Закон ома замкнутой цепи: Закон Ома для полной (замкнутой) цепи

Закон Ома для полной (замкнутой) цепи

Закон Ома для полной цепи определяет значение тока в реальной цепи, который зависит не только от сопротивления нагрузки, но и от сопротивления самого источника тока. Другое название этого закона — закон Ома для замкнутой цепи. Рассмотрим смысл закона Ома для полной цепи более подробно.

Потребители электрического тока (например, электрические лампы) вместе с источником тока образуют замкнутую электрическую цепь. На рисунке 1 показана замкнутая электрическая цепь, состоящая из автомобильного аккумулятора и лампочки.

Рисунок 1. Замкнутая цепь, поясняющея закон Ома для полной цепи.

Ток, проходящий через лампочку, проходит также и через источник тока. Следовательно, проходя по цепи, ток кроме сопротивления проводника встретит еще и то сопротивление, которое ему будет оказывать сам источник тока (сопротивле­ние электролита между пластинами и сопротивление пограничных слоев электролита и пластин). Следовательно, общее сопротивление замкнутой цепи будет складываться из сопротивления лампочки и сопротивления источника тока.

Сопротивление нагрузки, присоединенной к источнику тока, принято называть внешним сопротивлением, а со­противление самого источника тока — внутренним со­противлением. Внутреннее сопротивление обозначается буквой r.

Если по цепи, изображенной на рисунке 1, протекает ток I, то для поддержания этого тока во внешней цепи согласно за­кону Ома между ее концами должна существовать раз­ность потенциалов, равная I*R. Но этот же ток I протекает и по внутренней цепи. Следовательно, для поддержания тока во внутренней цепи, также необходимо существование разности потенциалов между концами сопротивления r. Эта разность потенциалов па закону Ома должна быть равна I*r.

Поэтому для поддержания тока в цепи электродвижущая сила (ЭДС) аккумулятора должна иметь величину:

E=I*r+I*R

Эта формула показывает, что электродвижущая сила в цепи равна сумме внешнего и внутреннего падений напряжения. Вынося I за скобки, получим:

E=I(r+R)

или

I=E/(r+R)

Две последние формулы выражают закона Ома для полной цепи.

Закон Ома для полной замкнутой цепи формулируется так: сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональ­на ЭДС в цепи и обратно пропорциональ­на общему сопротивлению цепи.

Под общим со­противлением подразумевается сумма внешнего и внутреннего сопротивлений.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Закон Ома для замкнутой цепи

Каждый специалист, ремонтирующий и обслуживающий электроустановки, должен хорошо знать и применять на практике закон Ома для замкнутой цепи. Это действительно так, поскольку закономерности, открытые немецким физиком Георгом Омом, лежат в основе всей электротехники. Данный закон стал весомым вкладом в дальнейшее развитие научных знаний в области электричества.

Физические свойства закона Ома

Прямая взаимосвязь между силой тока, напряжением, подведенным к сети, и сопротивлением проводника была обнаружена Омом в 1826 году. В дальнейшем, понятие напряжения было заменено на более точный термин – электродвижущую силу (ЭДС). После теоретического обоснования этой зависимости был выведен закон для замкнутой цепи. Его важной особенностью считается обязательное отсутствие какого-либо внешнего возмущения. Поэтому стандартные формулировки потеряют свою актуальность, если, например, поместить проводник в переменное магнитное поле.

Для экспериментов по выводу закона использовалась простейшая схема, состоящая из источника питания, обладающего ЭДС и подключенных к нему двух выводов, соединенных с резистором. В проводнике начинают в определенном направлении перемещаться элементарные частицы, несущие заряд. Таким образом, сила тока представляется в виде отношения ЭДС к общему сопротивлению всей цепи: I = E/R.

В представленной формуле Е – является электродвижущей силой, измеряемой в вольтах, I – сила тока в амперах, а R выступает в роли электрического сопротивления резистора, измеряемого в омах. При этом, учитываются все составляющие сопротивления и при расчетах используется их суммарное значение. Они включают сопротивление самого резистора, проводника (r) и источника питания (r0). Окончательно формула будет выглядеть так: I = E/(R+r+r0).

Если значение внутреннего сопротивления источника тока r0 превышает сумму R+r, то в этом случае отсутствует зависимость силы тока от характеристик подключенной нагрузки, а источник ЭДС исполняет роль источника тока. Когда r0 ниже суммы R+r, получается обратная пропорция тока с суммарным внешним сопротивлением, а напряжение поступает за счет источника питания.

Закон Ома для выполнения расчетов

Точные расчеты требуют учета всех потерь напряжения, в том числе и в местах соединений. Для определения электродвижущей силы на выводах источника тока замеряется разность потенциалов при разомкнутой цепи, когда нагрузка полностью отключена. В этом случае применяется не только закон Ома для замкнутой цепи, но и закон, действующий для участка цепи. Данный участок считается однородным, поскольку здесь принимается в расчет только разность потенциалов, без учета ЭДС. Это дает возможность рассчитать каждый элемент электрической цепи по формуле I=U/R, в которой U является разностью потенциалов или напряжением, измеряемым в вольтах.

Замеры выполняются с помощью вольтметра при подключении щупов к выводам нагрузки или сопротивления. Полученное значение напряжения будет всегда ниже электродвижущей силы. Это наиболее распространенная формула, позволяющая найти любую составляющую при наличии двух известных.

Закон Ома для замкнутой цепи имеет много общего с законом, выведенным для магнитной цепи. В этой системе проводник выполнен в виде замкнутого магнитопровода. В качестве источника выступает обмотка катушки по виткам которой протекает электрический ток. Появляющийся магнитный поток (Ф) замыкается на магнитопровод и начинает циркулировать по контуру. Он находится в непосредственной зависимости от магнитодвижущей силы и сопротивления материала, через который проходит. Данное явление выражено формулой Ф=F/Rm, в которой F представляет собой магнитодвижущую силу, а Rm служит сопротивлением, вызывающим затухание.

Как рассчитать цепи

Формулировка закона Ома для полных замкнутых цепей и электрических контурах

При проектировании и ремонте схем различного назначения обязательно учитывается закон Ома для полной цепи. Поэтому тем, кто собирается этим заниматься, для лучшего понимания процессов этот закон надо знать. Законы Ома разделяют на две категории:

  • для отдельного участка электрической цепи;
  • для полной замкнутой цепи.

В обоих случаях учитывается внутреннее сопротивление в структуре источника питания. В вычислительных расчетах используют закон Ома для замкнутой цепи и другие определения.

Общее определение, формула расчета с буквенными обозначениями

Простейшая схема с источником ЭДС

Чтобы понять закон Ома для полной цепи, для наглядности изучения рассматривается самая простая схема с минимальным количеством элементов, ЭДС и активной резистивной нагрузки. Можно прибавить в комплект соединительные провода. Для питания идеально подходит автомобильный аккумулятор 12В, он рассматривается как источник ЭДС со своим сопротивлением в элементах конструкции.

Элементы схемы

Роль нагрузки играет обычная лампа накаливания с вольфрамовой спиралью, которая имеет сопротивление в несколько десятков Ом. Данная нагрузка преобразует электрическую энергию в тепловую. Всего несколько процентов расходуются на излучение потока света. При расчете таких схем применяют закон Ома для замкнутой цепи.

Принцип пропорциональности

Экспериментальными исследованиями в процессе измерений величин при разных значениях параметров полной цепи:

  • Силы тока – I А;
  • Суммы сопротивлений батареи и нагрузки – R+r измеряют в омах;
  • ЭДС – источник тока, обозначают как Е. измеряется в вольтах

было замечено, что сила тока имеет прямо пропорциональную зависимость относительно ЭДС и обратную пропорциональную зависимость относительно суммы сопротивлений, которые замыкаются последовательно в контуре цепи. Алгебраически это сформулируем следующим образом:

Подключение лампы к аккумуляторной батарее

Рассматриваемый пример схемы с замкнутым контуром цепи – с одним источником питания и одним внешним элементом сопротивления нагрузки в виде лампы со спиралью накаливания. При расчете сложных схем с несколькими контурами и множеством элементов нагрузки применяют закон Ома для всей цепи и другие правила. В частности надо знать законы Киргофа, понимать, что такое двухполюсники, четырехполюсники, отводящие узлы и отдельные ветви. Это требует детального рассмотрения в отдельной статье, раньше этот курс ТЭРЦ (теория электро- радиотехнических цепей) в институтах учили не менее двух лет. Поэтому ограничиваемся простым определением только для полной электрической цепи.

Особенности сопротивлений в источниках питания

Важно! Если сопротивление спирали на лампе мы видим на схеме и в реальной конструкции, то внутреннего сопротивления в конструкции гальванической батарейки, или аккумулятора, не видно. В реальной жизни, даже если разобрать аккумулятор, найти сопротивление невозможно, оно не существует как отдельная деталь, иногда его отображают на схемах.

Схема с отображением сопротивления источника ЭДС

Внутреннее сопротивление создается на молекулярном уровне. Токопроводящие материалы аккумулятора или другого источника питания генератора с выпрямителем тока не обладают 100% проводимостью. Всегда присутствуют элементы с частицами диэлектрика или металлов другой проводимости, это создает потери тока и напряжения в батарее. На аккумуляторах и батарейках нагляднее всего отображается влияние сопротивления элементов конструкции на величину напряжения и тока на выходе. Способность источника выдавать максимальный ток определяет чистота состава токопроводящих элементов и электролита. Чем чище материалы, тем меньше значение r, источник ЭДС выдает больший ток. И, наоборот, при наличии примесей ток меньше, r увеличивается.

В нашем примере аккумулятор имеет ЭДС 12В, к нему подключается лампочка, способная потреблять мощность 21 Вт, в этом режиме спираль лампы раскаляется до максимально допустимого накала. Формулировка проходящего через нее тока записывается как:

I = P\U = 21 Вт / 12В = 1,75 А.

Закон Ома для участка цепи

При этом спираль лампы горит в половину накала, выясним причину этого явления. Для расчетов сопротивления общей нагрузки (R + r) применяют законы Ома для отдельных участков цепей и принципы пропорциональности:

(R + r) = 12\ 1,75 = 6,85 Ом.

Возникает вопрос, как выделить из суммы сопротивлений величину r. Допускается вариант – измерить мультиметром сопротивление спирали лампы, отнять его от общего и получить значение r – ЭДС. Этот способ будет не точен – при нагревании спирали сопротивление значительно изменяет свою величину. Очевидно, что лампа не потребляет заявленной в ее характеристиках мощности. Ясно, что напряжение и ток для накаливания спирали малы. Для выяснения причины измерим падение напряжения на аккумуляторе при подключенной нагрузке, к примеру, оно будет 8 Вольт. Предположим, что сопротивление спирали рассчитывается с использованием принципов пропорциональности:

U/ I = 12В/1,75А = 6,85 Ом.

При падении напряжения сопротивление лампы остается постоянным, в этом случае:

  • I = U/R = 8В/6,85 Ом = 1,16 А при требуемом 1.75А;
  • Потери по току = (1,75 -1.16) = 0,59А;
  • По напряжению = 12В – 8В = 4В.

Потребляемая мощность будет Р = UxI = 8В х 1.16А = 9,28 Вт вместо положенных 21 Вт. Выясняем, куда уходит энергия. За пределы замкнутого контура не может, остаются только провода и конструкция источника ЭДС.

Сопротивление ЭДС – r можно вычислить, используя потерянные величины напряжения и тока:

r = 4В/0.59А = 6,7 Ом.

Получается внутреннее сопротивление источника питания «сжирает» половину выделяемой энергии на себя, и это, конечно, не нормально.

Такое бывает в старых отработавших свой срок или бракованных аккумуляторах. Сейчас производители стараются следить за качеством и чистотой применяемых токоведущих материалов, чтобы снизить потери. Для того чтобы в нагрузку отдавалась максимальная мощность, технологии изготовления источников ЭДС контролируют, чтобы величина не превышала 0,25 Ом.

Зная закон Ома для замкнутой цепи, используя постулаты пропорциональности, можно легко вычислить необходимые параметры для электрических цепей для определения неисправных элементов или проектирования новых схем различного назначения.

Видео

Оцените статью:

разница с выражением для участка контура, определение, формула

Среди известных широкой общественности физических формул лидирует E=mc2. По популярности с ней может соперничать только U=IR. Это простое выражение имеет фундаментальное значение для электротехники и описывает математически соотношение между параметрами участка электрической цепи. Менее известен закон Ома для полной цепи, который рассматривает нагрузку неотделимо от источника напряжения.

Основные понятия

Электрический ток течёт, когда замкнутый контур позволяет электронам перемещаться от высокого потенциала к более низкому в цепи. Иначе говоря, ток требует источника электронов, обладающего энергией для приведения их в движение, а также точки их возвращения отрицательных зарядов, для которой характерен их дефицит. Как физическое явление ток в цепи характеризуется тремя фундаментальными величинами:

  • напряжение;
  • сила тока;
  • сопротивление проводника, по которому движутся электроны.

Сила и напряжение

Сила тока (I, измеряется в Амперах) есть объём электронов (заряд), перемещающихся через место в цепи за единицу времени. Иными словами, измерение I — это определение количества электронов, находящихся в движении. Важно понимать, что термин относится только к движению: статические заряды, например, на клеммах неподсоединённой батареи, не имеют измеряемого значения I. Ток, который протекает в одном направлении, называется постоянным (DC), а периодически изменяющий направление — переменным (AC).

Вольт — единица измерения, применяемая для электрической разницы потенциалов, самого потенциала и электродвижущей силы. Термин напряжение (U) относится к электрической разности потенциалов между точками. Любые статические заряды имеют значение в Вольтах, а величина их разности определяется как U.

Напряжение можно проиллюстрировать таким явлением, как давление, или как разность потенциальной энергии предметов под воздействием гравитации. Для того чтобы создать этот дисбаланс, нужно затратить предварительно энергию, которая и будет реализована в движении при соответствующих обстоятельствах. Например, в падении груза с высоты реализуется работа по его подъёму, в гальванических батареях разность потенциалов на клеммах образуется за счёт преобразования химической энергии, в генераторах — в результате воздействия электромагнитного поля.

Сопротивление проводников

Независимо от того, насколько хорош обычный проводник, он никогда не будет пропускать сквозь себя электроны без какого-либо сопротивления их движению. Можно рассматривать сопротивление как аналог механического трения, хотя это сравнение не будет совершенным. Когда ток протекает через проводник, некоторая разность потенциалов преобразуется в тепло, поэтому всегда будет падение напряжения на резисторе. Электрические обогреватели, фены и другие подобные устройства предназначены исключительно для рассеивания электрической энергии в виде тепла.

Упрощённо сопротивление (обозначается как R) является мерой того, насколько поток электронов тормозится в цепи. Оно измеряется в Омах. Проводимость резистора или другого элемента определяется двумя свойствами:

  • геометрией;
  • материалом.

Форма имеет важнейшее значение, это очевидно на гидравлической аналогии: протолкнуть воду через длинную и узкую трубу гораздо тяжелее, чем через короткую и широкую. Материалы играют определяющую роль. Например, электроны могут свободно перемещаться в медном проводе, но не способны протекать вообще через такие изоляторы, как каучук, независимо от их формы. Кроме геометрии и материала, существуют и другие факторы, влияющие на проводимость.

Закон для участка цепи

Существует фундаментальная связь между напряжением, током и проводимостью. Это знаменитое уравнение называется законом Ома, и его можно отобразить тремя эквивалентными способами:

Выраженный в словах он звучит так: ток, протекающий через проводник между двумя контактами, прямо пропорционален напряжению на этих контактах. Первые два выражения фиксируют константу пропорциональности между током и напряжением. Последнее можно рассматривать как определение для единичного резистора — элемента, позволяющего протекать единице тока под единичным напряжением.

Приведённые математические соотношения — основа для электротехники и электроники. Закон был назван в честь немецкого физика Георга Симона Ома, который в монографии, опубликованной в 1827 г., описал измерения приложенного напряжения и тока с помощью простых электрических цепей, состоящих из проводов различной длины.

Исследователь объяснил свои экспериментальные результаты несколько сложнее, чем отражено в приведённых уравнениях, известных в современной физике как неполный закон Ома. Для того чтобы сформулировать закон Ома для полной электрической цепи, необходимо оперировать понятиями внутреннего сопротивления источника тока и электродвижущей силы.

Электродвижущая сила

Перемещение электронов в любом источнике создаётся с помощью сторонних сил. Их природа может быть различной. В гальванических элементах или аккумуляторах они возникают в результате электрохимических процессов. В генераторах тока они появляются как результат движения проводников в магнитном поле. Источник тока в электрической схеме играет ту же роль, что и насос, перекачивающий жидкость в замкнутой гидравлической системе.

Под воздействием внешних сил заряды двигаются внутри источника тока против сил электростатического поля. Это позволяет поддерживать постоянный ток в замкнутом контуре до тех пор, пока работают внешние силы. Физическая величина, равная отношению затраченной энергии сторонних сил на перемещение заряда, называется электродвижущей силой источника тока. Она может быть представлена формулой ℰ = A/q. В этом выражении:

  • ℰ — ЭДС в вольтах;
  • A — работа в джоулях;
  • q — заряд в кулонах.

По аналогии с замкнутой гидравлической системой и насосом, электрические заряды протекают непрерывно по всему контуру, и привести их в движение могут только внешние силы. Это означает, что работу по перемещению заряда любым источником можно рассматривать как ЭДС и измерять в вольтах. Вывод о модели цепи с источником, в которой протекает ток, как о замкнутом контуре крайне важен для понимания закона Ома для полного участка цепи.

Внешнее и внутреннее сопротивление

Все батареи и генераторы обладают внутренним сопротивлением: электроды и электролиты неабсолютные проводники, как и провода обмоток электрических машин. Оно может варьироваться от тысячных долей ома до нескольких ом. Этот физический параметр является ключевым в законе Ома для всей цепи. В качестве математических моделей для рассмотрения и иллюстрации электрических процессов различают:

  • Идеальный источник тока (ИИТ). Генерирует электрический ток, не зависящий от изменений напряжения. Внутреннее сопротивление ИИТ бесконечно, напряжение полностью определяется подключённой схемой. Ни один физический источник тока не может работать в условиях разрыва цепи, поэтому ИИТ возможен только в качестве абстрактной модели.
  • Идеальный источник напряжения (ИИН). Представляет собой устройство, поддерживающее постоянное выходное напряжение независимо от тока, протекающего по контуру. Обладает нулевым внутренним сопротивлением. ИИН удобен для моделирования практических источников, которые можно представить как ИНН с подключённым резистором.

Внутренне сопротивление источника электрической энергии является фактором обеспечения максимальной мощности для подключённой к нему нагрузки. Наиболее эффективный перенос энергии происходит, когда внешнее сопротивление значительно превышает внутреннее у источника.

Например, свинцово-кислотные аккумуляторы автомобиля, благодаря низкому внутреннему сопротивлению, способны создавать относительно высокие токи при сравнительно низком напряжении. Однако, с другой стороны, высоковольтные источники должны иметь высокое внутренне сопротивление, чтобы ограничить количество тока, протекающего в результате случайного короткого замыкания.

Полный закон

Выражение U=IR описывает явления во фрагменте электрической цепи, через которую протекает ток. В этом уравнении не принимается во внимание наличие источников. Если исправить такое упрощение, то можно получить формулу закона Ома для полной цепи: ℰ =I (R+r).

В этом уравнении предусмотрено наличие в контуре источника питания электродвижущей силы ℰ c внутренним сопротивлением r. Поскольку ЭДС — практически величина, зависящая от внешних сил, то физический смысл имеет расчёт силы тока для полной цепи при помощи выражения: I=ℰ/(R+r).

Таким образом, полный постулат Ома гласит о зависимости силы тока в замкнутом контуре от внутреннего сопротивления его источника, то есть учитывает сопротивление электролита и электродов для гальванических элементов и проводимость обмоток генераторов. Основное практическое применение — расчёт силы тока в линейных электрических цепях DC, определение мощности и импеданса любых элементов цепи.

Закон Ома для участка цепи, формула, определение

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД), инженерно технические системы (ИТС)

Закон Ома для участка цепи, безусловно, можно описать известной из школьного курса физики формулой: I=U/R, но некоторые изменения и уточнения внести, думаю, стоит.

Возьмем замкнутую электрическую цепь (рисунок 1) и рассмотрим ее участок между точками 1-2. Для простоты я взял участок электрической цепи, не содержащий источников ЭДС (Е).

Итак, закон Ома для рассматриваемого участка цепи имеет вид:

φ1-φ2=I*R, где

  • I — ток, протекающий по участку цепи.
  • R — сопротивление этого участка.
  • φ1-φ2 — разность потенциалов между точками 1-2.

Если учесть, что разность потенциалов это напряжение, то приходим к производной формулы закона Ома, которая приведена в начале страницы: U=I*R

Это формула закона Ома для пассивного участка цепи (не содержащего источников электроэнергии).

В неразветвленной электрической цепи (рис.2) сила тока во всех участках одинакова, а напряжение на любом участке определяется его сопротивлением:

  • U1=I*R1
  • U2=I*R2
  • Un=I*Rn
  • U=I*(R1+R2+…+Rn

Отсюда можно получить формулы, которые пригодятся при практических вычислениях. Например:

U=U1+U2+…+Un или U1/U2/…/Un=R1/R2/…/Rn

Расчет сложных (разветвленных) цепей осуществляется с помощью законов Кирхгофа.

ПРАВИЛО ЗНАКОВ ДЛЯ ЭДС

Перед тем как рассмотреть закон Ома для полной (замкнутой) цепи приведу правило знаков для ЭДС, которое гласит:

Если внутри источника ЭДС ток идет от катода (-) к аноду (+) (направление напряженности поля сторонних сил совпадает с направлением тока в цепи, то ЭДС такого источника считается положительной (рис.3.1). В противном случае — ЭДС считается отрицательной (рис.3.2).

Практическим применением этого правила является возможность приведения нескольких источников ЭДС в цепи к одному с величиной E=E1+E2+…+En, естественно, с учетом знаков, определяемых по вышеприведенному правилу. Например (рис.3.3) E=E1+E2-E3.

При отсутствии встречно включенного источника E3 (на практике так почти никогда не бывает) имеем широко распространенное последовательное включение элементов питания, при котором их напряжения суммируются.

ЗАКОН ОМА ДЛЯ ПОЛНОЙ ЦЕПИ

Закон Ома для полной цепи — его еще можно назвать закон ома для замкнутой цепи, имеет вид I=E/(R+r).

Приведенная формула закона Ома содержит обозначение r, которое еще не упоминалось. Это внутреннее сопротивление источника ЭДС.

Оно достаточно мало, в большинстве случаев при практических расчетах им можно пренебречь (при условии, что R>>r — сопротивление цепи много больше внутреннего сопротивления источника). Однако, когда они соизмеримы, пренебрегать величиной r нельзя.

Как вариант можно рассмотреть случай, при котором R=0 (короткое замыкание). Тогда приведенная формула закона Ома для полной цепи примет вид: I=E/r, то есть величина внутреннего сопротивления будет определять ток короткого замыкания. Такая ситуация вполне может быть реальной.

Закон Ома рассмотрен здесь достоточно бегло, но приведенных формул достаточно для проведения большинства расчетов, примеры которых, по мере размещения других материалов я буду приводить.

© 2012-2022 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов


Законы Ома для участка цепи и для полной цепи

Автор Alexey На чтение 4 мин. Просмотров 13.4k. Опубликовано Обновлено

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

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

Закон Ома для участка цепи

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

I = U/ R

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

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

U = I*R

R = U / I

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

Закон Ома для замкнутой цепи

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

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

I = E/ Rвн+r

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

Закон Ома для неоднородного участка цепи

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

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

I = U/ R = f1 – f2 + E/ R

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

R – общее сопротивление нелинейного участка цепи

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

Закон Ома для переменного тока

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

Закон Ома для переменного тока выглядит так:

I = U/ Z

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

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

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

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

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

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

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

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

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

простыми словами для участка цепи, для полной цепи

Несмотря на свою простоту, закон Ома является фундаментальным. Он позволяет рассчитывать параметры электрической цепи, обеспечивающих её работоспособность. Хотя этот закон и был выведен в начале 19 века, он активно применяется и сейчас. При его использовании важно понимать, какие физические процессы он отражает, как правильно их применять.

Первоначальная и современная формулировка

Этот, на первый взгляд, простой закон был сформулирован немецким физиком Георгом Омом в 1826 году. Соответствующую научную статью он опубликовал в следующем году.

Интересно отметить, что появление этой работы не вызвало ажиотажа. Научная общественность оценила открытие Ома лишь после публикации работ физика Пулье аналогичного содержания в 1830 году. В 1833 Ом получил степень доктора в Нюрнбергском университете. В 1872 году единица измерения сопротивления стала называться Омом. В самой простой форме закон для участка цепи звучит так:

Закон носит эмпирический характер, так как он выражает обобщенный анализ большого количества опытных данных.

Сейчас формула закона Ома для полной электрической цепи имеет следующий вид:

I = ℰ / (R+r).

Здесь:

  • ℰ — ЭДС источника напряжения, В;
  • I — сила тока в цепи, А.
  • R — общее сопротивление всех внешних элементов цепи, Ом;
  • r — внутреннее сопротивление источника напряжения, Ом.

Закон Ома для полной цепи учитывает полное сопротивление, которое представляет собой сумму сопротивления цепи R и внутреннего сопротивления источника тока r.

Георг Ом первоначально сформулировал его по-другому. Закон Ома для замкнутой цепи выглядел так:

X = a / ( b + l ), где

  • a — величина, характеризующая источник тока. Сейчас говорят, что это электродвижущая сила источника тока;
  • b представляет собой свойство электрической установки, которое теперь рассматривается в качестве внутреннего сопротивления источника тока;
  • l — величина, зависящая от длины используемых проводов (в современных терминах она соответствует сопротивлению электрической цепи).

Как видно, закон Ома, применяемый для полной электрической цепи, в обоих вариантах имеет одинаковую формулировку.

Также применяется закон Ома в дифференциальной форме. В данном случае рассматриваются очень малые величины. Но это позволяет применять интегральное и дифференциальное исчисление для сложных случаев.

Практическое применение

В большинстве случаев внутреннее сопротивление источника тока считают относительно малым по сравнению с тем, которое есть в электрической цепи. В этом случае применяется закон Ома для замкнутой цепи в сокращенной формулировке: I = U / R.

Чтобы лучше понять, какие физические процессы происходят в электрической цепи, нужно учитывать следующее:

  • В источнике тока наблюдаются процессы, которые приводят к тому, что на клеммах образуется разность потенциалов. При подключении к ним электрической цепи по ней идёт ток. Принято считать, что он проходит от положительного потенциала к отрицательному.
  • Ток представляет собой упорядоченное движение электронов. В веществе находится огромное количество этих частиц, которые перемещаются с большой скоростью от отрицательного потенциала к положительному.
  • Скорость движения электронов зависит от материала проводника, через который они проходят, от его сечения и длины. Если последняя в 2 раза будет увеличена, то это удвоит сопротивление.

В электрической цепи используются резисторы в тех случаях, когда для работы прибора требуется строго определённое сопротивление. Если клеммы источника тока, говоря простыми словами, соединить напрямую, то сопротивление будет малым, а ток относительно большим. С одной стороны, большой ток в некоторых случаях способен расплавить провод, с другой он приводит к ускоренной разрядке батареи.

В веществе движение электронов не является свободным. Перемещаясь, частицы должны преодолевать сопротивление, расходуя на это свою энергию. Величина сопротивления зависит от конкретного материала. В проводниках электроны двигаются относительно легко. Через изоляторы ток пройти не может, за исключением тех случаев, когда подаётся настолько высокое напряжение, что такая ситуация создает пробой.

В полупроводниках происходят более сложные процессы, поскольку они отличаются жесткой кристаллической структурой. При наличии примесей определённого типа может возникать электронная или дырочная проводимость. Ток может представлять собой движение, как электронов, так и дырок.

Более точную характеристику сопротивления можно получить из следующей формулы:

С помощью удельного сопротивления можно охарактеризовать электрические свойства определённого вещества. Эта величина представляет собой сопротивление, которое имеет отрезок провода из данного материала длиной 1 м и площадью сечения 1 кв. мм.

Сопротивление источника тока

Закон Ома для полной электрической цепи и формулы для расчета ее параметров характеризируют не только ток, проходящий через цепь, но и тот, который существует внутри источника тока. Закон Ома для участка цепи не учитывает наличие этой величины.

Батарея аккумулятора обеспечивает перемещение электронов от положительной клеммы к отрицательной. Через электрическую цепь они постоянно движутся в противоположном направлении. Уменьшение их количества на отрицательной клемме и избыток на положительной постоянно компенсируются процессами, происходящими внутри устройства.

Такое движение электронов также является электрическим током. При этом частицам приходится преодолевать внутреннее сопротивление источника тока. При увеличении температуры сопротивление может меняться, характер изменения зависит от конкретного материала.

Эмпирический характер закона Ома

При изучении природы электричества путем научных исследований происходит формулировка тех или иных законов. Они отличаются межу собой не только своим содержанием, но и тем, как были выведены. Некоторые законы представляют собой следствие из более общих утверждений, другие являются удачной попыткой объяснить многократно наблюдаемые факты.

Закон Ома для однородного участка фактически является попыткой создать правило, которое соответствует большому количеству наблюдений и экспериментов. Его формулировка на протяжении веков подтверждалась на практике, приобретая силу фундаментального закона физики. Закон Ома, представленный в интегральной форме, даёт возможность производить расчёты для различных электрических цепей.

Использование для переменного тока

Как известно, в цепи переменного тока действует как активное, так и реактивное сопротивление. Первое из них совпадает с тем, как понимали эту величину во времена Георга Ома. Однако индуктивное и емкостное сопротивления также тормозят движение электронов. В этом случае применяется закон Ома для переменного тока.

Чтобы использовать данный закон в таких цепях, вместо омического сопротивления следует рассматривать полное, которое учитывает суммарное воздействие активной и реактивной составляющих сопротивления.

В представленной схеме полное сопротивление обозначается как Z. Омическое, индуктивное и емкостное — соответственно R, XL и XC. Закон Ома для цепи переменного тока учитывает все эти разновидности. Формула расчёта подразумевает, что сложение сопротивлений происходит по правилу векторов.

Для определения всех сопротивлений используют прямоугольный треугольник, один катет которого выражает активное сопротивление, а второй – реактивное. Последнее равно разнице индуктивного и емкостного сопротивлений. Определение полного осуществляется по теореме Пифагора, согласно которой длина гипотенузы равна корню квадратному от суммы квадратов катетов.

Применение на практике

Когда нужно работать с электрической цепью, важно знать напряжение, силу тока, сопротивление во всей цепи или на отдельных участках. Если известны две из этих величин, то с помощью закона Георга Ома можно узнать третью без проведения непосредственных измерений.

Иногда требуется использовать закон Ома для неоднородного участка цепи. В этом случае его разбивают на отдельные зоны и сначала проводят вычисления для них.

Поскольку от электрических параметров зависят тепловые или химические воздействия, применяя закон Ома можно рассчитать возможный эффект. В частности, знание таких особенностей позволяет избежать разрушительного эффекта слишком высокой силы тока.

Закон Ома может быть выражен в интегральной и дифференциальной формах. В первом случае речь идёт о традиционной формулировке, а его выражение в дифференциальной форме учитывает удельную проводимость – величину, обратную удельному сопротивлению.

В заключение следует сказать, что измерение сопротивления осуществляется с помощью специального прибора — омметра. Но в работающей цепи это сделать невозможно. Определить величину сопротивления без отключения цепи можно расчетным путем используя закон Ома и предварительно измерив напряжение и силу тока на нужном участке цепи.

Видео по теме

Закон Ома для замкнутой цепи, Связь между ЭДС (VB) электрического элемента и напряжением на его полюсах

Закон Ома

ЭДС электрического элемента (батарея – источник) – это полная работа, совершаемая внутри и снаружи элемента для передачи электрических зарядов в электрической цепи. Если обозначить ЭДС аккумулятора через (V B ), сила тока в цепи через (I), внешнее сопротивление через (R) и внутреннее сопротивление ячейки через (r).

Тогда: V B = I R + I r

В В = I (R + r)

I = V B / (R + r)

Это известно как закон Ома для замкнутой цепи, где:

Сила электрического тока = Суммарная электродвижущая сила / Суммарное сопротивление цепи

 

Закон Ома

Связь между ЭДС (В B ) электрического элемента и напряжением на его полюсах (В)

На основе закона Ома для замкнутой цепи:

В В = I R + I r  ,   V = I R

∴  V B = V + I r  ,    ∴  V = V B − I r

Из предыдущего соотношения мы видим, что при с внешнее сопротивление (R) увеличивается, Электрический ток (I), проходящий в цепи, постепенно уменьшается, а разность потенциалов (V) между полюсами ячейки увеличивается.

Разность потенциалов (V) между полюсами ячейки становится равной ЭДС источника (V B ), Когда значение тока становится очень малым, (I r) можно не учитывать.

ЭДС электрического элемента больше, чем разность потенциалов между выводами его внешней цепи, когда цепь включена. Поскольку внутреннее сопротивление электрического элемента потребляет работу для прохождения тока внутри электрического элемента на основе соотношения (V B = V + I r) и, следовательно, (V < V B ).

Следовательно, мы можем определить ЭДС ячейки как:

ЭДС элемента (V B ) представляет собой разность потенциалов между полюсами элемента в случае отсутствия тока в цепи (переключатель разомкнут) или это полная работа, выполненная внутри и снаружи элемента для передачи электрический заряд 1 Кл (единица электрических зарядов) в электрической цепи, ЭДС источника измеряется в Вольтах.

Когда ЭДС электрического элемента = 3 В, общая работа, совершаемая внутри и снаружи элемента для переноса электрического заряда в 1 Кл в электрической цепи = 3 Дж.

Закон Ома

При включении в цепь одного электроэлемента:

Где V B – показание вольтметра на батарее с внутренним сопротивлением r, батарея соединена последовательно с сопротивлением, которое имеет разность потенциалов V 2 , и она соединена последовательно с амперметр.

Если переключатель K замкнут:

I = V B / (R + r)

I = V B − V 1 / r

I = V 2 / R

В 2 = I R , V 1 = V B − I r

Если переключатель К разомкнут:

Я = 0

В 2 = 0 , В 1 = В В

В случае двух последовательно соединенных электрических элементов в цепи

Где, В 1 – показание вольтметра на первой батарее с внутренним сопротивлением r 1 , В 2 – показание вольтметра на второй батарее с внутренним сопротивлением r 2 , разность потенциалов на двух батареях составляет В 3 .

Когда две батареи подключены в одном направлении:

I = [(V B ) 1 + (V B ) 2 ] / (R + r 1 + r 2 ) 4

V 1 = ( V B ) 1 − I r 1

V 2 = ( V B ) 2 − I r 2

В 3 = В 1 + В 2

Когда две батареи соединены в противоположных направлениях, Где (V B ) 2 < (V B ) 1 :

I = [ ( V B ) 1 − ( V B ) 2 ] / (R + r 1 + r 2 ) 4

V 1 = ( V B ) 1 − I r 1   (разгрузочный корпус)

V 2 =  ( V B ) 2 + I r 2   (зарядный чехол) 

В 3 = В 1 В 2

Свойства электрического тока, простой электрической цепи, силы тока и разности потенциалов

Электрический ток, разность потенциалов, электрическое сопротивление и закон Ома

Соединение сопротивлений (последовательное и параллельное), электроэнергия и электроэнергия

Первый закон Кирхгофа, второй закон Кирхгофа и решение задач по законам Кирхгофа

Использование закона Ома — Физика средней школы

Если вы считаете, что контент, доступный с помощью Веб-сайта (как это определено в наших Условиях обслуживания), нарушает одно или более ваших авторских прав, пожалуйста, сообщите нам, предоставив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному агенту, указанному ниже.Если университетские наставники примут меры в ответ на ан Уведомление о нарушении, он предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, предоставившей такой контент средства самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении может быть направлено стороне, предоставившей контент, или третьим лицам, таким как в виде ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатов), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или деятельность нарушают ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что содержимое находится на Веб-сайте или на который ссылается Веб-сайт, нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к адвокату.

Чтобы подать уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись владельца авторских прав или лица, уполномоченного действовать от его имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, как вы утверждаете, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробно, чтобы преподаватели университета могли найти и точно идентифицировать этот контент; например, мы требуем а ссылку на конкретный вопрос (а не только название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; и Заявление от вас: (а) что вы добросовестно полагаете, что использование контента, который, как вы утверждаете, нарушает ваши авторские права не разрешены законом или владельцем авторских прав или его агентом; б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство вы либо владельцем авторских прав, либо лицом, уполномоченным действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему назначенному агенту по адресу:

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

Или заполните форму ниже:

 

Закон

Ом Закон Ома дает общее представление о том, как взаимодействуют напряжение, ток и сопротивление в замкнутой цепи.

Презентация на тему: » Закон Ома Закон Ома дает базовое представление о том, как взаимодействуют напряжение, ток и сопротивление в замкнутой цепи.» — Транскрипт:

ins[data-ad-slot=»4502451947″]{display:none !важно;}} @media(max-width:800px){#place_14>ins:not([data-ad-slot=»4502451947″]){display:none !important;}} @media(max-width:800px){#place_14 {ширина: 250px;}} @media(max-width:500px) {#place_14 {ширина: 120px;}} ]]>

1 Закон Ома Закон Ома дает общее представление о том, как взаимодействуют напряжение, ток и сопротивление в замкнутой цепи.

2 Угадайте, где находится обратный контур.
Клапан двухпозиционного разбрызгивателя Бак для воды Вода возвращается в бак через круговорот воды – испарение, воздушный поток, конденсация, дождь и возвращается к источнику воды для пополнения бака. Вода. Аналогия с электрической цепью. Угадайте, где находится обратный контур.

3 Простая электрическая цепь, эквивалентная водопроводной системе
Переключатель L OA D См. примечания ниже Электронный поток Заменяет резервуар для воды Заменяет двухпозиционный водяной клапан Заменяет спринклер Заменяет поток воды в трубе Аккумулятор Термин «нагрузка» может включать любой электрический компонент.Компоненты могут состоять из резистивных нагрузок, таких как лампочки, электронагреватели, плиты. Кроме того, это может быть индуктивный двигатель, такой как электродвигатель. Емкостные эффекты обычно используются для балансировки нагрузок, чтобы они выглядели резистивными по отношению к источнику электричества (важно в системах переменного тока). Поскольку в более сложных системах нагрузка может иметь резистивную [R] — индуктивную [L] — или емкостную [C] характеристики, ее часто называют просто «импедансом [Z]».

4 Напряжение — электродвижущая сила (ЭДС) или разность потенциалов между двумя точками в цепи. Источник — постоянный ток — батареи (сухие элементы, свинцово-кислотные, LiH и т. д.).) Выражается в «Вольтах». Физический пример — глубина воды в резервуаре для воды. Ток — поток электронов в цепи от + к — стороне источника питания (аккумулятора). Выражается в Амперах. Физический пример. Вода течет по шлангу. Сопротивление — электрический компонент, работающий от приложенного к нему напряжения. Поскольку он работает и рассеивает энергию в виде тепла, его просто называют «нагрузкой» и выражают в «Омах». Физический пример — разбрызгиватель газона. Три переменные

5 Закон Ома Закон Ома представляет собой формулировку напряжения, силы тока и сопротивления, выраженную в виде: — это сопротивление, измеряемое в Омах (Ом). Поэтому: Вольты = Амперы, умноженные на сопротивление. Некоторые люди используют символ «E» для обозначения напряжения.Кроме того, сопротивление [R] часто заменяют импедансом [Z] в цепях переменного тока.

6 Как найти неизвестную переменную с помощью треугольника Ома
I R Упрощенный закон Ома Переменные: V = напряжение I = ток R = сопротивление Решение: закройте неизвестную переменную, а остаток даст решение. Разделить здесь Умножить здесь Необходимо базовое умножение a/o деление. Как найти неизвестную переменную с помощью треугольника Ома

7 V I R Пример с использованием треугольника Ома
Пример. Что происходит с током (I), когда сопротивление (R) становится равным нулю? Держите палец над током (I) и наблюдайте, что происходит, когда сопротивление (R) становится равным нулю.********** Ток (I) становится бесконечным (на самом деле он будет ограничен внутренним сопротивлением источника напряжения). Пример с использованием треугольника Ома

8 Если напряжение = 10 вольт и сопротивление начинается с 10 Ом
Примеры расчетов Если напряжение = 10 вольт и сопротивление начинается с 10 Ом Как изменяется ток I при уменьшении сопротивления до нуля? По закону Ома мы делим напряжение на сопротивление Напряжение / сопротивление = ток (I) 10 вольт / 10 ом = 1 ампер 10 вольт / 5 ом = 2 ампера 10 вольт / 2 ома = 5 ампер 10 вольт / 1 ом = 10 ампер 10 вольт / ½ ома = 20 ампер 10 вольт / ноль омов = неограниченное количество ампер* *Ток фактически ограничен внутренним сопротивлением батареи (импедансом).Фактически при нулевом сопротивлении в нагрузке ток ограничивается импедансом (сопротивлением) внутреннего источника.

9 Обязательно нанесите результаты на график
Обязательно нанесите результаты на график. Это помогает объяснить, почему короткое замыкание может вызвать пожар.


Введение в электрические цепи и закон Ома | Схемы | Физика | Академия Хана

— [Инструктор] В этом видео мы познакомимся с понятием электрических цепей и законом Ома, который вы можете рассматривать как самый фундаментальный закон, самый основной закон или простейшее постановление, когда мы имеем дело с электрическими цепями.И он связывает идеи напряжения, о котором заинтересованные власти получат более интуитивное представление за секунду, и тока, который обозначается заглавной буквой I, я думаю, чтобы избежать путаницы, если «они используют» фонд C с кулонов. И то, что их связывает, — это понятие сопротивления. Сопротивление, которое обозначается заглавной буквой R. И время перейти к делу, соотношение между ними довольно простое числовое. Это то, что напряжение равно току, вызывающему неповиновение, или, по-другому, если вы разделите обе стороны по битве, вы получите, что ток равен напряжению, деленному на сопротивление.Напряжение деленное на сопротивление. Но инстинктивно, что такое напряжение? Что актуально? А что такое сопротивление? И какие у них единицы, чтобы мы могли в этом разобраться? Итак, чтобы получить интуитивное представление о том, что это за вещи и как они связаны между собой, давайте построим метафору, используя поток орошения, которая не является идеальной метафорой, но она помогает мне, по крайней мере, понять взаимосвязь между напряжением, током и борьбой. Итак, скажем, у меня есть эта вертикальная трубка с ирригатором, она сейчас закрыта снизу и вся заполнена водой.Теперь над нами тоже океан. Так что ирригация в трубе, скажем, вода вот здесь, будет иметь некоторую возможную жизненную силу. И эта потенциальная энергия, как мы увидим, аналогична напряжению. Напряжение – это электрический потенциал, электрический потенциал. Теперь это не просто возможная энергия, это на самом деле потенциальная энергия на единицу заряда. Итак, позвольте мне написать это. Потенциальная энергия на единицу, атаку дивизии. Вы можете думать об этом как о джоулях, которые являются потенциальной энергией, или компонентами энергии на кулон.Это наш единичный заряд. А единицами измерения напряжения, как правило, являются вольты. Теперь давайте подумаем, что произойдет, если мы сейчас откроем дно этой трубы. Итак, мы открываем это. Что произойдет? Что ж, вода сразу упадет прямо вниз. Эта возможная энергия будет преобразована в кинетическую энергию. И вы могли бы посмотреть на определенную часть трубопровода вот здесь, вот здесь. А вы смогли сказать, ну сколько воды течет в единицу времени? И та сумма ирригации, которая течет по трубе в этот момент в течение определенного периода времени, аналогична току.Текущий — это количество заряда, поэтому мы могли бы сказать заряд на единицу опыта. Q для вины и t для периода. И интуитивно вы могли бы сказать, сколько, сколько вины выплескивается, течет мимо качества в маршруте, фазы в цепи, скажем, в зависимости от термина, мы могли бы думать об этом как о секунде. И поэтому вы также можете думать об этом как о кулонах в секунду, заряде за единицу термина. И соответствующие рекомендации по сопротивлению могли бы как раз удержать эту цену от текущего сколь угодно высокого курса.И если мы хотим вернуться к нашей метафоре с морем, мы могли бы ввести что-то, что могло бы засорить море, и это могло бы быть сужение трубы. И это ограничение шланга было бы аналогично сопротивлению. Итак, в такой ситуации, еще раз, у меня есть мой горизонтальный водопровод, я его открыл, и у вас все еще была бы та потенциальная энергия, которая аналогична напряжению, и она была бы преобразована в кинетическую энергию, и у вас был бы поток воды. поливайте через этот шланг, но теперь в каждой точке этой трубы количество воды, протекающей мимо в данный момент времени, будет меньше, потому что у вас есть буквально вот это узкое место.Таким образом, это сужение аналогично борьбе. Сколько обвинений поток сорвал, сорвал. И единицей здесь является ом, это ом, который обозначается греческой буквой омега. Итак, теперь, когда мы определили эти вещи и «имели» нашу метафору, давайте на самом деле посмотрим на электрическую цепь. Итак, во-первых, позвольте мне построить артиллерию. Итак, это мой аккумулятор. И условность заключается в том, что мой отрицательный терминал — это более короткая линия здесь. Так что я мог бы сказать, что это отрицательный терминал, а это положительный терминал. В связи с этой артиллерией у меня может быть некоторое напряжение.И время, чтобы уточнить это, скажем, напряжение равно 16 вольт на этой батарее. И поэтому одна из причин думать об этом — это потенциальная энергия на единицу заряда, скажем, «имели» электроны сейчас на отрицательном полюсе, потенциальная энергия на кулон здесь составляет 16 вольт. Эти электроны, если бы у них был путь, пошли бы к положительной клемме. И поэтому мы можем предоставить маршрут. Позвольте мне выбрать это так. Сначала я не буду делать маршрут доступным для электронов, у меня здесь будет открытый маршрут.Я проложу этот путь для электронов. И пока наша схема открыта вот так, это фактически аналогично закрытой трубе. Электроны, у них нет возможности добраться до положительной клеммы. Но если бы мы замкнули цепь прямо здесь, если бы мы замкнули ее, то внезапно электроны могли бы начать течь по этой цепи в аналогичном порядке. путь к тому, чтобы океан стекал по этой трубе. Теперь, когда вы видите подобную схематическую диаграмму, когда вы видите только эти линии, они обычно означают что-то, что не имеет сопротивления.Но это очень теоретически. На практике даже очень простой провод, являющийся хорошим проводником, будет иметь некоторое сопротивление. И метод, который мы обозначаем сопротивлением, — это зубчатая линия. Итак, позвольте мне сейчас вызвать сопротивление. Вот как мы обозначаем это в схемном представлении. Теперь предположим, что сопротивление здесь равно восьми Ом. Итак, мой вопрос к вам, учитывая напряжение и сопротивление, какой будет ток через этот тур? Какова скорость, с которой заряд будет течь в течение некоторого момента в этой цепи? Поставьте это видео на паузу и попробуйте разобраться.Ну, чтобы ответить на этот вопрос, вам просто нужно обратиться к закону Ома. Мы хотим решить для тока, мы знаем напряжение, мы знаем сопротивление. Таким образом, ток в этом примере будет нашим напряжением, которое составляет 16 вольт, разделенным на наш бой, который составляет восемь омов. Итак, это будет 16, деленное на восемь, что аналогично двум, а единица измерения тока для человека, которая представляет собой заряд в единицу времени, кулон в секунду, вы могли бы сказать два кулона в секунду, или вы могли бы сказать ампер. И мы можем обозначить ампер активом А.Мы говорили об этих выбросах электронов, и в этом туре у вас будет выброс электронов на два кулона в секунду после любого шага. И это верно в любой момент, по той же причине, с которой мы столкнулись здесь. Несмотря на то, что наверху он шире, а здесь уже, из-за этого сужения такое же количество моря, которое проходит через эту часть трубопровода за секунду, должно быть таким же количеством, которое выплескивается через эту часть трубопровода за секунду. Вот почему для этой схемы, для этой очень простой схемы настоящее, которое вы измеряете в этой точке, это качество и эта фаза будут одинаковыми.Но есть причуда. Поставьте это видео на паузу и подумайте, как вы думаете, какое направление будет у течения? Что ж, если бы вы знали об электронах и о том, что происходит, вы бы сказали, ну, электроны текут в этом направлении. Итак, для этого электрического тока я бы сказал, что он втекает, я бы обозначил ток, идущий вот так. Что ж, оказывается, соглашение, которое мы используем, противоположно этому. И это действительно историческая причуда. Когда Бенджамин Франклин впервые изучал электрические цепи, он ничего не знал об электронах.Они будут обнаружены примерно через 150 лет. Он хорошо знал только то, что называл обвинением, и произвольно называл положительное и отрицательное, он просто знал, что это всего лишь антонимы, он знал, что течет что-то вроде заряда. Итак, в своих исследованиях энергии он обозначал ток как движение от положительного к положительному. отрицательный терминал. И поэтому мы до сих пор пользуемся этим соглашением, даже несмотря на то, что оно противоречит будущим направлениям потока электронов. И, как мы увидим позже, в токе не всегда участвуют электроны.И поэтому этот ток здесь будет двухамперным током..

Закон Ома — Веб-формулы

Закон Ома гласит, что ток, протекающий через устройство, прямо пропорционален разности потенциалов, приложенной к устройству. Константа пропорциональности называется сопротивлением устройства, когда она формулируется математически как:

В = I R
Где В — напряжение на элементе цепи в вольтах, I — ток, протекающий через элемента в амперах, а R — сопротивление элемента в омах.Учитывая любые две из этих величин, закон Ома можно использовать для решения третьей.

Соответствующие единицы СИ:
вольт (В) = ом (Ом) ∙ ампер (А)

Закон Ома можно переписать как:
Я = В/Р
R = V/I

Электрическая схема для проверки закона Ома:
Для проверки закона Ома используется следующая схема.

На приведенной выше схеме 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 соединения или размыкания 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 резистивный провод R соединены последовательно с батареей B.
2. Положительная сторона амперметра должна быть направлена ​​к положительной клемме аккумулятора.
3. Вольтметр V подключен параллельно проводу сопротивления.
4. Положительная сторона вольтметра должна быть направлена ​​к положительной стороне батареи.

Процедура проверки закона Ома:
1.Ключ К закрывают и реостат регулируют так, чтобы получить минимальные показания амперметра и вольтметра.

  1. Затем реостат постепенно перемещают так, чтобы ток в цепи увеличивался.
  2. При каждом перемещении реостата измеряют показания тока (I), протекающего в цепи, и разность потенциалов на сопротивлении, записывая показания амперметра и вольтметра.
  3. Таким образом, в таблице получаются различные наборы значений, и для каждого набора значений рассчитывается отношение тока (I) и разности потенциалов (V).
  4. Отмечено, что соотношение тока и разности потенциалов одинаково или почти одинаково для каждого набора значений в таблице.
  5. Теперь строится график зависимости V от I, на котором разность потенциалов V откладывается по оси y, а ток I откладывается по оси x.
  6. Полученный график представляет собой прямую линию, а наклон этой линии представляет собой значение отношения V к I.

Таким образом, доказано, что отношение V к I является постоянной величиной (обозначающей сопротивление), т.е. , V/I = постоянная = R.Таким образом, закон Ома проверяется.

Пример 1: Ток силой 5 мА протекает через омический проводник, к которому приложена разность потенциалов 15 В. Чему равно сопротивление проводника?
Решение:
Использование 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 течь через резистор, сопротивление которого равно 4,7 кОм, когда на него подается напряжение 12 В?
Решение:
Использование 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: Чему равно напряжение на проводнике с сопротивлением 10 Ом, когда через него протекает ток 500 мА?
Решение:
Использование V = I R
где I = 500 мА и R = 10 Ом
дает В = 500 × 10 -3 × 10 = 5 В

когда дело доходит до управления электрическими цепями и системами.Некоторые утверждают, что закон Ома так же важен для студентов-электриков, как и законы Эйнштейна для физиков.

Закон Ома связывает ток, сопротивление и напряжение в простом уравнении. Если мы знаем любую из двух основных величин (напряжение, ток или сопротивление), мы можем использовать закон Ома для расчета третьей.

Закон Ома чрезвычайно важен и используется для ряда различных приложений в электрических цепях, системах и электронных науках и разработках.Закон Ома можно использовать для расчета требуемого значения резисторов или компонентов в цепи, он также может определить величину тока, протекающего в электрической цепи, когда можно измерить напряжение на электрических компонентах, таких как резисторы. Одним из наиболее важных применений закона Ома на самом деле является проектирование электрических цепей и систем. Закон Ома используется для расчета уровней тока, напряжения или сопротивления.

Что такое закон Ома?

Закон Ома — это расчет, который используется для определения и определения взаимосвязи между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи.Закон Ома гласит, что ток через проводник между двумя разными точками пропорционален величине напряжения на точках.

Закон Ома, названный в честь немецкого физика Георга Ома, рассматривает и принимает во внимание ключевые величины, которые используются и обнаруживаются в электрических цепях. Ключевыми величинами в электрической цепи являются: напряжение (В), ток (I) и сопротивление (Ом). Если какая-либо из двух ключевых величин известна, вы можете применить закон Ома для определения недостающей величины с помощью треугольника закона Ома (подробнее об этом позже).

Это привело к открытию уравнений закона Ома V=IR или I=V/R или R=V/I. Ниже мы подробно рассмотрим все уравнения, но давайте начнем с основ.

Кто разработал закон Ома?

Георг Ом

Закон Ома был назван в честь Георга Ома, немецкого физика. Георг Ом жил с 1789 по 1854 год. Он был опубликован в его статье 1827 года под названием «Математическое исследование гальванической цепи».

Уравнение закона Ома

Уравнение закона Ома использует основные величины, которые находятся в электрической цепи или системе.Как мы уже говорили ранее, мы должны знать любую из двух трех величин, чтобы использовать закон Ома. Тремя основными величинами являются напряжение, ток и сопротивление. В законе Ома используется простой треугольник, чтобы упростить использование уравнения.

Формулы для закона Ома выглядят следующим образом:

I = V/R или V = IR или R = V/I

Это треугольник закона Ома, ниже вы увидите, как использовать треугольник. Как мы уже говорили ранее, мы должны знать любую из двух основных величин, чтобы вычислить третью. Треугольник дает простое визуальное представление о том, как использовать формулу закона Ома.

Ниже мы рассмотрим несколько примеров того, как использовать треугольник закона Ома при расчете напряжения, тока и сопротивления.

Треугольник закона Ома

Чтобы найти уровень напряжения с помощью треугольника закона Ома

Треугольник закона Ома для расчета напряжения

Вольт (В) = Ампер (I) x Сопротивление (Ом) напряжения мы можем использовать значения тока и сопротивления в формуле выше.

Чтобы найти уровень тока с помощью треугольника закона Ома

Треугольник закона Ома для расчета тока

Ампер (I) = Напряжение (В) ÷ Сопротивление (Ом) используйте значения напряжения и сопротивления в приведенной выше формуле.

Чтобы найти уровень сопротивления, используя треугольник закона Ома

Треугольник закона Ома для расчета сопротивления

Сопротивление (Ом) = Напряжение (В) ÷ Ампер (I) используйте значения напряжения и тока в приведенной выше формуле.

В некоторых вариантах напряжение (В) может быть выражено как E – это потому, что некоторые люди используют E для обозначения напряжения на источнике питания, таком как батареи или электрические генераторы.

Если какое-либо из двух значений известно, вы можете использовать приведенные выше уравнения, чтобы узнать третье значение.

Теперь мы применим формулы на практике и используем их в примерах ниже, чтобы найти значения.

Некоторые примеры использования закона Ома

Для расчета напряжения (В)

Используя треугольник закона Ома, мы видим, что нам нужно выполнить расчет:

В или E = I X R

В или E = 4 A X 14 Ом = 56 В

56 В = 4 A x 14 Ом

Ответ: 56 Вольт выполнить расчет:

I = V или E ÷ R

I = 12 В ÷ 6 Ом = 2 А

2 А = 12 В ÷ 6 Ом

Ответ: 2 Ампера 1 1 рассчитать сопротивление (Ом)

Используя треугольник закона Ом, мы видим, что нам нужно выполнить расчет:

R = V или E ÷ I

R = 48 В ÷ 10 A = 4.8 Ом

4,8 Ом = 48 В ÷ 10 А

Ответ: 4,8 Ом

Почему напряжение обозначается буквой Е в законе Ома?

Буква E в законе Ома означает электромагнитную силу или по-немецки «Elektromotorische Kraft». Это связано с тем, что термин «напряжение» не использовался, поскольку вольт не был общепризнанной единицей измерения примерно до 1881 года.

На самом деле вольт был назван в честь Алессандро Вольта, итальянского физика, который изобрел батарею.

Почему ток обозначается буквой I в законе Ома?

I в законе Ома на самом деле происходит от немецкого слова «Intensität», которое в переводе с немецкого означает интенсивность. Это на самом деле имеет большой смысл, когда Георг Ом разработал закон Ома в 1827 году, он заявил, что ток зависит от его потока или интенсивности.

Буква А использовалась в 1820 году для обозначения тока, когда французский физик Андре-Мари Ампер разработал закон Ампера.

Применение закона Ома

Закон Ома используется для определения ряда вещей, которые вы будете использовать или видеть вокруг себя в повседневной жизни.Ниже мы приведем несколько примеров использования формул Георга Ома.

  • Бытовые электрические вентиляторы – скорость электрического вентилятора регулируется поворотным переключателем на стене или нажатием кнопки скорости. Это означает, что ток контролируется путем регулирования или регулировки сопротивления через устройство регулятора, которое затем отправляется на выходную клемму, чтобы сообщить двигателю, на какой скорости работать. Вы можете рассчитать значение входа здесь, взяв любое из двух фиксированных показаний — сопротивление, ток или напряжение.
  • Электронные схемы – в электронных схемах применяется закон Ома для преднамеренного падения напряжения. Падение напряжения требуется в электронных схемах, чтобы обеспечить определенный уровень напряжения для различных компонентов в цепи.
  • Чайники и утюги – резисторы используются в электрочайниках и утюгах. Работа резистора состоит в том, чтобы ограничить количество тока, протекающего через них, чтобы дать прибору требуемый/правильный уровень тепла. Чтобы решить, какой размер резистора требуется, используется закон Ома.
  • Конструкция плавких предохранителей – предохранитель представляет собой тип защитного устройства, используемого в электрических системах для ограничения величины тока, протекающего по цепи, и надлежащего уровня напряжения. Закон Ома применяется, чтобы решить, какой размер резисторов используется в предохранителях.

Каковы ограничения закона Ома?

Существуют два основных ограничения, которые всегда следует учитывать при использовании закона Ома.

  • Закон не может применяться к тому, что мы называем односторонней сетью.Односторонняя сеть — это то, что использует внутри себя односторонние элементы. Односторонними элементами являются такие компоненты, как диоды, транзисторы и т. д. Эти элементы не имеют одинакового отношения напряжения к току в обоих направлениях, в которых течет ток.
  • Закон Ома нельзя применить к нелинейным элементам. Нелинейный элемент — это элемент, ток которого не пропорционален приложенному напряжению. В основном это означает, что значение сопротивления для этого элемента изменяется при изменении уровней напряжения и тока.Некоторыми примерами нелинейных элементов являются тиристоры, электрическая дуга и т. д.

Закон Ома и электрическая формула PIR

Используя тот же метод треугольника Ома, мы можем использовать следующее колесо для расчета мощности (ватт), напряжение (В), ток (I) и сопротивление (R).

Закон Ома Колесо формул PIR

Калькуляторы закона Ома

Пожалуйста, используйте наши калькуляторы закона Ома для расчета напряжения, силы тока или сопротивления. Их можно найти здесь.

Основные законы электричества

Прочный фундамент любого электромонтажника основан на глубоком знании законов, управляющих работой электричества.

Общие законы, управляющие электричеством, немногочисленны и просты, но они применяются неограниченным количеством способов.

Закон Ома

Ток в проводнике между двумя точками прямо пропорционален напряжению в двух точках.

I = V / R или V = IR или R = V/I

Где I — ток через проводник в единицах ампер, V — напряжение, измеренное на проводнике в единицах вольт, а R — сопротивление проводника в единицах омов.В частности, закон Ома гласит, что R в этом отношении является постоянным и не зависит от тока.

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


Закон Уатта

Подобно закону Ома, закон Ватта устанавливает соотношение между мощностью (ватт), током и напряжением.

P = VI или P = I 2 R

Проверка: Калькулятор закона Ома и закона Ватта


Текущий закон Кирхгофа (KCL)

Суммарный ток или заряд, входящий в соединение или узел, в точности равен заряду, покидающему узел, поскольку ему некуда идти, кроме как выйти, так как внутри узла заряд не теряется.Другими словами, алгебраическая сумма ВСЕХ токов, входящих и исходящих из узла, должна быть равна нулю.

Ток на входе = Ток на выходе

Дополнительная литература: Цепи делителей и законы Кирхгофа


Закон Кирхгофа о напряжении (KVL)

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

Дополнительная литература: Цепи делителей и законы Кирхгофа


Закон Фарадея

Индуцированная электродвижущая сила в любой замкнутой цепи равна минусу скорости изменения во времени магнитного потока, заключенного в цепи.

E=дБ/дт

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

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

Дополнительная литература: Закон Фарадея об электромагнитной индукции


Закон Ленца

Направление тока, индуцируемого в проводнике изменяющимся магнитным полем в соответствии с законом индукции Фарадея, будет таким, что он создаст магнитное поле, которое противодействует изменению , вызвавшему его. Проще говоря, величина ЭДС, наведенной в цепи, пропорциональна скорости изменения потока.

Дополнительная литература: Закон Ленца об электромагнитной индукции


Закон Кулона

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

Сила направлена ​​вдоль соединяющей их прямой. Если два заряда имеют один и тот же знак , электростатическая сила между ними отталкивающая; если они имеют различных знака , сила притяжения между ними.

F = kq 1 q 2 /r 2

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

Дополнительная литература: Электрическая сила и закон Кулона


Закон Гаусса

Суммарный электрический поток, исходящий от замкнутой поверхности, равен заключенному заряду, деленному на диэлектрическую проницаемость.Электрический поток через площадь определяется как электрическое поле, умноженное на площадь поверхности, спроецированной на плоскость, перпендикулярную полю.

Интегральная форма закона Гаусса находит применение при расчете электрических полей вокруг заряженных объектов. Закон Гаусса является мощным инструментом для расчета электрических полей, когда они возникают из распределения зарядов достаточной симметрии, чтобы его можно было применить.

Дополнительная литература: Закон Гаусса и электрический поток


Обычный ток по сравнению с обычнымЭлектронный ток

Условный ток предполагает, что ток течет от положительной клеммы через цепь к отрицательной клемме (+ > -) источника. Это соглашение было выбрано во время открытия электричества.

Теперь мы знаем, что это неверно. В проводниках носителем заряда является электрон, заряд которого отрицательный .

Поток электронов называется электронным током . Электроны вытекают из отрицательной клеммы , проходят через цепь и попадают в положительную клемму источника (+

На самом деле, не имеет значения в каком направлении течет ток, пока он используется постоянно.Направление тока не влияет на то, что делает ток.

Дополнительная литература: Обычный ток против электронного потока


Правила правой руки

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

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

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

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

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


Эли Ледяной Человек

Когда конденсаторы или катушки индуктивности включены в цепь переменного тока, пики тока и напряжения не достигаются одновременно.Доля разности периодов между пиками, выраженная в градусах, называется разностью фаз.

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

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

ICE: Ток опережает напряжение в конденсаторе. I (ток) C (конденсатор) E (напряжение)

Поскольку напряжение на конденсаторе прямо пропорционально заряду на нем, ток должен опережать напряжение по времени и фазе, чтобы обеспечить заряд на пластинах конденсатора и повысить напряжение.Разность фаз в каждом случае равна или меньше 90 градусов.

Дополнительная литература: Фазовые и векторные диаграммы

.

0 comments on “Закон ома замкнутой цепи: Закон Ома для полной (замкнутой) цепи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.