Напряжение формула через силу тока: Закон Ома онлайн — формулы и калькулятор

Формула как найти напряжение не зная силу тока



Расчет силы тока по мощности, напряжению, сопротивлению

Бесплатный калькулятор расчета силы тока по мощности и напряжению/сопротивлению – рассчитайте силу тока в однофазной или трехфазной сети в ОДИН КЛИК!

Если вы хотите узнать как рассчитать силу тока в цепи по мощности, напряжению или сопротивлению, то предлагаем воспользоваться данным онлайн-калькулятором. Программа выполняет расчет для сетей постоянного и переменного тока (однофазные 220 В, трехфазные 380 В) по закону Ома. Рекомендуем без необходимости не изменять значение коэффициента мощности (cos φ) и оставлять равным 0.95. Знание величины силы тока позволяет подобрать оптимальный материал и диаметр кабеля, установить надежные предохранители и автоматические выключатели, которые способны защитить квартиру от возможных перегрузок. Нажмите на кнопку, чтобы получить результат.

Смежные нормативные документы:

  • СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа»
  • СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий»
  • СП 76.13330.2016 «Электротехнические устройства»
  • ГОСТ 31565-2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности»
  • ГОСТ 10434-82 «Соединения контактные электрические. Классификация»
  • ГОСТ Р 50571.1-93 «Электроустановки зданий»

Формулы расчета силы тока

Электрический ток — это направленное упорядоченное движение заряженных частиц.
Сила тока (I) — это, количество тока, прошедшего за единицу времени сквозь поперечное сечение проводника. Международная единица измерения — Ампер (А / A).

— Сила тока через мощность и напряжение (постоянный ток): I = P / U
— Сила тока через мощность и напряжение (переменный ток однофазный): I = P / (U × cosφ)
— Сила тока через мощность и напряжение (переменный ток трехфазный): I = P / (U × cosφ × √3)
— Сила тока через мощность и сопротивление: I = √(P / R)
— Сила тока через напряжение и сопротивление: I = U / R

  • P – мощность, Вт;
  • U – напряжение, В;
  • R – сопротивление, Ом;
  • cos φ – коэффициент мощности.

Коэффициент мощности cos φ – относительная скалярная величина, которая характеризует насколько эффективно расходуется электрическая энергия. У бытовых приборов данный коэффициент практически всегда находится в диапазоне от 0.90 до 1.00.

Источник

Закон Ома

Закон Ома для участка цепи

Закон Ома для участка цепи гласит, что сила тока (I) на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению (U) на концах участка цепи и обратно пропорциональна его сопротивлению (R).

Онлайн калькулятор

Найти силу тока

Напряжение: U = В
Сопротивление: R = Ом

Формула
Пример

Если напряжение на концах участка цепи U = 12 В, а его электрическое сопротивление R = 2 Ом, то:

Сила тока на этом участке I = 12 /2= 6 А

Найти напряжение

Сила тока: I = A
Сопротивление: R = Ом

Формула
Пример

Если сила тока на участке цепи I = 6 А, а электрическое сопротивление этого участка R = 2 Ом, то:

Напряжение на этом участке U = 6⋅2 = 12 В

Найти сопротивление

Напряжение: U = В
Сила тока: I = A

Формула
Пример

Если напряжение на концах участка цепи U = 12 В, а сила тока на участке цепи I = 6 А, то:

Электрическое сопротивление на этом участке R = 12 /6 = 2 Ом

Закон Ома для полной цепи

Закон Ома для полной цепи гласит, что сила тока в цепи пропорциональна действующей в цепи электродвижущей силе (ЭДС) и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника.

Онлайн калькулятор

Найти силу тока

ЭДС: ε = В
Сопротивление всех внешних элементов цепи: R = Ом
Внутреннее сопротивление источника напряжения: r = Ом

Формула
Пример

Если ЭДС источника напряжения ε = 12 В, сопротивление всех внешних элементов цепи R = 4 Ом, а внутреннее сопротивление источника напряжения r = 2 Ом, то:

Сила тока I = 12 /4+2 = 2 А

Найти ЭДС

Сила тока: I = А
Сопротивление всех внешних элементов цепи: R = Ом
Внутреннее сопротивление источника напряжения: r = Ом

Формула
Пример

Если сила тока в цепи I = 2A, сопротивление всех внешних элементов цепи R = 4 Ом, а внутреннее сопротивление источника напряжения r = 2 Ом, то:

ЭДС ε = 2 ⋅ (4+2) = 12 В

Найти внутреннее сопротивление источника напряжения

Сила тока: I = А
ЭДС: ε = В
Сопротивление всех внешних элементов цепи: R = Ом

Внутреннее сопротивление источника напряжения: r =

Формула
Пример

Если сила тока в цепи I = 2A, сопротивление всех внешних элементов цепи R = 4 Ом, а ЭДС источника напряжения ε = 12 В, то:

Внутреннее сопротивление источника напряжения r = 12/2 — 4 = 2 Ом

Найти сопротивление всех внешних элементов цепи

Сила тока: I = А
ЭДС: ε = В
Внутреннее сопротивление источника напряжения: r = Ом

Сопротивление всех внешних элементов цепи: R =

Формула
Пример

Если сила тока в цепи I = 2A, внутреннее сопротивление источника напряжения r = 2 Ом, а ЭДС источника напряжения ε = 12 В, то:

Сопротивление всех внешних элементов цепи: R = 12/2 — 2 = 4 Ом

Источник

Как найти напряжение, зная ток

  • Как найти напряжение, зная ток
  • Как найти напряжение, зная мощность
  • Как по мощности посчитать ток
  • — тестер;
  • — таблица удельных сопротивлений
  • как найти напряжение переменного тока

Источник

Формула напряжения тока

Электротехника как область науки, занимающаяся использованием электроэнергии, в том числе ее получением, распределением и учетом, оперирует значениями тока, напряжения, мощности и сопротивления. Это основные величины. Кроме этого, имеется множество других характеристик и понятий, но в рамках данной статьи будут рассматриваться именно эти основополагающие понятия.

Электрический ток

Согласно определению, ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц в среде. Такими частицами могут быть свободные электроны или ионы, частицы вещества, в которых число протонов в ядре не равно количеству электронов, то есть имеющие определенный заряд, положительный или отрицательный. Электроток может быть постоянный или переменный.

Электрическое напряжение

Электрическое напряжение – это разность потенциалов на противоположных участках цепи. Точное определение понятия подразумевает работу по переносу электрического заряда между участками цепи.

Сопротивление

Любой проводник в цепи препятствует прохождению через себя тока. Данная характеристика определяет такую физическую величину, как сопротивление. Исходя из величины сопротивления, все вещества относят к проводникам или изоляторам. Точная граница весьма расплывчата, поэтому при некоторых условиях некоторые вещества можно отнести как к изоляторам, так и к проводникам. Участок электросхемы может иметь элемент с определенным значением величины, который именуется резистор.

Мощность

Скорость преобразования, передачи и потребления электрической энергии определяется мощностью.

Взаимосвязь параметров электрической цепи

Все параметры любой электрической цепи строго взаимосвязаны, поэтому в любой момент времени можно точно определить величину любого из них, зная остальные.

К сведению. Основополагающий закон, по которому производится большинство расчетов, – закон Ома, согласно которому сила тока обратно пропорциональна его сопротивлению и прямо пропорциональна приложенной разности потенциалов.

Формула напряжения тока закона Ома выглядит следующим образом:

Так, цепь с большим напряжением пропускает больший ток, а при одинаковом напряжении ампераж будет больше там, где меньше сопротивление.

Принятые обозначения в формуле расчета напряжения и тока понятны во всем мире:

  • I – сила тока;
  • U – напряжение;
  • R – сопротивление.

Путем простейшего математического преобразования находится формула расчета сопротивления через силу тока и напряжение.

Кроме закона Ома, используется формула расчета мощности:

Символом P здесь обозначена мощность тока.

Любая схема может содержать участки, где имеется последовательное соединение, или есть элемент, подключенный параллельно. Расчеты при этом усложняются, но базовые формулы остаются одинаковыми.

Единицы измерения в формуле

Невозможно выполнять расчеты или измерения, не зная, какими величинами оперировать. Общепринятые обозначения, согласно международной системе измерения СИ:

  • Напряжение – Вольт. Обозначается символом В или V в англоязычной литературе;
  • Сила тока – Ампер. Обозначается символом А;
  • Электрическое сопротивление – Ом. Используется обозначение Ом или Ohm;
  • Электрическая мощность – Ватт. Обозначается как Вт или W.

Как работает закон в реальной жизни

Используя совместно формулу расчета мощности и закон Ома, можно производить вычисления, не зная одной из величин. Самый простой пример – для лампы накаливания известны только ее мощность и напряжение. Применяя приведенные выше формулы, можно легко определить параметры нити накаливания и ток через нее.

Сила тока формула через мощность:

Сопротивление:

Такой же результат можно найти из мощности, не прибегая к промежуточным расчетам:

Аналогично можно вычислить любую величину, зная только две из них. Для упрощения преобразований имеется мнемоническое отображение формул, позволяющее находить любые величины.

Внимательно посмотрев на формулы, можно заметить, что, если уменьшить напряжение на лампе в два раза, ожидаемая мощность не снизится аналогично в два раза, а в четыре, согласно формуле:

Это довольно распространенная ошибка среди далеких от электротехники людей, которые неправильно соотносят мощность и напряжение, а также их действие на остальные параметры.

Кстати. Сила тока, найденная через сопротивление и напряжение, справедлива как для постоянного, так и для переменного тока, если в ней не используются такие элементы, как конденсатор или индуктивность.

Облегчить расчеты можно, используя онлайн калькулятор.

Пример с обычной водой

Существуют вещества, которые можно отнести одновременно к проводникам и изоляторам. Самый простой пример – обыкновенная вода. Дистиллированная вода является хорошим изолятором, но наличие в ней практически любых примесей делает ее проводником. Особенно это относится к солям различных металлов. При растворении в воде соли диссоциируются на ионы, их наличие – прямой повод для возникновения тока. Чем больше концентрация солей, тем меньшим сопротивлением будет обладать вода.

Для наглядности можно взять дистиллированную воду для приготовления электролита для автомобильных аккумуляторных батарей. Опустив щупы омметра в воду, можно увидеть, что его показания велики. Добавление всего нескольких кристаллов поваренной соли через некоторое время вызывает резкое уменьшение сопротивления, которое будет тем меньше, чем больше соли перейдет в раствор.

По какой формуле определяется напряжение

Использование той или иной формулы напряжения электрического тока для вычисления зависит от того, какие величины известны:

  • Ток и сопротивление – U=I∙R;
  • Ток и мощность – U=P/I;
  • Мощность и сопротивление – U=√P∙R

Различные используемые величины

Кроме основных величин: вольт, ампер, ом, ватт, используют кратные, большие или меньшие. Для обозначений применяют соответствующие приставки:

  • Кило – 1000;
  • Мега – 1000000;
  • Гига – 1000000000;
  • Милли – 0.001.

Таким образом, получается:

  • Киловольт (кВ) – тысяча вольт;
  • Мегаватт (Мвт) – миллион ватт;
  • Миллиом (мОм) – одна тысячная Ом;
  • Гигаватт (ГВт) – тысяча мегаватт или миллиард ватт.

Как найти напряжение

Формула нахождения напряжения как разности потенциалов в электрическом поле:

U=ϕA-ϕB, где ϕAи ϕB – потенциалы в точках А и В, соответственно.

Также можно записать напряжение как работу по переносу единицы заряда из точки А в точку В в электрическом поле:

U=A/q, где q – величина заряда.

Работа тем больше, чем выше напряженность электрического поля Е, то есть сила, действующая на неподвижный заряд.

Потенциальную энергию заряда в электростатическом поле называют электростатический потенциал.

Гидравлическая аналогия

Чтобы легче усвоить законы электрических цепей, можно представить себе аналогию с гидравлической системой, в которой соединение насоса и трубопроводов образует замкнутую систему. Для этого нужны следующие соответствия:

  • Источник питания – насос;
  • Проводники – трубы;
  • Электроток – движение воды.

Без особых усилий становится понятнее, что чем меньше диаметр труб, тем медленнее по ним движется вода. Чем мощнее насос, тем большее количество воды он способен перекачать. При одинаковой мощности насоса уменьшение диаметра труб приведет к снижению потока воды.

Измерительные приборы

Для измерения параметров электрических цепей служат измерительные приборы:

  • Вольтметр;
  • Амперметр;
  • Омметр.

Наиболее часто используется класс комбинированных устройств, в которых переключателем выбирается измеряемая величина – ампервольтомметры или авометры.

Типичные напряжения

Для стандартизации и возможности использования различного оборудования в быту и технике применяются электрические сети со стандартными значениями:

  • Бытовая сеть –220В;
  • Бортовая сеть автомобиля – 12 или 24В;
  • Батареи и аккумуляторы – 1.5, 3 или 9В.

Потенциал Гальвани

В электрохимии используется понятие потенциала Гальвани, который означает разность потенциала между различными фазами вещества, например, между электродом и электролитом, между электродами из разнородных металлов.

Видео

Источник

Как отыскать ток через напряжение

При прохождении тока в цепи электрическое поле совершает работу по перемещению заряда. В данном случае работу электрического поля именуют работой электрического тока.

При прохождении заряда \(q\) по участку цепи электрическое поле будет совершать работу: \(A=q\cdot U\), где \(U\) — напряжение электрического поля, \(A\) — работа, совершаемая силами электрического поля по перемещению заряда \(q\) из одной точки в другую.

Для выражения хоть какой из этих величин можно применять приведённый ниже набросок.
Рис. \(1\). Зависимость между работой, напряжением и зарядом

Количество заряда, прошедшее по участку цепи, пропорционально силе тока и времени прохождения заряда: q = I ⋅ t .

Работа электрического тока на участке цепи пропорциональна напряжению на её концах и количеству заряда, проходящего по этому участку: A = U ⋅ q .

Работа электрического тока на участке цепи пропорциональна силе тока, времени прохождения заряда и напряжению на концах участка цепи: A = U ⋅ I ⋅ t .

Дабы выразить всякую из величин из данной формулы, можно пользоваться рисунком.

Рис. \(2\). Зависимость между работой, силой тока и временем прохождения заряда
Единицы измерения величин:
работа электрического тока \([A]=1\) Дж;
напряжение на участке цепи \([U]=1\) В;
сила тока, проходящего по участку \([I]=1\) А;
время прохождения заряда (тока) \([t]=1\) с.

Для измерения работы электрического тока необходимы вольтметр, амперметр и часы. К примеру, для определения работы, которую совершает электрический ток, проходя по спирали лампы накаливания, нужно собрать цепь, изображённую на рисунке. Вольтметром измеряется напряжение на лампе, амперметром — сила тока в ней. А с помощью часов (секундомера) засекается время горения лампы.

Рис. \(3\). Схема и часы для измерения
I = 1 , 2 А U = 5 В t = 1 , 5 мин = 90 с А = U ⋅ I ⋅ t = 5 ⋅ 1 , 2 ⋅ 90 = 540 Дж
Направь внимание!
Работа в большинстве случаев выражается в килоджоулях либо мегаджоулях.

\(1\) кДж = 1000 Дж либо \(1\) Дж = \(0,001\) кДж;
\(1\) МДж = 1000000 Дж либо \(1\) Дж = \(0,000001\) МДж.

Для потребителей электроэнергии есть приборы, дозволяющие в границах ошибки измерения получать числовые данные о ее расходе в единицу времени.

Рис. \(4\). Электросчетчик

Механическая мощность численно равна работе, совершённой телом в единицу времени: N = А t . Дабы отыскать мощность электрического тока, нужно поступить точно также, т.е. работу тока, A = U ⋅ I ⋅ t , поделить на время.

Мощность электрического тока обозначают буковкой \(Р\):
P = A t = U ⋅ I ⋅ t t = U ⋅ I . Таким макаром:
Мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока: P = U ⋅ I .

Из этой формулы можно найти и другие физические величины.
Для удобства можно применять приведённый ниже набросок.

Рис. \(5\). Зависимость между мощностью, напряжением и силой тока
За единицу мощности принят ватт: \(1\) Вт = \(1\) Дж/с.

Из формулы P = U ⋅ I следует, что

\(1\) ватт = \(1\) вольт ∙ \(1\) ампер, либо \(1\) Вт = \(1\) В ∙ А.
Направь внимание!

Применяют также единицы мощности, кратные ватту: гектоватт (гВт), киловатт (кВт), мегаватт (МВт).
\(1\) гВт = \(100\) Вт либо \(1\) Вт = \(0,01\) гВт;
\(1\) кВт = \(1000\) Вт либо \(1\) Вт = \(0,001\) кВт;
\(1\) МВт = \(1 000 000\) Вт либо \(1\) Вт = \(0,000001\) МВт.

Измерим силу тока в цепи при помощи амперметра, а напряжение на участке — при помощи вольтметра.

Так как мощность тока прямо пропорциональна напряжению и силе тока, протекающего через лампочку, то перемножим их значения:

I = 1 , 2 А U = 5 В P = U ⋅ I = 5 ⋅ 1 , 2 = 6 Вт .

Ваттметры определяют мощность электрического тока, протекающего через устройство. По собственному предназначению и техническим чертам ваттметры многообразны.

Зависимо от сферы использования у них различаются пределы измерения.

Аналоговый ваттметр
Аналоговый ваттметр
Аналоговый ваттметр
Цифровой ваттметр

Рис. \(7\). Приборы для измерения

Подключим к цепи по очереди две лампочки накаливания, поначалу одну, потом другую и измерим силу тока в каждой из них. Она будет разной.

Рис. \(8\). Лампы различной мощности в цепи

Сила тока в лампочке мощностью \(25\) ватт будет составлять \(0,1\) А. Лампочка мощностью \(100\) ватт потребляет ток вчетверо больше — \(0,4\) А. Напряжение в этом опыте постоянно и равно \(220\) В. Просто можно увидеть, что лампочка в \(100\) ватт светится еще ярче, чем \(25\)-ваттовая лампочка. Это происходит оттого, что её мощность больше. Лампочка, мощность которой в \(4\) раза больше, потребляет в \(4\) раза больше тока. Означает:

Направь внимание!
Мощность прямо пропорциональна силе тока.

Что произойдёт, если одну и ту же лампочку подсоединить к источникам различного напряжения? В этом случае применяется напряжение \(110\) В и \(220\) В.

Рис. \(8\). Лампа, присоединенная к источнику тока с разным напряжением

Можно увидеть, что при большем напряжении лампочка светится ярче, означает, в данном случае её мощность будет больше. Поэтому:

Направь внимание!
Мощность находится в зависимости от напряжения.
Рассчитаем мощность лампочки в каждом случае:

I = 0 , 2 А U = 110 В P = U ⋅ I = 110 ⋅ 0 , 2 = 22 Вт I = 0,4 А U = 220 В P = U ⋅ I = 220 ⋅ 0,4 = 88 Вт .

Можно прийти к выводу о том, что при увеличении напряжения в \(2\) раза мощность возрастает в \(4\) раза.
Не следует путать эту мощность с номинальной мощностью лампы (мощность, на которую рассчитана лампа). Номинальная мощность лампы (а соответственно, ток через нить накала и её расчётное сопротивление) указывается только для номинального напряжения лампы (обозначено на баллоне, цоколе либо упаковке).

Как отыскать ток через напряжение

Чертой тока в цепи служит величина, именуемая силой тока ( I ). Сила тока – физическая величина, характеризующая скорость прохождения заряда через проводник и равная отношению заряда q, прошедшeгo через пoперeчное сечение проводника за промежуток времени t, к этому промежутку времени: I = q/t . Единица измерения силы тока – 1 ампер (1 А).

Определение единицы силы тока основано на магнитном действии тока, а именно на содействии параллельных проводников, по которым идёт электрический ток. Такие проводники притягиваются, если ток по ним идёт в одном направлении, и отталкиваются, если направление тока в них обратное.

За единицу силы тока принимают такую силу тока, при которой отрезки параллельных проводников длиной 1 м, находящиеся на расстоянии 1 м друг от друга, ведут взаимодействие с силой 2*10 -7 Н. Эта единица и именуется ампером (1 А).

Зная формулу силы тока, можно получить единицу электрического заряда: 1 Кл = 1А * 1с.

Амперметр

Устройство, при помощи которого определяют силу тока в цепи, именуется амперметром. Его работа базирована на магнитном действии тока. Главные части амперметра магнит и катушка. При прохождении по катушке электрического тока она в итоге взаимодействия с магнитом, поворачивается и поворачивает соединённую с ней стрелку. Чем больше сила тока, проходящего через катушку, тем посильнее она ведет взаимодействие с магнитом, тем больше угол поворота стрелки. Амперметр врубается в цепь последовательно с тем устройством, силу тока в каком необходимо измерить, и поэтому он имеет маленькое внутреннее сопротивление, которое фактически не оказывает влияние на сопротивление цепи и на силу тока в цепи.

У клемм амперметра стоят знаки «+» и «—», при включении амперметра в цепь клемма со знаком «+» присоединяется к положительному пoлюсу источника тока, а клемма со знаком «—» к отрицательному пoлюсу истoчникa тока.

Напряжение

Источник тока создаёт электрическое поле, которое приводит в движение электрические заряды. Чертой источника тока служит величина, именуемая напряжением. Чем оно больше, тем посильнее сделанное им поле. Напряжение охарактеризовывает работу, которую совершает электрическое поле по перемещению электрического заряда.

Напряжение ( U ) — это физическая величина, равную отношению работы (А) электрического поля по перемещению электрического заряда к заряду (q): U = A/q .

Может быть другое определение понятия напряжения. Если числитель и знаменатель в формуле напряжения помножить на время движения заряда (t), то получим: U = At/qt. В числителе этой дроби стоит мощность тока (Р), а в знаменателе — сила тока (I). Выходит формула: U = Р/I , т.е. напряжение — это физическая величина, равная отношению мощности электрического тока к силе тока в цепи.

Единица напряжения: [U] = 1 Дж/1 Кл = 1 В (один вольт).

Вольтметр

Напряжение определяют вольтметром. Он имеет такое же устройство, что и амперметр и таковой же принцип деяния, но он подключается параллельно тому участку цепи, напряжение на котором желают.

Внутреннее сопротивление вольтметра довольно огромное, соответственно проходящий через него ток мал по сопоставлению с током в цепи.

У клемм вольтметра стоят знаки «+» и «—», при включении вольтметра в цепь клeмма со знаком «+» присоединяется к положительному полюсу источника тока, а клеммa со знаком «—» к отрицательному полюсу источника тока.

Формулы и определения.

1. Все проводники, применяемые в электрических цепях, имеют условные обозначения для изображения на схемах и могут создавать последовательные, параллельные и смешанные соединения.

2. Мощность тока – физическая величинa, хаpактеpизующая скорость перевоплощения электроэнергии в другие её виды. Единица для измерения – 1 ватт (1 Вт). Измерительный устройство – ваттметр.

3. Сила тока – физическaя вeличина, характеpизующaя скоpость прохождения заряда через проводник и равная отношению заряда, пpoшедшего через попеpeчное сечение проводника, ко времени перемещения. Единица – 1 ампер (1 А). Измерительный устройство – амперметр (подключают последовательно).

4. Электрическое напряжение – физическaя вeличина, характеризующая электрическое поле, создающее ток, и равная отношению мощности тока к его силе. Единица – 1 вольт (1 В). Измерительный устройство – вольтметр (подключают параллельно)

5. Работа тока – физичeская величинa, хаpактеpизующая количество электроэнергии, преобразовавшейся в другие виды энергии. Единица – 1 джоуль (1 Дж). Измерительный устройство – электрический счётчик, использующий единицу 1 киловатт-час (1 кВт·ч).

Зависимость силы тока от напряжения — формула, график и законы

Базовой связью в электричестве является зависимость силы тока от напряжения. Благодаря этому закону, экспериментально установленном Омом в 1826 году, сделаны разные измерительные приборы. Удалось изучить физику недлинного замыкания. Формулу можно использовать для систем, которые зависят от электросопротивления. Пожалуй, разработка хоть какой электрической сети невозможна без применения этого открытия.

  • Общие сведения
  • Доказательство закона Ома
  • График зависимости
  • Простые задачи

Общие сведения

Хоть какое физическое тело состоит из молекул и атомов. Эти частички ведут взаимодействие между собой. Они могут притягиваться друг к другу либо отталкиваться. В изолированной системе простые частички являются носителями заряда. В умеренном состоянии, другими словами когда на тело не оказывается наружного воздействия, алгебраическая сумма энергии частиц всегда неизменная величина. Это утверждение именуется законом сохранения электрического заряда.

Частички беспорядочно могут передвигаться по кристаллической решётке, но их движение компенсируется. Потому ток не появляется. Но если к телу приложить внешнюю силу, то свободные электроны начинают двигаться в одну сторону. Это упорядоченное движение заряженных частиц и именуют электрическим током. Количественно его можно обрисовать через силу.

Упорядочено заряды принуждает двигаться электрическое поле, вдоль линий которого и происходит перемещение. В первый раз этот термин ввёл Фарадей. Он смог узнать, что вокруг любого носителя существует особенный вид материи, влияющий на поведение других частиц. За силовую характеристику электрического поля было взято отношение действующей силы к величине заряда, помещённого в данную точку: E = F / q. Окрестили эту характеристику напряжённостью.

Исследование поля позволило экспериментально открыть принцип суперпозиции. Другими словами установить, что напряжённость поля, сделанного системой зарядов, равна геометрической сумме величин, имеющихся у отдельных носителей: E = Σ E1 + E2 +…+ En. Напряжённость прямо пропорциональна напряжению, которое, в свою очередь, приравнивается разности потенциалов между 2-мя точками.

На самом деле, это работа электрического поля, совершаемая для переноса единичного заряда из 1-го места в другое: U = A / q = E * d, где d – расстояние между точками. Значение напряжения находится в зависимости от нескольких причин:

  • строения тела;
  • температуры;
  • сопротивления.

Самое большее воздействие оказывает последняя величина. Конкретно она охарактеризовывает способность материала препятствовать прохождению тока, другими словами определяет проводимость. Сопротивление находится в зависимости от длины проводника и его сечения: R = (p * l) / S, где p – параметр оборотный удельной проводимости (справочное значение). Он численно приравнивается сопротивляемости однородного проводника единичной длины и площади сечения.

Доказательство закона Ома

Бум исследования электрических явлений пришёлся на конец XVIII – начало XIX веков. Такие Исследователи, как Фарадей, Ампер, Вольт, Эрстед, Кулон, Лачинов, Ом провели ряд тестов, которые дозволили Максвеллу сделать теорию электромагнитных явлений.

Гигантскую роль в открытии новых познаний сыграл опыт Ома исследовавшего, от чего зависит сила тока в цепи. Германский физик ставил опыты над проводимостью разных материалов. Для этого он использовал электрическую цепь, в разрыв которой подключал проводники разной длины и замерял силу тока.

Вначале учёный не сумел установить закономерность. Всё дело в том, что для собственных опытов Ом использовал хим батарею. Друг учёного Поггендорф предложил взять термоэлектрический источник тока. В конечном итоге физик сумел проследить зависимость. Обрисовал он её так: личное от a, разделённого на l + b, где b определяет интенсивность воздействия на проводника длиною l, причём a и b — неизменные, зависящие соответственно от действующей силы и сопротивления частей цепи.

Обычно при исследовании закона в седьмом классе средней школы учитель показывает эту зависимость на практических уроках. Для этого дабы ученики убедились в справедливости утверждения, педагог собирает электрическую цепь, в состав которой входят:

  • вольтметр – устройство для измерения напряжения, врубается параллельно измеряемому проводнику;
  • амперметр – устройство для замера тока, подключается последовательно с измеряемым телом;
  • регулируемый источник электродвижущей силы (ЭДС).

Сущность опыта заключается в подключении проводников с разной длиной. Измеренные результаты вносят в таблицу. Она обязана иметь приблизительно следующий вид:

1-ое тело 2-ое тело Третье тело
U, В I, А U, В I, А U, В I, А
1 0,5 1 0,4 1 0,2
2 1 2 0,6 2 0,3
3 1,5 3 0,8 3 0,4
4 2 4 1 4 0,5

Проведя анализ таблицы, можно прийти к выводу. Если для любого тела напряжение поделить на подобающую ему силу тока, то получится одно и то же число. Поэтому, это отношение является свойством проводника. Для первого оно равно двум, второго – 5, а третьего – 10. При одинаковых токах в 3-ем случае число больше, означает, это тело оказывает большее сопротивление току.

Приобретенные значения по факту и являются величинами, оборотными проводимости. Обозначают их буковкой R (resistance).

График зависимости

По результатам опыта Ом выстроил график зависимости силы тока от сопротивления, который припоминает собой левую часть параболы. Современная запись закона Ома имеет вид: I = U / R. Звучит она следующим образом: ток прямо пропорционален напряжению и назад пропорционален электрическому сопротивлению.

Но при разработке устройств либо исследовании участка цепи перед учёными и инженерами стоит задачка, сначала, узнать зависимость тока от напряжения. Потому ими строится график, в каком по оси абсцисс откладывают значение потенциала, а ординат — силы тока. В конечном итоге если отложить надлежащие точки, то должна получиться ровная линия. Это гласит о том, что зависимость величин линейная. Другими словами во сколько раз возрастает напряжение, во столько же растет сила тока.

Такового вида график именуется вольт-амперной чертой (ВАХ). Но при реальных измерениях изменение ток зависит ещё от температуры. Установлено, что при нагреве сопротивление проводника возрастает. Потому ровная на ВАХ будет иметь наименьший угол наклона. Не считая того, ток может быть 2-ух видов:

  • неизменный – сила не меняется от времени;
  • переменный – изменяющийся по синусоидальному закону.

Поток носителей заряда для второго вида описывается гармоническим законом: I(t) = Im * cos (wt + f), где: w – повторяющаяся частота, f – сдвиг фаз относительно напряжения, Im – наибольшее значение тока. Тогда изменение напряжения во времени можно записать так: U(t) = Um * cos (wt). В данном случае закон Ома воспримет вид: I = U / Z, где Z – полное сопротивление цепи.

График зависимости силы тока от времени, вобщем, как и напряжения, будет представлять собой синусоиду. Если отложить их на одном рисунке, то при активном сопротивлении (резистор) фазы величин будут совпадать вместе. В схеме, содержащей реактивные составляющие, а это ёмкость, и индуктивность, фаза тока соответственно будет опережать и отставать от напряжения. Угол конфигурации составит девяносто градусов.

Графики зависимости позволяют найти мощность. Выполнить это можно, воспользовавшись формулой: P = U * I * cos(f). Дабы выстроить график мощности, необходимо аппроксимировать на ось t точки синусоиды I(t) и U(t), в каких характеристики изменяют свой символ.

Черта P(t) будет также описываться по гармоническому закону. Причём в каждой этой точке линя изменит направление.

Простые задачи

Зависимость, установленную экспериментальным путём, обширно применяют при проектировании электронных схем разных устройств. При помощи закона Ома рассчитывают необходимое сопротивление резисторов для той либо другой цепи, вычисляют значение тока при определённом напряжении.

Вот некоторые из таких заданий:

  1. Пусть имеется схема, подключённая к источнику, выдающему 60 вольт. Найти, какой ток потечёт через резистор 30 Ом. Согласно правилу, связывающему три базовых величины: I = U / R. Так как по условию все нужные данные известны, то нужно их просто подставить в формулу и выполнить вычисления: I = 60 В / 30 Ом = 2 А. Задачка решена. Ответ: через резистор потечёт ток равный двум амперам.
  2. Выстроить графики зависимости для 2-ух проводников имеющих сопротивление 5 и пятнадцать ом. В задании нужна нарисовать ВАХ. Так как напряжения не указаны, то их можно брать хоть какими. Используя формулу Ома, необходимо найти ток для случайных значений потенциала. График зависимости – ровная. Означает, необходимо отложить две точки. Дабы верно разметить значения нужно избрать масштаб. Потому сначала следует посчитать наибольшее значение тока. Пусть за наибольшее напряжение будет принято U = 50 В. Тогда, Im1 = 50 / 5 = 10 А, Im2 = 50 / 10 = 5 А. Сейчас остается отложить приобретенный итог на графике и провести линию через ноль и эти точки.
  3. Найти ток, потребляемый электрочайником, если его спираль имеет сопротивление 40 Ом, а напряжение сети равно 220 вольт. Пример решается по обычный формуле: I = U / R = 220 В / 40 Ом = 5, 5 А. Задачка решена.
  4. В вольтметре, показывающем 120 вольт, ток составляет 15 миллиампер. Отыскать сопротивление устройства. Из формулы зависимости можно выразить сопротивление. Оно будет равно: R = U / I. При всем этом, дабы получить верный ответ, миллиамперы следует перевести в амперы. Решение будет иметь вид: R = 120 В / 15 * 10 -3 А = (120 * 10 3 ) / 15 = 8 * 10 3 Ом = 8 кОм. Итак, внутреннее сопротивление вольтметра составит восемь килоом.

Необходимо подчеркнуть, что в школьных задачках не учитываются свойства источника тока.

По дефлоту считают, что он имеет нескончаемо маленькое внутреннее сопротивление. Но по сути это не так. Электродвижущая сила генератора электроэнергии затрачивается как на внутренние, так и наружные утраты. Потому формула закона Ома для полной цепи имеет вид: I = (U0 + U) / R + r, где: U0 – внутреннее падение напряжения, r0 – сопротивление источника.

Как найти силу тока через напряжение?

Сила тока (I) в проводнике прямо пропорциональна напряжению (U) на его концах и обратно пропорциональна его сопротивлению (R). Формула для нахождения силы тока по закону Ома, если известны напряжение и сопротивление: I = U R {I= dfrac{U}{R}} I=RU, где I — сила тока, U — напряжение, R — сопротивление.

Как найти силу тока если известна мощность?

Силу тока можно определить и по другой формуле, которая в себе содержит напряжение и мощность. Она имеет вид: I=P/U (сила тока равна электрическая мощность деленная на напряжение).

Как найти напряжение в физике?

Для определения напряжения существует формула: U=A/q, где U — напряжение, A – работа, совершенная током по перемещению заряда q на некий участок цепи.

Как найти силу тока через резистор?

I = U/R, где у нас I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление. В системе СИ эти величины измеряются в амперах (А), вольтах (В), омах (Ом) соответственно.

Как найти омы?

Подставьте известные значения в формулу закона Ома.

Если известны значения общей силы тока и напряжения в цепи, общее сопротивление вычисляется по закону Ома: R = V/I. Например, напряжение в параллельной цепи равно 9 В, а общая сила тока равна 3 А. Общее сопротивление: RO = 9 В / 3 А = 3 Ом.

Как найти напряжение все формулы?

Найти напряжение

U = I ⋅ R {U= I cdot R} U=I⋅R, где U — напряжение, I — сила тока, R — сопротивление.

Как найти u все формулы?

Оно равно работе, которое совершает поле при перемещении единичного заряда. Формула напряжения тока – это U = A/q, где A – работа тока, q – заряд, а U – само напряжение.

Как найти силу тока резистора в цепи?

Под рукой может не оказаться тестера или технически невозможно разорвать цепь чтобы измерить силу тока на резисторе. В такой ситуации на помощь придет известный из школьной физики закон Ома, который выглядит следующим образом: I = U/R, где у нас I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление.

Как найти силу тока если известно сопротивление и общее напряжение?

С ним тоже просто: W = U*I. Измеряется в ваттах. Узнать силу тока, если известны напряжение и сопротивление. I = 220 в / 500 ом = 0.44 а.

Как найти мощность Формула 7 класс?

Чтобы вычислить мощность, надо работу разделить на время, в течение которого совершена эта работа. мощность = работа/время. N = A/t, где N — мощность, A — работа, t — время выполненной работы.

Как найти электрическую мощность?

Для вычисления мощности постоянного тока в ваттах нужно силу тока в амперах умножить на напряжение в вольтах. Определим мощность электрического тока, поглощаемую нитью лампы: Р= 0,075 А*4 В = 0,3 Вт.

Формула мощности электрического тока

При создании новой проводки часто возникает необходимость рассчитать мощность электроприборов, находящихся в одной комнате или на одной линии. У многих людей с этим возникают проблемы. В этой статье мы разберем, какая формула мощности электрического тока используется для подсчета и как правильно ей пользоваться.

Введение

Подсчет мощности силы тока потребления необходим для того, чтобы правильно рассчитать сечение проводов, купить автоматы и защитить систему от перегрузок и возгорания. Расчет общей суммы также поможет владельцу правильно выбрать стабилизатор на вход в квартиру. Неверные расчеты могут привести к серьезным последствиям, поэтому внимательно отнеситесь к информации, описанной в нашей статье.

Основные правила и понятия

Рассчитываем силу тока

В работающей сети силу тока можно легко узнать при помощи мультиметра, переключив его в режим амперметра. Но этот вариант подходит только в том случае, если все уже работает. Мы же пытаемся сделать расчет согласно проекту, поэтому хитрость с амперметром нам не подходит.

Для чего нужно знать силу тока? Для правильного выбора сечения кабеля и автомата. Считается она по формуле I=P/(U×cosφ), где I – это сила тока, P – мощность прибора, U – напряжение в сети. Представленная выше формула справедлива для однофазной сети. Для трехфазной используется I=P/(1,73×U×cosφ). Косинус Фи в нашем случае показывает коэффициент мощности.

Пример: на одной линии висит холодильник мощностью 150 Вт, микроволновка (800 Вт), электрочайник (1300 Вт) и блендер (1500 Вт). Все это включено одновременно. Находим действующую силу тока: I=(150+800+1300+1500)/220*0.95=17.94 Ампера. Для подобной нагрузки необходим кабель на 2.5 мм2 и автомат на 25 Ампер.

Как найти мощность устройств, работающих на одной линии? Нужно сложить все паспортные данные на этих потребителей. Косинус Фи принят за 0,95, что является наиболее приближенным к реальности, хотя в некоторых случаях его принимают за 1.

Если в сеть подключаются “жирные” потребители, такие как бойлер, духовой шкаф, электрокотел или электрический твердый пол, то разумнее использовать коэффициент фи на уровне 0,8. Соответственно, для одной фазы считается напряжение на 220 вольт, для трех фаз – 380 вольт.

Немного теории

Теперь давайте рассмотрим действующую формулу электрической мощности. Прежде всего разберем, что это вообще такое. Мощностью называют скорость, с которой энергия перетекает из одного вида в другой, преобразуется или потребляется. Она измеряется в ваттах. Ток силой в один ампер обладает мощностью в один ватт при имеющейся разности потенциалов в один ватт.

Силу тока можно замерить амперметром или мультиметром

Для подсчета используется формула P = I*U. Этот показатель показывает, сколько “кушает” прибор при работе.

Внимание: существуют различные виды мощности. Их необходимо отличать, чтобы правильно собрать проводку и рассчитать нормативы для закупки кабелей и автоматов.

Виды

Существует два основных типа показателей:

  1. Номинальная. Та, которую устройство потребялет за единицу времени. Для холодильника это 150 ватт, для микроволновки, в зависимости от настроек – 600-800 ватт, для лампочки 65 или 99 ватт и пр.
  2. Стартовая. Формула расчета мощности этого типа не отличается от классической, несмотря на то, что стартовая может превышать на порядок номинальную. К примеру, тот же холодильник в момент старта потребляет до 2 кВт энергии, необходимой на запуск двигателя и всех систем.

Главное, что нужно знать о стартовой мощности – она временная и краткосрочная, но ее нужно обязательно учитывать при создании проводки. Обычно для этого делается запас. К примеру, кабель на 2,5 квадрата выдерживает до 4,5 кВт и на него ставится автомат на 25А. Поэтому, если у вас суммарный коэффициент по линии доходит до 4 или 4.3, то лучше не рисковать и поставить дополнительную линию, чем в один прекрасный момент ваша проводка просто сгорит.

Зная, чему равна мощность электрического тока для каждого устройства, находящегося на линии, выделите те, которые вполне могут работать одновременно. Почитайте о технических характеристиках своих устройств, после чего сложите мощность всех подключенных. Затем добавьте к получившемуся числу 30% на всякие тяги и помехи – вот это и станет запасом для стартовых неприятностей.

Закон Ома формула и определение

Для того, чтобы определить взаимосвязь между такими величинами, как сила тока, напряжение и сопротивление, существует закон Ома, формула которого точно отображает взаимодействие этих величин.

Закон ома определение для участка цепи

Для начала, в обычной электрической цепи, необходимо выделить участок, имеющий определенное сопротивление R и находящийся под определенным напряжением U.

Закон Ома, в конечном итоге, будет выглядеть следующим образом: сила тока на данном участке электрической цепи представляет собой отношение напряжения к сопротивлению для этого участка цепи. Взаимосвязь всех трех категорий можно выразить и по-другому: сила тока на данном участке электрической цепи имеет прямую пропорциональную связь с напряжением и обратно пропорциональную связь с сопротивлением.

Формула

Основную формулу закона Ома можно представить в математическом варианте. При помощи закона Ома вполне возможно определить, какие изменения произойдут с силой тока на определенном участке цепи, при изменениях напряжения и сопротивления на этом же участке:

  • Согласно приведенной формуле, при увеличении напряжения на концах участка электрической цепи, сила тока на этом участке также будет возрастать. Во сколько раз может уменьшиться или увеличиться напряжение, во столько же уменьшается или увеличивается сила тока. Такие изменения возможны при условии постоянного сопротивления.
  • В том случае, когда напряжение остается неизменным, сила тока переходит в зависимость от значения сопротивления. То есть, при возрастании сопротивления на каком-либо определенном участке цепи начинает пропорционально уменьшаться. Если сопротивление уменьшается, то сила тока, соответственно, возрастает.

В случае превышения допустимого значения для конкретного участка цепи все приборы, включенные в эту цепь, могут выйти из строя. При этом, провода раскаляются, вплоть до возгорания. Данная ситуация является классической при возникновении короткого замыкания, когда две точки цепи, находящиеся под напряжением, соединяются проводником, имеющим очень небольшое сопротивление.

Формула закона Ома позволяет избежать подобных ситуаций, предполагая предварительное определение сопротивления для того или иного участка электрической цепи. Для того, чтобы определить это значение, необходимо измерить на данном участке сначала напряжение, а, затем силу тока. После этого, первую величину необходимо разделить на вторую. Полученный результат и будет тем значением сопротивления.

При определении напряжения на концах цепи, нужно значение силы тока умножить на значение напряжения.

Чем измеряется сила электрическое напряжение


Что такое напряжение в сети электричества.

Напряжение – это физическая величина, которая характеризует электрическое поле. Иными словами, оно показывает, какую работу оно совершает при перемещении одного положительного заряда на определённое расстояние.


Показатель напряжения на вольтметре

За единицу напряжения в международной системе принимается такой показатель на концах проводника, при котором заряд в 1 Кл совершает работу в 1 Дж для перемещения его по этому проводнику. Общепринятой единицей измерения напряжения считается 1 В – Вольт.

Важно! Работа измеряется в Джоулях, заряды в Кулонах, а напряжение в Вольтах, следовательно, 1 Вольт равняется 1 Джоулю, деленному на 1 Кулон.

Характерные значения и стандарты

ОбъектТип напряженияЗначение (на вводе потребителя)Значение (на выходе источника)
ЭлектрокардиограммаИмпульсное1—2 мВ
Телевизионная антеннаПеременное высокочастотное1—100 мВ
Гальванический цинковый элемент типа АА («пальчиковый»)Постоянное1,5 В
Литиевый гальванический элементПостоянное3—3,5 В (в исполнении пальчикового элемента, на примере Varta Professional Lithium, AA)
Логические сигналы компьютерных компонентовИмпульсное3,5 В; 5 В
Батарейка типа 6F22 («Крона»)Постоянное9 В
Силовое питание компьютерных компонентовПостоянное5 В, 12 В
Электрооборудование автомобилейПостоянное12/24 В
Блок питания ноутбука и жидкокристаллических мониторовПостоянное19 В
Сеть «безопасного» пониженного напряжения для работы в опасных условияхПеременное36—42 В
Напряжение наиболее стабильного горения свечи ЯблочковаПостоянное55 В
Напряжение в телефонной линии (при опущенной трубке)Постоянное60 В
Напряжение в электросети ЯпонииПеременное трёхфазное100/172 В
Напряжение в домашних электросетях СШАПеременное трёхфазное120 В / 240 В (сплит-фаза)
Напряжение в бытовых электросетях РоссииПеременное трёхфазное220/380 В230/400 В
Разряд электрического скатаПостоянноедо 200—250 В
Контактная сеть трамвая и троллейбусаПостоянное550 В600 В
Разряд электрического угряПостоянноедо 650 В
Контактная сеть метрополитенаПостоянное750 В825 В
Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, постоянный ток)Постоянное3 кВ3,3 кВ
Распределительная воздушная линия электропередачи небольшой мощностиПеременное трёхфазное6—20 кВ6,6—22 кВ
Генераторы электростанций, мощные электродвигателиПеременное трёхфазное10—35 кВ
На аноде кинескопаПостоянное7—30 кВ
Статическое электричествоПостоянное1—100 кВ
На свече зажигания автомобиляИмпульсное10—25 кВ
Контактная сеть электрифицированной железной дороги (Россия, переменный ток)Переменное25 кВ27,5 кВ
Пробой воздуха на расстоянии 1 см10—20 кВ
Катушка РумкорфаИмпульсноедо 50 кВ
Пробой слоя трансформаторного масла толщиной 1 см100—200 кВ
Воздушная линия электропередачи большой мощностиПеременное трёхфазное35 кВ, 110 кВ, 220 кВ, 330 кВ38 кВ, 120 кВ, 240 кВ, 360 кВ
Электрофорная машинаПостоянное50—500 кВ
Воздушная линия электропередачи сверхвысокого напряжения (межсистемные)Переменное трёхфазное500 кВ, 750 кВ, 1150 кВ545 кВ, 800 кВ, 1250 кВ
Трансформатор ТеслаИмпульсное высокочастотноедо нескольких МВ
Генератор Ван де ГраафаПостоянноедо 7 МВ
Грозовое облакоПостоянноеОт 2 до 10 ГВ

Советуем изучить Конденсатор CBB61

Чему равно напряжение.

Напряжение напрямую связано с работой тока, зарядом и сопротивлением. Чтобы измерить напряжение непосредственно в электрической цепи, к ней нужно подключить вольтметр. Он присоединяется к цепи параллельно, в отличие от амперметра, который подключается последовательно. Зажимы измерительного прибора крепятся к тем точкам, между которыми нужно вычислить напряжение. Чтобы он правильно показал значение, нужно включить цепь. На схемах вольтметр обозначается буквой V, обведенной в кружок.


Изображение вольтметра и электрической цепи

Напряжение обозначается латинской [U], а измеряется в [В]. Оно равно работе, которое совершает поле при перемещении единичного заряда. Формула напряжения тока – это U = A/q, где A – работа тока, q – заряд, а U – само напряжение.

Вам это будет интересно Особенности измерения освещенности в люксах

Обратите внимание! В отличие от магнитного поля, где заряды неподвижны, в электрическом поле они находятся в постоянном движении.


Электрическое поле

Формула закона Ома

Свои опыты Ом направлял на изучение такой физической величины, как сопротивление, в результате чего в 1826 году он стал автором закона, который не потерял совей актуальность вплоть до сегодняшнего дня. Из своих опытов Ом вывел, что в различных цепях сила тока может возрастать с различной скоростью, и происходит это по мере увеличения напряжения.

Также, Ом сделал вывод, что каждый проводник обладает индивидуальными свойствами проводимости.

Сопротивление обозначается заглавной латинской [R] и измеряется в Омах. Сопротивление – физическая величина, характеризующая свойства проводника оказывать влияние на идущий по нему ток. Оно прямо пропорционально напряжению в сети и обратно пропорционально силе тока. В виде формулы данный закон можно записать как R = U/I, где U – напряжение, а I – сила тока. 1 Ом равняется 1 Вольту, деленному на 1 Ампер.

Запомните! Реостат – прибор, обеспечивающий возможность изменять сопротивление. Прежде всего, он влияет на показатель R в цепи, а, следовательно, на 2 другие величины, описанные в законе Ома. Силу тока может помочь определить амперметр.


Ползунковый реостат

Из формулы закона Ома можно вывести практически любую зависимость, связанную с электричеством. Также, существует понятие удельного сопротивления проводника – физической величины, которая демонстрирует, каким сопротивлением будет обладать проводник из определенного вещества. Обозначается эта величина буквой ρ и через неё можно также найти сопротивление в цепи как произведению удельного сопротивления и длины проводника, деленного на площадь его поперечного сечения.

Важно! В виде формулы нахождение сопротивления через удельное сопротивление выглядит так: R = ρ*(l/S), где l – длина проводника, а S – площадь поперечного сечения.

Вам это будет интересно Особенности использования канифоли

Физический смысл удельного сопротивления показывает, какое влияние будет оказывать проводник длиной в 1 м с площадью поперечного сечения в 1 квадратный мм, изготовленный из определенного вещества. Измеряется в Омах, умноженных на метр: [ρ] = [Ом*м].


Ом и формула

Как найти сопротивление нагрузки

Сопротивление нагрузки обозначается латинскими буквами Rn или Rн. По сути, это является тем же сопротивлением участка цепи и вычисляется также по формулам закона Ома. Нагрузка обозначается символами, которые на электрической схеме изображаются в виде крестиков в кружке – лампочкой; то есть двигатель, лампа, конкретный прибор и т. д.

Каждая нагрузка имеет своё собственное сопротивление. Например, если к сети подключена одна лампочка, то сопротивление нагрузки – показатель этого единственного прибора в цепи. Если к цепи подключено несколько нагрузок, то сопротивление считается суммарно для каждой из них.

Сопротивление нагрузки вычисляется в соответствии с законом Ома, то есть Rn = U/I. Если к сети подключено несколько нагрузок, то оно будет рассчитываться следующим образом: сначала находится сопротивление каждой отдельной «лампочки». Далее Rn вычисляется в зависимости от того, какой тип подключения в цепи: последовательное или параллельное. При параллельном 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/Rn, где n –количество подключенных приборов. Если же соединение последовательное, общее R равно сумме всех R цепи.


Последовательное/параллельное соединения

Как найти с помощью формулы напряжение

Людей, интересующихся электричеством и физикой, всегда волнует вопрос, как найти напряжения, если известны другие характеристики. Его можно найти через многие формулы: в соответствии с законом Ома, через работу тока, путём сложения всех напряжений в электрической цепи и практическим способом – с помощью вольтметра. Как вычислить показатель с помощью последнего способа было описано выше.

Важно! В цепях с последовательным соединением общее напряжение – сумма значений каждой нагрузки. При параллельном соединении общее напряжение равно значению каждой лампочки, у которых оно также эквивалентно.

Вам это будет интересно Особенности закона Ома для переменного тока


Измерение напряжения

По каким формулам вычисляется напряжение через работу и сама сила тока, рассказывают на уроках физики, так как эти величины считаются базовыми. Работа тока равна произведению напряжения и заряда: A = U*q. Также, из этой формулы выводится A = U*I*t, так как заряд – произведение силы тока и времени. Из них следует, что U = A/q или U = A/(I*t). Кроме того, одной из основных является формула напряжения, выведенная из закона Ома: U = R/I.

Важно! Определить напряжение можно и через мощность электрического тока. Мощность [P] равна A/t, и, так как A = U*I*t, конечная формула выглядит, как P = (U*I*t)/t. Здесь t сократится, и останется P = U*I, из которой следует, что U = P/I.

Физическая работа пробного заряда в электрическом поле

Итак, вы превратились в пробный электрический заряд
q
во много раз меньший чем заряд
Q
на обкладках конденсатора и начали свое путешествие между обкладок конденсатора. При этом вы будете испытывать действие кулоновых сил. Допустим, что вы являетесь отрицательно заряженной частицей подобно электрону, тогда вас будет притягивать в сторону обкладки
+Q
, и вас будет отталкивать от обкладки с зарядом
-Q
. Чем ближе вы будете к одной из обкладок, тем сильнее вы будете испытывать ее силовое действие.

Предположим, что вы вошли в конденсатор со стороны обкладки -Q

и вас тут же начало отталкивать от нее в сторону обкладки
+Q
. Вы не стали сопротивляться такому воздействию и решили не противится природе и двигаться в полном согласии с влечением. Для этих целей как раз удобно расположены балки и лестницы, по которым вы можете свободно добраться до обкладки
+Q
любым маршрутом. Так как на вас действуют электрическая кулоновская сила, то вы начинаете свободно набирать скорость, словно вас несет ветром. В итоге вы преодолели расстояние по балке от одной лестницы до другой в направлении от точки
A
к точке
B
(
смотрите рисунок выше
). Лестницы — это эквипотенциальные линии, и соответственно, вы преодолели расстояние от одного значения потенциала к другому. В нашем случае вы двигались от того потенциала, который для вас больший по величине, к тому, что меньше. Если же вы были бы зарядом другого знака, то есть
+q
, тогда потенциалы поменяли бы свои знаки и больший стал бы меньшим, а меньший большим. Математически это означает умножение потенциалов на
-1
.

На вас действовала сила и вы переместились из точки A

в точку
B
, другими словами вы двигались от
потенциалаφa
(большего) к
потенциалуφb
(меньшему). Это подобно тому, как если бы вы плыли по течению реки на плоту, когда вам не нужно грести веслами и не требуется мотора для движения. Можно сказать, что вами совершена механическая работа, которая является вычисляется как произведение силы на расстояние. Совершив такое перемещение, вы потеряли часть потенциальной энергии, которая перешла в кинетическую (скорость вашего движения), а затем выделилась вероятно в виде тепла при торможении. Проделав обратный путь из точки
B
в точку
A
, вы будете двигаться как бы против течения, вам придется затратить энергию, грести веслами, использовать мотор и т. п. Переместившись обратно вы увеличите свою потенциальную энергию, потому как переместитесь в точку с большим потенциалом и ваше энергетическое состояние увеличится.

Советуем изучить Тиристорный преобразователь

Разность этих двух потенциалов φa

и
φb
и будет являться электрическим напряжением. Это равнозначные понятия, но в практической электротехнике чаще всего употребляют выражение не разность потенциалов, а напряжение. При рассмотрении электрических цепей употребляют такое выражение как падение напряжения на участке цепи, а для источников электричество та же самая разность потенциалов определяется как электродвижущая сила (ЭДС).

Разность потенциалов Δφ=φ1-φ2

всегда показывает какую работу
A
может совершить носитель заряда
q
при перемещении этого заряда из точки с одним потенциалом
φ1
в точку с другим потенциалом
φ2
. При вычислении надо иметь в виду, что потенциалы могут быть как со знаком
плюс
, так и со знаком
минус
.

Если заряду для такого перемещения требуется затратить энергию, а значит увеличить свой потенциал, то тогда работа А

будет со знаком (-), а если носитель заряда перемещается из области высокого потенциала в область с низким потенциалом, тогда происходит выделение энергии и работа
А
будет со знаком (+). Таким образом электрическое напряжение — это
энергетическая характеристика
электрического поля и представляет собой разность потенциалов
Δφ
. Это значит, что принципиально неверно утверждать, что напряжение — это потенциал. Электрическое напряжение — это всегда разность потенциалов и она возможна только между двумя точками электрического поля. Если имеется одна точка в пространстве электрического поля, тогда уместно говорить только о потенциале этой точки, но никак ни о ее напряжении.


Необходимо совершенно ясно представлять в чем заключаются различия между такими понятиями как: напряженность электрического поля E

, потенциал
φ
, и, конечно, разность потенциалов — электрическое напряжение. Поняв эти различия, будет совершенно легко разобраться с тем, что такое электрический ток.

Как найти силу тока через сопротивление и напряжение

Сила тока обозначается латинскими [I] или [Y], и она зависит от количества заряда, перенесенного от одного полюса к другому за определенный промежуток времени, т.е. I = q/t. Измеряется сила тока в амперах, а узнать её значение в цепи можно при помощи амперметра.


Мужчина считает силу тока

Существуют формулы определения силы тока через напряжение и сопротивление. В первом случае произведение силы тока на время равняется работе, деленной на напряжение: I*t = A/U, во втором – по закону Ома, I = U/R. Через мощность сила будет равняться P/U.

При последовательном соединении, сила тока одинакова на всех участках цепи, следовательно, равна общему значению в цепи. В противоположном случае сила электрического тока равняется сумме силы тока всех нагрузок.

Таким образом, существует огромное множество формул для нахождения силы тока, напряжения и сопротивления. Они всегда могут пригодиться для теории, а на практике всегда помогут специальные приборы – амперметр и вольтметр.

Основные электрические величины и единицы их измерения

Рассмотрим основные электрические величины, которые мы изучаем сначала в школе, затем в средних и высших учебных заведениях. Все данные для удобства сведем в небольшую таблицу. После таблицы будут приведены определения отдельных величин, на случай возникновения каких-либо непониманий.

ВеличинаЕдиница измерения в СИНазвание электрической величины
qКл — кулонзаряд
RОм – омсопротивление
UВ – вольтнапряжение
IА – амперСила тока (электрический ток)
CФ – фарадЕмкость
LГн — генриИндуктивность
sigmaСм — сименсУдельная электрическая проводимость
e08,85418781762039*10 -12 Ф/мЭлектрическая постоянная
φВ – вольтПотенциал точки электрического поля
PВт – ваттМощность активная
QВар – вольт-ампер-реактивныйМощность реактивная
SВа – вольт-амперМощность полная
fГц — герцЧастота

Существуют десятичные приставки, которые используются в названии величины и служат для упрощения описания. Самые распространенные из них: мега, мили, кило, нано, пико. В таблице приведены и остальные приставки, кроме названных.

Десятичный множительПроизношениеОбозначение (русское/международное)
10 -30куэктоq
10 -27ронтоr
10 -24иоктои/y
10 -21зептоз/z
10 -18аттоa
10 -15фемтоф/f
10 -12пикоп/p
10 -9нанон/n
10 -6микромк/μ
10 -3миллим/m
10 -2сантиc
10 -1децид/d
10 1декада/da
10 2гектог/h
10 3килок/k
10 6мегаM
10 9гигаГ/G
10 12тераT
10 15петаП/P
10 18экзаЭ/E
10 21зетаЗ/Z
10 24йоттаИ/Y
10 27роннаR
10 30куэккаQ
Рабочий лист Закона Ома

— Основное электричество

Пусть сами электроны дадут вам ответы на ваши собственные «практические задачи»!

Примечания:

По моему опыту, ученикам требуется много практики с анализом цепей, чтобы стать профессионалом. С этой целью преподаватели обычно дают своим ученикам множество практических задач для решения и дают ответы, чтобы студенты могли проверить свою работу. Хотя этот подход позволяет учащимся хорошо разбираться в теории цепей, он не дает им полного образования.

Студентам нужна не только математическая практика. Им также нужны настоящие практические занятия по построению схем и использованию тестового оборудования. Итак, я предлагаю следующий альтернативный подход: студенты 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, которые они не получили бы, просто решая уравнения.

Другая причина для следования этому методу практики состоит в том, чтобы научить студентов научному методу : процессу проверки гипотезы (в данном случае математических предсказаний) путем проведения реального эксперимента.Студенты также разовьют реальные навыки устранения неполадок, поскольку они время от времени допускают ошибки при построении схемы.

Потратьте несколько минут вместе с классом на изучение некоторых «правил» построения схем до того, как они начнутся. Обсудите эти вопросы со своими учениками в той же сократовской манере, в которой вы обычно обсуждаете вопросы из рабочего листа, а не просто говорите им, что они должны и не должны делать. Я не перестаю удивляться тому, как плохо студенты усваивают инструкции, представленные в формате типичной лекции (монолога инструктора)!

Примечание для тех инструкторов, которые могут жаловаться на «потерянное» время, необходимое для того, чтобы студенты строили реальные схемы вместо математического анализа теоретических схем:

С какой целью студенты изучают ваш курс?

Если ваши учащиеся будут работать с реальными схемами, им следует по возможности учиться на реальных схемах.Если ваша цель — обучить физиков-теоретиков, то обязательно придерживайтесь абстрактного анализа! Но большинство из нас планирует, чтобы наши ученики делали что-то в реальном мире с образованием, которое мы им даем. «Потерянное» время, потраченное на построение реальных схем, окупится огромными дивидендами, когда им придет время применить свои знания для решения практических задач.

Кроме того, когда студенты создают свои собственные практические задачи, они учатся выполнять первичные исследования , что дает им возможность самостоятельно продолжить свое образование в области электротехники/электроники.

В большинстве наук реалистичные эксперименты гораздо сложнее и дороже поставить, чем электрические цепи. Профессора ядерной физики, биологии, геологии и химии хотели бы, чтобы их студенты применяли передовую математику в реальных экспериментах, не представляющих угрозы безопасности и стоящих меньше, чем учебник. Они не могут, а вы можете. Воспользуйтесь удобством, присущим вашей науке, и заставите ваших учеников практиковать математику на множестве реальных схем!

Работа, напряжение и мощность

Мне нравится, когда работает с на ламповых усилителях.Требуется работы , чтобы заставить их работать, но как только они работают , вся эта тяжелая работа действительно окупается. Это лишь некоторые из определений работы , которые не имеют смысла для физика вроде Георга Саймона Ома. По его мнению, для перемещения объекта против силы, противодействующей его движению, требуется работа. Таким образом, подъем вашего Hiwatt DR103 с пола на рабочий стол требует усилий, потому что вы перемещаете усилитель вверх, преодолевая противодействующую ему силу гравитации. С другой стороны, таскать Twin Reverb по кварталу совсем не проблема, потому что усилитель движется горизонтально — сила тяжести не препятствует движению в этом направлении.(Поэтому, когда дорожная бригада жалуется, просто вернитесь к этому руководству и объясните им, почему нет никакой работы.)

Перемещение усилителя с испытательного стенда на пол требует работы, в данном случае отрицательной работы, потому что направлению движения помогает сила тяжести. Если все это уже звучит странно, просто добавьте к этому понятие: работа не зависит от времени. Требуется определенное количество работы, чтобы поднять ваш DR103 на скамейку. Неважно, дернете ли вы его вверх за долю секунды или потратите 20 минут, чтобы поднять его по той же траектории.Это же объем работы.

Когда противодействующая сила измеряется в ньютонах, а расстояние, преодолеваемое противодействующей силой, измеряется в метрах, тогда работа, измеряемая в джоулях, равна силе, умноженной на расстояние:

Вт = Fд

Вопрос: сколько будет весить 30-килограммовый ламповый усилитель на Луне? Ответ: 30 кг. Оказывается, килограмм — это единица массы. Сила, о которой мы думаем, когда пытаемся поднять этот параллельный двухтактный лодочный якорь, равна массе, умноженной на ускорение свободного падения, которое равно 9.8 метров в секунду в квадрате. Когда мы умножаем количество килограммов на 9,8, мы получаем силу земного притяжения, измеряемую в ньютонах.

Проблема

Выходной трансформатор для вашего Traynor YGA-1 установлен вверх дном и весит 6,6 фунтов. Какая сила тяжести тянет его вниз?

Amp Books®
Решение

6,6 фунта — это 6,6/2,2 = 3 кг. Тогда сила тяжести в ньютонах

(3 кг)(9,8 м/с 2 ) = 29 Н



Проблема

Ваш винтаж 6.Выходной трансформатор весом 6 фунтов лежит на полу, когда вы вдруг решаете, что он идеально подойдет для вашего переиздания JTM45. Верх вашей скамьи находится на высоте 1,2 метра над полом. Сколько работы требуется, чтобы поднять трансформатор и поставить его на верстак? А если трансформатор стоит на полу в соседней комнате, что в 20 метрах?

Решение

В предыдущей задаче мы определили, что сила тяжести на объекте весом 6,6 фунта составляет 29 ньютонов. Тогда количество работы в джоулях равно

(29н)(1.2 м) = 35 Дж

Боковому движению не противодействует сила тяжести, и трансформатор в соседней комнате проходит такое же расстояние по вертикали. Следовательно, требуется такое же количество работы, 35 джоулей.

Напряжение

Противоположные заряды притягиваются. Словно заряды отталкиваются. Если мы двигаем отрицательный электрон к другому электрону, мы совершаем работу, потому что движемся против противодействующей силы. Перемещение двух электронов к двум другим электронам требует больше работы, потому что существует большая противодействующая сила.Нам часто нужен удобный способ описать, какая работа требуется для перемещения заряда из одной точки в другую. Это понятие – напряжение.

Если перемещение положительного заряда из точки В в точку А требует положительной работы, то говорят, что точка А имеет положительное напряжение по отношению к В. Напряжение в вольтах равно требуемой работе в джоулях, деленной на количество заряда в кулонах:

V = Вт/Q

Поскольку W и Q могут быть положительными или отрицательными, само собой разумеется, что V также может быть положительным или отрицательным.



Проблема

Требуется 1,6 кДж (1600 Дж) энергии для перемещения 1×10 20 электронов от пластины питания (точка A) через нагрузочный резистор пластины к пластине (точка B) вашего предусилителя JTM45. (Обратите внимание, что это противоположно реальному потоку электронов показано здесь.) Каково напряжение V на резисторе?

—       В         +BA300VDC
Решение

1×10 20 электронов представляют

(1×10 20 )(-1.6×10 -19 С) = -16С

заряда. Таким образом, +1,6 кДж работы требуется для перемещения -16C из точки A в точку B. Это означает, что потребуется +1,6 кДж работы для перемещения положительного заряда 16C из точки B в точку A. Таким образом, мы заключаем, что напряжение в A положителен по отношению к B на величину, равную

V = 1,6 кДж / 16C = 100 В

Таким образом, на резисторе от питания пластины к пластине происходит падение напряжения в 100 вольт.



Власть

Мощность — это мера количества работы или энергии, затрачиваемой с течением времени.При измерении в течение одной секунды количество джоулей звуковой энергии, создаваемой Ampeg SVT с шестью двухтактными силовыми лампами, работающими на полную мощность, будет намного больше, чем у Champ 5E1. В соответствии с той же концепцией не требуется дополнительной работы, чтобы быстро физически поднять ваш Hiwatt, но требуется больше энергии, поскольку работа выполняется в течение более короткого периода времени. Когда работа измеряется в джоулях, а время измеряется в секундах, тогда мощность в ваттах равна общей работе, деленной на общее время:

P = Вт/т

Проблема

Вам потребуется 2 секунды, чтобы стабильно поднять 6.Выходной трансформатор весом 6 фунтов от пола до верха скамейки, общее расстояние по вертикали 1,2 метра. Каково среднее количество энергии, которое вы расходуете, когда поднимаете его?

Решение

Ранее мы определили, что для подъема трансформатора требуется работа 35 Дж. Вы расходуете эту энергию за 2 секунды, поэтому средняя мощность в ваттах, передаваемая на трансформатор вашими руками и четырехглавыми мышцами, равна

P = 35 Дж / 2 с = 17 Вт

Связь между напряжением, током и мощностью

Мы видели, что напряжение между двумя точками указывает на количество работы, необходимой для перемещения заряда между двумя точками.Перевернув эту концепцию, работу можно определить как напряжение между двумя точками, умноженное на заряженный заряд, который был перемещен между ними:

Вт = ВК

Мы можем использовать эти понятия, чтобы вывести очень важную формулу для гитарных усилителей. Связь между напряжением, током и мощностью

P = W/t = (VQ)/t = V(Q/t) = VI

где переменная «I» используется для обозначения тока. Если I в амперах, а V в вольтах, то P в ваттах.



Проблема

Постоянный ток 11 мА протекает через дроссель Fender Bassman 5F6-A при отсутствии гитарного сигнала.Дроссель не является идеальной катушкой индуктивности, потому что его внутренние обмотки имеют сопротивление постоянному току, которое вызывает падение на нем 1,2 вольта. Какую мощность дроссель выделяет в виде тепла?

Решение

Поскольку напряжение на дросселе и ток через него постоянны (ну, может быть, небольшие пульсации переменного тока), мощность, выделяемая в виде тепла, измеренная в милливаттах, равна

(1,2 В) (11 мА) = 13 мВт

Проблема

Катодный резистор 47 Ом в усилителе мощности Vox AC30 рассчитан на максимальную мощность 10 Вт.На холостом ходу напряжение на нем обычно 10 вольт. Каким должен быть средний ток через резистор, чтобы произвести 10 Вт тепла?

СЛЕДУЩАЯ СТРАНИЦА

Уравнения формулы коэффициента мощности — RF Cafe

Коэффициент мощности измеряет фазовый угол между мгновенным напряжением и мгновенным током в цепи. Напряжение ( E ) опережает ток ( I ) на 90° в индуктивной ( L ) цепи а напряжение ( E ) отстает от тока ( I ) на 90° в емкостной ( C ) цепи.

Популярная мнемоника ELI ICE человек, так как E ведет (идущий впереди) I в ELI, а E отстает (идет после) I в ICE.

 

коэффициент мощности (P f ) = cos (q)
Полная мощность (P) = I * В
Истинная мощность = P
I = ток
q = фазовый угол
В = Напряжение

 

Силовые формулы
Полная мощность

P = I * V

P = I 2 * Р

Р = В 2 / Р

Истинная мощность

P = I * V * cos (q)

P = I 2 * Z * cos (q)

P = V 2 * cos (q) / Z

P = P a * P f

Полное сопротивление

Z = В 2 * cos (q) / P

Z = P / [I 2 * cos (q)]

Ток

I = P / [V * cos (q)]

I = sqrt {P / [Z * cos (q)]}

Напряжение

В = P / [I * cos (q)]

В = sqrt [P * Z/cos(q)]

 

где

P = мощность в ваттах

V = напряжение в вольтах

I = ток в амперах

R = сопротивление в Омах (Ом)

Z = импеданс в Омах (Ом)

q = фазовый угол между I и V в градусах

P a = полная мощность в вольт·амперах (ВА)

P f = коэффициент мощности

Связь между током и напряжением конденсатора

Конденсаторы накапливают энергию для последующего использования.Напряжение и ток конденсатора связаны. Соотношение между напряжением конденсатора и током определяет его емкость и мощность. Чтобы увидеть, как связаны ток и напряжение конденсатора, вам нужно взять производную уравнения емкости q(t) = Cv(t) , что равно

Поскольку dq(t)/dt — это ток через конденсатор, вы получаете следующее соотношение i-v :

Это уравнение говорит вам, что когда напряжение на конденсаторе не меняется, ток не течет; чтобы ток протекал, напряжение должно измениться.Для постоянного источника батареи конденсаторы действуют как разомкнутые цепи, потому что ток не течет.

Напряжение на конденсаторе изменяется плавно (и его производные тоже являются плавно изменяющимися функциями), поэтому мгновенных скачков напряжения нет.

Точно так же, как у вас нет провалов в скорости, когда вы ускоряете или замедляете свой автомобиль, у вас нет провалов в напряжениях. Масса автомобиля обеспечивает плавный переход от 55 миль в час к 60 милям в час.

Подобным образом можно представить емкость C как массу в мире схем, которая вызывает плавный переход при изменении напряжения от одного значения к другому.

Чтобы выразить напряжение на конденсаторе через ток, вы интегрируете предыдущее уравнение следующим образом:

Второй член в этом уравнении представляет собой начальное напряжение на конденсаторе в момент времени t = 0,

Вы можете увидеть характеристики i-v на графиках, показанных здесь.Левая диаграмма определяет линейную зависимость между зарядом q , накопленным в конденсаторе, и напряжением v на конденсаторе. На правой диаграмме показана зависимость тока между током и производной напряжения dv C (t)/dt на конденсаторе в зависимости от времени t .

Думайте о емкости C как о константе пропорциональности, подобно тому, как резистор действует как константа в законе Ома.

Ток, напряжение и французское сопротивление

На прошлой неделе у наших первых студентов-естественников было первое лабораторное занятие по электрическим цепям. С электричеством на лекциях еще не встречались, поэтому я потратил некоторое время на объяснение понятий тока и напряжения.

В сущности, ток — это поток электрического заряда по цепи (измеряется в амперах), а напряжение — это энергия, которая управляет током (и измеряется в вольтах).Я считаю полезным думать о них с точки зрения причины и следствия; ток будет течь в цепи только при приложении напряжения. В простых схемах эта энергия подается в виде батареи постоянного тока (или источника напряжения), которая пропускает ток через некоторое устройство (или резистор ) в цепи.

Лампа (или резистор) загорается, когда через нее проходит ток , завершает цепь

Можно было бы ожидать, что существует простая зависимость между напряжением и током, и действительно, немецкий ученый Георг Ом обнаружил, что для многих материалов существует линейная зависимость между ними. Закон Ома утверждает, что ток I , проходящий через материал, подключенный к напряжению В , определяется простым уравнением I = V/R . Здесь 1 /R является константой пропорциональности и называется электрическим сопротивлением и вы можете понять почему из уравнения: материал с очень большим значением R почти не пропускает ток (плохой проводник), в то время как материал с очень маленькими R будет давать большой ток при том же напряжении (хороший проводник).Таким образом, этот термин имеет точно такое же значение, как и в обычной речи, т.е. французского сопротивления. Сопротивление измеряется в вольтах на ампер, также известном как омы (Ом).

Многие материалы имеют линейную зависимость между напряжением и током – наклон графика соответствует сопротивлению материала

В ходе эксперимента учащиеся прикладывают серию напряжений к неизвестному сопротивлению в цепи и записывают соответствующие токи. Затем график зависимости напряжения от тока позволяет им проверить линейность отношения, а сопротивление оценивается по наклону линии.(Строго говоря, действительно следует откладывать напряжение по оси x, поскольку оно является независимой переменной, но расчет проще, если напряжение находится по оси y).

Измерение тока и напряжения

Все вышеперечисленное в принципе нормально. Тем не менее, новички находят измерения довольно сложными на практике. У них проблемы с подключением схемы, потому что они путаются между измерением тока, протекающего через устройство, и напряжения через его.Крайне важно понимать разницу между ними, и я подозреваю, что современный мультиметр усугубляет путаницу.

Амперметр считывает ток, протекающий через резистор, а вольтметр считывает напряжение на нем. График зависимости напряжения от тока дает измерение сопротивления

Когда я был студентом, ток измерялся путем пропускания тока через амперметр (обозначен на схеме A ), аналоговый прибор с красивым большим циферблатом, калиброванный в амперах или миллиамперах.Напряжение на резисторе измеряли, подключив другой прибор, вольтметр, через к выводам резистора; этот вольтметр представлял собой отдельный измеритель со шкалой, откалиброванной в вольтах (обозначен на схеме V ). Таким образом, амперметр всегда подключался в серии к резистору/устройству, а вольтметр всегда подключался через него (в параллельно ).

  

Ток измеряется путем пропускания его через амперметр (L), а напряжение измеряется путем подключения вольтметра (R)

В настоящее время для обоих используются одинаковые инструменты; для измерения тока пропускают ток через клеммы мультиметра с пометкой «ток», а основная шкала на измерителе переключается на шкалу ампер.Для измерения напряжения соединяют концы резистора с клеммами, помеченными как «напряжение» на идентичном мультиметре, и циферблат переключается на вольты. Звучит просто, но легко подключиться не к тем клеммам, не получить показания или перегореть предохранитель в счетчике. Более тонко, я думаю, умная схема внутри мультиметра скрывает тот факт, что ток проходит от до , а напряжение падает от до . В целом, я подозреваю, что студенты лучше поймут схемы, если мы вернемся к отдельным приборам для измерения тока и напряжения…

Таинственный мультиметр. Для измерения тока провода подключаются к розеткам с пометкой «общий» и «амперы»; для измерения напряжения подключаются к розеткам с пометкой «общий» и «напряжение».

Примечания

1. Если к резистору 15 кОм приложить напряжение 12 В, какой ток протекает в цепи? Сколько электронов в секунду представляет этот ток? ( Ответ: 0,8 мА, 5,0 x 10 15 электронов )

2.Что произойдет с током, если один конец резистора случайно коснется другого? ( Ответ: сопротивление цепи падает почти до нуля, а ток становится очень большим – не пытайтесь повторить это в лаборатории!)

3. Неправильное название закона Ома — это не универсальный закон природы, а просто свойство некоторых материалов (многие материалы нелинейно реагируют на напряжение, включая вашего кота).

4. Из закона Ома может показаться, что материал с нулевым сопротивлением может давать бесконечный ток! Такие материалы неизвестны; отношение просто недействительно для этих материалов.Однако некоторые материалы имеют чрезвычайно низкое сопротивление при очень низких температурах, известные как сверхпроводники . Хорошее применение сверхпроводимости можно найти на Большом адронном коллайдере, где протоны направляются по кольцу с помощью магнитов из сверхпроводящего материала: это значительно снижает потребление энергии, но проблема в том, что весь ускоритель должен поддерживаться при чрезвычайно низких температурах. во время экспериментов.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Родственные

Определение напряжения в физике

Напряжение представляет собой электрическую потенциальную энергию на единицу заряда.Если единицу электрического заряда поместить в определенное место, напряжение указывает на его потенциальную энергию в этой точке. Другими словами, это измерение энергии, содержащейся в электрическом поле или электрической цепи в данной точке. Она равна работе, которую пришлось бы совершить единице заряда против электрического поля, чтобы переместить заряд из одной точки в другую.

Напряжение является скалярной величиной; у него нет направления. Закон Ома гласит, что напряжение равно произведению силы тока на сопротивление.

Единицы напряжения

Единицей напряжения в СИ является вольт, так что 1 вольт = 1 джоуль/кулон. Обозначается буквой V. Вольт назван в честь итальянского физика Алессандро Вольта, который изобрел химическую батарею.

Это означает, что один кулон заряда получит один джоуль потенциальной энергии, когда он перемещается между двумя местами, где разность электрических потенциалов составляет один вольт. При напряжении 12 между двумя точками один кулон заряда получит 12 джоулей потенциальной энергии.

Шестивольтовая батарея имеет потенциал для одного кулона заряда, чтобы получить шесть джоулей потенциальной энергии между двумя точками. Батарея на девять вольт имеет потенциал для одного кулона заряда, чтобы получить девять джоулей потенциальной энергии.

Как работает напряжение

Более конкретным примером напряжения из реальной жизни является резервуар для воды со шлангом, идущим снизу. Вода в баке представляет собой накопленный заряд. Требуется работа, чтобы наполнить бак водой. Это создает запас воды, как это происходит при разделении заряда в батарее.Чем больше воды в баке, тем выше давление и вода может выйти через шланг с большей энергией. Если бы в баке было меньше воды, он вышел бы с меньшим количеством энергии.

Этот потенциал давления эквивалентен напряжению. Чем больше воды в баке, тем больше давление. Чем больше заряд хранится в аккумуляторе, тем больше напряжение.

Когда вы открываете шланг, поток воды течет. Давление в баке определяет, насколько быстро оно вытекает из шланга. Электрический ток измеряется в Амперах или Амперах.Чем больше у вас вольт, тем больше ампер для тока, так же, как и чем больше у вас давление воды, тем быстрее вода будет вытекать из резервуара.

Однако на ток также влияет сопротивление. В случае со шлангом это ширина шланга. Широкий шланг позволяет пропускать больше воды за меньшее время, а узкий шланг сопротивляется потоку воды. При электрическом токе также может быть сопротивление, измеряемое в омах.

Закон Ома гласит, что напряжение равно произведению силы тока на сопротивление.V = I * R. Если у вас есть 12-вольтовая батарея, но ваше сопротивление составляет два Ома, ваш ток будет шесть ампер. Если бы сопротивление было 1 Ом, сила тока была бы 12 ампер.

.

0 comments on “Напряжение формула через силу тока: Закон Ома онлайн — формулы и калькулятор

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.