Содержание

Второй закон ома – Закон Ома для участка цепи и полной цепи формулы и определения

Второй закон ома определение

Второй закон ома определение

Закон ома для замкнутой цепи говорит о том что. Величина тока в замкнутой цепи, которая состоит из источника тока обладающего внутренним сопротивлением, а также внешним нагрузочным сопротивлением. Будет равна отношению электродвижущей силы источника к сумме внешнего и внутреннего сопротивлений.

Закон Ома 2

В сложных цепях встречаются соединения, которые нельзя отнести ни к последовательным, ни к параллельным. К таким соединениям относятся трехлучевая звезда и треугольник сопротивлений (рис.1.3). Их взаимное эквивалентное преобразование во многих случаях позволяет упростить схему и свести ее к схеме смешанного (параллельного и последовательного) соединения сопротивлений. При этом необходимо определенным образом пересчитать сопротивления элементов звезды или треугольника.

Закон Ома

Появление смартфонов, гаджетов, бытовых приборов и прочей электротехники коренным образом изменило облик современного человека.

Приложены огромные усилия, направленные на исследование физических закономерностей для улучшения старой и создания новой техники. Одной из таких зависимостей является закон Ома.

Закон Ома для «чайников»: понятие, формула, объяснение

Это как раз та штука, которая заставляет электроны двигаться. Электрический потенциал характеризует способность поля совершать работу по переносу заряда из одной точки в другую. Так, между двумя точками проводника существует разность потенциалов, и электрическое поле совершает работу по переносу заряда.

2 Закон ома определение

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 для участка цепи

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:

Закон Ома для участка цепи

Резисторы являются пассивными элементами, которые оказывают сопротивление потоку электрического тока в цепи. Резистор, который функционирует в соответствии с законом Ома, называется омическим сопротивлением. Когда ток проходит через такой резистор, то падение напряжения на его выводах пропорционально величине сопротивления.

Закон Ома для участка цепи

Закон Ома для участка цепи — это основной закон в электротехнике. Он устанавливает связь между током, сопротивлением и напряжением. С его помощью можно изучить и рассчитать электрические цепи. Важно не просто выучить закон Ома, а понять его, как он применяется на самом деле. Так как довольно часто происходят ошибки в его применении на практике, из-за не правильного его использования.

Реферат: Закон Ома 2

В сложных цепях встречаются соединения, которые нельзя отнести ни к последовательным, ни к параллельным. К таким соединениям относятся трехлучевая звезда и треугольник сопротивлений (рис.1.3). Их взаимное эквивалентное преобразование во многих случаях позволяет упростить схему и свести ее к схеме смешанного (параллельного и последовательного) соединения сопротивлений. При этом необходимо определенным образом пересчитать сопротивления элементов звезды или треугольника.

Закон Ома

В 1826 величайший немецкий физик Георг Симон Ом публикует свою работу «Определение закона, по которому металлы проводят контактное электричество», где дает формулировку знаменитому закону. Ученые того времени встретили враждебно публикации великого физика. И лишь после того, как другой ученый – Клод Пулье, пришел к тем же выводам опытным путем, закон Ома признали во всем мире.

Закон Ома

Коэффициент r называется сопротивлением, а g — проводимостью. Оба коэффициента определяются геометрическими размерами и физическими свойствами среды, по которой протекает электрический ток. В простейшем случае протекания тока по проводнику с постоянным сечением r= r l/s , где r , l и s — соответственно удельное электрическое сопротивление проводника, его длина и площадь поперечного сечения.

Закон Ома для участка цепи

Закон Ома для замкнутой цепи гласит, что значение силы тока, который протекает в электрической цепи, имеет обратно пропорциональную зависимость в отношении сопротивления нагрузки и прямую в отношении приложенного напряжения. Это краткая формулировка, но она полностью отображает суть закона.

Школьная Энциклопедия

Чтобы в электрической цепи существовал ток, необходимо наличие в ней устройства, которое создавало бы и поддерживало разность потенциалов на участках цепи за счёт сил неэлектрического происхождения. Такое устройство называется источником постоянного тока, а силы — сторонними силами.

Что такое закон Ома

Простейшим образом создать такое поле может обыкновенная батарейка. Если на конце проводника недостаток электронов, то он обозначается знаком «+», если избыток, то «-». Электроны, имеющие всегда отрицательный заряд, естественно, устремятся к плюсу. Так в проводнике рождается электрический ток, т. е. направленное перемещение электрических зарядов. Чтобы его увеличить, необходимо усилить электрическое поле в проводнике. Или, как говорят, приложить к концам проводника большее напряжение.

Решение задач по ТОЭ, ОТЦ, Высшей математике, Физике, Программированию

v. Напpимеp, в электpонных лампах закон Стокса для силы сопpотивления, действующей на электpон, не выполняется и ускоpение электpонов в электрическом поле нельзя считать pавным нулю. Во-втоpых, необходимо, чтобы плотность носителей тока n не зависела от напpяженности поля. Напpимеp, в коpонном pазpяде пеpвое условие выполняется, но не выполняется втоpое. В этом pазpяде ток пеpеносится ионами, котоpые обpазуются в непосpедственной близости к остpию коpониpующего электpода и движутся затем чеpез весь пpомежуток.

Их плотность в этом пpомежутке существенно зависит от напpяженности поля.

russianjurist.ru

Где и когда можно применять закон Ома?

Закон Ома в упомянутой форме справедлив в достаточно широких пределах для металлов. Он выполняется до тех пор, пока металл не начнет плавиться. Менее широкий диапазон применения у растворов (расплавов) электролитов и в сильно ионизированных газах (плазме).

Работая с электрическими схемами, иногда требуется определять падение напряжения на определенном элементе. Если это будет резистор с известной величиной сопротивления (она проставляется на корпусе), а также известен проходящий через него ток, узнать напряжение можно с помощью формулы Ома, не подключая вольтметр.

Основные вопросы 1 Закон Ома 2 Первый закон

Основные вопросы 1. Закон Ома 2. Первый закон Кирхгофа 3. Второй закон Кирхгофа 4. Закон Ома для активной цепи 5. Баланс мощностей 6. Эквивалентные преобразования электрических цепей 7. Внешняя характеристика источника ЭДС 8. Двухполюсник 9. Преобразование электрических схем 10. Распределение потенциала в электрической цепи 11. Режимы работы электрической цепи 12. Топология электрических цепей

1. Закон Ома I = (φa – φb)/R = Uab/R. Закон Ома для участка цепи относительно напряжения: Uab = IR Закон Ома для участка цепи относительно тока: R =UR /I – сопротивление (Ом) I = GU – проводимость (См) Закон Ома для пассивной цепи: Закон Ома для активной цепи: φa = φb − E + RI φa − φb = −E + RI φa − φb = Uab = −E + R I

Пример: Записать закон Ома для активной цепи Геометрической интерпретацией закона Ома является вольт-амперная характеристика ВАХ). 2. Первый закон Кирхгофа Определяет токи в узлах цепи. Общая формулировка: Пример: или Правило знаков: токи, одинаково направленные относительно узла, записывают с одинаковыми знаками (обычно токи, текущие к узлу считаются положительными, а от узла – отрицательными). Первый закон Кирхгофа −закон баланса токов в узлах цепи.

3. Второй закон Кирхгофа Определяет напряжения в контурах цепи. Поскольку Общая формулировка: I = U/R, то Правило знаков. Если направление тока в цепи совпадает с направлением обхода, то соответствующее слагаемое берется со знаком “+”, а если не совпадает, то − со знаком “−”. Пример: Записать второй закон Кирхгофа для контура I 1 R 1+ I 3 R 3 − I 2 R 2 = E 1 − E 2. I 1 R 1 − I 2 R 2 − Uab = E 1 Второй закон Кирхгофа − закон баланса напряжений в контурах электрических цепей.

4. Мощность в цепях постоянного тока Мощность − отношение работы А к соответствующему промежутку времени t (работа в единицу времени): P = A/t = UIt/t = UI, [Вт] Используя закон Ома, можно определить мощность: − на участке цепи − источника постоянного тока − приемника P = EI P =UI = RI⋅I = RI 2 Электрическая энергия − мощность, отдаваемая за определенное время: A = Pt В приведенных формулах ЭДС и напряжение – в вольтах (В), ток – в амперах (А), сопротивление – в омах (Ом), мощность – в ваттах (Вт), энергия – в джоулях (Дж), время – в секундах (с).

В качестве практической единицы измерения электроэнергии применяются ватт-час (вт·ч), киловатт-час (к. Вт·ч)

5. Баланс мощностей Мощность источников: Общая формулировка: Pг = Рн Мощность потребителей: – мощность источников ЭДС; – мощность источников тока; – токи источников тока; – напряжения на зажимах источников тока. Эти суммы алгебраические. Источник может как вырабатывать, так и потреблять электрическую энергию. Правило знаков: Если направления ЭДС и тока через источник ЭДС совпадают, мощность источника положительна (режим генератора), если не противоположны – то отрицательна (режим потребителя Погрешность расчета баланса мощностей не должна превышать (1– 3) %.

6. Эквивалентные преобразования электрических цепей При последовательном соединении резисторов I Rэкв = I R 1+ I R 2 +. . . + I Rn поэтому Пример: Rэ = R 1+ R 2+ R 3

При последовательном соединении источников ЭДС Eэ= R 0 э. I+ Rн. I Eэ= E 1+ E 2− E 3 R 0 э= R 01+ R 02+ R 03. E 1+ E 2− E 3= R 01 I + R 02 I + R 03 I + Rн. I При параллельном соединении резисторов I = I 1 + I 2 +. . . + Im или

При параллельном соединении для всех приемников электроэнергии обеспечивается одна и та же величина напряжения. Изменение режима работы одного из приемников не влияет на работу других приемников, присоединенных к сети параллельно. Благодаря этому параллельное соединение нашло широкое практическое применение. При анализе сложных схем встречаются случаи, когда часть схемы образует так называемый треугольник резисторов:

Треугольник и звезда резисторов Условия эквивалентности: Преобразование треугольника в звезду: звезды в треугольник: При равенстве резисторов:

Преобразование источников энергии Идеальный источник ЭДС представляет собой источник электроэнергии, напряжение на выводах которого является неизменным и равно ЭДС. Внутреннее сопротивление такого источника бесконечно мало: R 0→ 0, Uab = E= const. У реального источника ЭДС Rн. I + R 0 I = E. Т. к. Rн I = Uab, то Uab + R 0 I = E или Uab = E − R 0 I.

Идеальный источник тока представляет собой источник электроэнергии, ток которого является неизменным. Его внутреннее сопротивление бесконечно велико, поэтому параметры электрической цепи не влияют на ток источника: R 0→∞, I = const. У реального источника тока Rн. Iн = R 0 I 0 , следовательно Iн = (R 0/Rн)I 0 ,

8. Двухполюсник – электрическая цепь с двумя выводами (полюсами). Входное сопротивление двухполюсника Определяется измерением напряжения и тока на входе схемы либо расчетным путем при известных составе элементов и схеме соединений между ними

9. Преобразование электрических схем Электрические схемы преобразуют в упрощенные эквивалентные схемы для упрощения их расчета Пример. Использование уравнений Кирхгофа: По второму закону Кирхгофа R 1 I 1+Uab+ R 4 I 1−U = 0, откуда Uab =U − (R 1+ R 4)I 1 тогда U 1= R 1 I 1, U 4= R 4 I 1. Преобразование схемы: U 1= R 1 I 1, U 4= R 4 I 1.

10. Распределение потенциала в электрической цепи По второму закону Кирхгофа для замкнутого контура: E 2− E 1 = U 1 + U 2 + U 3, где U 1 = R 1 I U 2 = R 2 I U 3 = R 3 I Выражения ЭДС и напряжений через потенциалы точек схемы: E 1 = 2 − 3 E 2 = 1 − 5. U 1 = 3 − 4 Выражения потенциалов точек: U 2 = 4 − 5 U 3 = 1 − 2. Потенциальная диаграмма

11. Режимы работы электрической цепи Режимы работы электротехнических устройств: − номинальный; − режим холостого хода; − режим короткого замыкания. Номинальный – основной режим работы цепи будет при номинальном значении сопротивления приемника (при Rн = Rном). Ему соответствуют номинальные данные: − номинальное напряжения Uном; − номинальная мощность Pном; − номинальный ток Iном и др.

Режим холостого хода – нагрузка отсутствует: Rн = ∞, I = 0, U = E. . Режим короткого замыкания – замыкание выводов источника проводом, сопротивление которого равно нулю: Rн = 0, I = ∞, U = 0.

Военно-техническая подготовка

1.2. Постоянный ток


1.2.1. Законы Ома.

Закон Ома — эмпирический физический закон, определяющий связь электродвижущей силы источника или электрического напряжения с силой тока и сопротивлением проводника.

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

,

где X — показания гальванометра, т.е в современных обозначениях сила тока I ;

a — величина, характеризующая свойства источника напряжения, 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 ;

b — параметр, характеризующий свойства всей установки, в котором сейчас можно усмотреть учёт внутреннего сопротивления источника тока r .

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

Закон Ома для полной цепи :

,

где ε — ЭДС источника напряжения;

I — сила тока в цепи;

R — сопротивление всех внешних элементов цепи;

r — внутреннее сопротивление источника напряжения.

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 выражение

,

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:

,

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:

,

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:

,

где коэффициент пропорциональности G назван проводимость или электропроводность. Изначально единицей измерения проводимости был «обратный Ом» — Mо, в Международной системе единиц (СИ) единицей измерения проводимости является сименс (русское обозначение: См; международное: S ), величина которого равна обратному Ому.

Рис 1. Схема, иллюстрирующая три составляющие закона Ома.

Рис 2. Диаграмма, помогающая запомнить закон Ома. Нужно закрыть искомую величину, и два других символа дадут формулу для её вычисления


1.2.
2. Правила Кирхгофа.

Правила Кирхгофа (часто, в литературе, называются не совсем корректно Законы Кирхгофа, название «Правила» корректнее потому, что эти правила не являются фундаментальными законами природы, а вытекают из фундаментальных законов сохранения заряда и безвихревости электростатического поля) — соотношения, которые выполняются между токами и напряжениями на участках любой электрической цепи. Правила Кирхгофа позволяют рассчитывать любые электрические цепи постоянного, переменного и квазистационарного(«почти стационарного») тока.

Для формулировки правил Кирхгофа вводятся понятия узел , ветвь и контур электрической цепи.

Ветвью называют любой двухполюсник, входящий в цепь.

Узлом называют точку соединения трех и более ветвей.

Контур — замкнутый цикл из ветвей. Термин замкнутый цикл означает, что, начав с некоторого узла цепи и однократно пройдя по нескольким ветвям и узлам, можно вернуться в исходный узел. Ветви и узлы, проходимые при таком обходе, принято называть принадлежащими данному контуру. При этом нужно иметь в виду, что ветвь и узел могут принадлежать одновременно нескольким контурам.

В терминах данных определений правила Кирхгофа формулируются следующим образом.

Первое правило .

Первое правило Кирхгофа гласит, что алгебраическая сумма токов в каждом узле любой цепи равна нулю. При этом направленный к узлу ток принято считать положительным, а направленный от узла — отрицательным: Алгебраическая сумма токов, направленных к узлу равна сумме направленных от узла.

.

Иными словами, сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает. Это правило следует из фундаментального закона сохранения заряда.

Второе правило .

Второе правило Кирхгофа (правило напряжений Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма падений напряжений на всех ветвях, принадлежащих любому замкнутому контуру цепи, равна алгебраической сумме ЭДС ветвей этого контура. Если в контуре нет источников ЭДС (идеализированных генераторов напряжения), то суммарное падение напряжений равно нулю:

для постоянных напряжений:

для переменных напряжений:

Это правило вытекает из 3-го уравнения Максвелла, в частном случае стационарного магнитного поля.

Иными словами, при полном обходе контура потенциал, изменяясь, возвращается к исходному значению. Частным случаем второго правила для цепи, состоящей из одного контура, является закон Ома для этой цепи. При составлении уравнения напряжений для контура нужно выбрать положительное направление обхода контура. При этом падение напряжения на ветви считают положительным, если направление обхода данной ветви совпадает с ранее выбранным направлением тока ветви, и отрицательным — в противном случае.

Правила Кирхгофа справедливы для линейных и нелинейных линеаризованных цепей при любом характере изменения во времени токов и напряжений.

Особенности составления уравнений для расчёта токов и напряжений .

Если цепь содержит p узлов, то она описывается p – 1 уравнениями токов. Это правило может применяться и для других физических явлений (к примеру, система трубопроводов жидкости или газа с насосами), где выполняется закон сохранения частиц среды и потока этих частиц.

Если цепь содержит m ветвей, из которых содержат источники тока ветви в количестве m i , то она описывается m m i – ( p – 1) уравнениями напряжений.

  • Правила Кирхгофа, записанные для p – 1 узлов или m – ( p – 1) контуров цепи, дают полную систему линейных уравнений, которая позволяет найти все токи и все напряжения.
  • Перед тем, как составить уравнения, нужно произвольно выбрать:
    • положительные направления токов в ветвях и обозначить их на схеме, при этом не обязательно следить, чтобы в узле направления токов были и втекающими, и вытекающими, окончательное решение системы уравнений всё равно даст правильные знаки токов узла;
    • положительные направления обхода контуров для составления уравнений по второму закону, с целью единообразия рекомендуется для всех контуров положительные направления обхода выбирать одинаковыми (напр.: по часовой стрелке).
  • Если направление тока совпадает с направлением обхода контура (которое выбирается произвольно), падение напряжения считается положительным, в противном случае — отрицательным.
  • При записи линейно независимых уравнений по второму правилу Кирхгофа стремятся, чтобы в каждый новый контур, для которого составляют уравнение, входила хотя бы одна новая ветвь, не вошедшая в предыдущие контуры, для которых уже записаны уравнения по второму закону ( достаточное, но не необходимое условие ).

Рис 3. Сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает.

i2 + i3 = i1 + i4

Рис 4. На этом рисунке для каждой ветви обозначен протекающий по ней ток (буквой «I») и напряжение между соединяемыми ею узлами (буквой «U»).

Законы Ома и Кирхгофа, теория и примеры

Закон Ома является основным законом, который используют при расчетах цепей постоянного тока. Он является фундаментальным и может применяться для любых физических систем, где есть потоки частиц и поля, преодолевается сопротивление.

Законы или правила Кирхгофа являются приложением к закону Ома, используемым для расчета сложных электрических цепей постоянного тока.

Закон Ома

Обобщенный закон Ома для неоднородного участка цепи (участка цепи, содержащего источник ЭДС) имеет вид:

   

– разность потенциалов на концах участка цепи; – ЭДС источника на рассматриваемом участке цепи; R – внешнее сопротивление цепи; r – внутреннее сопротивление источника ЭДС. Если цепь разомкнута, значит, тока в ней нет (), то из (2) получим:

   

ЭДС, действующая в незамкнутой цепи, равна разности потенциалов на ее концах. Получается, для нахождения ЭДС источника следует измерить разность потенциалов на его клеммах при незамкнутой цепи.

Закон Ома для замкнутой цепи записывают как:

   

Величину иногда называют полным сопротивлением цепи. Формула (2) показывает, что электродвижущая сила источника тока, деленная на полное сопротивление равна силе тока в цепи.

Закон Кирхгофа

Пусть имеется произвольная разветвленная сеть проводников. В отдельных участках включены разнообразные источники тока. ЭДС источников постоянны и будем считать известными. При этом токи во всех участках цепи и разности потенциалов на них можно вычислить при помощи закона Ома и закона сохранения заряда.

Для упрощения решения задач по расчетам разветвлённых электрических цепей, имеющих несколько замкнутых контуров, несколько источников ЭДС, используют законы (или правила) Кирхгофа. Правила Кирхгофа служат для того, чтобы составить систему уравнений, из которой находят силы тока в элементах сложной разветвленной цепи.

Первый закон Кирхгофа

Сумма токов в узле цепи с учетом их знаков равна нулю:

   

Первое правило Кирхгофа является следствием закона сохранения электрического заряда. Алгебраическая сумма токов, сходящихся в любом узле цепи – это заряд, который приходит в узел за единицу времени.

При составлении уравнение используя законы Кирхгофа важно учитывать знаки с которыми силы токов входят в эти уравнения. Следует считать, что токи, идущие к точке разветвления, и исходящие от разветвления имеют противоположные знаки. При этом нужно для себя определить какое направление (к узлу или от узла) считать положительным.

Второй закон Кирхгофа

Произведение алгебраической величины силы тока (I) на сумму вешних и внутренних сопротивлений всех участков замкнутого контура равно сумме алгебраических значений сторонних ЭДС () рассматриваемого контура:

   

Каждое произведение определяет разность потенциалов, которая существовала бы между концами соответствующего участка, если бы ЭДС в нем была равно нулю. Величину называют падением напряжения, которое вызывается током.

Второй закон Кирхгофа иногда формулируют следующим образом:

Для замкнутого контура сумма падений напряжения есть сума ЭДС в рассматриваемом контуре.

Второе правило (закон) Кирхгофа является следствием обобщенного закона Ома. Так, если в изолированной замкнутой цепи есть один источник ЭДС, то сила тока в цепи будет такой, что сумма падения напряжения на внешнем сопротивлении и внутреннем сопротивлении источника будет равна сторонней ЭДС источника. Если источников ЭДС несколько, то берут их алгебраическую сумму. Знак ЭДС выбирается положительным, если при движении по контуру в положительном направлении первым встречается отрицательный полюс источника. (За положительное направление обхода контура принимают направление обхода цепи либо по часовой стрелке, либо против нее).

Примеры решения задач

Формула закона Ома в физике

Содержание:

Определение и формула закона Ома

Определение

Закон был получен Омом опытным путем. Построив вольт – амперную характеристику для проводника можно увидеть, что сила тока (I), текущего через проводник пропорциональна напряжению (U) на нем $(I \sim U)$.

Закон Ома для участка цепи

Если на рассматриваемом участке цепи, содержащей проводник, источников ЭДС нет $\left(U_{21}=\varphi_{1}-\varphi_{2}\right)$, то формула закона Ома является предельно простой:

$$I=\frac{U}{R}=\frac{\varphi_{1}-\varphi_{2}}{R}(1)$$

где R – сопротивление проводника (совокупности проводников, участка цепи).

Если источник тока в участок цепи включен и характеризуется при помощи ЭДС ($\varepsilon$), то формула закона Ома преобразуется к виду:

$$I=\frac{U}{R}=\frac{\varphi_{1}-\varphi_{2}+\varepsilon}{R}(2)$$

Закон Ома для замкнутой цепи

В том случае, если цепь является замкнутой, закон Ома принимает вид:

$$I=\frac{\varepsilon}{R}(3)$$

где под R=Rvnesh+rist понимают полное сопротивление цепи, которое включает так называемое внешнее сопротивление (Rvnesh) и сопротивление источника ЭДС (rist).

Формула закона Ома в дифференциальной форме

Все выше приведенные формулы закона Ома были представлены в интегральной форме. Этот закон можно записать в дифференциальной форме, которая характеризует электрическое состояние в точке.

$$\bar{j}=\sigma \bar{E}(4)$$

где $\sigma=\frac{1}{\rho}$ – удельная проводимость, $\rho$ – удельное сопротивление, $\bar{j}$ – вектор плотности тока, $\bar{E}$ – вектор напряженности электрического поля. {d} \frac{1}{\left(\sigma_{1}+\frac{\sigma_{2}-\sigma_{1}}{d}\right.} r\right) \frac{d r}{S}=\frac{d}{S\left(\sigma_{2}-\sigma_{1}\right)}\left[\ln \left(d \sigma_{2}\right)-\ln \left(d \sigma_{1}\right)\right]= \\ =\frac{d}{S\left(\sigma_{2}-\sigma_{1}\right)} \ln \left(\frac{\sigma_{2}}{\sigma_{1}}\right)(1.2) \end{array} $$

Подставим найденное в (1.2) сопротивление в (1.1), получим искомую силу тока:

$I=\frac{U}{\frac{d}{S\left(\sigma_{2}-\sigma_{1}\right)} \ln \left(\frac{\sigma_{2}}{\sigma_{1}}\right)}=\frac{U S\left(\sigma_{2}-\sigma_{1}\right)}{d \cdot \ln \left(\frac{\sigma_{2}}{\sigma_{1}}\right)}$

Ответ. $I=\frac{U S\left(\sigma_{2}-\sigma_{1}\right)}{d \cdot \ln \left(\frac{\sigma_{2}}{\sigma_{1}}\right)}$

Слишком сложно?

Формула закона Ома не по зубам? Тебе ответит эксперт через 10 минут!

Пример

Задание. Какой будет плотность тока в металлическом проводнике (удельное сопротивление считать равным $\rho$) постоянного сечения, имеющем длину l, если напряжение, которое приложено к проводу равно U?

Решение. Плотность тока для проводника, который имеет постоянное сечение S можно найти как:

$$j=\frac{I}{S}(2.1)$$

Силу тока можно вычислить, если использовать формулу Закона Ома для участка цепи не имеющего ЭДС:

$$I=\frac{U}{R}(2.2)$$

Сопротивление провода найдем, применяя формулу:

$$R=\rho \frac{l}{S}(2.3)$$

Подставим, необходимые величины в (2.1), получим:

$$j=\frac{U}{S R}=\frac{U S}{S \rho l}$$

Ответ. $j=\frac{U S}{S \rho l}$

Читать дальше: Формула мощности тока.

(PDF) Закон Ома в первоначальной редакции \\ Ohm’s law in his the initial version

Закон Ома в первоначальной редакции

10

Электростатический электрометр представляет собой воздушный конденсатор (см.

рис. 2), в котором используется феномен притяжения пластин (обкладок) в зависимости от

соотношения количества энергии на них, подробнее, например: [Gibilisco et al., 2016: 59-61].

Если подключить электростатический электрометр параллельно нагрузке, то в этом

случае на одну пластину электрометра поступает поток энергии перед нагрузкой, а на другую

пластину – поток энергии после нагрузки. На пластинах накапливается разное количество

энергии, пропорциональное мощности потоков энергии на входе и выходе из нагрузки, и

пропорционально электроемкости пластин. Таким образом, электростатический электрометр

отражает разность в количестве электроэнергии, входящей в нагрузку и выходящей из нее,

см. рис. 3. Шкалу электрометра можно градуировать так, чтобы он показывал величину

электроэнергии, измеряемую в cal.

Если подключить электростатический электрометр к клеммам источника тока, то он будет

измеряться разность в величине электроэнергии между избыточно заряженной

(«положительной») клеммой источника тока и дефицитно заряженной («отрицательной»)

клеммой источника тока.

7. Электропроводимость и электро-поглощение проводника, элемента цепи

Франц Эпинус (Franz Aepinus, 1759) определял электрическое «сопротивление» как

«непроводимость», свойство определенных веществ (изоляторов, диэлектриков) не

пропускать электрический ток через себя [Эпинус, 1951: 24].

Георг Ом процесс поглощения электроэнергии элементами цепи, называл «потеря

энергии». Это начальное название, как представляется, адекватнее отражает физическую

суть процесса. Ведь проводник не «сопротивляется» прохождению потока электроэнергии, а

«теряет», точнее поглощает и излучает часть ее. При таком понимании логичнее процесс

называть не «электрическим сопротивлением», а эл ектро-поглощением, электро-абсорбцией.

Сам элемент цепи, поглощающий часть электроэнергии, проходящей через него, можно

назвать абсорбером.

Можно говорить, что «сопротивляются» прохождению электрического тока изоляторы

(диэлектрики). Т.е. проводники поглощают электроэнергию, а изоляторы (почти) не

пропускают ток.

Электропроводимость – свойство тела (вещества) пропускать через себя определенную

часть, долю величины потока электроэнергии, проходящего через него. Электропроводимость

зависит от удельной (объемной) электропроводимости среды, т. е. электропроводимости

определенного вещества, определенного объема.

Электропроводимость, как показатель «пропускания» энергии, может измеряться в cal.

Коэффициент электропроводимости (Cconduct) абсорбера, проводника, элемента цепи,

Закон Ома – Лаборатория радиолюбителя – Каталог статей

 Электроны в цепи постоянного тока падают, как парашютисты, не нарушая второго закона Ньютона. Как должно двигаться тело, на которое действует Постоянная сила?

 Ответ: тело под действием постоянной силы движется равно-ускоренно. Этого требует один из основных законов механики — второй закон Ньютона. Как же должны двигаться свободные электроны в металле, если на них действует с постоянной силой электрическое поле? Не спешите с ответом. Электроны движутся с постоянной средней скоростью, причем легко убедиться, что эта скорость пропорциональна напряженности электрического поля, т. е. действующей силе. Именно этот факт выражается законом Ома, который в школьном учебнике для IX класса формулируется так: для однородной цепи сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению.


 Вспомним, что сила тока в проводнике определяется зарядом, прошедшим через поперечное сечение проводника за единицу времени. Так, если сила тока равна 1 А, то через сечение проводника за 1 с проходит 6,2-1018 электронов. Ясно, что сила тока прямо пропорциональна средней скорости движения электронов. Приложенное напряжение, в свою очередь, пропорционально напряженности электрического поля, т.е. силе, действующей на электроны.

 В чем же кажущееся противоречие между законом Ома и вторым законом Ньютона? Оно вызвано тем, что мы забыли о непрерывных столкновениях электронов с ионами кристаллической решетки. Разогнавшийся в электрическом поле электрон при столкновении с ионом теряет приобретенную кинетическую энергию и вновь разгоняется. Таким образом, столкновения с ионами создают сопротивление электрическому току. Вот почему средняя скорость электронов, несмотря на ускорение их электрическим полем, остается постоянной.

 Здесь есть некоторая аналогия с падением парашютиста. -8 см.

 Не кажется ли вам странным полученный результат? Электрон «проявляет удивительную ловкость», пробегая мимо девяти притягивающих его ионов, и сталкивается в среднем только с каждым десятым (рис. 8)


 Вы вправе удивляться. В самом деле, объяснить такое движение, основываясь лишь на законах классической физики, нельзя. Мы здесь впервые сталкиваемся с тем обстоятельством, что такие фундаментальные законы, как законы Ньютона, закон Кулона, закон Ома, еще недостаточны для полного описания наблюдаемых явлений. Мы должны сделать вывод о том, что эти законы классической физики характеризуют поведение электрона в металле лишь приближенно. Более точный, расчет, движения электронов в металле стал возможен лишь с развитием, на заре XX в. квантовой физики.

 Однако не спешите отбрасывать как «устаревшие» законы классической физики. Многие и очень многие опытные факты они описывают с такой высокой точностью, что применять в этих случаях квантовые законы было бы совершенно неразумно. 22 электронов на 1 см3) свободных электронов. Электроны являются носителями электрического заряда в металле. Движению свободных электронов в металле мешают попы кристаллической решетки и тем больше, чем выше температура металла. Поэтому электропроводимость металлов с повышением температуры уменьшается.

 Такова простейшая модель, поясняющая протекание тока через металл.


Поделись с друзьями в социальных сетях

Реклама


Похожие материалы:

К сожалению, похожего ничего не нашлось!

Рабочий лист закона

Ома – Основное электричество

Позвольте электронам сами дать вам ответы на ваши собственные «практические проблемы»!

Примечания:

По моему опыту, студентам требуется много практики с анализом цепей, чтобы стать профессионалом. С этой целью инструкторы обычно предоставляют своим ученикам множество практических задач, над которыми нужно работать, и дают ученикам ответы, с которыми они могут проверить свою работу. Хотя такой подход позволяет студентам овладеть теорией схем, он не дает им полноценного образования.

Студентам нужна не только математическая практика. Им также нужны настоящие практические схемы построения схем и использование испытательного оборудования. Итак, я предлагаю следующий альтернативный подход: ученики должны построить свои собственные «практические задачи» с реальными компонентами и попытаться математически предсказать различные значения напряжения и тока. Таким образом, математическая теория «оживает», и учащиеся получают практические навыки, которых они не достигли бы, просто решая уравнения.

Еще одна причина для использования этого метода практики – научить студентов научному методу : процессу проверки гипотезы (в данном случае математических предсказаний) путем проведения реального эксперимента.Студенты также разовьют реальные навыки поиска и устранения неисправностей, поскольку они время от времени допускают ошибки при построении схем.

Выделите несколько минут времени со своим классом, чтобы ознакомиться с некоторыми «правилами» построения схем, прежде чем они начнутся. Обсудите эти проблемы со своими учениками в той же сократической манере, в которой вы обычно обсуждаете вопросы рабочего листа, вместо того, чтобы просто говорить им, что они должны и не должны делать. Я никогда не перестаю удивляться тому, насколько плохо студенты понимают инструкции, представленные в типичном формате лекции (монолог преподавателя)!

Примечание для тех инструкторов, которые могут жаловаться на «потраченное впустую» время, необходимое ученикам для построения реальных схем вместо того, чтобы просто математически анализировать теоретические схемы:

Какова цель студентов, посещающих ваш курс?

Если ваши ученики будут работать с реальными схемами, им следует по возможности учиться на реальных схемах.Если ваша цель – обучить физиков-теоретиков, то во что бы то ни стало придерживайтесь абстрактного анализа! Но большинство из нас планирует, чтобы наши ученики что-то делали в реальном мире с образованием, которое мы им даем. «Потраченное впустую» время, потраченное на создание реальных схем, принесет огромные дивиденды, когда им придет время применить свои знания для решения практических задач.

Кроме того, когда студенты создают свои собственные практические задачи, они учатся выполнять первичных исследований , тем самым давая им возможность продолжить свое образование в области электрики / электроники в автономном режиме.

В большинстве наук реалистичные эксперименты намного сложнее и дороже, чем электрические схемы. Профессора ядерной физики, биологии, геологии и химии хотели бы, чтобы их студенты применяли передовую математику в реальных экспериментах, не представляющих опасности для безопасности и стоивших меньше, чем учебник. Они не могут, но вы можете. Воспользуйтесь удобством, присущим вашей науке, и заставит ваших учеников практиковать математику на множестве реальных схем!

2: Закон Ома – Рабочая сила LibreTexts

2: Закон Ома – Рабочая сила LibreTexts Перейти к основному содержанию
  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
Без заголовков
  • 2. 1: Закон Ома – Как напряжение, ток и сопротивление Соотнесите
    Первое, и, пожалуй, самое главное, отношения между током, напряжением и сопротивлением называется Закон Ома, открыл Георг Симон Ом и опубликовал в своем 1827 бумаге, Гальванические Схема исследована математически.
  • 2.2: Аналогия с законом Ома
    Закон Ома также имеет интуитивный смысл, если применить его к аналогии с водой и трубой. Если у нас есть водяной насос, который оказывает давление (напряжение), чтобы протолкнуть воду по «цепи» (ток) через ограничение (сопротивление), мы можем смоделировать взаимосвязь трех переменных.Если сопротивление потоку воды остается тем же, и насос давление увеличивается, скорость потока также должна возрастать.
  • 2,3: Мощность в электрических цепях
    Мощность является мерой того, насколько работа может быть выполнена в заданный промежуток времени. Механическая мощность обычно измеряется (в Америке) в «лошадиных сил». Электрическая мощность почти всегда измеряется в «ватт», и она может быть вычислена по формуле P = IE. Электрическая мощность является произведением напряжения и тока, а не по отдельности либо один.
  • 2.4: Расчет электрической мощности
    Мощность, измеряемая в ваттах, обозначается буквой «W».
  • 2.5: Резисторы
    Поскольку соотношение между напряжением, током и сопротивлением в любой цепи настолько регулярное, мы можем надежно управлять любой переменной в цепи, просто управляя двумя другими. Возможно, самой простой переменной в любой цепи для управления является ее сопротивление. Это можно сделать, изменив материал, размер и форму проводящих компонентов (помните, как тонкая металлическая нить накала лампы создавала большее электрическое сопротивление, чем толстый провод?).
  • 2.6: Нелинейная проводимость
    Закон Ома – простой и мощный математический инструмент, помогающий нам анализировать электрические схемы, но он имеет ограничения, и мы должны понимать эти ограничения, чтобы правильно применять его к реальным схемам. Для большинства проводников сопротивление является довольно стабильным свойством, на которое практически не влияют ни напряжение, ни ток. По этой причине мы можем рассматривать сопротивление многих компонентов схемы как постоянное, при этом напряжение и ток напрямую связаны друг с другом.
  • 2.7: Схема подключения
  • 2.8: Полярность падений напряжения
  • 2.9: Компьютерное моделирование электрических цепей
    Компьютеры могут быть мощным инструментом при правильном использовании, особенно в области науки и техники. Существует программное обеспечение для моделирования электрических цепей с помощью компьютера, и эти программы могут быть очень полезны, помогая разработчикам схем проверять идеи перед построением реальных цепей, экономя много времени и денег.
Закон

Ома – AP Physics 2

Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает одно или больше ваших авторских прав, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту. Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в виде ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права. Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам Varsity найти и точно идентифицировать этот контент; например нам требуется а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса – изображению, ссылке, тексту и т. д. – относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; и Ваше заявление: (а) вы добросовестно считаете, что использование контента, который, по вашему утверждению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105

Или заполните форму ниже:

Что такое закон Ома? (Простое объяснение)

Что такое закон Ома?

Закон Ома гласит, что электрический ток, протекающий через любой проводник, прямо пропорционален разности потенциалов (напряжению) между его концами, при условии, что физические условия проводника не меняются.

Другими словами, отношение разности потенциалов между любыми двумя точками проводника к току, протекающему между ними, является постоянным при условии, что физические условия (например, температура и т. Д.) Не изменяются.

Математически закон Ома можно выразить как (),

  • I – ток через проводник в амперах (A),
  • V – напряжение или разность потенциалов, измеренная на проводе в вольтах (В).
  • Закон Ома применим как к постоянному, так и к переменному току.

    Взаимосвязь между разностью потенциалов или напряжением (V), током (I) и сопротивлением (R) в электрической цепи была впервые обнаружена немецким физиком Джорджем Саймоном Омом.

    Единица сопротивления Ом () названа в честь Джорджа Саймона Ома.

    Как работает закон Ома?

    Согласно определению закона Ома, ток, протекающий через проводник или резистор между двумя точками, прямо пропорционален разности напряжений (или разности потенциалов) на проводнике или резисторе.

    Но… это может быть немного сложно понять.

    Итак, давайте лучше разберемся с законом Ома, используя некоторые аналогии.

    Аналогия 1

    Рассмотрим резервуар для воды, расположенный на определенной высоте над землей. Внизу резервуара для воды находится шланг, как показано на изображении ниже.

    Аналогия 1
    • Давление воды в паскалях на конце шланга аналогично напряжению или разности потенциалов в электрической цепи.
    • Расход воды в литрах в секунду аналогичен электрическому току в кулонах в секунду в электрической цепи.
    • Ограничители потока воды, такие как отверстия в трубах между двумя точками, аналогичны резисторам в электрической цепи.

    Таким образом, расход воды через ограничитель отверстия пропорционален разнице давления воды на ограничителе.

    Точно так же в электрической цепи ток, протекающий через проводник или резистор между двумя точками, прямо пропорционален разности напряжения или разности потенциалов на проводнике или резисторе.

    Мы также можем сказать, что сопротивление потоку воды зависит от длины трубы, материала трубы и высоты резервуара, установленного над землей.

    Ом работают в электрической цепи аналогичным образом, поскольку электрическое сопротивление, оказываемое протеканию тока, зависит от длины проводника и материала используемого проводника.

    Аналогия 2

    Простая аналогия между гидравлическим водяным контуром и электрической цепью для описания того, как работает закон Ома, показана на изображении ниже.

    Аналогия 2

    Как показано, если давление воды постоянно и ограничение увеличивается (что затрудняет прохождение воды), то скорость потока воды уменьшается.

    Точно так же в электрической цепи, если напряжение или разность потенциалов постоянны и сопротивление увеличивается (что затрудняет прохождение тока), то скорость протекания электрического заряда, т.е. ток уменьшается.

    Теперь, если ограничение потока воды постоянно и давление насоса увеличивается, скорость потока воды увеличивается.

    Точно так же в электрической цепи, если сопротивление постоянно и разность потенциалов или напряжение увеличивается, тогда скорость потока электрического заряда, то есть ток, увеличивается.

    Формула закона Ома

    Связь между напряжением или разностью потенциалов, током и сопротивлением можно записать тремя разными способами.

    Если нам известны два любых значения, мы можем вычислить третье неизвестное значение, используя соотношение по закону Ома. Таким образом, закон Ома очень полезен в электронике, электрических формулах и расчетах.

    Когда известный электрический ток протекает через известное сопротивление, тогда падение напряжения на сопротивлении может быть вычислено по соотношению

    Когда известное напряжение приложено к известному сопротивлению, ток, текущий через сопротивление, может быть вычислен по соотношению

    Когда известное напряжение приложено к неизвестному сопротивлению и ток, протекающий через сопротивление, также известен, значение неизвестного сопротивления может быть вычислено по соотношению

    Формула закона Ома для мощности

    Передаваемая мощность равна произведение напряжения питания и электрического тока.

    (1)

    Теперь, подставив уравнение (1), мы получим,

    (2)

    Эта формула известна как формула омических потерь или формула резистивного нагрева.

    Теперь, подставив уравнение (1), мы получим,

    (3)

    Из приведенного выше соотношения мы можем определить рассеиваемую мощность в сопротивлении, если известны либо напряжение и сопротивление, либо ток и сопротивление.

    Мы также можем определить неизвестное значение сопротивления, используя указанное выше соотношение, если известно напряжение или ток.

    Если известны любые две переменные мощности, напряжения, тока и сопротивления, то, используя закон Ома, мы можем определить две другие переменные.

    Ограничения закона Ома

    Некоторые ограничения закона Ома обсуждаются ниже.

    • Закон Ома распространяется не на все неметаллические проводники. Например, для карбида кремния соотношение определяется как где K и m – константы, а m <1.
    • Закон Ома не применим к следующим нелинейным элементам.
    1. Сопротивление
    2. Емкость
    3. Полупроводники
    4. Вакуумные трубки
    5. Электролиты
    6. Углеродные резисторы
    7. Дуговые лампы
    8. Стабилитрон

    (Обратите внимание, что нелинейные элементы – это те, в которых соотношение между током и напряжением является нелинейным, т. е. ток не точно пропорционален приложенному напряжению.)

    • Закон Ома применим только к металлическим проводникам при постоянной температуре.Если температура меняется, закон не действует.
    • Закон Ома также не распространяется на односторонние сети. Обратите внимание, что односторонняя сеть содержит односторонние элементы, такие как транзисторы, диоды и т. Д. Односторонние элементы – это те элементы, которые позволяют току течь только в одном направлении.

    Треугольник закона Ома

    Основные формулы закона Ома приведены ниже в виде треугольника закона Ома.

    Треугольник закона Ома

    Круговая диаграмма закона Ома

    Основные формулы закона Ома резюмированы на приведенной ниже круговой диаграмме закона Ома.Круговая диаграмма закона

    Ома

    Проблемы юридической практики Ома

    Пример 1

    Как показано на схеме ниже, через сопротивление 15 Ом протекает ток 4 А. Определите падение напряжения в цепи по закону Ома.

    Решение:

    Данные данные: и

    Согласно закону Ома,

    Таким образом, используя уравнение закона Ома, мы получаем падение напряжения в цепи 60 В.

    Пример 2

    Как показано в приведенной ниже схеме напряжение питания 24 В приложено к сопротивлению 12 Ом.Определите ток, протекающий через резистор, по закону Ома.

    Решение:

    Заданные данные: и

    Согласно закону Ома,

    Таким образом, используя уравнение закона Ома, мы получаем, что ток, протекающий через резистор, равен 2 А.

    Пример 3

    Как Как показано на схеме ниже, напряжение питания составляет 24 В, а ток, протекающий через неизвестное сопротивление, равен 2 А. Определите неизвестное значение сопротивления, используя закон Ома.

    Решение:

    Заданные данные: и

    Согласно закону Ома,

    Таким образом, используя уравнение закона Ома, мы получаем неизвестное значение сопротивления.

    Применение закона Ома

    Некоторые из приложений закона Ома включают:

    • Для вычисления неизвестной разности потенциалов или напряжения, сопротивления и протекания тока в электрической цепи.
    • Закон Ома используется в электронной схеме для определения внутреннего падения напряжения на электронных компонентах.
    • Закон Ома используется в цепях измерения постоянного тока, в частности, в амперметре постоянного тока, в котором для отвода тока используется шунт с низким сопротивлением.

    Физика для науки и техники II

    Закон 6. 5 Ома от Office of Academic Technologies на Vimeo.

    6,05 Закон Ома

    Мы видели, что сопротивление определяется как разность потенциалов между двумя точками, деленная на количество тока, проходящего через эти точки.Кроме того, удельное сопротивление определялось как отношение электрического поля в интересующей области к плотности тока в этой области. Эти соотношения в физике известны как законы Ома.

    Здесь мы можем выразить разность потенциалов между двумя точками как ток, умноженный на сопротивление. Если мы построим график разности потенциалов между двумя точками в зависимости от тока, проходящего через эти точки для различных типов компонентов типичной электрической цепи, мы можем получить два разных случая.В одном случае соотношение между разностью потенциалов и током является линейным, поэтому это соотношение, другими словами, В по сравнению с и , всегда становится постоянным.

    Конечно, вторая категория – это случай, когда это соотношение не является постоянным, и в результате мы получаем кривую. Например, что-то вроде этого, что и в случае диодов с переходом pn . Итак, вот пример поведения резистора, например, и это случай диода с переходом pn .

    Говорят, что проводящее устройство подчиняется закону Ома, если его сопротивление между любыми двумя точками не зависит от величины и полярности разности потенциалов, приложенной между этими точками. Итак, если мы констатируем это, проводящее устройство подчиняется закону Ома, если его сопротивление между любыми двумя точками не зависит от величины и полярности разности потенциалов, приложенной между этими точками. Другими словами, соотношение V к i или i к V остается постоянным все время, так что наклон кривой остается постоянным.Другими словами, мы получаем прямую линию, когда строим график i против V или V против i .

    Итак, V равно i , умноженному на R . Верно для всех токопроводящих устройств. Мы просто разделяем эти устройства независимо от того, подчиняются они закону Ома или нет, просто глядя на сопротивление, независимо от того, остается ли оно постоянным или нет. Другими словами, отношение тока к разности потенциалов к току В к и остается постоянным или нет.

    Если это соотношение остается постоянным, мы говорим, что компонент подчиняется закону Ома. Если нет, то мы говорим, что этот компонент не подчиняется закону Ома. Итак, если i по сравнению с V линейно, то это соответствует случаю подчинения закону Ома. С другой стороны, если i по сравнению с В , разность потенциалов, не является линейной, то этот случай мы называем несоблюдением закона Ома.

    Конечно, местный аналог закона Ома связан с определением удельного сопротивления, которое определялось как отношение электрического поля к плотности тока.Отсюда мы можем выразить E как ρ , умноженное на J . Конечно, это верно только для изотропных материалов. Материалы, электрические свойства которых одинаковы во всех направлениях. И здесь снова, аналогичным образом, если отношение электрического поля к плотности тока остается постоянным все время, другими словами, если удельное сопротивление среды постоянно, тогда эта среда подчиняется закону Ома. С другой стороны, если это отношение электрического поля к плотности тока непостоянно или E по сравнению с J не является линейной кривой, то мы в конечном итоге говорим, что эта среда не подчиняется закону Ома.

    Итак, до сих пор мы ввели два разных набора величин, в основном микроскопических величин, и это были электрические поля, плотность тока, удельное сопротивление. Эти величины важны, когда мы исследуем фундаментальное электрическое поведение материи. Итак, предположим, что они важны, когда мы ищем фундаментальные электрические свойства материи.

    С другой стороны, макроскопические свойства или макроскопические величины, которые представляют собой разность потенциалов, ток и сопротивление, и эти величины важны, когда мы делаем электрические инструменты из определенных проводников.Итак, эти величины важны, когда мы делаем электрические инструменты, определенные цепи, например, на определенных проводниках.

    Другими словами, всякий раз, когда мы имеем дело со схемами, мы, следовательно, имеем дело с макроскопическими величинами, а именно разностью потенциалов, током и сопротивлением. С другой стороны, если мы пытаемся понять фундаментальные электрические свойства конкретной среды, то мы будем иметь дело с электрическим полем, плотностью тока и удельным сопротивлением или проводимостью этой среды.

    Закон Ома

    Закон Ома


    Национальная аэронавтика и
    Космическое управление

    Исследовательский центр Гленна

    Образовательный продукт

    Учителя

    9–12 классы


    Где:


    V = Напряжение

    I = ток

    R = Сопротивление


    Пример проблемы:

    Аккумулятор на девять вольт обеспечивает питание беспроводного плойка с сопротивлением 18 Ом. Насколько ток протекает через щипцы для завивки?


    Эскиз:


    Решение:

    1.) Поскольку V (напряжение) и R (сопротивление) известны, решите для I (ток), разделив обе стороны уравнение Р.

    2.) Буквы R в правой части уравнения отменить.

    3.) I остается в терминах V и R.

    4.) Подставьте значения для V (напряжение) и R (Сопротивление).


    5.) Решите относительно I (ток).



    Проблема № 1

    Настенная розетка на 110 вольт обеспечивает питание стробоскопа. свет с сопротивлением 2200 Ом. Сколько тока течет через стробоскоп?


    Эскиз:

    Выберите свой ответ ниже
    1. 0.5 усилители
    2. 2,0 усилители
    3. 0,05 усилители
    4. 1.0 усилители


    Проблема № 2

    Проигрыватель компакт-дисков с сопротивлением 40 Ом имеет через него протекает ток 0,1 ампер. Набросайте принципиальную схему и посчитайте, сколько вольт питает проигрыватель компакт-дисков?

    Выберите свой ответ ниже
    1. 0.0025 вольт
    2. 4,0 вольт
    3. 10,0 вольт
    4. 400,0 вольт

    Это задание было создано Стивеном Гутьерресом, для проекта “Технологии обучения”, в Исследовательском центре Гленна НАСА в 1996 году.



    Веб-страница закона Ома

    Навигация ..

    Руководство для начинающих Домашняя страница
    Любые комментарии, пожалуйста, направляйте по адресу:
    Томас.J.Benson@nasa.gov

    Инструменты и задачи обслуживания (интерактивные)

    Закон Ома

    Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению V. Немецкий физик Георг Симон Ом (1787–1854) был первым, кто экспериментально продемонстрировал, что ток в металлической проволоке прямо пропорционален приложенному напряжению : I ∝ V.

    Это важное соотношение известно как закон Ома. Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, в которой напряжение является причиной, а ток – следствием.Это эмпирический закон, подобный закону трения – явление, наблюдаемое экспериментально. Такая линейная зависимость возникает не всегда.

    Сопротивление и простые схемы

    Если напряжение увеличивает ток, что ему мешает? Электрическое свойство, препятствующее току (примерно такое же, как трение и сопротивление воздуха), называется сопротивлением R. Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами в веществе передают энергию веществу и ограничивают ток. Сопротивление обратно пропорционально току, или I.

    Так, например, при удвоении сопротивления ток уменьшается вдвое. Комбинируя отношения тока к напряжению и тока к сопротивлению, получаем I =.

    Это соотношение также называется законом Ома. Закон Ома в такой форме действительно определяет сопротивление определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не универсален. Многие вещества, для которых действует закон Ома, называются омическими. К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах.Омические материалы имеют сопротивление R, которое не зависит от напряжения V и тока I. Объект с простым сопротивлением называется резистором , даже если его сопротивление невелико. Единицей измерения сопротивления является Ом и обозначается символом Ω (заглавная греческая омега). Перестановка I = дает R = , и поэтому единицы сопротивления: 1 Ом = 1 вольт на ампер: 1 Ом = 1.

    На рисунке показана схема простой схемы. Простая схема имеет один источник напряжения и один резистор.Можно предположить, что провода, соединяющие источник напряжения с резистором, имеют незначительное сопротивление, или их сопротивление можно включить в R.

    Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь для прохождения тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими), соединяющими нагрузку с выводами батареи, представленными красными параллельными линиями. Зигзагообразный символ представляет собой единственный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения.

    Установление соединений: Соединения в реальном мире

    Закон Ома (V = IR) – это фундаментальная зависимость, которая может быть представлена ​​линейной функцией, в которой наклон линии представляет собой сопротивление.Сопротивление представляет собой напряжение, которое необходимо приложить к резистору для создания в цепи тока 1 А. График (на рисунке ниже) показывает это представление для двух простых схем с резисторами, которые имеют разное сопротивление и, следовательно, разные наклоны.

    На рисунке показано соотношение между током и напряжением для двух разных резисторов. Наклон графика представляет значение сопротивления, которое составляет 2 Ом и 4 Ом для двух показанных линий.

    Материалы, которые подчиняются закону Ома, имея линейную зависимость между напряжением и током, известны как омические материалы. С другой стороны, некоторые материалы демонстрируют нелинейную зависимость напряжения от тока и, следовательно, известны как неомические материалы. На рисунке ниже показаны соотношения между текущим напряжением для двух типов материалов.

    Рисунок №. Показаны отношения между напряжением и током для омических и неомических материалов.

    Очевидно, что сопротивление омического материала (показанного на (а)) остается постоянным и может быть рассчитано путем определения наклона графика, но это неверно для неомического материала (показанного на (b)).

    Сопротивление может быть разным. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление 1012 Ом или более. Сопротивление сухого человека может составлять 105 Ом, тогда как сопротивление человеческого сердца составляет около 103 Ом. Кусок медного провода большого диаметра длиной в метр может иметь сопротивление 10-5 Ом, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомичны). Сопротивление связано с формой объекта и материалом, из которого он состоит, как будет показано в разделах «Сопротивление и удельное сопротивление».

    Дополнительное понимание можно получить, решив I = для V, что дает V = IR.

    Это выражение для V можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, создаваемое током I. Для этого напряжения часто используется фраза IR drop . Например, фара в примере имеет падение ИК-излучения 12,0 В. Если напряжение измеряется в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается на источнике напряжения и уменьшается на резисторе.Напряжение аналогично давлению жидкости. Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывающему ток – поток заряда. Резистор похож на трубу, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления. Здесь сохранение энергии имеет важные последствия. Источник напряжения подает энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, тепловую энергию). В простой схеме (с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, поскольку PE = qΔV, и через каждую из них протекает одинаковое q.Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны. (См. Рисунок.)

    Падение напряжения на резисторе в простой цепи равно выходному напряжению батареи.

    Установление соединений: сохранение энергии

    В простой электрической цепи единственный резистор преобразует энергию, поступающую от источника, в другую форму. Здесь о сохранении энергии свидетельствует тот факт, что вся энергия, подаваемая источником, преобразуется в другую форму только с помощью резистора.Мы обнаружим, что сохранение энергии имеет другие важные применения в схемах и является мощным инструментом анализа схем.

    Последовательные и параллельные резисторы

    Большинство схем имеет более одного компонента, называемого резистором, который ограничивает поток заряда в цепи. Мера этого предела для потока заряда называется сопротивлением. Простейшие комбинации резисторов – это последовательное и параллельное соединение, показанное на рисунке. Общее сопротивление комбинации резисторов зависит как от их индивидуальных значений, так и от способа их подключения.

    Изображение показывает (а) Последовательное соединение резисторов. (б) Параллельное соединение резисторов.

    При параллельном подключении резисторов от источника течет больше тока, чем протекает для любого из них по отдельности, поэтому общее сопротивление ниже.

    Закон Джоуля

    Мощность ассоциируется у многих с электричеством. Зная, что мощность – это скорость использования или преобразования энергии, каково выражение для электроэнергии? На ум могут прийти линии электропередач.Мы также думаем о лампочках с точки зрения их номинальной мощности в ваттах. Сравним лампочку на 25 Вт с лампой на 60 Вт. (См. Рисунок (a).) Поскольку оба работают от одного и того же напряжения, лампа мощностью 60 Вт должна потреблять больше тока, чтобы иметь большую номинальную мощность. Таким образом, сопротивление лампы на 60 Вт должно быть ниже, чем у лампы на 25 Вт. Если мы увеличиваем напряжение, мы также увеличиваем мощность. Например, когда лампочка мощностью 25 Вт, рассчитанная на работу от 120 В, подключена к 240 В, она на короткое время очень ярко светится, а затем перегорает.Как именно напряжение, ток и сопротивление связаны с электроэнергией?

    Электрическая энергия зависит как от напряжения, так и от перемещаемого заряда. Проще всего это выражается как PE = qV , где q – это перемещенный заряд, а V, – напряжение (или, точнее, разность потенциалов, через которую проходит заряд). Мощность – это скорость перемещения энергии, поэтому электрическая мощность составляет P = =.

    Учитывая, что ток равен I = (, обратите внимание, что Δt = t здесь), выражение для мощности становится P = IV.

    Электрическая мощность ( P ) – это просто произведение тока на напряжение. Мощность имеет знакомые единицы ватт. Поскольку единицей СИ для потенциальной энергии (PE) является джоуль, мощность измеряется в джоулях в секунду или ваттах. Таким образом, 1 A⋅V = 1 Вт. Например, в автомобилях часто есть одна или несколько дополнительных розеток, с помощью которых можно заряжать сотовый телефон или другие электронные устройства. Эти розетки могут быть рассчитаны на 20 А, чтобы цепь могла выдавать максимальную мощность P = IV = (20 A) (12 В) = 240 Вт.В некоторых приложениях электрическая мощность может быть выражена в вольт-амперах или даже киловольт-амперах 1 кА⋅В = 1 кВт.

    Чтобы увидеть отношение мощности к сопротивлению, мы объединяем закон Ома с P = IV. Подстановка I = V / R дает P = () V = V 2 / R . Аналогично, замена V = IR дает P = I (IR) = I 2 R . Для удобства здесь собраны три выражения для электроэнергии:

    P = IV

    P = V 2 / R

    P = I 2 R.

    Обратите внимание, что первое уравнение всегда верно, тогда как два других можно использовать только для резисторов. В простой схеме с одним источником напряжения и одним резистором мощность, подаваемая источником напряжения, и мощность, рассеиваемая резистором, идентичны. (В более сложных схемах P может быть мощностью, рассеиваемой одним устройством, а не полной мощностью в цепи.)

    Различные идеи можно получить из трех различных выражений для электроэнергии.Например, P = V 2 / R означает, что чем ниже сопротивление, подключенное к данному источнику напряжения, тем больше выдается мощность. Кроме того, поскольку напряжение возведено в квадрат в P = V 2 / R , эффект от приложения более высокого напряжения, возможно, больше, чем ожидалось. Таким образом, когда напряжение увеличивается вдвое до лампы мощностью 25 Вт, ее мощность увеличивается почти в четыре раза и составляет около 100 Вт, что приводит к ее перегоранию.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.