простое объяснение для чайников с формулой и понятиями

 

Говорят: «не знаешь закон Ома – сиди дома». Так давайте же узнаем (вспомним), что это за закон, и смело пойдем гулять.

Основные понятия закона Ома

Как понять закон Ома? Нужно просто разобраться в том, что есть что в его определении. И начать следует с определения силы тока, напряжения и сопротивления.

Сила тока I

Пусть в каком-то проводнике течет ток. То есть, происходит направленное движение заряженных частиц – допустим, это электроны. Каждый электрон обладает элементарным электрическим зарядом (e= -1,60217662 × 10^-19 Кулона). В таком случае через некоторую поверхность за определенный промежуток времени пройдет конкретный электрический заряд, равный сумме всех зарядов протекших электронов.

Отношение заряда к времени и называется силой тока. Чем больший заряд проходит через проводник за определенное время, тем больше сила тока. Сила тока измеряется в Амперах

.

Напряжение U, или разность потенциалов

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.

Физическая величина, равная работе эффективного электрического поля при переносе электрического заряда, и называется напряжением. Измеряется в Вольтах. Один Вольт – это напряжение, которое при перемещении заряда в 1 Кл совершает работу, равную 1 Джоуль.

Сопротивление R

Ток, как известно, течет в проводнике. Пусть это будет какой-нибудь провод. Двигаясь по проводу под действием поля, электроны сталкиваются с атомами провода, проводник греется, атомы в кристаллической решетке начинают колебаться, создавая электронам еще больше проблем для передвижения. Именно это явление и называется сопротивлением. Оно зависит от температуры, материала, сечения проводника и измеряется в

Омах.

 

Памятник Георгу Симону Ому

 

Формулировка и объяснение закона Ома

Закон немецкого учителя Георга Ома очень прост. Он гласит:

Сила тока на участке цепи прямо пропорционально напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

Георг Ом вывел этот закон экспериментально (эмпирически) в 1826

году. Естественно, чем больше сопротивление участка цепи, тем меньше будет сила тока. Соответственно, чем больше напряжение, тем и ток будет больше.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Данная формулировка закона Ома – самая простая и подходит для участка цепи. Говоря «участок цепи» мы подразумеваем, что это однородный участок, на котором нет источников тока с ЭДС. Говоря проще, этот участок содержит какое-то сопротивление, но на нем нет батарейки, обеспечивающей сам ток.

Если рассматривать закон Ома для полной цепи, формулировка его будет немного иной.

Пусть  у нас есть цепь, в ней есть источник тока, создающий напряжение, и какое-то сопротивление.

Закон запишется в следующем виде:

Объяснение закона Ома для полой цепи принципиально не отличается от объяснения для участка цепи. Как видим, сопротивление складывается из собственно сопротивления и внутреннего сопротивления источника тока, а вместо напряжения в формуле фигурирует электродвижущая сила источника.

Кстати, о том, что такое что такое ЭДС, читайте в нашей отдельной статье.

Как понять закон Ома?

Чтобы интуитивно понять закон Ома, обратимся к аналогии представления тока в виде жидкости. Именно так думал Георг Ом, когда проводил опыты, благодаря которым был открыт закон, названный его именем.

Представим, что ток – это не движение частиц-носителей заряда в проводнике, а движение потока воды в трубе.  Сначала воду насосом поднимают на водокачку, а оттуда, под действием потенциальной энергии, она стремиться вниз и течет по трубе. Причем, чем выше насос закачает воду, тем быстрее она потечет в трубе.

Отсюда следует вывод, что скорость потока воды (сила тока в проводе) будет тем больше, чем больше потенциальная энергия воды (разность потенциалов)

Сила тока прямо пропорциональна напряжению.

Теперь обратимся к сопротивлению. Гидравлическое сопротивление – это сопротивление трубы, обусловленное ее диаметром и шероховатостью стенок. Логично предположить, что чем больше диаметр, тем меньше сопротивление трубы, и тем большее количество воды (больший ток) протечет через ее сечение.

Сила тока обратно пропорциональна сопротивлению.

Такую аналогию можно проводить лишь для принципиального понимания закона Ома, так как его первозданный вид – на самом деле довольно грубое приближение, которое, тем не менее, находит отличное применение на практике.

В действительности, сопротивление вещества обусловлено колебанием атомов кристаллической решетки, а ток – движением свободных носителей заряда. В металлах свободными носителями являются электроны, сорвавшиеся с атомных орбит.

 

Ток в проводнике

 

В данной статье мы постарались дать простое объяснение закона Ома. Знание этих на первый взгляд простых вещей может сослужить Вам неплохую службу на экзамене. Конечно, мы привели его простейшую формулировку закона Ома и не будем сейчас лезть в дебри высшей физики, разбираясь с активным и реактивным сопротивлениями и прочими тонкостями.

Если у Вас возникнет такая необходимость, Вам с удовольствием помогут сотрудники нашего студенческого сервиса. А напоследок предлагаем Вам посмотреть интересное видео про закон Ома. Это действительно познавательно!

Закон Ома — это… Что такое Закон Ома?

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

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

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

Здесь X — показания гальванометра, т.е в современных обозначениях сила тока I, a — величина, характеризующая свойства источника тока, постоянная в широких пределах и не зависящая от величины тока, то есть в современной терминологии электродвижущая сила (ЭДС) ,

l — величина, определяемая длиной соединяющих проводов, чему в современных представлениях соответствует сопротивление внешней цепи R и, наконец, b параметр, характеризующий свойства всей установки, в котором сейчас можно усмотреть учёт внутреннего сопротивления источника тока r^[1].

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

Закон Ома для полной цепи:

, (2)

где:

Из закона Ома для полной цепи вытекают следствия:

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

Часто^[2] выражение:

(3)

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

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

(4)

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

замкнутой цепи. В таком случае оно всегда меньше ЭДС.

К другой записи формулы (3), а именно:

(5)

Применима другая формулировка:

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

Выражение (5) можно переписать в виде:

(6)

где коэффициент пропорциональности G назван проводимость или электропроводность. Изначально единицей измерения проводимости был «обратный Ом» — Mо^[3], впоследствии переименованный в

Си́менс (обозначение: См, S).

Мнемоническая диаграмма для Закона

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

В соответствии с этой диаграммой формально может быть записано выражение:

(7)

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

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

(8)

где:

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

Закон Ома и ЛЭП

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

В таком случае потери мощности будут определяться выражением:

= (9)

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

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

Закон Ома в дифференциальной форме

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

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

где:

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

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

Закон Ома для переменного тока

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

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

где:

• U = U₀e^iωt — напряжение или разность потенциалов,
• I — сила тока,
• Z = Re^−iδ — комплексное сопротивление (импеданс),
• R = (R_a² + R_r²)^1/2 — полное сопротивление,
• R_r = ωL − 1/(ωC) — реактивное сопротивление (разность индуктивного и емкостного),
• R_а — активное (омическое) сопротивление, не зависящее от частоты,
• δ = − arctg (R_r/R_a) — сдвиг фаз между напряжением и силой тока.

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

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

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

Трактовка закона Ома

Закон Ома можно просто объяснить при помощи теории Друде:

Здесь:

См. также

Примечания

Ссылки

404 page not found | Fluke

Talk to a Fluke sales expert

Связаться с Fluke по вопросам обслуживания, технической поддержки и другим вопросам»

What is your favorite color?

Имя *

Фамилия *

Электронная почта *

FörКомпанияetag *

Номер телефона *

Страна * United States (Estados Unidos)CanadaAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarticaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosБеларусь (Belarus)Belgien/Belgique (Belgium)BelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaireBosnia and HerzegovinaBouvet IslandBotswanaBrasil (Brazil)British Indian Ocean TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicČeská republika (Czech Republic)ChadChile中国 (China)Christmas IslandCittà Di VaticanCocos (Keeling) IslandsCook IslandsColombiaComorosCongoThe Democratic Republic of CongoCosta RicaCroatiaCyprusCôte D’IvoireDanmark (Denmark)Deutschland (Germany)DjiboutiDominicaEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEspaña (Spain)EstoniaEthiopiaFaroese FøroyarFijiFranceFrench Southern TerritoriesFrench GuianaGabonGambiaGeorgiaGhanaGilbralterGreeceGreenlandGrenadaGuatemalaGuadeloupeGuam (USA)GuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard Island and McDonald IslandsHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIraqIrelandIsraelIslas MalvinasItalia (Italy)Jamaica日本 (Japan)JordanKazakhstanKenyaKiribati대한민국 (Korea Republic of)KuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMéxico (Mexico)MicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMonserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNederland (Netherlands)Netherlands AntillesNepalNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorge (Norway)Norfolk IslandNorthern Mariana IslandsOmanÖsterreich (Austria)PakistanPalauPalestinePanamaPapua New GuineaParaguayPerú (Peru)PhilippinesPitcairn IslandPuerto RicoРоссия (Russia)Polska (Poland)Polynesia (French)PortugalQatarRepública Dominicana (Dominican Republic)RéunionRomânia (Romania)RwandaSaint HelenaSaint Pierre and MiquelonSaint Kitts and NevisSaint LuciaSaint Vincent and The GrenadinesSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaSchweiz (Switzerland)SenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Georgia and The South Sandwich IslandsSouth SudanSri LankaSudanSuomi (Finland)SurinameSvalbard and Jan MayenSverige (Sweden)SwazilandTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTimor-LesteTokelauTogoTongaTrinidad and TobagoTunisiaTürkiye (Turkey)TurkmenistanTurks and Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUnited KingdomUnited States Minor Outlying IslandsUruguayUzbekistanVanuatuVirgin Islands (British)Virgin Islands (USA)VenezuelaVietnamWallis and FutunaWestern SaharaWestern SamoaYemenZambiaZimbabwe

Почтовый индекс *

Интересующие приборы

iGLastMSCRMCampaignID

?Отмечая галочкой этот пункт, я даю свое согласие на получение маркетинговых материалов и специальных предложений по электронной почте от Fluke Electronics Corporation, действующей от лица компании Fluke Industrial или ее партнеров в соответствии с политикой конфиденциальности.

consentLanguage

Политика конфиденциальности

2. Закон Ома для участка и полной цепи

Закон Ома для участка цепи: сила тока I на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению U на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлению R.

Формула закона: I=. Отсюда запишем формулыU= IR и R =.

Рис.1.Участок цепи Рис.2.Полная цепь

Закон Ома для полной цепи: сила тока I полной электрической цепи равна ЭДС (электродвижущей силе) источника тока Е, деленной на полное сопротивление цепи (R + r). Полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений внешней цепи R и внутреннего r источника тока. Формула закона I = . На рис. 1 и 2 приведены схемы электрических цепей.

3. Последовательное и параллельное соединение проводников

Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно. Смешанное соединение сочетает оба эти соединения.

Сопротивление, при включении которого вместо всех других проводников, находящихся между двумя точками цепи, ток и напряжение остаются неизменными, называют эквивалентным сопротивлением этих проводников.

Последовательное соединение

Последовательным называется соединение, при котором каждый проводник соединяется только с одним предыдущим и одним последующим проводниками.

Как следует из первого правила Кирхгофа, при последовательном соединении проводников сила электрического тока, протекающего по всем проводникам, одинакова (на основании закона сохранения заряда).

1. При последовательном соединении проводников (рис. 1) сила тока во всех проводниках одинакова: I₁ = I₂ =  I₃ = I

Рис. 1. Последовательное соединение двух проводников.

2. Согласно закону Ома, напряжения U₁ и U₂ на проводниках равны U₁ = IR₁,  U₂ = IR₂, U₃ = IR₃.

Напряжение при последовательном соединении проводников равно сумме напряжений на отдельных участках (проводниках) электрической цепи.

U = U₁ + U₂ + U₃

По закону Ома, напряжения U_1,U₂на проводниках равны U₁ = IR₁,  U₂ = IR₂, В соответствии вторым правилом Кирхгофа напряжение на всем участке:

U = U₁ + U₂ = IR₁+ IR₂ = I(R₁+ R₂)= I·R. Получаем: R = R₁ + R₂ 

Общее напряжение U на проводниках равно сумме напряжений U₁, U_{2 ,}U₃ равно: U = U₁ + U₂ + U₃ = I·(R₁ + R₂ + R₃)  = IR

где R_ЭКВ – эквивалентное сопротивление всей цепи. Отсюда: R_ЭКВ = R₁ + R₂ + R₃

При последовательном соединении эквивалентное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков цепи: R _ЭКВ= R₁ + R₂ + R₃+…

Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.

Из закона Ома следует: при равенстве сил тока при последовательном соединении:

I = ,I = . Отсюда = или =, т. е. напряжения на отдельных участках цепи прямо пропорциональны сопротивлениям участков.

При последовательном соединении n одинаковых проводников общее напряжение равно произведению напряжению одного U₁ на их количество n:

U_ПОСЛЕД= n ·U₁. Аналогично для сопротивлений: R_ПОСЛЕД = n· R₁

При размыкании цепи одного из последовательно соединенных потребителей ток исчезает во всей цепи, поэтому последовательное соединение на практике не всегда удобно.

Урок 3. Три друга, один треугольник и много законов

Незнание закона не освобождает от ответственности.
Афоризм

Интересно, о каких законах пойдет речь в уроке под номером три. Неужели в электротехнике этих законов целая гора или даже куча и их все нужно запомнить? Сейчас узнаем. Здравствуйте, уважаемые! Наверное, многие из вас уже с досадой в глазах глядят на очередной урок и думают про себя: «Какая же скукотища!», а, может, даже собираются покинуть наши стройные ряды? Не спешите, всё только начинается! Начальный этап всегда скучный… С этого урока и пойдёт всё самое-самое интересное. Сегодня я расскажу, кто в электротехнике кому друг, а кому и враг, что будет, если студента-электронщика разбудить посреди ночи, и как с помощью одного пальца понять половину всей электротехники. Интересно? Тогда поехали!

С первым нашим другом мы познакомились на прошлом уроке – это сила тока. Она характеризует электричество с точки зрения скорости переноса заряда из одной точки пространства в другую под действием поля. Но, как было замечено, сила тока зависит и от свойств проводника, по которому этот ток «бежит». На силу тока прямо влияет величина удельной электропроводности материала. Теперь представим себе некий проводник (подойдёт такой, как на рисунке 3) с движущимися в нём электронами. Основным недостатком электрона я бы назвал отсутствие у него руля. Из-за этого недостатка движение электронов определяется только воздействующим на них полем и структуры материала, в котором они движутся.

Поскольку электроны «не умеют» поворачивать, некоторые из них могут столкнуться с колеблющимися под действием температуры узлами кристаллической решётки, потерять свою скорость от столкновения, и тем самым снизить скорость переноса заряда, то есть понизить силу тока. Некоторые электроны могут потерять так много энергии, что «прилипнут» к иону и превратят его в нейтральный атом. Теперь, если мы увеличим длину проводника, очевидно, что количество подобных столкновений так же увеличится, и электроны будут отдавать еще больше энергии, то есть сила тока будет снижаться. А вот при увеличении площади поперечного сечения проводника возрастает только количество свободных электронов, а количество столкновений на единицу площади практически не меняется, поэтому с ростом площади растёт и ток. Итак, мы выяснили, что электропроводность (она уже стала не удельной, так как учитывает геометрические размеры конкретного проводника) зависит сразу от трёх характеристик проводника: длины, площади сечения и материала.

Однако, чем лучше материал проводит электрический ток, тем меньше он «сопротивляется» его прохождению. Эти утверждения равнозначны. Пришло время познакомиться с нашим вторым другом – электрическим сопротивлением. Это величина, обратная величине проводимости и зависит от тех же характеристик проводника.

Рисунок 3.1 – От чего зависит сопротивление проводника

Чтобы учесть при численном расчете влияние рода вещества на его электрическое сопротивление, введена величина удельное электрическое сопротивление, характеризующая способность вещества проводить электрический ток. Заметим, что определения электропроводности и электросопротивления идентичны, так же как и утверждения выше. Удельное сопротивление определяется как сопротивление проводника длиной 1м и площадью сечения 1м². Обозначается латинской буквой &#961 («ро») и имеет размерность Ом•м. Ом – единица измерения сопротивления, которая является обратной величине сименс. Так же для определения удельного сопротивления может использоваться размерность Ом•мм²/м, которая в миллион раз меньше основной размерности.
Таким образом, электрическое сопротивление проводника может быть описано через его геометрические и физические свойства следующим образом:

где &#961 – удельное электрическое сопротивление материала проводника;
l – длина проводника;
S – площадь поперечного сечения проводника.

Из зависимости видно, что сопротивление проводника возрастает при увеличении длины проводника и уменьшается при увеличении площади сечения, а так же напрямую зависит от величины удельного сопротивления материала.

А теперь вспомним, что на величину силы тока в проводнике оказывает влияние напряженность электрического поля, под действием которого возникает электрический ток. Ох, сколько миллионов тысяч раз уже упоминалось, что электрический ток возникает под действием электрического поля! Этот факт должен всегда держаться в голове. Есть, конечно, и другие способы создать ток, но пока мы будем рассматривать только этот. Как уже говорилось выше, увеличение напряженности поля приводит к росту тока, а совсем недавно мы выяснили, что чем больше энергии сохранит электрон при движении по проводнику, тем выше значение электрического тока. Из курса механики известно, что энергия тела определяется его кинетической и потенциальной энергией. Так вот, помещённый в электрическое поле точечный заряд обладает в начальный момент времени только потенциальной энергией (поскольку его скорость равна нулю). Для характеристики этой потенциальной энергии поля, которой обладает заряд была введена величина электростатического потенциала, равная отношению потенциальной энергии к величине точечного заряда:

где W_p – потенциальная энергия,
q – величина точечного заряда.

После того, как заряд попадёт под действие электрического поля, он начнёт движение с определённой скоростью и часть его потенциальной энергии перейдёт в кинетическую. Таким образом, в двух точках поля заряд будет обладать различным значением потенциальной энергии, то есть две точки поля можно охарактеризовать различными значениями потенциала. Разность потенциалов определяется как отношение изменения потенциальной энергии (совершённой работы поля) к величине точечного заряда:

Причём работа поля не зависит от пути движения заряда и характеризует только величину изменения потенциальной энергии. Разность потенциалов так же называют электрическим напряжением. Напряжение принято обозначать английской буквой U («у»), единицей измерения напряжения является величина вольт (В), названная в честь итальянского физика и физиолога Алессандро Вольта, который изобрёл первую электрическую батарею.

Ну вот мы и познакомились с тремя неразлучными друзьями в электротехнике: ампер, вольт и ом или ток, напряжение и сопротивление. Любой компонент электрической цепи может быть однозначно охарактеризован при помощи этих трёх электрических характеристик. Первым, кто познакомился и подружился со всеми тремя сразу был Георг Ом, который обнаружил, что напряжение, ток и сопротивление связаны друг с другом определённым соотношением:

которое было впоследствии названо законом Ома.

Сила электрического тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Данную формулировку необходимо знать от заглавной буквы С до точки в конце. Ходят слухи, что первая фраза любого студент-электронщик, разбуженного среди ночи, будет именно формулировкой закона Ома. Это один из основных законов электротехники. Данная формулировка носит название интегральной. Кроме неё существует так же дифференциальная формулировка, отражающая зависимость плотности тока от характеристик поля и материала проводника:

где &#963 – удельная проводимость проводника,
E – напряженность электрического поля.

Данная формулировка вытекает из формулы, приведённой во втором уроке, и отличается от интегральной тем, что не учитывает геометрические характеристики проводника, принимая во внимание только его физические характеристики. Эта формулировка интересна только с точки зрения теории и на практике не применяется.
Для быстрого запоминания и использования закона Ома можно применить диаграмму, изображённую на рисунке ниже.

Рисунок 3.2 – «Треугольный» закон Ома

Правило использования диаграммы простое: достаточно закрыть искомую величину и два других символа дадут формулу для её вычисления. Например.

Рисунок 3.3 – Как запомнить закон Ома

С треугольником мы закончили. Стоит добавить, что законом Ома называется только одна из представленных выше формул – та, которая отражает зависимость тока от напряжения и сопротивления. Две другие формулы, хотя и являются её следствием, физического смысла не имеют. Так что не перепутайте!
Хорошей интерпретацией закона Ома является рисунок, который наиболее наглядно отражает сущность этого закона:

Рисунок 3.4 – Закон Ома наглядно

Как мы видим, на этом рисунке изображены как раз три наших новых друга: Ом, Ампер и Вольт. Вольт пытается протолкнуть Ампер через сечение проводника(сила тока прямо пропорциональна напряжению), а Ом наоборот – мешает этому (и обратно пропорциональна сопротивлению). И чем сильнее Ом «стягивает» проводник, тем тяжелее Амперу будет пролезть. Но если Вольт посильнее пнёт…

Осталось разобраться, почему в названии урока фигурирует термин «много законов», ведь закон-то у нас один – закон Ома. Ну, во-первых, для него существует две формулировки, во-вторых, мы узнали только так называемый закон Ома для участка цепи, а ведь есть ещё закон Ома для полной цепи, который мы рассмотрим на следующем уроке, в-третьих, мы имеем, по крайней мере, два следствия из закона Ома, позволяющих находить значение сопротивления участка цепи и напряжение на этом участке. Так что закон всего один, а использовать его можно по-разному.

Напоследок расскажу ещё один интересный факт. Через 10 лет после появления «закона Ома» один французский физик (а во Франции работы Ома ещё не были известны) на основе экспериментов пришел к таким же выводам. Но ему было указано, что установленный им закон еще в 1827г. был открыт Омом. Оказывается, что французские школьники и поныне изучают закон Ома под другим именем – для них это закон Пулье. Вот так вот. На этом очередной урок закончен. До новых встреч!

• Любой участок или элемент электрической цепи можно однозначно охарактеризовать при помощи трёх характеристик: тока, напряжения и сопротивления.
• Сопротивление (R) – характеристика проводника, отражающая степень его электропроводности и зависящая от геометрических размеров проводника и рода материала, из которого он изготовлен.
• Напряжение (U) – то же самое, что и разность потенциалов; величина равная отношению работы электрического поля для перемещения точечного заряда из одной точки пространства в другую.
• Ток, напряжение и сопротивление связаны между собой отношением I=U/R, называемым законом Ома (сила электрического тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна сопротивлению проводника).

А также задачки:

• Если длину проволоки вытягиванием увеличить вдвое, то как изменится её сопротивление?
• Какой проводник представляет большее сопротивление: медный сплошной стержень или медная трубка, имеющая внешний диаметр, равный диаметру стержня?
• Разность потенциалов на концах алюминиевого проводника равна 10В. Определить плотность тока, протекающего через проводник, если его длина 3м.

← Урок 2: Как пересчитать электроны | Содержание | Урок 4: Когда есть ток? →

Три закона Ома

Недавно мы выпустили переиздание книги Фрэнка Вильчека (Frank Wilczek) «Тонкая физика. Масса, эфир и объединение всемирных сил» в мягком переплете. Автор, лауреат Нобелевской премии по физике, излагает современные взгляды на нашу невероятную Вселенную и прогнозирует новый золотой век фундаментальной физической науки. ХХ2 уже публиковали один отрывок из этой замечательной книги, теперь публикуют новый — о том, почему эквивалентные равенства могут поведать нам о разных явлениях.

Из третьей главы. Второй закон Ома

Второй закон Эйнштейна, m = E/c², поднимает вопрос о том, может ли масса быть понята более глубоко — как энергия. Можем ли мы создать, как выразился Уилер, «массу без массы»?

Когда я ещё только собирался начать преподавать в Принстоне, мой друг и наставник Сэм Трейман позвал меня в свой кабинет. Он хотел поделиться со мной своей мудростью. Сэм вытащил из ящика стола потрёпанное руководство в мягкой обложке и сказал мне: «Во время Второй мировой войны ВМС приходилось в спешке обучать новобранцев налаживанию и использованию радиосвязи. Многие из этих новобранцев прибывали прямо с ферм, так что быстро ввести их в курс дела было очень трудно. С помощью той великолепной книги командованию военно-морского флота это удалось. Это шедевр педагогики. Особенно первая глава. Взгляни».

Он вручил мне книгу, открытую на первой главе. Она называлась «Три закона Ома». Я был знаком с одним законом Ома, известным соотношением V = IR, который связывает напряжение (V), силу тока (I) и сопротивление (R) в электрической цепи.

Это оказалось первым законом Ома.

Мне было очень интересно узнать, каковы два других закона Ома. Перевернув несколько хрупких пожелтевших страниц, я обнаружил второй закон Ома: I = V/R. Я предположил, что третий закон Ома формулируется как R = I/V, и оказался прав.

Открывать новые законы легко

Тем, кто знаком с элементарной алгеброй, так очевидно, что эти три закона эквивалентны друг другу, что данная история воспринимается как шутка. Однако в ней заключён глубокий смысл. (Кроме того, в ней есть и неглубокий смысл, который, как мне кажется, Сэм хотел до меня донести. При обучении начинающих вы должны несколько раз сказать одно и то же, но по-разному. Соотношения, которые бесспорны для профессионала, могут не быть таковыми для новичка. Студенты не будут возражать против объяснения очевидного. Очень немногие люди обижаются, когда вы позволяете им почувствовать себя умными.)

Глубокий смысл содержит заявление великого физика-теоретика Поля Дирака. Когда его спросили, как он открывает новые законы природы, Дирак ответил: «Я играю с уравнениями». Суть в том, что различные способы написания одного и того же уравнения могут говорить о совершенно разных вещах, даже если они являются логически эквивалентными.

Второй закон Эйнштейна

Второй закон Эйнштейна формулируется следующим образом:

m = E/c².

Первый закон Эйнштейна — это, разумеется, E = mc². Здорово, что первый закон предполагает возможность получения большого количества энергии из небольшого количества массы. Он наводит на мысль о ядерных реакторах и ядерных бомбах.

Второй закон Эйнштейна предполагает нечто совершенно иное.

Он предполагает возможность объяснения того, как масса возникает из энергии.

На самом деле этот закон неправильно называть «вторым».

В оригинальной работе Эйнштейна 1905 года вы не найдёте уравнения E = mc². Вы встретите уравнение m = E/c². (Поэтому, возможно, нам следует назвать его нулевым законом Эйнштейна.)

На самом деле в качестве названия этой статьи используется вопрос: «Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии?»

Другими словами, может ли некоторое количество массы тела возникать из энергии содержащегося в нем вещества? С самого начала Эйнштейн размышлял о концептуальных основах физики, а не о возможности создания бомб или реакторов.

Понятие энергии играет гораздо более важную роль в современной физике, чем понятие массы. Это проявляется во многих отношениях. Сохраняется именно энергия, а не масса. Именно энергия фигурирует в таких фундаментальных уравнениях, как уравнение Больцмана для статистической механики, уравнения Шрёдингера для квантовой механики и уравнение Эйнштейна для гравитации. Масса в более техническом смысле проявляется в качестве метки для неприводимых представлений группы Пуанкаре.

(Я даже не буду пытаться объяснить, что означает предыдущее утверждение, к счастью, суть заключается в самом факте утверждения.)

Таким образом, вопрос Эйнштейна бросает вызов. Если мы сможем объяснить массу в терминах энергии, мы улучшим наше описание мира. В этом случае в нашем рецепте нам потребуется меньшее количество ингредиентов. Второй закон Эйнштейна позволяет дать хороший ответ на вопрос, который мы задали ранее. Откуда берётся масса? Может быть, из энергии. На самом деле, как мы увидим далее, в основном так и есть.

Источник: https://22century.ru/popular-science-publications/tonkaya-fizika-massa-efir-i-obedinenie-vsemirnyh-sil?

Три закона Ома. Отрывок из книги «Тонкая физика. Масса, эфир и объединение всемирных сил»

Недавно в издательстве «Питер» вышла на русском языке книга Фрэнка Вильчека (Frank Wilczek) «Тонкая физика. Масса, эфир и объединение всемирных сил». Автор, лауреат Нобелевской премии по физике, излагает современные взгляды на нашу невероятную Вселенную и прогнозирует новый золотой век фундаментальной физической науки. Мы уже публиковали один отрывок из этой замечательной книги, сегодня публикуем второй — о том, почему эквивалентные равенства могут поведать нам о разных явлениях.

Из третьей главы. Второй закон Ома

Второй закон Эйнштейна, m = E/c², поднимает вопрос о том, может ли масса быть понята более глубоко — как энергия. Можем ли мы создать, как выразился Уилер, «массу без массы»?

Когда я ещё только собирался начать преподавать в Принстоне, мой друг и наставник Сэм Трейман позвал меня в свой кабинет. Он хотел поделиться со мной своей мудростью. Сэм вытащил из ящика стола потрёпанное руководство в мягкой обложке и сказал мне: «Во время Второй мировой войны ВМС приходилось в спешке обучать новобранцев налаживанию и использованию радиосвязи. Многие из этих новобранцев прибывали прямо с ферм, так что быстро ввести их в курс дела было очень трудно. С помощью той великолепной книги командованию военно-морского флота это удалось. Это шедевр педагогики. Особенно первая глава. Взгляни».

Он вручил мне книгу, открытую на первой главе. Она называлась «Три закона Ома». Я был знаком с одним законом Ома, известным соотношением V = IR, который связывает напряжение (V), силу тока (I) и сопротивление (R) в электрической цепи.

Это оказалось первым законом Ома.

Мне было очень интересно узнать, каковы два других закона Ома. Перевернув несколько хрупких пожелтевших страниц, я обнаружил второй закон Ома: I = V/R. Я предположил, что третий закон Ома формулируется как R = I/V, и оказался прав.

Открывать новые законы легко

Тем, кто знаком с элементарной алгеброй, так очевидно, что эти три закона эквивалентны друг другу, что данная история воспринимается как шутка. Однако в ней заключён глубокий смысл. (Кроме того, в ней есть и неглубокий смысл, который, как мне кажется, Сэм хотел до меня донести. При обучении начинающих вы должны несколько раз сказать одно и то же, но по-разному. Соотношения, которые бесспорны для профессионала, могут не быть таковыми для новичка. Студенты не будут возражать против объяснения очевидного. Очень немногие люди обижаются, когда вы позволяете им почувствовать себя умными.)

Глубокий смысл содержит заявление великого физика-теоретика Поля Дирака. Когда его спросили, как он открывает новые законы природы, Дирак ответил: «Я играю с уравнениями». Суть в том, что различные способы написания одного и того же уравнения могут говорить о совершенно разных вещах, даже если они являются логически эквивалентными.

Второй закон Эйнштейна

Второй закон Эйнштейна формулируется следующим образом:

m = E/c².

Первый закон Эйнштейна — это, разумеется, E = mc². Здорово, что первый закон предполагает возможность получения большого количества энергии из небольшого количества массы. Он наводит на мысль о ядерных реакторах и ядерных бомбах.

Второй закон Эйнштейна предполагает нечто совершенно иное.

Он предполагает возможность объяснения того, как масса возникает из энергии.

На самом деле этот закон неправильно называть «вторым».

В оригинальной работе Эйнштейна 1905 года вы не найдёте уравнения E = mc². Вы встретите уравнение m = E/c². (Поэтому, возможно, нам следует назвать его нулевым законом Эйнштейна.)

На самом деле в качестве названия этой статьи используется вопрос: «Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии?»

Другими словами, может ли некоторое количество массы тела возникать из энергии содержащегося в нем вещества? С самого начала Эйнштейн размышлял о концептуальных основах физики, а не о возможности создания бомб или реакторов.

Понятие энергии играет гораздо более важную роль в современной физике, чем понятие массы. Это проявляется во многих отношениях. Сохраняется именно энергия, а не масса. Именно энергия фигурирует в таких фундаментальных уравнениях, как уравнение Больцмана для статистической механики, уравнения Шрёдингера для квантовой механики и уравнение Эйнштейна для гравитации. Масса в более техническом смысле проявляется в качестве метки для неприводимых представлений группы Пуанкаре.

(Я даже не буду пытаться объяснить, что означает предыдущее утверждение, к счастью, суть заключается в самом факте утверждения.)

Таким образом, вопрос Эйнштейна бросает вызов. Если мы сможем объяснить массу в терминах энергии, мы улучшим наше описание мира. В этом случае в нашем рецепте нам потребуется меньшее количество ингредиентов. Второй закон Эйнштейна позволяет дать хороший ответ на вопрос, который мы задали ранее. Откуда берётся масса? Может быть, из энергии. На самом деле, как мы увидим далее, в основном так и есть.

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 соблюдении физических условий (например,г., температура и т. д.) не меняются.

Математически закон Ома можно выразить как (),

I — ток через проводник в амперах (А),

В — напряжение или разность потенциалов, измеренная на проводнике 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 впервые была 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 получим лучшее интуитивное понимание закона 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 постоянное 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 закона Ома. Таким образом, закон Ома очень полезен в электронике, электрических формулах и расчетах.

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

Когда известное напряжение приложено к известному сопротивлению, тогда 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 в 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 и 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 резюмированы ниже 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, используя закон Ома.

Решение:

Данные 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, особенно в амперметре постоянного тока, в котором для отвода тока используется шунт с низким сопротивлением.

Понимание закона Ома — Pi My Life Up

Закон Ома является одной из основ электроники и невероятно удобен для быстрого расчета тока, напряжения или сопротивления цепи. Вам нужно будет знать как минимум два значения.

Закон Ома определяет математическое соотношение между током, напряжением и сопротивлением сети.

Этот закон был назван в честь немецкого физика и математика XIX века Георга Ома. Ом обнаружил взаимосвязь еще в то время, когда не было возможности легко измерить ток, напряжение или сопротивление.

Несмотря на холодный прием при первой публикации, он стал обязательным для всех, кто интересуется электрическими схемами. Закон Ома стал частью нашего нынешнего понимания электрических схем.

Если вы выполняете какие-либо из наших проектов электроники Raspberry Pi, которые связаны со схемами, то это руководство может вам пригодиться.

Что такое закон Ома?

Закон Ома гласит, что ток, проходящий через проводник между двумя точками, прямо пропорционален напряжению в этих двух точках и обратно пропорционален сопротивлению между двумя точками.

Проще говоря, если в цепи удваивается ток, то удваивается и напряжение. Точно так же, если сопротивление в цепи увеличится вдвое, ток упадет вдвое.

Хотя это может показаться немного сложным, фактическая математика, лежащая в основе этой теории, невероятно проста для понимания и запоминания.

Формула закона Ома

К счастью для нас, формула закона Ома невероятно проста для понимания.

Закон Ома можно выразить математической формулой, как показано ниже.

Эта формула говорит, что напряжение ( В ) равно току ( I ), умноженному на сопротивление ( R ).

Во всех формулах закона Ома мы используем следующие переменные.

• В = напряжение, выраженное в вольтах.
• I = ток, выраженный в амперах.
• R = Сопротивление, выраженное в Ом.

Хотя формулу можно использовать для расчета напряжения, ею также можно управлять, чтобы вместо этого вычислить ток или сопротивление в цепи.

Для начала давайте изменим формулу так, чтобы мы могли вычислить ток ( I ) цепи.

Мы также можем изменить базовую формулу закона Ома, чтобы мы могли вычислить сопротивление ( R ) цепи.

Калькулятор закона Ома

Чтобы использовать этот калькулятор закона Ома, сначала выберите, хотите ли вы рассчитать напряжение, ток или сопротивление.

При выбранном режиме все, что вам нужно сделать, это ввести два требуемых значения. Калькулятор автоматически рассчитает правильные значения.

Треугольник закона Ома

Один из самых простых способов запомнить три различных формулы закона Ома — это треугольник.

Средний горизонтальный делитель треугольника представляет деление, то есть всякий раз, когда в формуле участвует напряжение ( В, ), все остальные буквы делятся на него.

Например, если мы хотим вычислить ток ( I ), нам нужно разделить напряжение ( В, ) на сопротивление ( R ).

Обведя кружком « I » в треугольнике, мы видим, что формула остается в треугольнике с V над R .

Мы также можем использовать тот же треугольник, чтобы разработать формулу для расчета сопротивления ( R ) цепи.

Обведя сопротивление ( R ), мы можем увидеть формулу, которую мы должны использовать: напряжение ( В, ), деленное на ток ( I )

Вертикальная линия в треугольнике представляет умножение.Эта линия используется только при расчете напряжения (В).

Снова используя треугольник закона Ома, мы можем быстро увидеть формулу, которую нам нужно использовать, обведя кружком « V », поскольку это значение, которое мы хотим вычислить.

Из этого легко понять, что для расчета напряжения ( В, ) все, что нам нужно сделать, это умножить ток ( I ) на сопротивление ( R ).

Пример закона Ома в действии

Далее мы рассмотрим три различных примера схем.

Эти примеры будут касаться использования каждого варианта трех различных формул закона Ома.

Пример напряжения

В этом первом примере мы собираемся начать с формулы закона базового сопротивления для расчета напряжения цепи.

Для расчета напряжения нам необходимо знать сопротивление ( R ) и ток ( I ) цепи.

В этой примерной схеме вы можете видеть, что у нас есть сопротивление ( R ) 200 Ом и ток ( I ) 5 А.

Чтобы вычислить напряжение, нам нужно вставить два наших значения в формулу закона Ома.

После заполнения формулы вы можете видеть, что все, что нам нужно сделать, это умножить 200 на 5 , чтобы рассчитать напряжение.

Умножив сопротивление и ток, мы увидим, что напряжение для схемы в примере равно 1000 Вольт .

Пример тока

В этом втором примере мы будем использовать модифицированную версию формулы закона Ома для расчета тока следующей цепи.

Из этой схемы мы знаем, что сопротивление ( R ) составляет 50 Ом и что напряжение ( В ) составляет 24 В .

Нам нужно поместить эти значения в формулу закона Ома, которая использовалась для вычисления тока ( I ).

Используя значения сопротивления и напряжения, введенные в формулу, мы видим, что нам нужно разделить 24 на 50 , чтобы вычислить ток.

Используя закон Ома, мы вычисляем ток в цепи, равный 0.48 Ампер .

Пример сопротивления

В нашем третьем и последнем примере мы будем использовать третью версию формулы закона Ома. В этом случае мы будем использовать формулу для расчета сопротивления цепи.

Чтобы рассчитать сопротивление цепи, нам нужно знать напряжение ( В, ) и ток ( I ) цепи.

Из этой примерной схемы мы можем видеть, что наша примерная схема имеет ток 10 ампер и напряжение 20 вольт .

Нам нужно вставить эти два значения в формулу сопротивления закона Ома.

Отсюда мы можем рассчитать необходимое нам сопротивление, разделив напряжение 20 на 10 ампер .

Вычислив это, мы видим, что сопротивление нашей схемы в нашем примере должно быть 2 Ом .

Надеюсь, что теперь у вас есть понимание закона Ома и то, как его использовать. Мы рассмотрели, как можно использовать треугольник закона Ома как простой способ запоминания трех различных формул.

Вы найдете эти уравнения очень удобными в проектах, использующих схемы, таких как все наши проекты Arduino.

Если у вас есть какие-либо советы или отзывы, не стесняйтесь оставлять комментарии ниже.

Закон Ома — GeeksforGeeks

Закон Ома устанавливает связь между током и падением потенциала. Георг Симон Ом, немецкий ученый, был первым, кто экспериментально подтвердил закон Ома. Закон Ома — один из важнейших основных и необходимых законов электрических цепей.

Закон Ома гласит, что напряжение на проводнике прямо пропорционально потоку через него, при условии, что все физические условия и температура остаются постоянными.

Вниманию читателя! Все, кто говорит, что программирование не для детей, просто еще не встретили подходящих наставников. Присоединяйтесь к демонстрационному классу для первого шага к курсу программирования, специально разработан для учащихся 8-12 классов.

Студенты смогут больше узнать о мире программирования в этих бесплатных классах , которые определенно помогут сделать правильный выбор карьеры в будущем.

Математически это отношение тока к напряжению часто записывается как

V = IR

В уравнении пропорциональная константа R представляет собой сопротивление и имеет единицы измерения в омах с символом Ω.

Та же самая формула часто переписывается для расчета сопротивления:

Закон Ома справедлив только в том случае, если заданная температура и, следовательно, различные физические факторы остаются постоянными.Поступающие части, повышение температуры. Примером медсестры часто является нить накаливания легкой лампочки, во время которой температура повышается из-за раздуваемого тока. В этом случае закон Ома применяться не может. Нить накала электрической лампочки нарушает закон Ома.

Аналогия с водопроводной трубой для закона Ома

Закон Ома описывает поток через сопротивление, когда квадратная мера совершенно разных электрических потенциалов (напряжения) применяется на каждом конце сопротивления.Поскольку мы склонны не видеть электроны, аналогия с водопроводной трубой помогает нам воспринимать электрические цепи выше.

Здесь напряжение аналогично давлению воды, это количество воды, протекающей по трубе, и, следовательно, сопротивление равно размеру трубы. Большое количество воды может течь по трубе (ток), когда прикладывается большое давление (напряжение) и, следовательно, чем больше труба, тем меньше сопротивление.

Расчет виктимизации электроэнергии Закон Ома

Считается, что скорость регенерации этой энергии из мощности движущихся зарядов в другой тип энергии, например механическую энергию, тепло, магнитные поля или энергию, удерживаемую в электрических полях, считается как мощность.Единицей мощности является ватт. Электроэнергия рассчитывается по закону Ома и по действию значений напряжения, тока и сопротивления.

Формула для поиска мощности:

Когда даны значения квадрата напряжения и тока,

P = VI

Когда даны значения квадрата напряжения и сопротивления,

Когда значения для даны значения квадрата тока и сопротивления,

P = I ² R

Что такое треугольник мощности?

Треугольник мощности используется для определения стоимости электроэнергии, напряжения и тока после того, как нам переданы значения двух противоположных единиц параметров.Внутри треугольника мощности способность (P) находится на самом высоком уровне, а единица измерения тока (I) и напряжения (V) — на дне.

Когда указаны значения тока и напряжения, формула определения местоположения будет иметь вид

P = VI

Когда значения мощности и напряжения указаны, формула определения тока будет иметь вид

Когда указаны значения мощности и тока, формула для определения напряжения имеет вид:

Таблица матрицы закона Ома

Подобно диаграмме закона Ома, показанной выше, мы можем сжать отдельные уравнения закона Ома в простую формулу. матричная таблица, как показано ниже, для непосредственного ознакомления с однажды проницательной ассоциацией неизвестной ценности.

Основные области применения закона Ома:

• Для подтверждения напряжения, сопротивления или тока электрической цепи.
• Закон Ома используется для поддержания указанного падения через электронные компоненты.
• Закон Ома дополнительно используется в счетчиках постоянного тока и различных шунтах постоянного тока для его отклонения.

Ограничения закона Ома:

Ниже приведены ограничения закона Ома:

• Закон Ома неприменим для односторонних электрических компонентов, таких как диоды и транзисторы, поскольку они позволяют течь только в одном направлении.
• Для нелинейных электрических компонентов с такими параметрами, как емкость, сопротивление и т. Д., Напряжение и ток не будут постоянными во времени.

Электрическое сопротивление

Когда электрический ток течет через лампочку или любой проводник, проводник создает препятствие для этого, и это препятствие понимается как электрическое сопротивление и обозначается R. часто является объяснением того, почему проводники выделяют тепло, когда через них проходит ток.В следующих нескольких разделах мы подробно рассмотрим электрическое сопротивление.

Что такое электрическое сопротивление?

Согласно закону Ома, существует взаимосвязь между течением через проводник и, следовательно, электрическим явлением в нем. Он задается выражением,

V ∝ IV = IR

Где

V — это электрический потенциал, измеренный на проводнике (в вольтах)

I — это ток, проходящий через проводник (в амперы)

R — это постоянная частного, известная как сопротивление (в омах)

Электрическое явление в цепи — это соотношение величин между приложенным к ней напряжением, протекающим через нее.

Изменение отношения,

Единица измерения электрического явления — Ом.

Электрический заряд просто проходит через одни материалы, чем через другие. Электрическое явление измеряет, какая доля потока этого электрического явления ограничена в интервалах цепи.

Факторы перемещения Электрическое сопротивление

Электрическое явление проводника зависит от следующих факторов:

• Пространство поперечного сечения проводника
• Длина проводника
• Материал проводника
• Температура проводящий материал

Электрическое сопротивление прямо пропорционально длине (L) проводника и обратно пропорционально пространству поперечного сечения (A).Это дано последующим соотношением.

Где бы это ни находилось, сопротивление ткани (измеряется в Ом · м, омметр)

Удельное сопротивление может быть качественным показателем способности материала противостоять протекающему электрическому явлению. Очевидно, что изоляторы могут иметь большее сопротивление, чем проводники. Удельное сопротивление некоторых материалов приведено ниже для сравнения. Материалы со случайным сопротивлением очень хорошо проводят электричество.

1,68 × 10 ^{6 −2 905 905 −8}

Материал	Удельное сопротивление
Серебро	1,00 × 10 −8
Медь
Дерево	1,00 × 10 14
Воздух	2,30 × 10 16
Тефлон	1.00 × 1024	1.00 × 1024 Такое сопротивление? Электрическое сопротивление обрисовано в общих чертах, потому что омическое сопротивление на единицу длины и единицу площади поперечного сечения при выбранной температуре обозначается ρ.омическое сопротивление дополнительно называют удельным омическим сопротивлением. Единица измерения удельного электрического сопротивления в системе СИ — омметр. Ниже приводится формула удельного электрического сопротивления: Где, ρ означает, что электрическое сопротивление металла Ω.m E — это электрическое поле в Vm -1 Дж. плотность тока в Ам. -2 Примеры вопросов Вопрос 1.Что утверждает закон Ома? Ответ: Закон Ома гласит, что ток через проводник между двумя точками прямо пропорционален напряжению в этих двух точках. Вопрос 2. Для чего можно использовать закон Ома? Ответ: Закон Ома используется для проверки статических значений частей схемы, таких как уровни тока, напряжение и падение напряжения. Вопрос 3.Если сопротивление электрического утюга составляет 60 Ом и через сопротивление протекает ток 4,5 А. Найдите напряжение между двумя точками. Решение: Если мы склонны просить вычислить значение напряжения с учетом значения тока и сопротивления, данного нам, то закройте V внутри треугольника. Теперь мы склонны оставить I и R или добавить ровно I × R. Поэтому мы склонны использовать следующую формулу для расчета стоимости V: V = I × R Подставляя значения в уравнение , получаем В = 4.5 А × 60 Ом = 270 В В = 270 В Вопрос 4. Источник ЭДС напряжением 12,0 В подключается к электрическому прибору со строгим сопротивлением (лампочка). По нему протекает электрический ток силой 3,0 А. Считайте, что проводящие провода не имеют сопротивления. Рассчитайте сопротивление электрического прибора. Решение: Когда нас просят определить значение сопротивления после того, как заданы значения напряжения и тока, мы стремимся заключить R в треугольник.Остается только V и I, много точно. Подставляя значения в уравнение, мы получаем R = 4 Ом Вопрос 5. Какова величина, обратная сопротивлению? Ответ: Электропроводность, обратная величине удельного сопротивления. Вопрос 6. Что происходит с сопротивлением чистых металлов при повышении температуры? Ответ: С повышением температуры сопротивление чистых металлов увеличивается.Обоснованием этого часто является увеличение количества электронов в пределах диапазона физических явлений, что снижает качество, тем самым увеличивая сопротивление. Вопрос 7. Что происходит с сопротивлением изоляторов при повышении температуры? Ответ: Из-за повышения температуры сопротивление изоляторов уменьшается. Обоснование этого часто заключается в том, что движение лептонов из зоны физических явлений в валентную зону будет увеличиваться, потому что энергетический зазор между этими двумя зонами огромен.Следовательно, электрическое явление будет увеличиваться, а сопротивление также уменьшится. Вопрос 8. Если ток 0,7А протекает через резистор. Напряжение двух точек резистора 14В. Какое сопротивление резистора? Решение: Здесь, ток, I = 0,7A Разность потенциалов или напряжение, V = 14V Сопротивление, R =? Согласно известным нам вопросам закона Ома В = IR Или, R = = = 20 Ом Вопрос 9.Сопротивление утюга 60 Ом. Через сопротивление протекает ток 3,2 А. Найдите напряжение между двумя точками. Решение: Здесь сопротивление, R = 60 Ом. Ток, I = 3,2 А Напряжение, В =? По закону Ома V = IR = 3,2 × 60 = 192V Вопрос 10. Определите количество электронов, представляющих один кулон заряда. Ответ: Один электрон приобретает заряд 1.6 × 10 -19 Кл, т.е. 1,6 × 10 -19 Кл заряда заключено в 1 электрон. ∴ 1 Кл заряда заключено в 1 / 1,6 × 10 -19 = 6,25 × 10 18 = 6 × 10 18 Следовательно, 6 × 10 18 электронов составляют один кулон заряда. Вопрос 11. Пусть падение потенциала на двух концах элемента уменьшится до половины своего прежнего значения, тогда как сопротивление электрического элемента останется постоянным.Какая модификация может происходить внутри тока через него? Решение: Согласно закону Ома V = IR … (1) Теперь разница потенциалов уменьшена вдвое ∴ Новая разность потенциалов Сопротивление остается постоянным Итак, новое ток Вопрос 12. Что происходит с сопротивлением изоляторов при повышении температуры? Ответ: Из-за повышения температуры сопротивление изоляторов уменьшается.Обоснование этого часто заключается в том, что движение лептонов из зоны физических явлений в валентную зону будет увеличиваться, потому что энергетический зазор между этими двумя зонами огромен. Следовательно, электрическое явление будет увеличиваться, а сопротивление также уменьшится. Ограничения и применения закона Ома Закон Ома — это взаимосвязь между тремя физическими явлениями: током, напряжением и сопротивлением. Это соотношение было введено немецким физиком Джорджем Саймоном Омом.Вот почему закон хорошо известен как закон Ома. Он утверждает, что величина постоянного тока через большое количество материалов прямо пропорциональна разности потенциалов или напряжению на материалах. Таким образом, если напряжение V (в единицах вольт) между двумя концами провода, сделанного из одного из этих материалов, утроится, ток I (в амперах) также утроится; и отношение V / I остается постоянным. Отношение V / I для данного куска материала называется его сопротивлением R и измеряется в единицах, называемых Ом. Ток: Ток определяется как поток положительного заряда от источника к источнику отрицательного заряда. Единицами измерения тока являются Кл / с для количества заряда (C / Coloumb), который проходит за единицу времени (секунду). Ампер (А) — это обычная единица измерения тока, равная 1 Кл / с, а символ тока — I. Напряжение: Напряжение — это движущая сила тока, это электродвижущая сила, которая выталкивает свободные электроны из один атом к другому в том же направлении.Это также известно как разность потенциалов. Напряжение измеряется единицей вольт (В). Сопротивление: Электрическое сопротивление объекта является мерой его сопротивления потоку электрического тока. Его обратная величина — электрическая проводимость. Единица сопротивления — Ом. Вниманию читателя! Все, кто говорит, что программирование не для детей, просто еще не встретили подходящих наставников. Присоединяйтесь к демо-классу для курса «Первый шаг к программированию», специально разработан для учащихся 8–12 классов. Студенты смогут больше узнать о мире программирования в этих бесплатных классах , которые определенно помогут им сделать правильный выбор карьеры в будущем. Для любых значений тока, напряжения и сопротивления закон Ома определяется как: V = I · R Утверждение закона Ома При постоянной температуре ток через идеальный резистор прямо пропорционален напряжению, приложенному к резистору.Константа пропорциональности записывается как R, и это значение сопротивления резистора. Основным критерием закона Ома является поддержание постоянного сопротивления, поскольку константа пропорциональности в соотношении — это сопротивление R. По закону температура считается постоянной. Ограничения закона Ома Закон Ома не применяется для односторонних электрических элементов, таких как диоды и транзисторы, поскольку они позволяют току проходить только в одном направлении. Для нелинейных электрических элементов с такими параметрами, как емкость, сопротивление и т. Д., Напряжение и ток не будут постоянными во времени, что затрудняет использование закона Ома. Нелинейные элементы — это элементы, у которых ток не прямо пропорционален приложенному напряжению, что означает, что значение сопротивления этих элементов изменяется для разных значений напряжения и тока. Примеры нелинейных элементов: тиристор, электрическая дуга и т. Д. Соотношение между V и I зависит от знака V (+ или -).Другими словами, если I — это ток для некоторого V, то изменение направления V на противоположное, сохраняя его величину фиксированной, не дает тока такой же величины, как I, в противоположном направлении. Это происходит, например, в случае диода. Закон Ома применим только к металлическим проводам. Так что в случае неметаллических проводников это не сработает. Применение закона Ома в повседневной жизни Закон Ома может определять напряжение, приложенное к цепи, значение сопротивления и ток, протекающий по цепи.С помощью трех приведенных выше значений мы можем найти значение других факторов, таких как удельное сопротивление и многие другие. Некоторые ежедневные применения закона Ома: В предохранителях: Для защиты цепи используются предохранители и автоматические выключатели. Они соединены последовательно с электрическими приборами. Закон Ома позволяет нам найти значение тока, который может протекать через предохранители. Если значение тока слишком велико, это может привести к повреждению цепи и даже к взрыву электронного устройства. Информация о потребляемой мощности: Электронагреватели имеют металлическую катушку с высоким сопротивлением, которая пропускает через них определенное количество тока для обеспечения необходимого тепла. По этому закону определяется мощность, передаваемая нагревателям. Для управления скоростью вентиляторов: Перемещая регулятор до конца с самого начала, мы можем регулировать скорость вентиляторов в наших домах. Регулируя сопротивление с помощью регулятора, здесь регулируется ток, протекающий через вентилятор.Мы можем измерить сопротивление, ток и, следовательно, мощность, протекающую по закону Ома, для любого конкретного значения входа. Для определения размера резисторов: Электрические приборы, такие как электрические чайники и утюги, имеют внутри множество резисторов. Чтобы обеспечить необходимое количество тепла, резисторы ограничивают количество тока, который может проходить через них. По закону Ома определяется размер включенных в них резисторов. Примеры проблем Проблема 1: Какой ток течет в лампочке 75 Вт, подключенной к 120 В? Решение: Мы указали значение мощности (P = 75 Вт) и значение напряжения (V = 120 В). Мы хотим найти значение тока I. Используя закон Ома, P = IV или I = P / V = 75/120 = 0,625 A. Проблема 2: Если сопротивление электрического утюга составляет 100 Ом и через сопротивление протекает ток 4,2 А. Найдите напряжение между двумя точками. Решение: Если нас попросят вычислить значение напряжения с заданными нам значениями тока и сопротивления, закройте V треугольником.Теперь у нас остались I и R или, точнее, I × R. Следовательно, мы используем следующую формулу для вычисления значения V: V = I × R Подставляя значения в уравнение, мы получаем В = 4,2 А × 100 = 420 В В = 420 В Проблема 3. Источник ЭДС 10,0 В подключен к чисто резистивному электрическому прибору. Через него протекает электрический ток силой 1,0 А. Считайте, что проводящие провода не имеют сопротивления.Рассчитайте сопротивление электрического прибора. Решение: Когда нас просят узнать значение сопротивления при заданных значениях напряжения и тока, мы покрываем R в треугольнике. Это оставляет нам только V и I, точнее V / I. Подставляя значения в уравнение, мы получаем R = V / I R = 10 В / 1 A = 10 Ом R = 10 Ом Задача 4: Найдите ток I через резистор с сопротивлением R = 3 Ом, если напряжение на резисторе равно 9 В. Решение: Заменить R на 2 и V на 6 в законе Ома V = R I. 9 = 3 I Решить относительно I, I = 9/3 = 3 A Проблема 5: В схеме ниже резисторы R1 и R2 включены последовательно и имеют сопротивление 5 Ом и 10 Ом соответственно. Напряжение на резисторе R 1 равно 4 В. Найдите ток, протекающий через резистор R2, и напряжение на том же резисторе. Решение: Мы используем закон Ома V = R I, чтобы найти ток I1, проходящий через R1. 4 = 5 I 1 Решить для I 1 I 1 = 4/5 = 0,8 A Два резистора включены последовательно, и поэтому через них проходит одинаковый ток. Следовательно, ток I 2 через R 2 равен 0,8 А. Теперь воспользуемся законом Ома, чтобы найти напряжение V 2 на резисторе R 2 . В 2 = R 2 I 2 = 10 (0,8) = 8 В Проблема 6: В схеме ниже резисторы R 1 и R 2 соединены параллельно и имеют сопротивления 8 Ом и 4 Ом соответственно.Ток, протекающий через R 1 , равен 0,2 А. Найдите напряжение на резисторе R 2 и ток, протекающий через тот же резистор. Решение: Используйте закон Ома V = R I, чтобы найти напряжение V1 на резисторе R 1 . В 1 = 8 (0,2) = 1,6 В Напряжение на резисторе R 1 и напряжение на резисторе R 2 одинаковы, потому что R 1 и R 2 параллельны . Теперь воспользуемся законом Ома, чтобы найти ток I 2 , проходящий через резистор R 2 . 1,6 = 4 I 2 Решить для I 2 I 2 = 1,6 / 4 = 0,4 A Проблема 7. Ток, проходящий через резистор в цепи, составляет 0,01 A, когда напряжение на том же резисторе составляет 5 В. Какой ток проходит через этот резистор, когда напряжение на нем составляет 7,5 В? Решение: Используйте закон Ома V = R I, чтобы найти резистор R в этой цепи. 5 = R (0,01) Решите относительно R R = 5 / 0,01 = 500 Ом Теперь мы используем закон Ома V = R I и значение R, чтобы найти ток при напряжении 7,5. 7,5 = 500 I Решите для I I = 7,5 / 500 = 0,015 A Задача 8: Найдите ток электрической цепи, имеющей сопротивление 100 Ом и напряжение питания 10 Вольт. Решение: При этом, V = 10 В R = 100 Ом Следовательно, I = V / R = 10 В / 100 Ом = 0.1 A = 100 мА Что такое закон Ома? — Наука для детей Определение закона Ома Закон Ома — это математическая связь между электрическим током, сопротивлением и напряжением. Закон Ома гласит, что ток через проводник между двумя точками прямо пропорционален напряжению в этих двух точках. Принцип назван в честь немецкого ученого Георга Симона Ома. Формула закона Ома Формула закона Ома выглядит следующим образом: В = ИК где V — напряжение I — ток R — сопротивление Как работает закон Ома? Непрерывный поток свободных электронов через проводники цепи называется током. Электрическая цепь образуется, когда создается проводящий путь, позволяющий свободным электронам непрерывно перемещаться. Сила, которая движет потоком электронов, называется напряжением.Это особая мера потенциальной энергии, которая всегда относительна между двумя точками. Свободные электроны имеют тенденцию двигаться через проводники с некоторой степенью трения или сопротивления движению. Это противодействие движению свободных электронов называется сопротивлением. Используя этот Закон, мы можем анализировать электрические цепи. Если вам известны два любых значения, вы можете проанализировать третье. Иногда электрические цепи являются сложными, но это уравнение настолько важно, что оно также решает эти сложные значения схемы.Применяется практически во всех схемотехнических исследованиях. Практическое применение закона Ома Закон Ома используется в электрических нагревателях для выработки тепла. Проводник предназначен для создания сопротивления потоку свободных электронов, поэтому сопротивление создает тепло. Потолочные и другие вентиляторы, также используйте закон Ома. Скорость регулируется с помощью приложения закона Ома. Лампочки излучают свет в соответствии с законом Ома Вот простое и веселое упражнение.Обойдите свой дом и посмотрите, какой объект использует закон Ома! Составьте список и сравните его со своими друзьями. Повеселись! Калькулятор закона Ома | Электробезопасность прежде всего Как рассчитать закон Ома Не удивляйтесь сложности закона Ома, когда дело доходит до расчета напряжения, тока или сопротивления — вот вам рука помощи от компании «Электробезопасность прежде всего». Что такое закон Ома? Принцип, лежащий в основе закона Ома, названного в честь баварского математика и физика Георга Ома, человека, который первым его придумал, в 1827 году. Он состоит из трех математических уравнений, объясняющих взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением. Если вам известны два из этих значений, вы можете вычислить третье по закону Ома. Закон обычно применяется к цепям постоянного (постоянного тока), но может также применяться ко многим цепям переменного (переменного тока), если они в основном резистивные. Как работает закон Ома? Закон Ома на самом деле очень прост в применении и использовании. Где V — напряжение, измеренное в вольтах, I — ток, измеренный в амперах, а R — сопротивление, измеренное в омах (иногда обозначается греческим символом Ω): I x R = V (ток, умноженный на сопротивление = напряжение) В ÷ I = R (напряжение, деленное на ток = сопротивление) В ÷ R = I (напряжение, деленное на сопротивление = ток) Вот полезное визуальное напоминание о том, как складываются формулы: Так, например, если вы знаете, что ток в цепи составляет 2 ампера, а сопротивление — 1 Ом, вы можете применить следующий расчет, чтобы узнать напряжение: 2 ампера x 1 Ом = 2 вольта Если бы вы знали, что напряжение в цепи составляет 2 вольта, а ток — 2 ампера, вы могли бы определить сопротивление следующим образом: 2 В ÷ 2 А = 1 Ом И если бы вы знали, что напряжение составляет 2 вольта, а сопротивление — 1 Ом, вы бы рассчитали ток следующим образом: 2 В ÷ 1 Ом — 2 А Пояснения к напряжению, току и сопротивлению Итак, какие составные части соответствуют закону Ома? Напряжение — это давление от источника питания (например, батареи), проталкивающего ток через цепь, в то время как ток определяется как поток электронов через проводник. Сопротивление — это сопротивление, которое проводник (провод) предлагает току. Как правило, сопротивление увеличивается с увеличением длины провода и уменьшается с увеличением толщины. Каждое из этих значений может влиять на другие. Например, если в цепи слишком большое сопротивление, напряжение упадет или ток тоже не будет протекать. Источники изображений: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ley_de_ohm_-_Organigrama.jpg Закон Ома — Веб-формулы Закон Ома гласит, что ток, протекающий через устройство, прямо пропорционален разности потенциалов, приложенной к устройству.Константа пропорции называется сопротивлением устройства, когда она математически формулируется как: В = IR Где В — напряжение на элементе схемы в вольтах, I — ток, проходящий через элемент в амперах, а R — сопротивление элемента в омах. Учитывая любые две из этих величин, можно использовать закон Ома для определения третьей. Соответствующие единицы СИ: вольт (В) = ом (Ом) ∙ ампер (А) Закон Ома можно переписать как: I = V / R R = V / I Электрическая цепь для проверки закона Ома: Для проверки закона Ома используется следующая схема. На приведенной выше диаграмме показана схема, используемая в лаборатории для проверки закона Ома. В цепи: B — батарея для подачи тока в цепь, Rh — реостат для контроля тока в цепи, K — ключ для подключения или разрыва цепи, A — амперметр для измерения тока в цепи, V — вольтметр для измерения разности потенциалов на проводе сопротивления, а R — провод сопротивления для обеспечения сопротивления. Обратите внимание: 1.Реостат Rh, ключ K, амперметр A и провод сопротивления R соединены последовательно с батареей B. 2. Положительный полюс амперметра должен быть направлен к положительному полюсу батареи. 3. Вольтметр V подключается параллельно проводу сопротивления. 4. Положительный полюс вольтметра должен быть ближе к положительному полюсу батареи. Процедура проверки закона Ома: 1. Клавиша K закрывается, и реостат настраивается так, чтобы получить минимальные показания амперметра и вольтметра. Затем реостат постепенно перемещается, так что ток в цепи увеличивается. Каждый раз, когда реостат перемещается, показания тока (I), протекающего в цепи, и разности потенциалов на сопротивлении измеряются путем записи показаний амперметра и вольтметра. Таким образом, различные наборы значений получаются в таблице, и для каждого набора значений рассчитывается соотношение тока (I) и разности потенциалов (V). Следует отметить, что соотношение силы тока и разности потенциалов одинаковое или почти одинаковое для каждого набора значений в таблице. Теперь построен график зависимости V от I, на котором разность потенциалов V берется по оси y, а ток I — по оси x. Полученный график представляет собой прямую линию, и наклон этой линии представляет собой значение отношения V к стихам I. Таким образом, доказано, что отношение V к стихам I является постоянной величиной (обозначающей сопротивление), т. Е. , V / I = постоянная = R.Таким образом подтверждается закон Ома. Пример 1: Ток 5 мА протекает через омический проводник, к которому приложена разность потенциалов 15 В. Какое сопротивление проводника? Решение: Используя V = I R Транспонирование, R = V / I где I = 5 мА и V = 15 В дает R = 15/5 = 3 кОм Пример 2: Какой ток будет протекать через резистор с сопротивлением 4,7 кОм при приложении напряжения 12 В? Решение: Используя V = I R Транспонирование, I = V / R где V = 12 В и R = 4.7k дает I = 12 / 4,7 = 2,55 мА Пример 3: Каково напряжение на проводе с сопротивлением 10 Ом, когда по нему протекает ток 500 мА? Решение: Используя V = I R где I = 500 мА и R = 10 Ом дает В = 500 × 10 -3 × 10 = 5 В Разное    Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт