Содержание

Теория по физике для ЕГЭ, пособия по подготовке и справочные материалы в Москве

Электрический ток. Сила тока. Условия существования постоянного тока в цепи. Электродвижущая сила (ЭДС). Сопротивление. Напряжение. Измерение силы тока и напряжения.

  • Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц, при котором происходит перенос заряда из одних областей пространства в другие.

  • Сила тока — количественная характеристика электрического тока. В случае постоянного тока абсолютная величина силы тока есть отношение абсолютной величины заряда \(q\), прошедшего через поперечное сечение проводника за время \(t\), к этому времени. \[\fbox{$I=\dfrac{q}{t}$}\]

    Единицы измерения: \(\displaystyle [\text{А}]\) (Ампер).

  • Условия существования постоянного тока в цепи:

    • наличие свободных заряженных частиц

    • наличие электрического поля (разности потенциалов на концах проводника)

  • Электродвижущая сила (ЭДС)

    Для того, чтобы ввести понятие ЭДС, разберемся сначала со сторонними силами.

    По цепи идёт ток, стало быть, имеется сила, «протаскивающая» заряд сквозь источник вопреки противодействию электрического поля клемм. Эта сила называется сторонней силой; именно благодаря ей и функционирует источник тока.

  • \(R\) — сопротивление цепи постоянному току, вызывающее безвозвратные потери энергии постоянного тока.

    Сторонняя сила \(\vec{F}_\text{ст}\) не имеет отношения к стационарному электрическому полю. Обозначим через \(A_\text{ст}\) работу сторонней силы по перемещению положительного заряда q внутри источника тока от отрицательной клеммы к положительной. Эта работа положительна, так как направление сторонней силы совпадает с направлением перемещения заряда. Работа сторонней силы \(A_\text{ст}\) называется также работой источника тока.

    Во внешней цепи сторонняя сила отсутствует, так что работа сторонней силы по перемещению заряда во внешней цепи равна нулю. Поэтому работа сторонней силы по перемещению заряда q вокруг всей цепи сводится к работе по перемещению этого заряда только лишь внутри источника тока.

    Таким образом, \(A_\text{ст}\) — это также работа сторонней силы по перемещению заряда по всей цепи.

    Сторонняя сила является непотенциальной — её работа при перемещении заряда по замкнутому пути не равна нулю. Именно эта непотенциальность и обеспечивает циркулирование электрического тока; потенциальное электрическое поле не может поддерживать постоянный ток. Опыт показывает, что работа \(A_\text{ст}\) прямо пропорциональна перемещаемому заряду \(q\). Поэтому отношение \(\displaystyle \frac{A_\text{ст}}{q}\) уже не зависит от заряда и является количественной характеристикой источника тока. Это отношение обозначается \(\mathscr{E}\): \[\fbox{$\mathscr{E}=\dfrac{A_\text{ст}}{q}$}\] Данная величина называется электродвижущей силой (ЭДС) источника тока.

    Единицы измерения: \(\displaystyle [\text{В}]\) (Вольт).

  • Электрическое напряжение между точками A и B электрической цепи или электрического поля — физическая величина, значение которой равно работе эффективного электрического поля, совершаемой при переносе единичного пробного заряда из точки A в точку B.

    Единицы измерения: \(\displaystyle [\text{В}]\) (Вольт).

  • Измерение силы тока и напряжения

    • Для измерения силы тока используется измерительный прибор — амперметр. Включается в цепь последовательно.

    • Для измерения напряжения используется измерительный прибор — вольтметр. Включается в цепь параллельно.

  • Зависимость силы тока от напряжения. Сопротивление

    На прошлых уроках мы с вами познакомились с понятиями «сила электрического тока» и «напряжение». Давайте вспомним, что

    силой тока называется физическая величина, численно равная электрическому заряду, протекающему через поперечное сечение проводника за единицу времени.

    Напряжение — это физическая величина, характеризующая работоспособность электрического поля.

    Таким образом, сила тока и напряжение характеризуют электрический ток и его действия. Значит, сила тока должна каким-то образом зависеть от напряжения. Давайте установим эту зависимость. Для чего воспользуемся установкой, представленной на рисунке.

    В качестве потребителя тока в цепи используется резистор — это металлический проводник в виде спирали. Параллельно резистору подключён вольтметр, измеряющий напряжение на этом участке цепи. Остальная часть цепи состоит из источника тока, ключа и амперметра. В качестве источника тока будем использовать устройство, которое позволяет регулировать напряжение на концах проводника.

     Будем изменять напряжение на резисторе и следить за соответствующими изменениями силы тока в цепи, а все измерения заносить в таблицу:

    Уже из этих данных следует, что сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на проводнике: I ~ U.

    Подключим теперь к источнику тока другую спираль, например, спираль осветительной лампы и повторим опыт.

    Как видим, при тех же значениях напряжения, что и в первом случае, мы получили другие значения силы тока. Однако и в этом проводнике сила тока прямо пропорциональна напряжению.

    Наблюдаемую нами зависимость силы тока в проводнике от напряжения между концами этого проводника можно изобразить графически. На таком графике в условно выбранном масштабе по оси абсцисс откладывается напряжение, а по оси ординат — сила тока.

    Такой график в физике называют вольт-амперной характеристикой проводника.

    Теперь, по результатам проведённых опытов, вычислим отношение напряжения к силе тока для каждого из измерений:

    Как видим, оно постоянно для каждого из проводников, но имеет разное значение для разных проводников.

    Следовательно, существует физическая величина, характеризующая свойства проводника, по которому течёт электрический ток. Эту величину называют электрическим сопротивлением проводника или просто сопротивлением. Обозначают сопротивление латинской буквой R.

    За единицу сопротивления принимают ом. Она получила своё название в честь немецкого учёного Г. Ома, открывшего основной закон электрической цепи.

    1 Ом — это сопротивление проводника, в котором при напряжении 1 В проходит ток силой 1 А.

    Это небольшое сопротивление. У спиралей обычных электроламп оно составляет сотни ом, поэтому сопротивление часто выражают в кратных единицах:

    Попытаемся теперь объяснить, почему проводник обладает электрическим сопротивлением. Вспомните, что электрический ток в металлах представляет собой направленное движение свободных электронов. Движущиеся под действием электрического поля электроны взаимодействуют с атомами и ионами кристаллической решётки металла. Следовательно, атомы и ионы препятствуют движению электронов, то есть оказывают сопротивление их движению. Это ведёт к уменьшению скорости направленного движения электронов, а значит, и силы тока в проводнике.

    Электрическое сопротивление можно сравнить с трением, которое всегда препятствует движению. Как мы знаем, любое тело быстрее скатится с гладкой поверхности, чем с шершавой.

    Подобно этому, электроны в плохом проводнике двигаются медленнее, чем в хорошем. В диэлектриках, электрическое сопротивление бесконечно большое, поэтому они и не проводят ток.

    Таким образом, новая величина — сопротивление — отражает противодействие среды движению в ней свободных носителей заряда. В соединительных проводах это противодействие, как правило, незначительно, что позволяет сопротивлением соединительных проводов при решении большинства задач пренебречь.

    Определённым сопротивлением обладают и измерительные приборы. При включении последовательно в цепь амперметра его сопротивление добавляется к полному сопротивлению цепи. Это вызывает нежелательное уменьшение силы тока. Чтобы этого не случилось, сопротивление амперметра должно быть мало́.

    Идеальным был бы амперметр без сопротивления. Именно таким мы и будем считать сопротивление амперметра в задачах.

    Наоборот, добавление вольтметра параллельно некоторому прибору создаёт току ещё один «обходной» путь, что также резко изменяет параметры цепи. Чтобы избежать этих нежелательных последствий, надо применять вольтметры с максимально больши́м сопротивлением.

    И ещё об очень важном. При слишком малом сопротивлении цепи сила тока в ней может принять недопустимо большое значение. При замыкании цепи, представленной на рисунке, ток в ней пройдёт, фактически не испытывая сопротивления. Это — короткое замыкание.

    В таком режиме могут быть испорчены и прибор, и источник тока, а перегрев проводов может привести к пожару.

    Пример решения задачи.

    Задача. Когда напряжение увеличили на 3 В, сила тока в цепи возросла вдвое, и ток за 1 с совершил работу 3 Дж. Найдите значения силы тока после увеличения напряжения.

    1. Какая связь существует между напряжением, током и сопротивлением? | 2. Закон Ома | Часть1

    1. Какая связь существует между напряжением, током и сопротивлением?

    Какая связь существует между напряжением, током и сопротивлением?

    Электрическая цепь считается сформированной тогда, когда создан такой проводящий путь, который позволяет свободным электронам непрерывно перемещаться. Это непрерывное движение свободных электронов по проводникам цепи называется током. Иногда его, по аналогии с потоком воды через трубу, называют “потоком”.

    Сила побуждающая электроны “течь” по цепи называется напряжением. Напряжение – это определённая мера потенциальной энергии, которая всегда взаимосвязана с двумя точками цепи. Когда мы говорим что в схеме присутствует определенная величина напряжения, мы имеем в виду величину потенциальной энергии, необходимой для перемещения электронов из одной точки цепи в другую. Без привязки к двум конкретным точкам цепи термин “напряжение” не имеет смысла.

    При движении свободных электронов через проводники, определенное воздействие на них оказывает сила трения, которая препятствует движению. Это противодействие движению называется сопротивлением. Величина тока в цепи зависит от величины напряжения, заставляющего электроны двигаться, а так же от величины сопротивления, тормозящего поток электронов. Так же как и напряжение, сопротивление взаимосвязано с двумя точками цепи.

    Чтобы конкретизировать понятия величины тока, напряжения и сопротивления, мы должны присвоить им единицы измерения, точно также, как единицы измерения присвоены массе, температуре, объему, длине и другим видам физических величин. Например, для массы мы используем единицу измерения “килограмм” или “грамм”, для температуры – градус Фаренгейта или градус Цельсия. Стандартные единицы измерения силы тока, напряжения и сопротивления приведены в таблице:

    “Обозначение” каждой величины – это буква латинского алфавита, которая используется для представления величины в алгебраическом уравнении. Использование латинских букв в физических и технических дисциплинах признано на международном уровне. “Аббревиатура” представляет собой первую букву единицы измерения на русском и английском языках. Исключение составляет аббревиатура слова Ом, которую в английской версии представляет буква греческого алфавита.

    Каждая единица измерения названа в честь известного экспериментатора в области электроники: Ампер – в честь француза Ампера Андре Мари, Вольт – в честь итальянца Алессандро Вольта, Ом – в честь немца Ома Георга Симона.

    Обозначение каждой величины имеет определенный смысл. Буква “R” (resistance) для сопротивления говорит сама за себя. Напряжение в нашей стране обозначается буквой “U”, а за границей оно обозначается буквой “V” (voltage), что тоже говори само за себя. Что касается буквы “I” для обозначения силы тока, и буквы “E” – для второго обозначения напряжения, то они немного не вписываются в это правило. “I”, как многие полагают, означает  “Intensity” (Интенсивность (потока электронов)), а “E” – “Electromotive force” (Электродвижущую силу). Обозначения “E” и “U” по большей части являются взаимозаменяемыми, однако, некоторые радиолюбители резервируют букву “E” для обозначения напряжения источника питания (батареи, генератора и др.), а буквой “U” обозначают напряжение чего-нибудь еще.

    Все эти обозначения используют заглавные буквы, кроме случаев, когда величина (особенно напряжения или тока) описывается в пределах короткого промежутка времени (так называемое “мгновенное” значение).  Например, стабильное на протяжении длительного периода времени напряжение батареи обозначается заглавной буквой “E”, а пиковое напряжение в момент удара молнии в линию электропередач скорее всего  будет обозначено строчной буквой “e” (или “u”). Это же правило применяется и к силе тока, где строчная буква “i” обозначает силу тока в определенный момент времени. Большинство измерений постоянного тока (DC) обозначается заглавными буквами, потому что он стабилен с течением времени.

    Одной из основополагающих, но редко используемых единиц измерения в электронике является кулон. Кулон это мера электрического заряда, он пропорционален количеству свободных электронов. Один кулон равен 6,250,000,000,000,000,000 электронов. Величина электрического заряда обозначается буквой “Q”, а аббревиатура кулона – буква “C” (coulomb). 1 Амер (единица измерения потока электронов) равен 1 Кулону электронов, проходящих через определенную точку цепи за 1 секунду времени. Иными словами, электрический ток – это скорость движения электрического заряда через проводник.

    Как было сказано выше, напряжение – это количество потенциальной энергии на единицу электрического заряда, необходимой для перемещения электронов из одной точки цепи  в другую. Поэтому, прежде чем мы сможем точно определить что из себя представляет “Вольт”, мы должны понять, как измерить величину называемую “потенциальной энергией”. Общей единицей измерения для любой энергии является джоуль. Джоуль равен работе, совершаемой при перемещении точки приложения силы, равной одному ньютону, на расстояние одного метра в направлении действия силы. Исходя из вышеприведенного определения напряжения, 1 Вольт равен 1 Джоулю электрической потенциальной энергии на (деленному на) 1 Кулон заряда. Таким образом, 9-вольтовая батарея затрачивает 9 джоулей энергии на перемещение каждого кулона электронов через цепь.

    Рассмотренные обозначения и единицы измерения электрических величин очень важно знать, так как мы, с настоящего момента, начинаем исследовать соотношения между ними в электрических цепях. Первым, и возможно самым важным соотношением между током, напряжением и сопротивлением является закон Ома, открытый и опубликованный Георгом Симоном Омом в 1827 году. Основным открытием Ома было то, что сила тока в проводнике прямопропорциональна напряжению, приложенному к его концам. Ом выразил своё открытие в виде простого уравнения, описывающего взаимосвязь тока, напряжения и сопротивления:

    В этом алгебраическом выражении сила тока (I) прямопропорциональна напряжению (U) и обратно пропорциональна сопротивлению (R). Используя формулу закона Ома и методы алгебры, можно вычислить напряжение и сопротивление:

    Давайте посмотрим, как эти уравнения работают при анализе простых электрических схем:

    В приведенной выше схеме есть только один источник напряжения (батарея слева) и одно сопротивление току (лампа справа). Это делает ее очень простой в применении закона Ома. Если нам известны значения любых двух из трех величин (силы тока, напряжения и сопротивления) в этой схеме, то используя закон Ома, мы можем вычислить третью.

    В первом примере мы вычислим силу тока (I) при заданных значениях напряжения (U) и сопротивления (R):

    Чему равна сила тока (I) в этой схеме?

    Во втором примере мы вычислим сопротивление (R) при заданных значениях напряжения (U) и силы тока (I):

    Чему равно сопротивление (R) лампы?

    В последнем примере мы вычислим величину поставляемого батареей напряжения (U) при заданных значениях силы тока (I) и сопротивления (R):

    Чему равно поставляемое батареей напряжение (U)?

    Закон Ома очень простой и полезный инструмент для анализа электрических цепей. Он так часто используется при обучении электронике, что намертво врезается в память серьезных студентов. Для тех-же, кто не дружит с алгеброй, существует небольшая уловка для запоминания этого закона. Единственное что нужно сделать, это заключить буквы U, I  и R  в треугольник следующим образом:

    Если вам известны значения U и I, и нужно вычислить R, то просто зачеркните эту букву в треугольнике, и вы увидите что нужно сделать:

    Аналогичным образом можно вычислить значения I и U:

    Краткий обзор:

    • Напряжение измеряется в вольтах, и обозначается буквами “E” или “U”.

    • Сила тока измеряется в амперах, и обозначается буквой “I”.

    • Сопротивление измеряется в омах, и обозначается буквой “R”.

    • Закон Ома: I = E/R ; U = IR ; R = E/I.

    Сила тока. Напряжение. Сопротивление – презентация онлайн

    8 КЛАСС
    Повторение тем:
    Сила тока
    Напряжение
    Сопротивление
    Молодецкая П.Ф. – учитель физики.
    Кристаллическая решетка металла
    В узлах кристаллической решетки расположены «+» ионы, между которыми хаотично
    движутся свободные электроны
    Металлы являются хорошими проводниками благодаря свободным заряженным
    частицам – электронам
    Электрический ток
    Электрический ток – упорядоченное (направленное) движение
    заряженных частиц
    Условия возникновения электрического тока в проводнике:
    1) наличие свободных заряженных частиц (электронов,
    ионов)
    2) электрическое поле
    Направление электрического тока: от + к –
    В металле:
    • электроны движутся от – к +
    • ток направлен в сторону, противоположную направлению
    движения электронов
    Сила тока
    Сила тока – физическая величина, равная заряду, прошедшему
    через поперечное сечение проводника за единицу времени.
    I
    Обозначение:
    Единица измерения: 1А (Ампер)
    Формула:
    q
    I
    t
    Измерительный прибор:
    амперметр
    Амперметр включается п о с л е д о в а т е л ь н о
    А
    А
    При включении амперметра в цепь не имеет
    значения, с какой стороны (слева или справа) от
    исследуемого элемента его подключать.
    Цена деления и пределы измерения прибора
    Цена деления:
    B A
    С
    n
    A 50 A
    B 100 A
    n 10
    100 50
    С

    10
    Пределы измерения:
    П ниж 0 А
    П верх 150 А
    Амперметр лабораторный
    Напряжение
    Напряжение – скалярная физическая величина, равная
    работе электрического поля по перемещению единичного
    положительного заряда.
    Обозначение: U
    Единица измерения в СИ: 1В (вольт)
    Формула:
    A
    U
    q
    Измерительный прибор:
    вольтметр,
    включается параллельно
    V
    Ток через лампочку и напряжение на ней
    Схема цепи с подключением вольтметра.
    А
    V
    Вольтметр лабораторный
    Цена деления и пределы измерения прибора
    Цена деления:
    B A
    С
    n
    A 200 В
    B 300 В
    n 10
    300 200
    С
    10 В
    10
    Пределы измерения:
    П ниж 100 В
    П в ерх 500 В
    ЗАКОН ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ
    Формулировка закона:
    Сила тока в участке цепи прямо
    пропорциональна напряжению
    на концах этого участка и
    обратно пропорциональна его
    сопротивлению.
    I=U/R
    U
    I
    R
    U I R
    U
    R
    I
    Сопротивление
    Сопротивление – скалярная физическая величина,
    характеризующая свойство проводника противодействовать
    электрическому току.
    Обозначение: R
    Единица измерения: 1Ом (Ом)
    U
    R
    I
    Формула:
    Резистор – устройство с постоянным
    сопротивлением.
    Измерительный прибор: Омметр
    Причина электрического сопротивления:
    взаимодействие электронов при их движении по проводнику
    с ионами кристаллической решетки.
    +
    +
    +
    +
    +
    +
    +
    +
    ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
    Повторить:
    §§ 37,39,44,45, 46,
    Упр.28.
    Подготовиться к физическому
    диктанту (выучить формулы!!!)

    Что нужно знать о токе, напряжении и сопротивлении

    Ток, напряжение и сопротивление — три важных понятия в электронике. Я понятия не имел об этих вещах, когда начинал. Но я все еще мог создавать забавные вещи, следуя схемам, которые я нашел. Я просто не знал, что происходит.

    Когда я начал изучать основы электричества в школе, многие детали встали на свои места. Я начал понимать некоторые объяснения из построенных мною принципиальных схем.

    Мне нравится сосредотачиваться на практических аспектах электроники. Но изучение теории по мере продвижения также очень полезно. Итак, в сегодняшней статье вы познакомитесь с основами тока, напряжения и сопротивления.

    Основное электричество


    Если вы подсоедините небольшую лампочку к положительному и отрицательному полюсу батареи, вы получите замкнутую цепь, в которой электроны могут течь между клеммами и заставлять лампу светиться. Внутри проводов этих цепей будут течь электроны.

    Когда я начинал заниматься электроникой, я кое-что не понял. Я думал, что когда батарея подключается, электроны исходят из батареи и должны пройти весь путь по проводу до лампочки, прежде чем она зажжется. Но это не так.

    В проводе уже есть электроны. И когда вы подключаете аккумулятор и делаете замкнутый контур, они начинают двигаться. Это как труба, наполненная шариками. Когда вы кладете шарик с одной стороны, другой сразу же выходит с другой стороны.Вам не нужно ждать. Это происходит мгновенно.

    Запутанное направление тока

    Направление тока немного сбивает с толку. Ток течет от плюса к минусу цепи? Или наоборот? На некоторых схемах вы видите стрелку от плюса к минусу. На других схемах наоборот.

    Прежде всего, позвольте мне сказать следующее: Это не имеет большого значения!

    Когда вам нужно выполнить расчеты, все, что вам нужно сделать, это выбрать направление и произвести расчеты на основе этого направления. Какое бы направление вы ни выбрали – результаты будут одинаковыми.

    Но что правильно?

    Нет направления является “правильным” направлением. Ток может течь в обоих направлениях, в зависимости от того, работают ли носители положительного или отрицательного заряда. В металлах у нас есть носители отрицательного заряда. Также называется электронами. Они текут от негатива к позитиву.

    Итак, в обычной электрической цепи на основе металла электроны будут течь от отрицательного вывода к положительному .Но общепринятый способ говорить о текущем направлении – это от положительного до отрицательного . (Подробнее об этом читайте в Википедии)

    Ток, напряжение и сопротивление

    В цепи ток представляет собой поток электронов. Напряжение – это разность электрических потенциалов между двумя точками. Сопротивление — это то, что сопротивляется потоку электронов.

    Если это звучит для вас по-гречески, не беспокойтесь. Подумайте об этом так: если у вас в трубе течет вода, количество протекающей воды эквивалентно току в электрической цепи.

    Затем представьте, что в какой-то момент труба засорилась. И только немного воды проходит. Давление воды с одной стороны засора будет выше, чем с другой. Эта разница в давлении между двумя точками эквивалентна напряжению. Вы всегда измеряете напряжение как разность потенциалов между двумя точками.

    Засор сам по себе будет сопротивлением.

    • Ток измеряется в Амперах или А
    • Напряжение измеряется в Вольтах или В
    • Сопротивление измеряется в Омах или Ом

    Связь между током, напряжением и сопротивлением называется законом Ома.

    Вот красивая иллюстрация:

    Следующий шаг:
    Простое руководство по изучению электроники для начинающих

    Зависимость между током, напряжением и сопротивлением

    Электрическая цепь

    Электричество и магнетизм

    Зависимость между током, напряжением и сопротивлением

    Рассказ о физике для 11-14

    Соотношение напряжения, тока и сопротивления

    Настройка простой цепи состоит из выбора двух компонентов — батареи и лампочки и соединения их проводами. Два варианта, которые вы делаете, устанавливают толчок : напряжение батареи и насколько этому толчку препятствует: сопротивление лампочки. Ток в петле является результатом этих двух выборов. Подробнее об этом в теме SPT: Электричество и энергия.

    Взаимосвязь между толчком батареи и величиной электрического тока резюмируется следующим образом:

    ток = сопротивление напряжению

    Вы можете написать это символами:

    И  =  В Р

    Где В – напряжение, измеренное в вольтах; I – ток, измеряемый в амперах; R — сопротивление, измеряемое в омах.

    Согласно этому соотношению, если сопротивление не меняется, то увеличение напряжения приводит к увеличению тока.

    Выбор батареи на 3 вольта и резистора на 10 Ом приводит к току 0,3 ампера в резисторе (и в батарее, и в соединительных проводах).

    И  =  В Р

    Введите значения, чтобы получить:

    ток в петле = 3 вольта 10 Ом

    и вычислить ток как 0. 3 ампера.

    Если напряжение батареи удваивается до 6 вольт, новый ток по-прежнему определяется как I  =  В R , но вам нужно вставить новые значения ток в петле теперь = 6 вольт 10 Ом и рассчитайте ток как 0,6 ампер.

    В каждой части контура цепи присутствует ток силой 0,6 ампера: в лампе; в батарее; в обоих соединительных проводах.

    Удвоение напряжения батареи дает удвоение тока.

    Взаимосвязь напряжения тока, сопротивления и закона Ом

    Использовали ли вы 1.батарея 5В? Что такое напряжение? Вы знаете его напряжение, 1,5 В. Если вы новичок. Вы понимаете связь между напряжением, током и сопротивлением? Кто-то может их не понять. Кроме того, изучение Закона Ома — это простая электроника.

    Электричество — это упорядоченный поток электронов в проводнике.

    При наличии электричества всегда есть напряжение, ток и сопротивление. На блок-схеме ниже.

    Вы можете представить их как воду в большом резервуаре.

    • Высота резервуара с водой от земли равна напряжению
    • Количество воды подобно току.
    • Водопроводная труба похожа на сопротивление

    Вы не беспокоитесь, если не понимаете взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением. Я считаю, что если вы посмотрите на следующее изображение, вы поймете больше.

    Знакомство с током

    Ток – это количество электронов, проходящих через точку. Единицей силы тока является Ампер.Или проще! Это как объем воды. Мы можем измерить его в ампер, А.

    Когда у вас много воды, вы можете использовать воду дольше. Похоже на это.

    Если у вас аккумулятор большой емкости по электричеству. Таким образом, вы можете использовать аккумулятор дольше.

    Например, аккумулятор 12 В 10 Ач может работать дольше, чем аккумулятор 12 В 5 Ач при той же нагрузке.

    Знакомство с напряжением

    Вы часто видите его в различных положениях вообще.

    Например, батарея, сеть переменного тока, задняя часть устройства и т. д.

    Напряжение напряжение эл. Падение напряжения — это разница в напряжении между двумя концами проводника, по которому течет ток.

    Мы можем измерить его в вольтах, В или Е.

    Проще!

    Течение подобно воде, протекающей по трубе. Тогда напряжение является давлением воды.

    Напряжение похоже на давление воды на разной высоте. Ставим бак с водой на высокий уровень. Это делает давление воды намного сильнее.Вода может течь на большие расстояния.

    Кроме того, высокое напряжение может значительно снизить ток.

    Встретить мощность

    Мощность – это работа, совершаемая электрическим током. Потребляемая мощность – это ватты, Вт. Мощность постоянного тока (DC) или энергия – это напряжение, умноженное на ток. Мы часто это делаем в любое время, за прибором, лампочкой и т. д.

    Например, лампа 10Вт 12В. Итак, его мощность составляет 10 Вт при 12 В. Вам интересно, сколько электрического тока он использует? Пожалуйста, ниже в законе Ома.

    Сопротивление

    Большинство проводников не идеальны. У них есть сопротивление. Когда напряжение толкает ток в проводниках. Сопротивление внутри проводника будет сопротивляться протеканию тока. Мы можем измерить или прочитать его в омах,

    .

    Тогда мы можем сравнить его с водопроводной трубой. Размер трубы влияет на количество вытекающей воды.

    • Большая труба любит низкое сопротивление. Ток может течь много.
    • Маленькая труба любит высокое сопротивление.Тогда ток может течь меньше.

    Закон Ома в основных применениях

    Этот закон представляет собой соотношение между напряжением, током, сопротивлением и мощностью. Которые мы можем найти в этих формулах, известных как закон Ома:

    • V = I x R — «V» — это «I», умноженное на «R».
    • I = V / R –  “I” – это V”, деленное на “R”.
    • R = V / I —  “R” – это V”, деленное на “I”.
    • P = V x I — «P» – это «V», умноженное на «I».

    Из примера
    Сколько токов потребляет лампа?
    P = V x I
    Итак: I = P / V ; Р = 10 Вт, В = 12 В.
    I = 10 Вт / 12 В
    = 0,83 А

    Если вы хотите использовать его в течение 2 часов.
    Вам необходимо использовать аккумулятор на 12 В, который может питать более 2 Ач.

    Когда я был ребенком. Я не могу вспомнить эти формулы закона Ома. Я использовал треугольник закона Ома.

    Как использовать треугольник закона Ом
    Предположим, я хочу знать ток, потребляемый лампой. Поэтому я закрыла палец на «я».

    Мы находим ток с помощью треугольника закона Ома

    Затем мы можем получить ток (I) из закона Ома.

    I = V/R

    В – напряжение аккумулятора, 12В.
    Р – сопротивление лампы. Я измеряю его сопротивление, чтобы быть около 10 Ом.

    Так ток есть.

    I = 12 В / 10 Ом
    = 1,2 А

    Таким образом, ток лампы составляет около 1,2 А.

    Вы увидите, что мы можем найти ток, напряжение и сопротивление с помощью треугольника закона Ома.

    Треугольник власти
    Вы можете найти мощность с помощью треугольника власти так же, как описано выше.
    P = I x V
    или
    I = P / V
    или
    V = P / I

    Если вы посмотрите на блок-схему ниже. Вы поймете лучше.

    Нахождение мощности, тока и напряжения с помощью треугольника треугольника закона мощности Ом

    Например:
    Предположим, у вас есть источник питания постоянного тока, 12 В, 2 А на выходе. Тогда ваш друг спросит вас. Какие это ватты?

    На блок-схеме P = V x I
    V = 12V : I = 2A
    Итак, его мощность.
    P = 12 В x 2 А
    = 24 Вт.

    Его можно использовать для лампы мощностью 20 Вт.

    Прочее: Электрический ток

    Все это подходит для учащихся базового уровня. Вы можете использовать обычный калькулятор, чтобы найти необходимые значения.


    Следующий шаг:
    Quick Common Electronics Components

    ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

    Я всегда стараюсь делать электронику Learning Easy .

    Понимание основ электричества, представляя его как воду

    «Мы считаем, что электричество существует, потому что электрическая компания продолжает присылать нам счета за него.Но мы не можем понять, как он перемещается внутри проводов». — Дэйв Бэрри

    Основные законы электричества математически сложны. Но использование воды в качестве аналогии предлагает простой способ получить базовое понимание.

    Электричество 101 – Напряжение, ток и сопротивление

    Тремя основными компонентами электричества являются напряжение, ток и сопротивление.

    • НАПРЯЖЕНИЕ похоже на давление, которое проталкивает воду через шланг. Измеряется в вольтах (В).
    • ТОК подобен диаметру шланга. Чем он шире, тем больше воды будет проходить. Измеряется в амперах (I или A).
    • СОПРОТИВЛЕНИЕ похоже на песок в шланге, который замедляет поток воды. Измеряется в омах (R или Ω).

    Напряжение, ток и сопротивление взаимосвязаны. Если вы измените один из них в цепи, остальные тоже изменятся. В частности, напряжение равно току, умноженному на сопротивление (V = I x R). Думая о воде, если вы добавите песок в шланг и сохраните давление прежним, это все равно, что уменьшить диаметр шланга… будет течь меньше воды.

    Электричество 201 – Постоянный и переменный ток, батареи и трансформаторы

    Как работает электричество в электронике и сети?

    ПОСТОЯННЫЙ ТОК или ПОСТОЯННЫЙ ток похож на обычный поток воды в шланге – он течет в одном направлении, от источника к концу. Исторически так сложилось, что округ Колумбия изначально отстаивал Томас Эдисон в знаменитых «Войнах текущих» конца 1800-х годов. Вашингтон проиграл войну за сеть, но нашел еще более захватывающую роль в современной электронике, такой как компьютеры, телефоны и телевизоры.

    ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК или переменный ток похож на воду, текущую взад и вперед в шланге много раз в секунду. Аналогия с водой здесь немного нарушается, но переменный ток легко создается электрическими генераторами (также называемыми генераторами переменного тока). Никола Тесла и Джордж Вестингауз выступали за переменный ток, а не за постоянный, и в конце концов они победили. В настоящее время переменный ток является мировым стандартом для подачи электроэнергии в дома и здания через сеть.

    АККУМУЛЯТОРЫ можно рассматривать как водяные насосы, которые циркулируют воду через шланг, который проходит по замкнутому контуру обратно к аккумулятору.Для определения емкости аккумуляторов используется множество показателей, и не все они сразу логичны. Они включают ампер-часы и киловатт-часы. Батареи могут генерировать только энергию постоянного тока.

    ТРАНСФОРМАТОРЫ похожи на то, что вы держите большой палец частично над концом шланга, чтобы вода разбрызгивалась дальше. Объем воды (мощность) остается прежним, но давление (напряжение) увеличивается по мере уменьшения диаметра (тока). Это именно то, что трансформаторы делают для воздушных линий электропередач. Электричество может перемещаться дальше с меньшими потерями, потому что сопротивление (песок) не препятствует электричеству (воде), когда ток ниже (шланг меньшего диаметра). Трансформаторы работают только с переменным током. Способность передавать электричество на большие расстояния является основной причиной того, что переменный ток превзошел постоянный ток столетие назад.

    Электричество 301 – Мощность и энергия

    Теперь давайте продолжим использовать аналогию со шлангом, чтобы погрузиться в более мутные воды контуров (каламбур, извините).

    МОЩНОСТЬ

    похожа на объем воды, который равен , вытекающей из шланга, при заданном давлении и диаметре. Электрическая мощность измеряется в ваттах (Вт). А более крупные системы измеряются в киловаттах (1 кВт = 1000 Вт) или мегаваттах (1 МВт = 1 000 000 Вт).

    ЭНЕРГИЯ подобна измерению объема воды, которая протекала через шланг за период времени , подобно наполнению 5-галлонного ведра за минуту. Электрическую энергию часто путают с электроэнергией, но это две разные вещи: мощность измеряет мощность, а энергия измеряет доставку. Электрическая энергия измеряется в ватт-часах (ватт-часах), но большинство людей больше знакомы с измерением в своих счетах за электроэнергию, киловатт-часами (1 кВтч = 1000 ватт-часов). Электроэнергетические компании работают в большем масштабе и обычно используют мегаватт-часы (1 МВтч = 1000 кВтч).

     

    Надеюсь, это полезное введение в основы электричества. Мы будем рады услышать ваши отзывы и предложения, поэтому, пожалуйста, оставляйте предложения и комментарии ниже.

    Напряжение, Ток, Сопротивление – информация для учителя

    Напряжение, Ток, Сопротивление – информация для учителя

    Показатель — Введение в электричество — Напряжение, ток, сопротивление


    Перейти к созданию электрической цепи онлайн: напряжение, ток, сопротивление


    Книга “Напряжение, ток, сопротивление” предназначена для детей, изучающих Закон Ома, хотя она может оказаться полезной и для других возрастов.Это интерактивная веб-страница. Это означает, что вы можете построить на экране цепь с различными сопротивлениями и измерить ток и падение напряжения в различных местах. Вы можете выбрать простую схему или параллельную схему.

    Настройка схемы

    Для начала вы создаете цепь, нажимая на предметы и помещая их в цепь, нажимая на серую часть провода. Если вы выберете параллельную цепь, вы получите другую цепь от части первой цепи.Затем вы можете добавить дополнительные компоненты к этому.

    Вольтметры несколько сложнее. Вам нужно указать два места, чтобы вольтметр показывал падение напряжения между двумя точками. Итак, выберите вольтметр, щелкните в первом месте, затем щелкните во втором. Если вы укажете только одну точку, то это не сработает. В простой цепи допускается только один вольтметр. Для параллельной цепи у вас может быть два вольтметра, один из которых измеряет падение напряжения в любом месте верхней части цепи, а другой измеряет падение напряжения только в нижней части параллельной цепи.

    Когда вы решите, что цепь завершена, замкните переключатель в цепи, щелкнув по нему. Это запустит цепь, и амперметры или вольтметры покажут значение. Если произойдет короткое замыкание, вам об этом скажут! Амперметр и вольтметр дают значения с точностью до 2 знаков после запятой. Это может привести к ошибкам округления.

    Замена цепи

    Затем вы можете изменить схему и наблюдать за результатами. Вы можете выключить переключатель (нажав на него) и снова включить.Чтобы добавить или заменить компоненты, выберите то, что вы хотите, щелкнув элемент, и щелкните в том месте схемы, где вы хотите, чтобы он располагался. Вы можете заменить один компонент другим, выбрав второй, а затем щелкнув поверх первого. Если вы просто хотите удалить компонент, выберите «удалить» (это просто кусок провода) и щелкните компонент.

    Существует более быстрый способ удалить или переместить вольтметр. Выберите вольтметр. Затем, если вы нажмете на существующий вольтметр, он исчезнет.Затем вы нажимаете на новое место, и оно снова появится. Это означает, что вы можете перемещать вольтметры довольно быстро.

    Компоненты

    • Резисторы различных номиналов – Резистор изменяет величину тока, протекающего в цепи.
    • Амперметр – Измеряет ток, протекающий в этой точке.
    • Вольтметр — необходимо установить в двух местах. Измеряет падение напряжения между точками.
    • Удалить – кусок провода. Выберите это, чтобы удалить компонент, если вы не хотите заменять его другим.

    Символы близки к официальным. Вольтметр отличается, так как я хотел, чтобы было понятно, как его настроить и переместить.

    Как пользоваться веб-страницей

    То, как вы используете веб-страницу, зависит от вас. Вы можете дать детям возможность поиграть и посмотреть, что они откроют для себя, или вы можете дать им очень контролируемые задания для выполнения.Идея этих схем состоит в том, чтобы продемонстрировать закон Ома:

    В = ИР

    Напряжение = Ток x Сопротивление

    плюс способы объединения сопротивлений:

    Простые схемы: R T = Р 1 + Р 2

    Параллельные цепи: 1 / R T = 1 / Р 1 + 1 / Р 2

    Таким образом, вы можете настроить простые задачи, такие как:

    • Соединение различных сопротивлений в простой цепи, установка амперметров в различных точках и проверка того, что они дают одинаковый ток.
    • Таким образом, вам нужен только один амперметр для простой цепи (который входит в комплект поставки). Теперь попробуйте разные комбинации сопротивлений и убедитесь, что, например, два сопротивления по 2 Ом эквивалентны одному сопротивлению по 4 Ом. Продолжайте играть с разными значениями, пока они не поймут, как можно комбинировать сопротивления для простых цепей.
    • Могут ли они определить соотношение между напряжением (которое составляет 6 вольт для всей цепи), током и общим сопротивлением?
    • Теперь подключите вольтметр к различным точкам и определите падение напряжения на различных сопротивлениях с учетом силы тока.
    • Теперь вы можете добавить параллельную цепь. Объединение сопротивлений в параллельных цепях сложнее, поэтому им могут понадобиться некоторые подсказки! Возможно, было бы проще начать с сопротивления только в действительно параллельных частях схемы. Параллельная цепь намеренно настроена таким образом, чтобы части были соединены последовательно, а части – параллельно. Таким образом, вы можете начать с простых идей и перейти к более сложным.
    • Поместите амперметр в каждую часть параллельной цепи. Вы должны найти до трех различных величин тока, протекающего в разных частях.Почему?
    • Теперь попробуйте установить один или два вольтметра, чтобы увидеть, смогут ли они понять, почему падение напряжения такое, какое оно есть.

    Печать и сохранение веб-страницы

    Схема, которую вы производите, это не одна картинка. Каждый компонент — это отдельная картина. Это означает, что самый быстрый способ распечатать схему — распечатать всю веб-страницу с помощью кнопки «Печать» на панели инструментов браузера.

    Если вы хотите сохранить схему в электронном виде, то нажмите кнопку PrtScn на клавиатуре (вверху справа).Это скопирует то, что находится на вашем экране, в буфер обмена компьютера в виде изображения. (Это работает аналогично копированию.) Затем вы можете войти в текстовый процессор или программу Paint и вставить его. Это воспроизводит весь экран с панелями инструментов, поэтому вы можете как-то отредактировать или обрезать изображение.


    Перейти к созданию электрической цепи онлайн: напряжение, ток, сопротивление


    © Джо Эдкинс 20010 – Вернуться к индексу электроэнергии

    Закон

    Ом — объяснение напряжения, тока, сопротивления

    Закон

    Ом объясняет взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением в цепи, введенный Джорджем Саймоном Омом (1789-1854).

    Закон Ома

    Посмотрите на картинку, вы понимаете, что такое напряжение, ток и сопротивление?

    Приведенная выше иллюстрация поможет вам понять закон Ома – соотношение между напряжением, током и сопротивлением. Напряжение — это сила или разность потенциалов, действующая на ток, протекающий из одной точки проводника в другую. Сопротивление — это то, что контролирует или ограничивает ток.

    Закон Ома гласит, что – В = I * R

    Где « В» — напряжение в вольтах, «I» — ток в амперах, «R» — сопротивление в Омах.

    Чтобы получить четкое представление о законе Ома, нам необходимо подробно изучить основы электроники.

    Напряжение

    Напряжение — это мера разности электрических потенциалов между двумя точками цепи. Но для измерения напряжения мы должны подключить вольтметр между двумя точками. Каждая точка провода в цепи имеет некоторый электрический потенциал. Но, если вы не знакомы с концепцией, читайте дальше.

    Например, мы можем учиться на реальной ситуации

    Мы знаем, что вода всегда течет от более высокого потенциала к более низкому.Вода получает потенциальную энергию за счет силы гравитации, для этого мы держали резервуар на большей высоте. Точно так же в электрической энергии электроны будут течь от более высокого потенциала к более низкому потенциалу.

    Чтобы получить потенциальную энергию электронов, нам нужно создать разность потенциалов, используя некоторые электрические источники. Рассмотрим аккумулятор.

    поток воды против потока электронов

    Пояснение концепции 

    Аккумулятор является источником энергии, имеет положительную (+) и отрицательную (-) клеммы. Кроме того, батарея создает разность потенциалов с помощью некоторых химических реакций. Более того, эта разность потенциалов может заставить напряжение управлять электронами по цепи. Если схема замкнутая, то происходит только это.

    Электроны совершат некоторую работу на пути к более низкому потенциалу. Если мы подключим между цепью маленькую электрическую лампочку, то лампочка будет светиться за счет работы, совершаемой потоком электронов.

    Напряжение — это движущая сила в цепи, которая перемещает электроны из одной точки в другую.Итак, напряжение является основным фактором, который обеспечивает потенциальную энергию для движения электронов.
    Напряжение определяется как сила или разность потенциалов между двумя точками, для которых один ампер тока выполняет работу в один джоуль .
    Другими словами, сила или разность потенциалов между двумя точками, для которых один ампер тока выполняет работу в один джоуль, называется напряжением. Единицей напряжения является вольт.

    Текущий

    Ток является мерой потока электронов через цепь.Чтобы измерить ток, мы должны удалить соединение или перерезать провод в точке и вставить амперметр. Амперметр – это прибор, измеряющий силу тока в цепи. Существуют и другие устройства для измерения тока с помощью магнитного поля, но для понимания концепции рассмотрим амперметр. Если вы не знакомы с текущим, читайте дальше.

    Вернуться к примеру. Если напряжение похоже на силу, необходимую для перемещения воды, то ток подобен измерению того, сколько молекул/капель воды стекает из резервуара.Мы можем измерить поток воды по количеству молекул в секунду. Точно так же мы можем измерить ток в цепи в кулонах в секунду.

    Ток определяется как скорость прохождения заряда через точку цепи . Единицей силы тока в системе СИ является ампер. Ампер определяется как заряд в один кулон, протекающий мимо точки или области за одну секунду.

    Мощность

    Мощность определяется как мера того, насколько быстро может передаваться энергия. Рассмотрим пример.Мы знаем, что вода течет только в том случае, если на пути есть некоторый перепад высот. Точно так же ток существует только там, где в цепи есть некоторая разница напряжений. Большое количество воды, хранящееся на очень большой высоте, может производить поток большей мощности, когда кран открывается либо на меньшей высоте, либо при небольшом количестве воды.
    То же самое и с Электрической Энергией. Но, если нам требуется больше электроэнергии, мы должны увеличить напряжение и ток в цепи.

    Мощность определяется как скорость работы, совершаемой электрической энергией за одну секунду для перемещения заряда в один кулон из одной точки в другую с разностью потенциалов в один вольт .Он определяется как скорость в единицу времени, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи.

    Мощность, P = В * I

    Единицей мощности является «Ватт». Ватт — это скорость, с которой рассеивается электрическая энергия или излучается или поглощается электромагнитная энергия. Ватт – это энергия в единицу времени, равная одному джоулю в секунду.

    1 ватт = 1 вольт * 1 ампер

    Сопротивление

    Мерой сопротивления току в цепи является сопротивление.Если для прохождения через цепь одного ампера требуется 100 вольт, то сопротивление будет равно 100 Ом.

    Измеряем сопротивление в омах(Ом), чем больше ом, тем хуже проводник. О резисторах и сопротивлении можно узнать в подробной статье о резисторах

    .

    Применим закон Ома в реальной жизни

    Вот простой проект по защите светодиодов от повреждений путем подбора соответствующих резисторов.

    Резюме

    Здесь мы рассмотрели основную идею и взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением

    • Напряжение : Движущая сила в цепи для перемещения электронов из одной точки в другую.Это сила или разность потенциалов между двумя точками, для которых один ампер тока выполняет работу в один джоуль
    • Ток : Скорость потока электронов через точку в цепи ИЛИ скорость прохождения заряда через точку в цепи
    • Мощность : Скорость работы, совершаемой электрической энергией за одну секунду для перемещения заряда в один кулон из одной точки в другую с разностью потенциалов в один вольт. Мощность – это скорость передачи энергии. П=ВИ
    • Сопротивление : Мера сопротивления току в цепи.
    • Закон Ома гласит, что – В = IR. Где В  напряжение, I ток, R сопротивление.

     

    3. Ток, напряжение и сопротивление

    Электричество можно описать с помощью тока, напряжения и сопротивления

    тока (символ = I)

    • Ток — это мера скорости прохождения заряда через точку в цепи
    • Ток измеряется в амперах (А)
    • Чем выше ток, тем быстрее протекает заряд в этой точке цепи
    • В цепи ток течет от положительного конца источника питания к отрицательному концу источника
    • Напряжение является мерой энергии, переносимой или используемой зарядом.
    • Напряжение можно представить как разность энергии (давления) в начале цепи и в конце цепи
      • В начале цепи будет высокое давление, и по мере прохождения тока через цепь давление будет падать из-за к резисторам, таким как шары
      • Электрохимический элемент или батарея восстанавливают давление заряда, чтобы снабжать цепь энергией, необходимой для поддержания тока
    • Напряжение измеряется в Вольт (В)
    • Американские горки требуют энергии, чтобы подняться вверх по склону, но оказавшись на вершине, они скатятся вниз по склону без каких-либо дополнительных усилий
      • В цепи батарея вырабатывает достаточно энергии для перемещения заряда из места с низким энергопотреблением в место с высоким, точно так же, как двигатель, толкающий американские горки на вершину подъема.
      • В клипе ниже взрослый должен подтолкнуть тележку кверху, прежде чем она скатится вниз и покатится по дорожке

    Сопротивление (символ = R)  

    • Сопротивление является мерой большой нагрузки, такой как свет, ограничивающий ток
      • Сопротивление количественно, насколько хорошо проводника проводит электричество
    • Сопротивление измеряется в Ом (Ω)

    9

    см.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.