор закона Ватта


Действующий закон Кирхгофа (KCL)

Полный ток или заряд, входящий в соединение или узел, в точности равен заряду, выходящему из узла, поскольку ему некуда идти, кроме как уйти, поскольку в узле не теряется заряд. Другими словами, алгебраическая сумма ВСЕХ токов, входящих и выходящих из узла, должна быть равна нулю.

Текущий вход = текущий выход

Дополнительная литература: Делительные схемы и законы Кирхгофа


Закон напряжения Кирхгофа (KVL)

В любой сети с замкнутым контуром полное напряжение вокруг контура равно сумме всех падений напряжения внутри того же контура, которая также равна нулю. Другими словами, алгебраическая сумма всех напряжений в контуре должна быть равна нулю.

Дополнительная литература: Делительные схемы и законы Кирхгофа


Закон Фарадея

Индуцированная электродвижущая сила в любой замкнутой цепи равна отрицательной величине скорости изменения магнитного потока в цепи.

E = дБ / dt

(электродвижущая сила = изменение магнитного потока / изменение во времени)

Проще говоря, чем больше изменение магнитного поля, тем больше напряжение.Этот закон объясняет принцип работы большинства электродвигателей, генераторов, электрических трансформаторов и индукторов.

Дополнительная литература: Закон электромагнитной индукции Фарадея


Закон Ленца

Направление тока, индуцируемого в проводнике изменяющимся магнитным полем из-за закона индукции Фарадея, будет таким, что он создаст магнитное поле, которое противодействует изменению , которое его произвело. Проще говоря, величина ЭДС, наводимая в цепи, пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

Дополнительная литература: Закон электромагнитной индукции Ленца


Закон Кулона

Величина электростатической силы притяжения между двумя точечными зарядами прямо пропорциональна произведению величин зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Сила действует по соединяющей их прямой линии. Если два заряда имеют одинаковый знак , электростатическая сила между ними является отталкивающей; если у них есть различных знаков , сила между ними притягивает.

F = kq 1 q 2 / r 2

F – результирующая сила между двумя зарядами. Расстояние между двумя зарядами или радиус разделения составляет r . Значения q 1 и q 2 представляют количество заряда в каждой из частиц. Константа уравнения – k .

Дополнительная литература: Электрическая сила и закон Кулона


Закон Гаусса

Суммарный электрический поток, исходящий от замкнутой поверхности, равен вложенному заряду, деленному на диэлектрическую проницаемость.Электрический поток через площадь определяется как электрическое поле, умноженное на площадь поверхности, проецируемую в плоскости, перпендикулярной полю.

Интегральная форма закона Гаусса находит применение при вычислении электрических полей вокруг заряженных объектов. Закон Гаусса – мощный инструмент для расчета электрических полей, когда они возникают из распределения заряда с достаточной симметрией для его применения.

Дополнительная литература: Закон Гаусса и электрический поток


Обычный ток vs.Электронный ток

Обычный ток предполагает, что ток течет от положительной клеммы , через цепь и в отрицательную клемму (+> -) источника. Это соглашение было выбрано при открытии электричества.

Теперь мы знаем, что это неверно. В проводниках носителем заряда является электрон с отрицательным зарядом .

Поток электронов называется , ток электронов . Электроны выходят из отрицательной клеммы , через цепь и в положительную клемму источника (+

На самом деле, не имеет значения, , в какую сторону течет ток, пока он используется постоянно.Направление тока не влияет на его действия.

Дополнительная литература: Обычный ток и поток электронов


Правила для правой руки

Правило №1 определяет направления магнитной силы, обычного тока и магнитного поля. При любых двух тезисах можно найти третий.

  1. Правой рукой: укажите указательным пальцем в направлении скорости заряда (вспомните условный ток).
  2. Укажите средним пальцем в направлении магнитного поля.
  3. Ваш большой палец теперь указывает в направлении магнитной силы.

Правило № 2 определяет направление магнитного поля вокруг токоведущего провода и наоборот.

  1. Правой рукой: согните пальцы в виде полукруга вокруг провода, они указывают в направлении магнитного поля.
  2. Укажите большим пальцем в направлении обычного тока.

Дополнительная литература: Правила правой руки: руководство по определению направления магнитной силы


ЭЛИ ЛЕДяной Человек

Когда конденсаторы или катушки индуктивности включены в цепь переменного тока, ток и напряжение не достигают пика одновременно.Доля разности периодов между пиками, выраженная в градусах, называется разностью фаз.

ELI: Напряжение выводит ток в катушке индуктивности. E (напряжение) L (индуктор) C (ток)

Когда напряжение подается на катушку индуктивности, она сопротивляется изменению тока. Ток нарастает медленнее, чем напряжение, с запаздыванием по времени и фазе.

ICE: Напряжение токопроводов в конденсаторе. I (ток) C (конденсатор) E (напряжение)

Поскольку напряжение на конденсаторе прямо пропорционально заряду на нем, ток должен опережать напряжение во времени и фазе, чтобы проводить заряд к пластинам конденсатора и повышать напряжение.Разность фаз в каждом случае равна или меньше 90 градусов.

Дополнительная литература: Фазовые и фазовые диаграммы

Электротехника | Консультанты по электротехнике

Без электричества ваш бизнес быстро остановится. Ни телефона, ни компьютеров, ни тепла, ни света! Можем ли мы действительно вернуться в 1800-е годы и работа при свечах? Итак, давайте объясним некоторые аспекты физики, которые движут нашим современный электрический мир – закон Ома.

Закон Ома гласит, что:

В = ИК
Напряжение = ток * сопротивление

Простая аналогия с водопроводной трубой помогает сделать это интуитивно понятным.

Если у нас есть водяной насос (аккумулятор или генератор), который оказывает давление (напряжение) на воду (ток) вокруг труб (цепь), поток будет сталкиваться с трением (сопротивлением) как он достигает резервуаров, кранов и внутренней поверхности трубы.

Чем больше насос, тем сильнее давление и тем больше работы он может выполнять, например, управлять автомобилем. мойку высокого давления, чтобы помыть машину или запустить посудомоечную машину.

То же самое и с электричеством – в любом случае, постоянный ток, но давайте пока будем проще.

В законе Ома есть три переменные: напряжение, ток и сопротивление, а также способ их определения. взаимодействовать, управляет теми механизмами, которые делают наш современный образ жизни таким удобным.

Это позволяет консультантам по электрике взять только два переменные и вычисляем третий. Уупи, можете сказать!

Ну это очень важно.

Используя закон Ома, мы можем сесть с вами и:

  • спроектировать гибкую электрическую систему, которая не перегревается и не срабатывает выключатели.
  • создать дизайн освещения, который экономит энергию (освещение – большой потребитель энергии).
  • спланируйте электрическую систему, подходящую для вашего растущего бизнеса.
  • разработает систему резервного копирования, которая поможет вашему бизнесу справиться с проблемами.

Например:

  • Может ли автомастерская разместить новый сварочный аппарат на 60 А при имеющемся питании?
  • Может ли кофейня запустить еще одну кофемашину эспрессо на существующем контуре счетчика?
  • Может ли центр отдыха установить станцию ​​зарядки электромобилей без дополнительной распределительной панели?

Наша цель как консультантов – убедиться, что ваша энергосистема:

  • Надежность – энергия всегда доступна в нужный момент.
  • Энергоэффективность – «Не тратите впустую воду!» наши родители говорили. Электричество можно сэкономить Аналогичным образом.
  • Расширяемый – сможет ли он вместить новые машины по мере роста вашего бизнеса?
  • Safe – При выходе из строя части оборудования опасность поражения электрическим током должна быть сведена к минимуму, чтобы все были в безопасности.

Если вы посмотрите на этикетку на электрическом приборе, вы увидите две части информации: напряжение и ток.Это требуется по закону и предназначено для консультаций по электрике, чтобы применять Закон Ома и другие, чтобы спланировать бесперебойное, бесперебойное и безопасное обслуживание для вас и вашего бизнеса.

Закон Ома – Инженерное мышление

Узнайте, как понять закон Ома, как он работает и как его использовать.

Также в конце статьи есть 2 задачи, которые вы можете проверить и решить.

Прокрутите вниз, чтобы просмотреть обучающее видео YouTube.

Что такое закон Ома

Закон

Ома – это соотношение между напряжением, током и сопротивлением и их взаимосвязь. Закон Ома был разработан немецким физиком по имени Георг Ом, который провел множество экспериментов для развития своей теории, включая измерение тока путем прикосновения к электрическим цепям, чтобы увидеть, насколько это больно. Чем выше ток, тем больнее.

Закон Ома Связь между напряжением, током и сопротивлением

Формулы закона Ома

Теперь есть три формулы, которые нам нужно использовать для определения закона Ома.НО нам не нужно помнить об этом, поскольку мы дадим вам очень простой совет буквально через мгновение.

Итак, мы используем следующие три формулы:

  • Напряжение = Ток x Сопротивление
  • Ток = Напряжение / Сопротивление
  • Сопротивление = Напряжение / Ток
Три формулы, используемые для закона Ома

Если вам кажется, что вам нужно много помнить, не волнуйтесь, потому что вам это не нужно. запомни их. Все, что вам нужно запомнить, – это треугольник Ома, который выглядит как на изображении ниже.

Итак, вам просто нужно запомнить три буквы в таком порядке, VIR. Затем просто запишите их в треугольник с буквой V вверху и проведите линию, разделяющую их.

На самом деле вам даже не нужно их запоминать, потому что мы сделали БЕСПЛАТНОЕ руководство в формате PDF с некоторыми рабочими примерами, которые вы можете сохранить на своем ПК или мобильном телефоне и получить к нему доступ в любое время. Нажмите здесь, чтобы загрузить

Теперь все, что мы делаем, когда нам нужно использовать формулу, – это прикрывать нужную нам букву.

для определения напряжения

Итак, если мы хотим найти напряжение, мы пишем V = и затем закрываем V в треугольнике, что оставляет нас с I и R. Итак, мы пишем I x R. Это означает, что напряжение = ток, умноженный на сопротивление. Вы можете написать небольшой символ умножения в треугольнике между двумя буквами, если это вам поможет.

Найдите напряжение с помощью закона Ома

Мы знаем, о чем вы думаете. Почему ток представлен буквой I, а не C для тока или даже A для единицы измерения в амперах.Единицей измерения тока является ампер или ампер, названный в честь Андре Ампера, французского физика. Пару сотен лет назад он провел множество экспериментов, многие из которых включали изменение величины электрического тока, поэтому он назвал это интенсивностью куранта или силой тока. Поэтому, когда они опубликовали его работу, они взяли букву I, и она стала стандартом до сих пор.

Вы также можете встретить формулы, в которых буква E используется вместо V. E означает ЭДС или электродвижущую силу, но не беспокойтесь об этом, просто используйте V и замените V на E, если вы видите, что это используется в Вопрос закона Ома.

Иногда «E» используется вместо «V» для закона Ома

. Покрывая V, мы получаем напряжение = ток, умноженный на сопротивление.

найти текущий

Если мы хотим найти ток, мы записываем I = и затем закрываем букву I. Это дает нам V и R, и поскольку V выше R как дробь, мы можем написать V ÷ R. Следовательно, ток равен Напряжение, деленное на сопротивление.

Найдите ток по закону Ома

Чтобы найти сопротивление

Если мы хотим найти сопротивление, мы пишем R = и закрываем R, что оставляет нас с V и I, поэтому мы пишем V ÷ I, что дает нам сопротивление = напряжение, деленное на ток.

Найдите сопротивление с помощью закона Ома

Давайте рассмотрим несколько примеров использования этих формул. Во-первых, давайте посмотрим, как мы находим напряжение и как оно соотносится с другими частями.

Пример определения напряжения

Допустим, у нас есть простая электрическая схема с батареей и резистором. Однако мы не знаем, какое напряжение у батареи. Сопротивление резистора составляет 3 Ом, и когда мы подключаем мультиметр к цепи, мы видим, что получаем значение 2 А.

Напряжение Треугольник Ома

Мы хотим найти напряжение, поэтому, используя треугольник Ом, мы покрываем V, и это дает нам V = I x R.Мы знаем, что сила тока составляет 2 ампера, поэтому мы записываем это значение и знаем, что сопротивление равно 3 Ом, поэтому мы записываем и это значение. Следовательно, 2А, умноженные на 3 Ом, дают нам 6 Вольт. Таким образом, батарея на 6 В.

Если вы хотите проверить свои ответы, воспользуйтесь нашим БЕСПЛАТНЫМ калькулятором закона Ома. Щелкните здесь .

Если мы удвоим напряжение, подключив две батареи по 6 В последовательно, мы получим 12 В. Если мы теперь подключим его к той же цепи, ток также удвоится с 2А до 4А.Если мы снова удвоим напряжение до 24 В, ток также удвоится до 8 А.

Какие здесь отношения? Мы видим, что ток прямо пропорционален напряжению.

Закон Ома о соотношении тока и напряжения

Помните; напряжение похоже на давление. Это толкающая сила в цепи. Он толкает электроны вокруг проводов, и мы помещаем такие предметы, как лампы, на пути электронов, поэтому они должны проходить через него, и это заставляет лампу загораться.

Удваивая напряжение, мы видим, что ток также удваивается, что означает, что поток электронов увеличивается по мере того, как мы прикладываем большее давление.Так же, как если мы используем насос большего размера, будет течь больше воды.

Поиск текущего примера

Допустим, теперь у нас есть лампа 3 Ом, подключенная к источнику питания 6 В. Чтобы найти ток, запишем I = и закроем I в треугольник. Это дает нам V ÷ R, поэтому ток равен напряжению, разделенному на сопротивление. Мы знаем, что напряжение составляет 6 В, а сопротивление – 3 Ом, поэтому ток равен 2 А, и это то, что мы видим с помощью мультиметра.

Треугольник сопротивления тока

Кстати, если у вас нет мультиметра, мы настоятельно рекомендуем вам его приобрести, он необходим для поиска и устранения неисправностей, а также для повышения ваших знаний в области электротехники.Ниже есть несколько ссылок, по которым можно добраться и откуда.

Итак, мы увидели, что происходит, когда мы используем в цепи сопротивление 3 Ом. Но если мы удвоим сопротивление до 6 Ом, поместив в цепь еще одну лампу на 3 Ом, ток упадет вдвое до 1А.

Если мы снова удвоим сопротивление до 12 Ом, ток снова упадет вдвое до 0,5 А. Мы можем видеть это визуально, потому что лампы станут менее яркими по мере уменьшения тока из-за увеличения сопротивления.

Какие здесь отношения? Мы видим, что ток обратно пропорционален сопротивлению.Когда мы удвоим сопротивление, ток уменьшится вдвое. Если мы уменьшим сопротивление вдвое, ток удвоится.

Закон Ома Взаимосвязь между током и сопротивлением

Ток – это поток электронов или поток свободных электронов. Чтобы лампа засветилась, нам нужно протолкнуть через нее электроны. Как мы это делаем? Мы прикладываем напряжение к обоим концам. Напряжение толкает электроны. Атомы внутри медной проволоки имеют свободные электроны в своей валентной оболочке, что означает, что они могут очень легко перемещаться к другим атомам меди, и они будут естественным образом перемещаться к другим атомам сами по себе, но в случайных направлениях, которые для нас бесполезны.Чтобы лампа включилась, нам нужно, чтобы много электронов текло в одном направлении. Когда мы подключаем источник напряжения, мы используем давление батареи, чтобы протолкнуть электроны по цепи в одном и том же направлении.

Например, для питания этой резистивной лампы на 1,5 Ом с батареей 1,5 В требуется 1 ампер тока, который равен (6 242 000 000 000 000 000) шести квинтиллионам двумстам сорока двум квадриллионам электронов, проходящих от батареи через лампу каждую секунду. чтобы лампа оставалась включенной на полную яркость.Если напряжение или ток уменьшатся или сопротивление цепи увеличится, лампа станет тусклее.

Пример поиска сопротивления

Допустим, у нас есть резистивная лампа, подключенная к источнику питания 12 В. Мы не знаем, какое сопротивление он добавляет к цепи, но мы измеряем ток как 0,5 А.

Закон сопротивления Ома

Чтобы найти сопротивление, мы записываем R = и закрываем R на треугольнике. Остались V и I, поэтому сопротивление = напряжение, деленное на ток.Мы знаем, что напряжение составляет 12 В, а ток – 0,5 А, поэтому 12, разделенное на 0,5, дает нам сопротивление 24 Ом.

Сопротивление – это противодействие потоку электронов. Он пытается помешать течению электронов. Вот почему мы используем резисторы в цепях, чтобы уменьшить ток и защитить такие компоненты, как светодиод. Если мы попытаемся подключить светодиод напрямую к батарее 9 В, он перегорит, потому что напряжение и ток слишком высоки. Но когда мы добавляем резистор в схему, они уменьшаются, поэтому светодиод защищен и будет ярко светить.

Итак, в схеме мы можем увеличить ток, увеличивая напряжение, или мы можем также увеличить ток, но уменьшив сопротивление. Мы также можем уменьшить ток, увеличив сопротивление.

Обзор закона Ома

Проверьте свои навыки

Сможете ли вы решить эти проблемы?

Проблема 1) Допустим, у нас есть лампа с сопротивлением 240 Ом. Если мы подключим его к розетке в США, где используется напряжение 120 В, какой будет ток?

Проблема 1

Проблема 2) Если я подключу ту же лампу с резистором 240 Ом к розетке в Великобритании, мы получим ток 0.958A, так какое напряжение подается?

Проблема 2

Решения

Задача 1) Чтобы найти ток, мы используем формулу I = V ÷ R. Мы знаем, что сопротивление R составляет 240 Ом, и мы знаем, что напряжение V равно 120 В, поэтому мы опускаем эти числа в формулу, чтобы получить
I = V ÷ R
I = 120 В ÷ 240 Ом
I = 0,5 A

Задача 2) Чтобы найти напряжение, мы используем формулу V = I x R. Мы знаем, что ток (I) составляет 0,958 А, а сопротивление (R) составляет 240 Ом, поэтому мы опускаем эти числа в формулу, чтобы получить
В = I x R
V = 0.958A x 240 Ом
В = 229,9 В (~ 230 В)


Закон

Ома

Закон Ома гласит, что

«ток через проводник между двумя точками прямо пропорционален разности потенциалов или напряжению между двумя точками, и обратно пропорционален сопротивлению между ними».

Закон Ома может быть выражен как

I = U / R (1)

где

I = ток (ампер, А)

U = электрический потенциал (вольт, В)

R = сопротивление (Ом, Ом )

Пример – закон Ома

A 12-вольтная батарея подает питание на сопротивление 18 Ом .Ток в электрической цепи можно рассчитать как

I = (12 вольт) / (18 Ом)

= 0,67 ампер

Эквивалентные выражения закона Ома

64 (1) также может быть выражено как

U = RI (2)

или

R = U / I (3)

Загрузите и распечатайте диаграмму закона Ома!

Пример – сопротивление электрической цепи

Ток 1 ампер протекает через электрическую цепь 230 В .На приведенной выше диаграмме это означает сопротивление

R ≈ 220 Ом

Его можно также рассчитать по закону Ома

R = (230 В) / (1 A)

= 230 Ом

Пример – Закон Ома и кратные и подкратные

Токи, напряжения и сопротивления в электрических цепях часто могут быть очень маленькими или очень большими, поэтому часто используются кратные и подкратные.

Требуемое напряжение, подаваемое на 3.Резистор 3 кОм для создания тока 20 мА можно рассчитать как

U = (3,3 кОм) (1000 Ом / кОм) (20 мА) (10 -3 А / мА)

= 66 В

Номограмма электрического сопротивления

Загрузите и распечатайте номограмму зависимости электрического сопротивления от вольт и ампер!

Значения по умолчанию на номограмме выше: 230 вольт , сопротивление 24 Ом и ток 10 ампер .

Мощность

Электрическая мощность может быть выражена как

P = UI

= RI 2

= U 2 / R (4)

55 где 2 5 где 2

P = электрическая мощность (Вт, Вт)

Пример – потребляемая мощность

Мощность, потребляемая в указанной выше электрической цепи 12 В , может быть рассчитана как

P = (12 вольт) 2 / ( 18 Ом)

= 8 Вт

Пример – мощность и электрическое сопротивление

Электрическая лампочка 100 Вт подключена к источнику питания 230 В .Текущий ток можно рассчитать путем преобразования (4) в

I = P / U

= (100 Вт) / (230 В)

= 0,43 ампера

Сопротивление может быть вычислено путем реорганизации (4) в

R = U 2 / P

= (230 В) 2 / (100 Вт)

= 529 Ом

Номограмма электрической мощности

Эта номограмма может использоваться для оценки зависимости мощности отнапряжение и ампер.

Скачайте и распечатайте номограмму зависимости электрической мощности от вольт и ампер!

Значения по умолчанию на номограмме выше: 240 вольт, , сопротивление 10 ампер и мощность 2,4 кВт, для постоянного или однофазного переменного тока и 4 кВт, для трехфазного переменного тока.

Закон Ома (сопротивление) – Engineer-Educators.com

Два основных свойства тока и напряжения связаны третьим свойством, известным как сопротивление.В любой электрической цепи при приложении к ней напряжения возникает ток. Сопротивление проводника будет определять количество тока, протекающего при заданном напряжении. В большинстве случаев, чем больше сопротивление цепи, тем меньше ток. Если сопротивление уменьшается, то ток будет увеличиваться. Эта зависимость носит линейный характер и известна как закон Ома.

Рисунок 38. Зависимость напряжения от тока в цепи постоянного сопротивления.

Наличие линейно пропорциональной характеристики означает, что если одна единица во взаимосвязи увеличивается или уменьшается на определенный процент, другие переменные во взаимосвязи увеличиваются или уменьшаются на такой же процент.Например, если напряжение на резисторе удвоится, тогда удвоится ток через резистор. Следует добавить, что эта зависимость верна только в том случае, если сопротивление в цепи остается постоянным. Видно, что при изменении сопротивления изменяется и ток. График этой зависимости показан на рисунке 38, где используется постоянное сопротивление 20 Ом. Взаимосвязь между напряжением и током в этом примере показывает напряжение, нанесенное горизонтально по оси X в значениях от 0 до 120 вольт, а соответствующие значения тока нанесены вертикально в значениях от 0 до 6.0 ампер по оси Y. Прямая линия, проведенная через все точки пересечения линий напряжения и тока, представляет собой уравнение
I = E⁄20 и называется линейной зависимостью.

Закон Ома может быть выражен в виде следующего уравнения:

Уравнение 1

Где I – ток в амперах, E – разность потенциалов, измеренная в вольтах, а R – сопротивление, измеренное в омах. Если известны какие-либо две из этих схемных величин, третья может быть найдена простым алгебраическим транспонированием.С помощью этого уравнения мы можем рассчитать ток в цепи, если известны напряжение и сопротивление. Эту же формулу можно использовать для расчета напряжения. Умножив обе части уравнения 1 на R, мы получим эквивалентную форму закона Ома:

Уравнение 2 Уравнение 3 Рисунок 39. График закона Ома.

Все три формулы, представленные в этом разделе, эквивалентны друг другу и представляют собой просто разные способы выражения закона Ома.

Различные уравнения, которые могут быть получены путем транспонирования основного закона, могут быть легко получены с помощью треугольников на рисунке 39.

Треугольники, содержащие E, R и I, разделены на две части, где E над линией и I × R под ним. Чтобы определить неизвестную величину цепи, когда известны две другие, закройте неизвестную величину большим пальцем. Расположение оставшихся непокрытых букв в треугольнике будет указывать на математическую операцию, которую необходимо выполнить.Например, чтобы найти I, обратитесь к Рисунку 39A и прикройте I большим пальцем. Непокрытые буквы означают, что E нужно разделить на R, или I = E / R. Чтобы найти R, обратитесь к Рисунку 39B и накройте R большим пальцем. Результат показывает, что E нужно разделить на I, или R = E / I. Чтобы найти E, обратитесь к Рисунку 39C и накройте E большим пальцем. Результат показывает, что I нужно умножить на R, или E = I × R.

Эта диаграмма полезна при обучении использованию закона Ома. Его следует использовать в качестве дополнения к знаниям новичка в алгебраическом методе.

Закон Ом

  • Изучив этот раздел, вы сможете:
  • Опишите закон Ома для металлических проводников:
  • • Сопротивление, напряжение и ток.
  • Определить:
  • Ом, Ампер и Вольт.

Ом, вольт и ампер.

Сопротивление проводника измеряется в Омах, а Ом – это единица измерения, названная в честь немецкого физика Джорджа Симона Ома (1787–1854 гг.), Который первым показал взаимосвязь между сопротивлением, током и напряжением.При этом он разработал свой закон, который показывает взаимосвязь между тремя основными электрическими свойствами сопротивления, напряжения и тока. Он демонстрирует одну из самых важных взаимосвязей в электротехнике и электронной технике.

Закон Ома гласит: «В металлических проводниках при постоянной температуре и нулевом магнитном поле протекающий ток пропорционален напряжению на концах проводника и обратно пропорционален сопротивлению проводника.”

Проще говоря, при условии, что температура постоянна и электрическая цепь не подвержена влиянию магнитных полей, тогда:

• В цепи с постоянным сопротивлением, чем больше напряжение, приложенное к цепи, тем больше будет протекать ток.

• При подаче постоянного напряжения, чем больше сопротивление цепи, тем меньше будет протекать ток.

Обратите внимание, что закон Ома гласит: «В металлических проводниках». Это означает, что закон применим для большинства металлических материалов, но не для всех.Например, вольфрам, используемый для накаливания накала лампочек, имеет сопротивление, которое изменяется в зависимости от температуры нити, отсюда в законе Ома ссылка на «при постоянной температуре». В электронике также используются компоненты, которые имеют нелинейную зависимость между тремя электрическими свойствами: напряжением, током и сопротивлением, но их можно описать разными формулами. Для большинства схем или компонентов, которые можно описать законом Ома:

Вместо того, чтобы запоминать весь закон Ома, три электрических свойства напряжения, тока и сопротивления отдельными буквами:

Сопротивление обозначается буквой R и измеряется в единицах Ом, которые имеют символ Ω (греческая заглавная буква O).

Напряжение обозначается буквой V (или иногда E, сокращением от Electromotive Force) и измеряется в вольтах, которые имеют символ V.

Ток обозначается буквой I (не C, поскольку он используется для обозначения емкости) и измеряется в единицах ампер (часто сокращается до ампер), которые имеют символ A.

Используя буквы V, I и R для выражения отношений, определенных в Законе Ома, дает три простые формулы:

Каждый из них показывает, как найти значение любой из этих величин в цепи, если известны две другие.Например, чтобы найти напряжение V (в вольтах) на резисторе, просто умножьте ток I (в амперах) через резистор на значение резистора R (в омах).

Обратите внимание, что при использовании этих формул, значения V I и R, записанные в формуле, должны быть в БАЗОВЫХ ЕДИНИЦАХ, то есть ВОЛЬТАХ (не милливольтах) Ом (не киломах) и АМПЕРАХ (не микроамперах) и т. Д.

Вкратце 15 кОм (килоом) вводится как 15 EXP 03, а 25 мА (миллиампер) вводится как 25 EXP -03 и т. Д. Это проще всего сделать с помощью научного калькулятора.

Как пользоваться калькулятором с инженерными обозначениями, широко используемыми в электронике, объясняется в нашем бесплатном буклете под названием «Подсказки по математике». Загрузите его со страницы загрузки.

Определение сопротивления, ампера и напряжения

1 Ом

Может быть определено как «Величина сопротивления, которая создаст разность потенциалов (p.d.) или напряжение в 1 вольт на нем, когда через него протекает ток в 1 ампер».

1 АМПЕР

Может быть определено как «Величина тока, которая при прохождении через сопротивление 1 Ом создает разность потенциалов на сопротивлении 1 Вольт.«

(Хотя доступны более полезные определения ампера)

1 ВОЛЬТ

Можно определить как «Разность потенциалов (напряжений), возникающая на сопротивлении в 1 Ом, через которое протекает ток в 1 Ампер».

Эти определения относятся к Вольтам, Амперам и Ом в пределах величин, описанных в Законе Ома, но также могут использоваться альтернативные определения с использованием других величин.

ПОПРОБУЙТЕ ПРОСТЫЕ РАСЧЕТЫ, ИСПОЛЬЗУЯ Закон Ома.

Закон

Ома | Формула, ограничения и приложения

Сегодня я описываю закон электричества Ома.Это один из основных фундаментальных законов электричества.

Закон

Ома связан с тремя основными электрическими величинами, такими как электрический ток, разность потенциалов (или напряжение) и сопротивление.

Чтобы узнать об истории, кто открыл закон Ома?

По названию угадать несложно. Закон Ома был открыт немецким ученым-физиком д-ром Георгом Симоном Омом в 1927 году.

Начнем с начала.

Что такое закон Ома?

Закон

Ома важен и важен для каждой электрической цепи, особенно для цепи постоянного тока (DC).

Этот закон применим в случае хорошего дирижера.

Закон Ома:

Закон

Ома сформулирован как,

Электрический ток (I), проходящий через проводник, прямо пропорционален приложенному напряжению (В) между двумя выводами проводника, если физические условия остаются постоянными.

Этот закон соблюдается, если физическое состояние не меняется.

Давайте разберемся с основами.

Как протекает ток в цепи?

Число свободных электронов, беспорядочно протекающих по проводнику.Эти свободные электроны сталкиваются друг с другом. В процессе столкновения излучается энергия в виде тепла.

Создает потенциальную энергию или разность напряжений между двумя выводами (A и B) проводника. Из-за разницы напряжений электроны текут от одного вывода к другому.

Здесь сопротивление помогает течь и создает сопротивление для столкновения электронов. Таким образом, сопротивление защищает проводник от теплового воздействия.

Закон Ома для аналогии с электричеством

Итак, сопротивление является наиболее важным фактором для ограничения циркуляции тока и защиты электрической системы.

Я подробно объяснил сопротивление.

Представительство:

 Электрический ток (I) ∝ разность потенциалов (В) 

Формула:

 [разность потенциалов (В) / электрический ток (I)] = постоянная 

Здесь сопротивление (R) – постоянный коэффициент.

 [разность потенциалов (В) / электрический ток (I)] = сопротивление (R) 

В общем сроке

Вынуждающие количества (V) прямо пропорциональны текущим количествам, если противоположные количества (R) постоянны.

Из следующего изображения вы можете легко понять.

Это означает, что при увеличении напряжения в электрической цепи увеличивается ток.

Представительство:

 Величина усилия (V) ∝ Величина потока (I) 
 Величина усилия (V) ∝ Противоположная величина (R) 

Это простое объяснение закона Ома.

Закон Ома является основным для законов Кирхгофа по току и законов Кирхгофа по напряжению.

Калькулятор закона Ома

Вы можете вычислить любую неизвестную электрическую величину (исходя из электрического тока, разности потенциалов и сопротивления), если указаны две другие.

Метод треугольника для закона Ома

Я создал онлайн-калькуляторы для вычисления этих значений. Вы можете использовать их напрямую.

1. Электрический ток

Выражается в амперах (А).

Связанное чтение: Электрический ток в деталях

2. Напряжение или разность потенциалов

Разность потенциалов или напряжение выражается в вольтах (В).

3.Сопротивление

Сопротивление выражается в омах (Ом).

Резистор является физическим оборудованием и может иметь разные значения сопротивления. Вы можете рассчитать значение сопротивления резистора, используя цветовую кодировку.

Применим ли закон Ома как для переменного, так и для постоянного тока?

Закон

Ома применим только к постоянному току (DC).

Не применяется к переменному току (AC) в цепи. Переменный ток (AC) непрерывно изменяется во времени с постоянной частотой (50 Гц или 60 Гц).Эта форма волны переменного тока имеет синусоидальную природу.

Связанное чтение: Переменный и постоянный ток

Каким образом закон Ома представлен графически?

Согласно принципу закона Ома, электрический ток (I), протекающий через проводник, прямо пропорционален приложенному напряжению (V) и обратно пропорционален сопротивлению (R).

Это означает, что, когда по проводнику протекает слабый ток, в цепи возникает более высокое сопротивление и наоборот.

В графическом представлении мы объясняем взаимосвязь между электрическим током, напряжением и сопротивлением.

На этом графике по оси абсцисс отложено напряжение, а по оси ординат – ток.

Прямая линия дает сопротивление.

Характеристики электрического тока (I) и напряжения (В)

Каковы ограничения закона Ома?

Закон Ома имеет определенные ограничения.

  1. Это применимо к металлическим проводам, но не к неметаллическим проводам.
  2. На практике, когда вы применяете закон Ома, сопротивление должно быть постоянным.
  3. Расчет закона Ома затрудняется в сложных схемах.
  4. Не распространяется на нелинейные и односторонние элементы. Закон используется для линейных элементов и двусторонних элементов схемы. (Я объяснил различные элементы электрической схемы.)

Каковы применения закона Ома?

Есть разные применения закона Ома.

  1. Этот закон используется для определения различных электрических величин, таких как ток, напряжение, сопротивление, мощность, проводимость и т. Д.
  2. Есть много электроприборов, например, электронагреватель, чайник работает по принципу закона Ома.
  3. Это полезно для решения задач, связанных с эквивалентными последовательными, параллельными и последовательно-параллельными электрическими цепями.

Это все о формулировке закона Ома, объяснении, его ограничениях и полезных приложениях. Если у вас есть какие-либо вопросы, вы можете прокомментировать ниже.

Скоро я приду с другим учебником по электрике. А пока следите за обновлениями!

Спасибо за чтение!

Если вы цените то, что я делаю здесь, в DipsLab, вам следует принять во внимание:

DipsLab – это самый быстрорастущий и пользующийся наибольшим доверием сайт сообщества инженеров по электротехнике и электронике.Все опубликованные статьи доступны БЕСПЛАТНО всем.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *