Open Library - открытая библиотека учебной информации. Закон ома цепи для всей цепи

Закон Ома для полной цепи

Закон Ома является одним из основных постулатов физики. Общая формула, действительная как для полной цепи, так и для её участка, говорит о том, что сила тока равна частному, получаемому в результате деления величины, выражающей напряжение в вольтах, на величину, выражающую силу тока в амперах. Данная зависимость показывает, что при снижении сопротивления сила тока возрастает. Возникает вопрос: можно ли получить максимальную силу тока, уменьшив сопротивление до нуля? Практика свидетельствует, что такое невозможно. Закон Ома для полной цепи говорит о том, что напряжение нужно делить на общее, совокупное сопротивление, рассчитываемое как сумма внешнего сопротивления и внутреннего сопротивления, зависящего от источника тока. Уменьшить внутреннее сопротивление системы до нуля не представляется возможным. В противном случае вероятность взрыва аккумулятора очень высока.

Что же такое внутреннее и внешнее сопротивление, о которых говорит закон Ома для полной цепи? Если, к примеру, к цепи подключена лампочка, то внешним будет сопротивление этой лампочки. Внутреннее сопротивление всегда исходит от аккумулятора, то есть формируется внутри самой системы. Если вместо аккумулятора используется гальванический элемент, то закон Ома для всей цепи учитывает сопротивление раствора электролита и электродов. Если внешнее сопротивление в разы меньше внутреннего и при этом цепь замкнута, то по ней течёт ток короткого замыкания. Это максимальная величина силы тока, которая может проходить через эту цепь. Источники тока в автомобилях показывают значения силы тока короткого замыкания, критически опасные для жизни. В целях безопасности к ним подсоединяют внешние устройства-батареи, обладающие достаточным сопротивлением, чтобы предотвратить трагедию.

При последовательном соединении общее внутреннее сопротивление цепи исчисляется путём сложения сопротивлений каждого из источников тока. При параллельном соединении напряжение на каждом из ответвлённых участков имеет одинаковое значение, а сила тока в неразветвлённой цепи высчитывается путём сложения величин, которые показывают амперметры на каждом из участков, соединённых параллельно. Источник тока, находящийся на участке цепи, не оказывает никакого влияния на параллельно соединённый с ним участок.

Где применяются законы Ома для полной цепи? Преимущественно они используются для расчета силы тока в линейных электрических цепях постоянного тока. Чтобы выполнить расчеты правильно, необходимо помнить постулаты Кихгофа. Во-первых, алгебраическая сумма сил тока, находящихся в узле, равна нулю. Во-вторых, произведение алгебраической суммы сил тока в каком-либо замкнутом контуре разветвлённой цепи и сопротивления участков данного контура всегда равно алгебраической сумме обнаруженного в контуре напряжения.

При каких условиях, как и когда был открыт закон Ома для полной цепи? Швейцарский исследователь Георг Симон Ом пришёл к известной ныне всему миру формуле эмпирическим путём. Он изучал магнитное действие тока и ставил опыты с различными генераторами, использовал в своих экспериментах проводники из разных металлов и сплавов. Ом стал первым физиком, отметившим влияние на сопротивление проводников их температуры. Закон Ома для полной цепи был признан научным сообществом не сразу. Первыми учёными, оценившими по достоинству данный закон, стали российские исследователи Якоби и Ленц. Американец Дж. Генри позже сравнивал формулу, выражающую закон Ома для полной цепи, с молнией посреди опустевшей мрачной комнаты, а немецкий профессор Е. Ломмель назвал открытие "ярким факелом в области электричества".

fb.ru

Закон Ома для активного и пассивного участка линейной электрической цепи

Закон Ома для пассивного участка электрической цепи. 

При протекании электрического тока через сопротивление R, напряжение U и ток I на этом участке связаны между собою согласно закону Ома:

Сопротивление R - это коэффициент пропорциональности между током и напряжением. Чтобы найти сопротивление, нужно напряжение на участке электрической цепи разделить на ток, протекающий на этом же участке.

Закон Ома можно записать через разность потенциалов:

Закон Ома для активного участка электрической цепи.

Закон Ома для активного участка цепи между точками а и в имеет вид:

Напряжение на участке электрической цепи Uab и ЭДС берутся со знаком «плюс», если их направление совпадает с направление протекания тока. Напряжение (разность потенциалов) и источник электродвижущей силы берутся со знаком «минус», если их направление не совпадает с направлением протекания тока.

Пример составления уравнения по закону Ома 

Рассмотрим пример решения задачи на составления уравнения по закону Ома для участка линейной электрической цепи с двумя источниками ЭДС.

Пусть в данной электрической цепи направление тока будет из точки "a" в точку "b". Напряжение Uab Направляется всегда из первой буквы ("a") к последней ("b").

Согласно правилу составления уравнения по закону Ома источник ЭДС E1 берем со знаком "плюс", т.к. его направление (направление стрелочки) совпадает с направлением протекающего тока.

Источник ЭДС E2 берем со знаком "минус", т.к. его направление (направление стрелочки) не совпадает с направлением протекающего тока.

Напряжение Uab или разность потенциалов φa - φb берем со знаком "плюс", т.к. его направление совпадает с направление протекающего тока.

Сопротивление R1 и R1 соединены последовательно. При последовательном соединении сопротивлений их эквивалентное значение равно сумме. 

В результате составленное уравнение по закону Ома будет иметь вид:

Пусть потенциал в данной задаче потенциал точки "а" равен 10 вольт, потенциал точки "b" = 7 вольт, E1=25 В, E2=17 В, R1=5 Ом, R2=10 Ом. Рассчитаем величину тока:

 

Полученный ток равен 1 Ампер.

www.kurstoe.ru

Закон Ома для всей цепи

Электроника Закон Ома для всей цепи

просмотров - 229

32.6.К источнику тока с ЭДС e=1,5 В присоединили катушку с сопротивлением 0,1 Ом, амперметр показал силу тока 0,5 А. Определить внутреннее сопротивление источника тока.

32.7.Ток в цепи батареи, ЭДС которой e=30 В, равен I=3 А. Напряжение на зажимах батареи U=18 В. Найти сопротивление внешней части цепи R и внутреннее сопротивление батареи r.

32.8.Два параллельно соединœенных резистора с сопротивлениями 40 Ом и 10 Ом подключены к источнику тока с ЭДС 10 В и внутренним сопротивлением 2 Ом. Определить силу тока в цепи.

32.9.Источник тока дает на внешнее сопротивление 4 Ом ток 0,2 А, если же внешнее сопротивление 7 Ом, то элемент дает ток 0,14 А. Найти ЭДС eисточника.

32.10.Какова ЭДС аккумулятора, если при измерении напряжения на его зажимах вольтметром с сопротивлением 20 Ом, получают 1,37 В, а при замыкании на сопротивление 10 Ом получают ток 0,132 А.

Правила Кирхгофа

32.11.Две батареи аккумуляторов и и реостат R=6 Ом соединœены, как показано на рисунке. Найти силу тока в батареях и реостате.

32.12.Два источника тока и и реостат R=10 Ом соединœены, как показано на рисунке. Вычислить силу тока I, текущего через реостат.

32.13.Определить силу тока в резисторе сопротивлением R3 и напряжение U3 на концах резистора, если

.

Внутренними сопротивлениями источников тока пренебречь.

Читайте также

- Закон Ома для всей цепи

32.6.К источнику тока с ЭДС e=1,5 В присоединили катушку с сопротивлением 0,1 Ом, амперметр показал силу тока 0,5 А. Определить внутреннее сопротивление источника тока. 32.7.Ток в цепи батареи, ЭДС которой e=30 В, равен I=3 А. Напряжение на зажимах батареи U=18 В. Найти сопротивление... [читать подробенее]

oplib.ru

Соединение проводников Закон Ома для полной цепи Электродвижущая сила

Урок № 36-169 Соединение проводников. Закон Ома для полной цепи. Электродвижущая сила. Д/з: 8.6; п.8.7; п.8.9 [1]

1. Соединение проводников.

1.1 Последовательное - соединение, при котором конец предыдущего проводника соединяется с началом последующего.

При последовательном соединении: I1=I2 (если ток постоянен, то за время t через любое сечение проводника протекают одинаковые заряды)

U=U1+U2 (работа электростатических сил при перемещении единичного заряда по участкам 1 и 2 равна сумме работ на этих участках).

Эквивалентный проводник (сопротивление) - проводник, заменяющий группу проводников (сопротивлений) без изменения токов и напряжений на рассматриваемом участке цепи.

По закону Ома: U=IR, т.е. U1=IR1; U2=IR2; IR=IR1+IR2= I(R1+R2) , т.е R= R1+R2 или иначе R=

Частный случай: R1= R2=…=Rn , тогда R=nR, где n - число проводников с одинаковым сопротивлением.

При последовательном соединении эквивалентное сопротивление всей цепи равно сумме сопротивлений отдельных участков цепи. Поскольку I1=I2; I1=; I2 =; то U1=I1R1 а U2=I2R2 следовательно, =При последовательном соединении проводников напряжение, действующее на проводниках, прямо пропорционально их сопротивлениям.

Недостаток: при размыкании цепи у одного из последовательно соединенных потребителей ток исчезает по всей цепи (неудобно па практике).

1.2 Параллельное - соединение, при котором начала проводников соединяют в один узел, а концы - в другой.

U=U1=U2; I= I1=I2 По закону Ома: I= I1=; I2=, т.е. =+=+ или = ; q =q1+ q2

Проводимость всего разветвления (все вместе параллельно соединенные проводники) равна сумме проводимостей отдельных ветвей (каждый параллельно соединенный проводник).

Частный случай: R1= R2=…=Rn , тогда R=, где n - число проводников с одинаковым сопротивлением.

Из соотношений U1=U2;U1=; U2= следует, что =- при параллельном соединении проводников силы токов в ветвях обратно пропорциональны их сопротивлениям.

Преимущество: если напряжение между узлами остается постоянным, то токи в ветвях не зависят друг от друга

2.Закон Ома для полной цепи

Полная цепь содержит:

- внешний участок - потребитель тока, регулирующие, контролирующие и т. п. устройства с общим сопротивлением R

- внутренний участок - источник тока с эдс ε и с внутренним сопротивлением г (сопротивление, которым обладает источник электрической энергии, т. к. является проводником, ток выделяет в нем тепло).

Рассмотрим замкнутую цепь, состоящую из внешней части, имеющей сопро­тивление R, и внутренней — источника тока, сопротивление которого г.

Согласно закону сохранения энергии, ЭДС источника тока равна сумме падений напряжений на

внешнем и внутреннем участках цепи, так как при перемещении по замкнутой цепи заряд возвращается в исходное положение — в точку с тем же потенциалом (т. е. φА = φ В): ε = IR+Ir,

где IR и Ir — падения напряжения на внешнем и внутреннем участках цепи. Отсюда закон Ома для полной цепи:

I=	Закон Ома для полной цепи: сила тока цепи пропорциональна действующей в цепи ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивле­ния источника.

3.ЭДС Действие сторонних сил характеризуется физической величиной, называемой электродвижущей силой ( ЭДС)

Электродвижущая сила в замкнутом контуре представ­ляет собой отношение работы сторонних сил при пере­мещении заряда вдоль контура к заряду: ε=

Если на батарейке написано 1,5 В, то это означает, что сторонние силы (хи­мические в данном случае) совершают работу 1,5 Дж при перемещении заряда в 1 Кл от одного полюса батарейки к другому. Постоянный ток не может существовать в замк­нутой цепи, если в ней не действуют сторонние силы, т. е. нет ЭДС.

ЭДС, как и сила тока,- величина алгебраическая. Если ЭДС способствует дви­жению положительных зарядов в

выбранном направлении, то она считается по­ложительной (ε > 0). Если ЭДС препятствует движению положительных заря­дов в выбранном направлении, то она считается отрицательной (ε

Следует иметь в виду, что данной формулой можно пользоваться лишь тогда, когда ток идет внутри источника от отрицательного полюса к положительному, а во внешней цепи — от положительного к отрицательному.

3. Соединение источников электрической энергии в батарею.

3.1. Последовательное соединение. "+" полюс предыдущего источника соединяется с"—" полюса последующего. Закон Ома для всей цепи при последовательном соединении. I =

3.2. Параллельное соединение. "+" полюс присоединяют к одной клемме,

а "—" полюс - к другой. Закон Ома для всей цепи при параллельном

соединении: I =

3.3 Смешанное соединение. Закон Ома для всей цепи при смешанном соединении:

I =

Экзаменационные вопросы

28. Рассчитать общее сопротивление соединения резисторов, если R1=2 Ом, R2=3 Ом

А. 1,2 Ом Б. 5,2 Ом В. 5 Ом

29. Рассчитать общее сопротивление соединения резисторов, если R1=2 Ом, R2=3 Ом

А. 1,2 Ом Б. 5,2 Ом В. 5 Ом

30. Рассчитать общее сопротивление соединения резисторов,

если R1=2 Ом, R2=3 Ом, R3=4 Ом А. 1,2 Ом Б. 5,2 Ом В. 5 Ом

31. Какая физическая величина определяется отношением работы, совершаемой сторонними силами при перемещении заряда q по всей замкнутой электрической цепи, к значению этого заряда?

А. Сила тока. Б. Напряжение. В. Электрическое сопротивление. Г. Удельное электрическое сопротивление. Д. Электродвижущая сила.

32. Какая из приведенных ниже формул выражает закон Ома для полной цепи?

А. I =; Б. I = ; В. IUΔt; Г. P=UI; Д. ρ = ρ0(1+α t).

33. Источник тока с ЭДС 18 В имеет внутреннее сопротивление 30 Ом. Какое значение будет иметь сила тока при подключении к этому источнику резистора с электрическим сопротивлением 60 Ом? А. 0,6 А. Б. 0,3 А. В. 0,2 А. Г. 0,9 А.Д. 0,4 А.

Задачи

№ 1. Гальванический элемент с ЭДС 5,0 В и внутренним сопротивлением равным 0,2 Ом замкнут на проводник сопротивлением 40,0 Ом. Чему равно напряжение U на этом проводнике?

№ 2 В сеть с напряжением 220 В включены последовательно две электрические лампы

сопротивлением 200 Ом каждая. Определить силу тока, проходящего через каждую лампу.

№ 3 Найти общее сопротивление участка цепи, изображенной на рисунке,

если R1=20 Ом, R2=R.3=R4=15 Ом, R5=3 Ом, R6=90 Ом.

№ 4. Даны четыре резистора по 60 Ом каждый. Начертить схемы соединений всех четырех резисторов, чтобы общее сопротивление оказалось равным соответственно: 15, 45, 60, 80, 150 и 240 Ом. Возле каждой схемы написать расчет общего сопротивления.

№ 5. ЭДС источника электрической энергии равна 100 В. При внешнем сопротивлении 49 Ом сила тока в цепи

2 А. Найти падение напряжения внутри источника и его внутреннее сопротивление.

№ 6. Разность потенциалов на клеммах разомкнутого источника тока 4 В. Определить внутреннее сопротивление источника тока, если при сопротивлении внешнего участка цепи 4 Ом сила тока равна 0,8 А.

№ 7.Источник тока с ЭДС 220 В и внутренним сопротивлением 2 Ом замкнут проводником сопротивлением 108 Ом. Определить падение напряжения внутри источника тока.

№ 8. Определить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока, если при внешнем сопротивлении 3,9 Ом сила тока в цепи равна 0,5 А, а при внешнем сопротивлении 1.9 Ом сила тока равна 1 А.

№ 9. Определить силу тока при коротком замыкании батареи с ЭДС 12 В, если при замыкании ее на внешнее сопротивление 4 Ом сила тока в цепи равна 2 А. Почему при коротком замыкании падение напряжения на внешнем участке цепи близко к нулю, хотя в этом случае в цепи существует наибольший ток?

№ 10. ЭДС источника тока равна 220 В, внутреннее сопротивление 1,5 Ом. Какое надо взять сопротивление внешнего участка цепи, чтобы сила тока была равна 4 А?

/promo/fra/

gigabaza.ru

Закон Ома для участка цепи — Мегаобучалка

Немецкий ученый Георг Ом в 1826 году провел серию опытов и получил зависимость, которую впоследствии назвали законом Ома.

 

Для разных проводников он строил так называемые вольт-амперные характеристики – графики зависимости силы тока от напряжения.

В результате была обнаружена линейная связь силы тока с напряжением: увеличивая напряжение, увеличиваем и силу тока, это увеличение происходит прямо пропорционально: .

Однако, как видно из графиков, для каждого проводника коэффициент пропорциональности разный. Это означало, что каждый проводник обладает некоторой мерой проводимости тока, и для разных проводников она разная. Эту величину назвали электрическим сопротивлением. Обозначение сопротивления – R.

При одном и том же напряжении проводники с меньшим сопротивлением будут пропускать ток большей силы.

Используя опытные результаты, Омом был сформулирован закон, впоследствии названный законом Ома для участка цепи. Закон Ома для участка цепи:сила тока для однородного проводника на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Закон Ома – один из основополагающих законов физики. Открытие его в свое время позволило сделать огромный скачок в науке. В настоящее время невозможно себе представить любой самый элементарный расчет основных электрических величин для любой цепи без использования закона Ома. Из формулы для закона Ома можно рассчитать также величины напряжения и сопротивления участка цепи:

U=IR и R=U/I

Закон Ома для полной цепи.

Полная цепь – цепь, содержащая источник тока, или же цепь, содержащая ЭДС. Для наглядного примера возьмем самый простой вариант – цепь с одним источником и одним потребителем.

Внешняя цепь (участок полной цепи без источника) характеризуется своим сопротивлением – R. Источник же характеризуется своей ЭДС, а также внутренним сопротивлением – r.

ЭДС равна сумме падений напряжения на внешней цепи и на самом источнике: Здесь: – напряжение, подаваемое во внешнюю цепь; – падение напряжения на источнике.

Внешняя цепь, конечно же, является участком цепи, поэтому для нее справедлив закон Ома:

Через источник проходит точно такой же ток, поэтому:

Подставив последние два выражение в первое, получим: Или же:

Сила тока в цепи постоянного тока прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению электрической цепи.Это и называется законом Ома для полной цепи.

 

megaobuchalka.ru

---

• 
  Щелковские электросети
• 
  Теплый пол энергосберегающий
• 
  Розетка с датчиком температуры
• 
  Когда включат отопление по адресу
• 
  Когда включат отопление по адресу
• 
  Как проверить ленту светодиодную
• 
  Электрическая энергия измеряется в
• 
  Схемы включения биполярный транзистор
• 
  Трансформаторы тока клещи
• 
  Когда включат отопление по адресу
• 
  Сила давление площадь