Закон ома формула напряжения: Формула закона Ома

Закон Ома для участка цепи

Основным законом электротехники, при помощи которого можно изучать и рассчитывать электрические цепи, является закон Ома, устанавливающий соотношение между током, напряжением и сопротивлением. Необходимо отчетливо понимать его сущность и уметь правильно пользоваться им при решении практических задач. Часто в электротехнике допускаются ошибки из-за неумения правильно применить закон Ома. 

Закон Ома для участка цепи гласит: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. 

Если увеличить в несколько раз напряжение, действующее в электрической цепи, то ток в этой цепи увеличится во столько же раз. А если увеличить в несколько раз сопротивление цепи, то ток во столько же раз уменьшится. Подобно этому водяной поток в трубе тем больше, чем сильнее давление и чем меньше сопротивление, которое оказывает труба движению воды. 

Чтобы выразить закон Ома математически наиболее просто, считают, что сопротивление проводника, в котором при напряжении 1 В проходит ток 1 А, равно 1 Ом.

Ток в амперах можно всегда определить, если разделить напряжение в вольтах на сопротивление в омах. Поэтому закон Ома для участка цепи записывается следующей формулой: 

I = U/R. 

Магический треугольник  

Любой участок или элемент электрической цепи можно охарактеризовать при помощи трёх характеристик: тока, напряжения и сопротивления. 

Как использовать треугольник Ома: закрываем искомую величину — два других символа дадут формулу для её вычисления. Кстати, законом Ома называется только одна формула из треугольника – та, которая отражает зависимость тока от напряжения и сопротивления. Две другие формулы, хотя и являются её следствием, физического смысла не имеют.  

Расчеты, выполняемые с помощью закона Ома для участка цепи, будут правильны в том случае, когда напряжение выражено в вольтах, сопротивление в омах и ток в амперах. Если используются кратные единицы измерений этих величин (например, миллиампер, милливольт, мегаом и т. д.), то их следует перевести соответственно в амперы, вольты и омы. Чтобы подчеркнуть это, иногда формулу закона Ома для участка цепи пишут так:

ампер = вольт/ом

Можно также рассчитывать ток в миллиамперах и микроамперах, при этом напряжение должно быть выражено в вольтах, а сопротивление — в килоомах и мегаомах соответственно. 

Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома.

Таблицы DPVA.ru — Инженерный Справочник	Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Физический справочник / / Электрические и магнитные величины / / Понятия и формулы для электричества и магнетизма.  / / Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома. Поделиться:    Основные электротехнические формулы. Мощность. Сопротивление. Ток. Напряжение. Закон Ома.     Вариант для печати. Цепь постоянного тока (или, строго говоря, цепь без комплексного сопротивления) Применимость формул: пренебрегаем зависимостью сопротивлений от силы тока. P = мощность (Ватт) U = напряжение (Вольт) I = ток (Ампер) R = сопротивление (Ом) r = внутреннее сопротивление источнка ЭДС ε = ЭДС источника Тогда для всей цепи: I=ε/(R +r) — закон Ома для всей цепи. И еще ниже куча формулировок закона Ома для участка цепи : Электрическое напряжение: U = R* I — Закон Ома для участка цепи U = P / I U = (P*R)1/2 Электрическая мощность: P= U* I P= R* I2 P = U 2/ R Электрический ток: I = U / R I = P/ E I = (P / R)1/2 Электрическое сопротивление: R = U / I R = U 2/ P R = P / I2 НЕ ЗАБЫВАЕМ: Законы Кирхгофа они же Правила Кирхгофа для тока и напряжения. Цепь переменного синусоидального тока c частотой ω. Применимость формул: пренебрегаем зависимостью сопротивлений от силы тока и частоты. Напомним, что любой сигнал, может быть с любой точностью разложен в ряд Фурье, т.е. в предположении, что параметры сети частотнонезависимы — данная формулировка применима ко всем гармоникам любого сигнала. Закон Ома для цепей переменного тока: U = U0eiωt  напряжение или разность потенциалов, I  сила тока, Z = Re—iφ  комплексное сопротивление (импеданс) R = (Ra2+Rr2)1/2  полное сопротивление, Rr = ωL — 1/ωC  реактивное сопротивление (разность индуктивного и емкостного), Rа  активное (омическое) сопротивление, не зависящее от частоты, φ = arctg Rr/Ra — сдвиг фаз между напряжением и током. Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос: Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
Коды баннеров проекта DPVA.ru Начинка: KJR Publisiers Консультации и техническая поддержка сайта: Zavarka Team	Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

Закон Ома

Закон Ома показывает линейную зависимость между напряжением и током в электрической цепи.

Падение напряжения и сопротивление резистора определяют протекание постоянного тока через резистор.

Используя аналогию с потоком воды, мы можем представить электрический ток как поток воды через трубу, резистор как тонкую трубу, ограничивающую поток воды, напряжение как разность высот воды, которая позволяет воде течь.

Формула закона Ома

Ток резистора I в амперах (А) равен напряжению резистора V в вольтах (В), деленному на сопротивление R в омах (Ом):

V — падение напряжения на резисторе, измеренное в вольтах (В). В некоторых случаях в законе Ома для обозначения напряжения используется буква E. E обозначает электродвижущую силу.

I — электрический ток, протекающий через резистор, измеряется в амперах (А).

R — сопротивление резистора, измеренное в Ом (Ом).

Расчет напряжения

Зная ток и сопротивление, мы можем рассчитать напряжение.

Напряжение V в вольтах (В) равно току I в амперах (А), умноженному на сопротивление R в омах (Ом):

Расчет сопротивления

Зная напряжение и ток, мы можем рассчитать сопротивление.

Сопротивление R в омах (Ом) равно напряжению V в вольтах (В), деленному на ток I в амперах (А):

Поскольку ток задается значениями напряжения и сопротивления, формула закона Ома может показать, что:

• Если мы увеличим напряжение, ток увеличится.
• Если мы увеличим сопротивление, ток уменьшится.

Пример # 1

Найдите ток электрической цепи с сопротивлением 50 Ом и напряжением питания 5 Вольт.

Решение:

V = 5 В

R = 50 Ом

I = V / R = 5 В / 50 Ом = 0,1 А = 100 мА

Пример # 2

Найдите сопротивление электрической цепи, имеющей напряжение питания 10 В и ток 5 мА.

Решение:

V = 10 В

I = 5 мА = 0,005 А

R = V / I = 10 В / 0,005 A = 2000 Ом = 2 кОм

Закон Ома для цепи переменного тока

Ток нагрузки I в амперах (А) равен напряжению нагрузки V _Z = V в вольтах (В), деленному на полное сопротивление Z в омах (Ом):

V — падение напряжения на нагрузке, измеренное в вольтах (В).

I — электрический ток, измеряемый в амперах (А)

Z — полное сопротивление нагрузки, измеренное в Ом (Ом).

Пример # 3

Найдите ток в цепи переменного тока с напряжением питания 110 В ± 70 ° и нагрузкой 0,5 кОм ± 20 °.

Решение:

V = 110V∟70 °

Z = 0,5 кОм∟20 ° = 500 Ом∟20 °

I = V / Z = 110V∟70 ° / 500Ω∟20 ° = (110V / 500Ω) (70 ° -20 °) = 0,22A 50 °

Калькулятор закона Ома (краткая форма)

Калькулятор закона Ома: вычисляет соотношение между напряжением, током и сопротивлением.

Введите 2 значения, чтобы получить третье значение, и нажмите кнопку « Рассчитать» :

Калькулятор закона Ома II ►

Смотрите также

Закон Ома простыми словами | Статьи ЦентрЭнергоЭкспертизы

Из школьного курса физики многим из нас наверняка известен закон Ома, хотя для большинства это знание не дает гарантии его понимания. Тем не менее, он является базовым для всех людей связанных с электрикой и электроникой, поэтому попробуем найти простое объяснение одному из главных законов электротехники. Для начала попробуем разобраться с основными понятиями физики, характеризующими простейшую электрическую цепь.

1. Электрический ток можно представить в виде потока свободных заряженных частиц (электронов), протекающих в проводнике. Чем большее количество электронов проходит через него за единицу времени, тем больше сила тока I, физическая величина, измеряемая в амперах (А).
2. Движение свободных электронов не происходит само по себе, оно обусловлено разностью потенциалов, приложенных к обоим концам проводника и определяющих другую физическую величину – напряжение. Чем выше величина напряжения U, измеряемого в вольтах (В) тем больше поток электронов.
3. В процессе движения свободные электроны сталкиваются с атомами кристаллической решетки металла проводника, вызывая его разогрев. «Потревоженные» атомы оказывают дополнительное препятствие передвижению заряженных частиц, такое свойство материалов, через которые вынужден протекать ток, называется электрическим сопротивлением R и измеряется в омах (Ом).

Итак, мы подошли непосредственно к закону, открытому эмпирическим путем немецким физиком Георгом Симоном Омом, имя которого закон и носит.

Суть и разнообразие формулировок закона

Как становится очевидным, Ом вывел взаимную зависимость напряжения, силы тока и сопротивления нагрузки для участка цепи (коим, собственно, эта нагрузка является), которая оказалась фундаментальным физическим законом. Согласно ему сила тока, протекающая через участок цепи, пропорциональна приложенному к нему напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению этого участка:

I = U/R,

в иной интерпретации он выглядит как:

U = I·R или R = U/I.

Эти простейшие физические формулы справедливы для участка цепи питаемого постоянным током, в несколько видоизмененном виде законы Ома действительны для полной (замкнутой) цепи или для любых электрических цепей, питаемых переменным током.

Для полной цепи необходимо учитывать как сопротивление нагрузки, так и включенное с ним последовательно внутреннее сопротивление источника питания r, величина напряжения при этом равна ЭДС источника ε. Закон Ома в этом случае выглядит как:

I = ε⁄(R+r)·

В случае переменного тока приходится учитывать реактивный характер нагрузок, поэтому активное сопротивление R следует заменить полным сопротивлением Z, учитывающим реактивные составляющие.

Чтобы понять суть закона, на практике часто приводят примеры из гидравлики, где:

• роль напряжения исполняет водонапорная башня;
• роль тока поток воды в отводящей трубе;
• аналог сопротивления диаметр самой трубы.

Легко представить, что чем выше резервуар с водой, тем больше потенциальная энергия ею запасенная (аналог напряжения) и тем сильнее будет напор жидкости в трубе (сила тока), определяющий расход. Кроме того на расход жидкости влияет диаметр трубы (аналог сопротивления) – чем он меньше (сопротивление выше) тем меньше расход.

Запомнить формулы закона Ома для участка цепи проще воспользовавшись треугольником Ома, разбитым на три части. В верхней, представляющей собой числитель находится U, в разбитом надвое знаменателе (нижняя часть) расположены I и R. Прикрывая искомую величину, мы получаем формулу для ее определения.

Смотрите также другие статьи :

Как сопротивление влияет на падение напряжения?

Предположим такой отрезок кабеля понадобится для питания нагрузки током в 10 А, соответственно падение напряжения на кабеле составит почти 12 В. Для сети 220 В такая разница мало критична и в худшем случае может грозить незначительная потеря мощности.

Подробнее…

На что влияет направление вращения фаз

По сути, это направление, в котором должно вращаться магнитное поле, определяющее направление вращения ротора в трехфазных асинхронных электродвигателях. На практике мы видим, что направление вращения ротора в асинхронных двигателях очень просто поменять переменой всего двух фаз местами, при этом меняется чередование фаз с прямой на обратную последовательность.

Подробнее…

Закон Ома

Закон Ома — Один из самых применяемых законов в электротехнике. Данный закон раскрывает связь между тремя важнейшими величинами: силой тока, напряжением и сопротивлением. Выявил эту связь Георгом Омом в 1820-е годы именно поэтому этот закон и получил такое название.

Формулировка закона Ома следующая:
Величина силы тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку, и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Эту зависимость можно выразить формулой:

I=U/R

Где I – сила тока, U — напряжение, приложенное к участку цепи, а R — электрическое сопротивление участка цепи.
Так, если известны две из этих величин можно легко вычислить третью.
Понять закон Ома можно на простом примере. Допустим, нам необходимо вычислить сопротивление нити накаливания лампочки фонарике и нам известны величины напряжения работы лампочки и сила тока, необходимая для ее работы (сама лампочка, чтобы вы знали имеет переменное сопротивление, но для примера примем его как постоянное). Для вычисления сопротивления необходимо величину напряжения разделить на величину силы тока. Как же запомнить формулу закона Ома, чтобы правильно провести вычисления? А сделать это очень просто! Вам нужно всего лишь сделать себе напоминалку как на указанном ниже рисунке.
Теперь закрыв рукой любую из величин вы сразу поймете, как ее найти. Если закрыть букву I, становится ясно, что чтобы найти силу тока нужно напряжение разделить на сопротивление.
Теперь давайте разберемся, что значат в формулировке закона слова « прямо пропорциональна и обратно пропорциональна. Выражение «величина силы тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку» означает, что если на участке цепи увеличится напряжение, то и сила тока на данном участке также увеличится. Простыми словами, чем больше напряжение, тем больше ток. И выражение «обратно пропорциональна его сопротивлению» значит, что чем больше сопротивление, тем меньше будет сила тока.

Рассмотрим пример с работой лампочки в фонарике. Допустим, что для работы фонарика нужны три батарейки, как показано на схеме ниже, где GB1 — GB3 — батарейки, S1 — выключатель, HL1 — лампочка.

Примем, что сопротивление лампочки условно постоянно, хотя нагреваясь её сопротивление увеличивается. Яркость лампочки будет зависеть от силы тока, чем она больше, тем ярче горит лампочка. А теперь, представьте, что вместо одной батарейки мы вставили перемычку, уменьшив тем самым напряжение.
Что случится с лампочкой?
Она будет светить более тускло (сила тока уменьшилась), что подтверждает закон Ома:
чем меньше напряжение, тем меньше сила тока.

Вот так просто работает этот физический закон, с которым мы сталкиваемся в повседневной жизни.
Бонус специально для вас шуточная картинка не менее красочно объясняющая закон Ома.

Это была обзорная статья. Более подробно об этом законе, мы говорим в следующей статье «Закон Ома для участка цепи», рассматривая всё на других более сложных примерах.

Если не получается с физикой, английский для детей (http://www. anylang.ru/order-category/?slug=live_language) как вариент альтернативного развития.

Если материал был полезен, вы можете отправить донат или поделиться данным материалом в социальных сетях:

ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению

Зависит величина воздействия, которое ток может оказывать на проводник, будь то тепловое, химическое или магнитное действие тока . То есть, регулируя силу тока, можно управлять его воздействием. Электрический ток , в свою очередь – это упорядоченное движение частиц под действием электрического поля .

Зависимость силы тока и напряжения

Очевидно, что чем сильнее поле действует на частицы, тем больше будет сила тока в цепи. Электрическое поле характеризуется величиной, называемой напряжением . Следовательно, мы приходит к выводу, что сила тока зависит от напряжения.

И действительно, опытным путем удалось установить, что сила тока связана с напряжением прямо пропорционально. В случаях, когда изменяли величину напряжения в цепи, не меняя всех остальных параметров, сила тока возрастала или уменьшалась во столько же раз, во сколько меняли напряжение.

Связь с сопротивлением

Однако любая цепь или участок цепи характеризуются еще одной немаловажной величиной, называемой сопротивлением электрическому току . Сопротивление связано с силой тока обратно пропорционально. Если на каком-либо участке цепи изменить величину сопротивления, не меняя напряжения на концах этого участка, сила тока также изменится. Причем если мы уменьшим величину сопротивления, то сила тока возрастет во столько же раз. И, наоборот, при увеличении сопротивления сила тока пропорционально уменьшается.

Формула закона Ома для участка цепи

Сопоставив две эти зависимости, можно прийти к такому же выводу, к которому пришел немецкий ученый Георг Ом в 1827 г. Он связал воедино три вышеуказанные физические величины и вывел закон, который назвали его именем. Закон Ома для участка цепи гласит:

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

где I – сила тока,
U – напряжение,
R – сопротивление.

Применение закона Ома

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. Представление об этом законе – это не удел исключительно инженеров-электронщиков, а необходимая часть базовых знаний любого мало-мальски образованного человека. Недаром есть поговорка: «Не знаешь закон Ома – сиди дома».

U=IR
и R=U/I

Правда, следует понимать, что в собранной цепи величина сопротивления некоторого участка цепи есть величина постоянная, поэтому при изменении силы тока будет изменяться только напряжение и наоборот. Для изменения сопротивления участка цепи следует собрать цепь заново. Расчет же требуемой величины сопротивления при проектировании и сборке цепи можно произвести по закону Ома, исходя из предполагаемых значений силы тока и напряжения, которые будут пропущены через данный участок цепи.

«Физика — 10 класс»

Что заставляет заряды двигаться вдоль проводника?

Как электрическое поле действует на заряды?

Вольт-амперная характеристика.

В предыдущем параграфе говорилось, что для существования тока в проводнике необходимо создать разность потенциалов на его концах. Сила тока в проводнике определяется этой разностью потенциалов. Чем больше разность потенциалов, тем больше напряжённость электрического поля в проводнике и, следовательно, тем большую скорость направленного движения приобретают заряженные частицы. Это означает увеличение силы тока.

Для каждого проводника — твёрдого, жидкого и газообразного — существует определённая зависимость силы тока от приложенной разности потенциалов на концах проводника.

Зависимость силы тока в проводнике от напряжения, подаваемого на него, называют вольт-амперной характеристикой
проводника.

Её находят, измеряя силу тока в проводнике при различных значениях напряжения. Знание вольт-амперной характеристики играет большую роль при изучении электрического тока.

Закон Ома.

Наиболее простой вид имеет вольт- амперная характеристика металлических проводников и растворов электролитов. Впервые (для металлов) её установил немецкий учёный Георг Ом, поэтому зависимость силы тока от напряжения носит название закона Ома
.

На участке цепи, изображённой на рисунке 15.3, ток направлен от точки 1 к точке 2. Разность потенциалов (напряжение) на концах проводника равна U = φ 1 — φ 2 . Так как ток направлен слева направо, то напряжённость электрического поля направлена в ту же сторону и φ 1 > φ 2 .

Измеряя силу тока амперметром а напряжение вольтметром, можно убедиться в том, что сила тока прямо пропорциональна напряжению.

Закон Ома для участка цепи

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна приложенному к нему напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка R.

Применение обычных приборов для измерения напряжения — вольтметров — основано на законе Ома. Принцип устройства вольтметра такой же, как и у амперметра. Угол поворота стрелки прибора пропорционален силе тока.

Сила тока, проходящего по вольтметру, определяется напряжением между точками цепи, к которой он подключён. Поэтому, зная сопротивление вольтметра, можно по силе тока определить напряжение. На практике прибор градуируют так, чтобы он сразу показывал напряжение в вольтах.

Сопротивление.

Основная электрическая характеристика проводника — сопротивление
. От этой величины зависит сила тока в проводнике при заданном напряжении.

Свойство проводника ограничивать силу тока в цепи, т. е. противодействовать электрическому току, называют электрическим сопротивлением проводника
.

С помощью закона Ома (15.3) можно определить сопротивление проводника:

Для этого нужно измерить напряжение на концах проводника и силу тока в нём.

На рисунке 15.4 приведены графики вольт-амперных характеристик двух проводников. Очевидно, что сопротивление проводника, которому соответствует график 2, больше, чем сопротивление проводника, которому соответствует график 1.

Сопротивление проводника не зависит от напряжения и силы тока.

Сопротивление зависит от материала проводника и его геометрических размеров.

Сопротивление проводника длиной l с постоянной площадью поперечного сечения S равно:

где ρ — величина, зависящая от рода вещества и его состояния (от температуры в первую очередь).

Величину ρ называют удельным сопротивлением проводника
.

Удельное сопротивление материала численно равно сопротивлению проводника из этого материала длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м 2 .

Единицу сопротивления проводника устанавливают на основе закона Ома и называют её омом.

Проводник имеет сопротивление 1 Ом, если при разности потенциалов 1 В сила тока в нём 1 А.

Единицей удельного сопротивления является 1 Ом м. Удельное сопротивление металлов мало. А вот диэлектрики обладают очень большим удельным сопротивлением. Например, удельное сопротивление серебра 1,59 10 -8 Ом м, а стекла порядка 10 10 Ом м. В справочных таблицах приводятся значения удельного сопротивления некоторых веществ.

Значение закона Ома.

Из закона Ома следует, что при заданном напряжении сила тока на участке цепи тем больше, чем меньше сопротивление этого участка. Если по какой-то причине (нарушение изоляции близко расположенных проводов, неосторожные действия при работе с электропроводкой и пр.) сопротивление между двумя точками, находящимися под напряжением, оказывается очень малым, то сила тока резко возрастает (возникает короткое замыкание), что может привести к выходу из строя электроприборов и даже возникновению пожара.

Именно из-за закона Ома нельзя говорить, что чем выше напряжение, тем оно опаснее для человека. Сопротивление человеческого тела может сильно изменяться в зависимости от условий (влажности, температуры окружающей среды, внутреннего состояния человека) поэтому даже напряжение 10-20 В может оказаться опасным для здоровья и жизни человека. Следовательно, всегда необходимо учитывать не только напряжение, но и силу электрического тока. При работе в физической лаборатории нужно строго соблюдать правила техники безопасности!

Закон Ома — основа расчётов электрических цепей в электротехнике.

Закон
Ома для участка цепи: сила
тока
I


на участке электрической цепи прямо
пропорциональна напряжению
U


на концах участка и обратно пропорциональна
его сопротивлению

R.

Формула
закона:

I

=.
Отсюда запишем формулыU

=
IR


и R
=

.

Рис.1.
Участок
цепи
Рис.2.
Полная
цепь

Закон
Ома для полной цепи: сила
тока
I


полной электрической цепи
равнаЭДС
(электродвижущей силе) источника тока
Е
,
деленной на полное сопротивление цепи
(R
+ r).
Полное
сопротивление цепи равно сумме
сопротивлений внешней цепи R

и внутреннего r

источника тока.Формула
закона I
=




.
На
рис. 1 и 2 приведены схемы электрических
цепей.

3. Последовательное и параллельное соединение проводников

Проводники
в электрических цепях могут соединяться
последовательно

и параллельно
.
Смешанное соединение сочетает оба эти
соединения.

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

этих
проводников.

Последовательное соединение

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

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

1.
При последовательном соединении

проводников
(рис. 1)
сила
тока во всех проводниках одинакова:
I

1
=
I

2
=

I

3

=

I

Рис.
1.Последовательное
соединение двух проводников.

2.
Согласно закону Ома, напряженияU

1
иU

2
на
проводниках равны U

1
=
IR

1
,
U

2
=
IR

2
,
U

3
=
IR

3
.

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

U

=
U

1
+
U

2
+
U

3

Позакону
Ома, напряжения U
1,
U
2
на
проводниках равныU

1
=
IR

1
,
U

2
=
IR

2
,
В
соответствии вторым правилом Кирхгофа
напряжение на всем участке:

U

=
U

1
+
U

2
=
IR

1
+
IR

2

=

I(R

1
+

R

2
)=
I·R.

Получаем:
R

=
R

1
+
R

2

Общее
напряжение
U


на проводниках равно сумме напряжений
U

1
,
U

2
,
U

3

равно:
U

=
U

1
+
U

2
+
U

3
=
I

·

(R

1
+
R

2
+
R

3
)
=
IR

где
R

ЭКВ
–
эквивалентное

сопротивление всей цепи. Отсюда: R

ЭКВ

=
R

1
+
R

2
+
R

3

При
последовательном соединении эквивалентное
сопротивление цепи равно сумме
сопротивлений отдельных участков цепи:
R

ЭКВ
=
R

1
+
R

2
+
R

3
+…

Этот
результат справедлив для
любого числа

последовательно соединенных проводников.

Из
закона Омаследует:
при равенстве сил тока при последовательном
соединении:

I

=
,
I

=
.
Отсюда
=
или

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

При
последовательном соединении n
одинаковых
проводников общее напряжение равно
произведению напряжению одного U 1
на
их количество n
:

U
ПОСЛЕД
=
n

·
U
1
.
Аналогично
для сопротивлений:

R

ПОСЛЕД

=

n

·

R

1

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

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

Закон Ома записывается формулой:

Где: I — сила тока (А), U — напряжение (В), R — сопротивление (Ом).

Следует иметь в виду, что закон Ома является фундаментальным
(основным) и может быть применён к любой физической системе, в которой действуют потоки частиц или полей, преодолевающие сопротивление. Его можно применять для расчёта гидравлических, пневматических, магнитных, электрических, световых, тепловых потоков.

Закон Ома определяет связь трех фундаментальных величин: силы тока, напряжения и сопротивления. Он утверждает, что сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

Ток течет из точки с избытком электронов в точку с дефицитом электронов. Путь, по которому следует ток, называется электрической цепью. Все электрические цепи состоят из источника тока
, нагрузки
и проводников
. Источник тока обеспечивает разность потенциалов
, которая позволяет течь току. Источником тока может быть батарея, генератор или другое устройство. Нагрузка оказывает сопротивление протеканию тока
. Это сопротивление может быть высоким или низким, в зависимости от назначения цепи. Ток в цепи течет через проводники от источника к нагрузке
. Проводник должен легко отдавать электроны. В большинстве проводников используется медь.

Путь электрического тока к нагрузке может проходить через три типа цепей: последовательную цепь, параллельную или последовательно-параллельную цепи.Ток электронов в электрической цепи течет от отрицательного вывода источника тока, через нагрузку к положительному выводу источника тока.

Пока этот путь не нарушен, цепь замкнута и ток течет.

Однако если прервать путь, цепь станет разомкнутой и ток не сможет по ней идти.

Силу тока в электрической цепи можно изменять, изменяя либо приложенное напряжение, либо сопротивление цепи. Ток изменяется в таких же пропорциях, что и напряжение или сопротивление. Если напряжение увеличивается, то ток также увеличивается. Если напряжение уменьшается, то ток тоже уменьшается. С другой стороны, если сопротивление увеличивается, то ток уменьшается. Если сопротивление уменьшается, то ток увеличивается. Это соотношение между напряжением, силои тока и сопротивлением называется законом Ома.

Закон Ома утверждает, что ток в цепи (последовательной, параллельной или последовательно-параллельной) прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению

При определении неизвестных величин в цепи, следуйте следующим правилам:

1. Нарисуйте схему цепи и обозначьте все известные величины.
2. Проведите расчеты для эквивалентных цепей и перерисуйте цепь.
3. Рассчитайте неизвестные величины.

Помните: закон Ома справедлив для любого участка цепи и может применяться в любой момент. По последовательной цепи течет один и тот же ток, а к любой ветви параллельной цепи приложено одинаковое напряжение.

История закона Ома

Георг Ом, проводя эксперименты с проводником, установил, что сила тока в проводнике пропорциональна напряжению, приложенному к его концам. Коэффициент пропорциональности назвали электропроводностью, а величину принято именовать электрическим сопротивлением проводника. Закон Ома был открыт в 1826 году.

Ниже приведены анимации схем иллюстрирующих закон Ома. Обратите внимание, что (на первой картинке) Амперметр (А) является идеальным и имеет нулевое сопротивление.

Данная анимация показывает как меняется ток в цепи при изменении приложенного напряжения.

Следующая анимация показывает как меняется сила тока в цепи при изменении сопротивления.

Закон Ома для участка цепи.

Закон Ома для участка цепи.

Цель: формирование знаний о взаимосвязи силы тока, напряжения и сопротивления на участке цепи.

Задачи:

Образовательная:

1) силы тока от напряжения на концах проводника, если при этом сопротивление проводника не меняется;

2) силы тока от сопротивления участка цепи, если при этом напряжение остается постоянным;

• сделать вывод о взаимосвязи силы тока, напряжения и сопротивления;

• Показать практическое применение закона Ома.

Развивающая:

• развивать умения наблюдать, сопоставлять, сравнивать и обобщать результаты экспериментов;

• продолжить формирование умений пользоваться теоретическими и экспериментальными методами физической науки для обоснования выводов по изучаемой теме и для решения задач.

Воспитательная:

• развивать познавательный интерес к предмету;

• воспитывать культуру речи и культуру работы в коллективе, тренировка рационального метода запоминания формул.

Тип урока: Комбинированный.

Оборудование: источник тока; амперметр; вольтметр; магазин сопротивлений; реостат; соединительные провода; датчик электрического напряжения ,датчик электрического тока амперметр .

Ход урока

I. Организация начала урока.

II. Актуализация знаний.

Любую электрическую цепь можно охарактеризовать силой тока, напряжением и сопротивлением. Каждая из этих величин имеет свою характеристику. Давайте вспомним, что мы изучили о каждой из этих величин.

(слайд 1)

Величины на слайде (1) закрыты номерами 1,2,3. Учащиеся I,II,III рядов поочередно выбирают номер, под которым находится величина, и дают ей полную характеристику по плану:

Структура знаний о физической величине. (слайд 2)

1. Какое явление или свойство тел определяет (характеризует) данная величина.

2. Определение величины .

3. Формула (для производной величины – формула, выражающая связь данной величины с другими).

4. Какая это величина – скалярная или векторная.

5. Единицы измерения данной величины.

6. Способы измерения величины.

Характеристики электрической цепи

Сила тока

Напряжение

Сопротивление

Электродвижущая сила

I

U

R

ε

какой электрический заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени.

какую работу совершает электрическое поле по перемещению единичного заряда.

величину, характеризующую способность проводника ограничивать силу тока.

какую работу совершают сторонние силы по перемещению единичного заряда в источнике.

отношением заряда, проходящего через поперечное сечение проводника ко времени, в течение которого этот заряд движется.

отношением работы поля по перемещению заряда из начальной точки в конечную к этому заряду.

отношением напряжения на участке цепи к силе тока.

отношением работы сторонних сил к переносимому электрическому заряду.

(ампер)

(вольт)

(ом)

(вольт)

T — — время

q — -заряд

A – работа электрического поля по перемещению заряда.

Сопротивление зависит от материала, из которого изготовлен проводник и его геометрических размеров.

l – длина проводника

S – площадь поперечного сечения проводника

ρ – удельное сопротивление проводника

Характеризует зависимость электрической энергии в источнике от его внутреннего устройства.

(слайд 3)

III. Постановка цели.

Между величинами силой тока, напряжением и сопротивлением существует связь, которую впервые теоретически и экспериментально установил немецкий ученый Георг Ом.

Сегодня на уроке попытаемся повторить эксперименты Ома и установить закон, который носит его имя.

Тема урока: Закон Ома для участка цепи (слайд 3).

IV. Решение поставленной цели. Изучение нового материала.

(Виртуальная школа Кирилла и Мефодия, снятие вольт-амперной характеристики (интерактив))

Учебная проблема 1. (ОК)

(слайд 4) (слайд 5)

а) Соберем электрическую цепь, схема которой изображена на слайде 3.

б) Назовите основные элементы цепи. Какие измерительные приборы включены

в цепь на участке 1и 2? Почему?

в) Установим зависимость между силой тока и напряжением, оставляя сопротивление R₁

_{постоянным.}

Для этого с помощью реостата изменяем силу тока и фиксируем значения, которые

показывают амперметр и вольтметр соответственно. Полученные данные занесем

в таблицу 1.

г) Изобразите полученную зависимость графически. Сделайте вывод о зависимости силы

тока от напряжения на участке цепи?

Вывод 1: сила тока прямо пропорциональна напряжению на участке цепи.

Учебная проблема 2. (ОК)

(слайд 6) (слайд 7)

а) Установим зависимость между силой тока и сопротивлением участка цепи R₁.

Для этого будем изменять сопротивление R₁, поддерживая при помощи реостата R

напряжение на концах проводника постоянным.

Полученные данные занесем в таблицу 2.

б) Изобразите полученную зависимость графически. Сделайте вывод о зависимости силы

тока от сопротивления участка цепи?

Вывод 2: сила тока обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи.

Учитель: Объедините полученные выводы и сделайте общий вывод о зависимости между силой тока, напряжением и сопротивлением.

Ученик: сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно

пропорциональна сопротивлению.

Учитель: Зависимость силы тока от напряжения на концах участка цепи и сопротивления этого участка называется законом Ома, который установил его в 1827 году.

(слайд 8)

Ом Георг Симон
16 марта 1787 года — 6 июля 1854 года

Начало формы

Конец формы

История жизни
Замечательный немецкий физик Георг Симон Ом (1787-1854), чье имя носит знаменитый закон электротехники и единица электрического сопротивления, родился 16марта 1789 г. в Эрлангене (федеральная земля Бавария). Его отец был известным в городе мастером-механиком. Мальчик Ом помогал отцу в мастерской и многому у него научился. Быть бы ему механиком и продолжать дело отца, но Ом был честолюбив, хотел стать ученым и работать в лучших германских университетах. Он поступил учиться в университет в Эрлангене и закончил его в 1813 г. Его первая работа — учитель физики и математики реальной школы в Бамберге.
После нескольких лет работы в школе мечта Ома осуществилась. В 1817 г. он стал профессором математики Иезуитского колледжа в Кельне. Здесь Ом занялся исследованиями в области электричества, используя батарею Вольта. Ом составлял электрические цепи из проводников различной толщины, из различных материалов, различной длины (причем проволоку он протягивал сам, используя собственную технологию), пытаясь понять законы этих цепей.Сложность его работы можно понять, вспомнив, что никаких измерительных приборов еще не было и о силе тока в цепи можно было судить по различным косвенным эффектам. Ому очень пригодились те навыки работы, которые он приобрел, работая в мастерской с отцом. А еще ему очень пригодилось упорство, ибо эксперименты шли в течение 9 лет.
Для характеристики проводников Ом в1820 г. ввел понятие «сопротивление», ему казалось, что проводник сопротивляется току. По-английски и по-французски сопротивление называется resistance, поэтому современный схемный элемент называется резистором, а первая буква R с легкой руки Ома до сих пор используется как обозначение резистора в схемах. В 1827 г. вышел основополагающий труд Ома «Математическое исследование гальванических цепей», в котором и был сформулирован знаменитый закон Ома.
Казалось бы, столь простая математическая формула, которую сейчас изучают в школах, должна заслужить всеобщее признание, но получилось наоборот. Коллеги приняли в штыки выводы Ома, начались насмешки над ним. Обиженный Ом уволился из колледжа в Кельне. В последующие годы Ом жил в бедности, работая частным учителем в Берлине. Только в 1833 г. ему удалось устроиться на работу в Политехническую школу в Нюрнберге.
Тем временем за границей признали важность работ Ома. В 1841 г. Британское Королевское общество наградило его золотой медалью, а в 1842 г. избрало Ома своим действительным членом. Наконец, в1849 г. Ом стал профессором Мюнхенского университета. Всего 5 лет он имел возможность полноценно работать и преподавать. 7 июля 1854 г. Георг Симон Ом скончался.
В 1893 г. Международный электротехнический конгресс принял решение ввести единицу электрического сопротивления и назвал ее именем Георга Симона Ома, подчеркнув тем самым важность его открытия для электротехники.

Опорный конспект

Закон Ома читается так: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

где I – сила тока в цепи;

U – напряжение на этом участке;

R – сопротивление участка.

Этот закон выражает зависимость между тремя величинами, зная две из них всегда можно найти третью неизвестную величину.

Выразите из формулы закона Ома напряжение и сопротивление.

(слайд 9)

Учитель: запишите эти формулы и запомните их. Мы будем ими пользоваться при решении задач.

А теперь скажите, верно ли утверждение, что сопротивление проводника прямо пропорционально напряжению на этом проводнике и обратно пропорционально силе тока в нем?

Ученик: сопротивление проводника можно вычислить по формуле , однако, оно постоянно для данного проводника и не зависит ни от напряжения, ни от силы тока в нем.

Учитель: верно, сопротивление – это физическая величина, характеризующая свойства данного проводника, оно не зависит ни от напряжения, ни от силы тока в проводнике. Изменение напряжения на участке цепи влечет за собой изменение силы тока, но отношение U/I остается для данного проводника постоянным.

V. Выводы:

1. Cила тока прямо пропорциональна напряжению на участке цепи.

2. Сила тока обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи.

3. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

4. Сопротивление – это физическая величина, характеризующая способность проводника ограничивать силу тока, оно не зависит ни от напряжения, ни от силы тока в проводнике.

VI. Закрепление материала.

Вычислите неизвестную величину, если известны две другие.

(слайд 10)

Закон Ома — Веб-формулы

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

В = IR
Где В — напряжение на элементе цепи в вольтах, I — ток, протекающий через элемент в амперах и 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.

Примечания:

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 измеряются показания тока (I), протекающего в цепи, и разности потенциалов на сопротивлении путем записи показаний 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:
Используя V = I R
Транспонирование, R = V/I
где I = 5 мА и V = 15 В
дает R = 15/5=3 кОм

Пример 2: Какой ток будет течь через резистор, сопротивление которого равно 4,7 кОм, когда на него подается напряжение 12 В?
Решение:
Используя V = I R
Транспонирование, I = V/R
где V = 12 В и R = 4. 7k
дает I =12/4,7= 2,55 мА

Пример 3: Чему равно напряжение на проводнике с сопротивлением 10 Ом, когда через него протекает ток 500 мА?
Решение:
Используя V = I R
где I = 500 мА и R = 10 Ом
дает В = 500 × 10 ^-3 × 10 = 5 В

Согласно закону Ома, I ∝ V/V, но I ∝ 1 . Как?

В I = V / R ток прямо пропорционален напряжению, но ток обратно пропорционален напряжению в P = VI?

Это еще один сбивающий с толку вопрос, который чаще всего задают на собеседованиях в области электротехники и электроники.

Согласно закону Ома, Ток увеличивается при увеличении напряжения (I=V/R), но Ток уменьшается при увеличении напряжения согласно формуле (P = VI). Как вы объясните?

т. е.

• В соответствии с законом Ома: I ∝ V (ток прямо пропорционален напряжению. I = V/R)
• Согласно формуле мощности: I ∝ 1/В (Ток обратно пропорционален напряжению. I = P/V)

Короче говоря, в соответствии с законом Ома (V = IR или I = V/R), который показывает, что ток прямо пропорционален напряжению, но в соответствии с P = VI или I = P/V, он показывает, что ток обратно пропорциональна напряжению.

Давайте проясним путаницу с утверждением.

P = В x I

На самом деле, это зависит от того, как вы увеличиваете параметры, т.е. увеличиваете ли вы напряжение, сохраняя мощность источника постоянной или она меняется.

• Если мощность источника постоянна, ток будет уменьшаться при увеличении напряжения.
• Если вы не заботитесь о мощности и просто замените батарею на новую с более высокой номинальной мощностью, это может увеличить ток при увеличении напряжения, поскольку мощность больше не является постоянной, т. е.е. мощность тоже увеличилась.

В случае трансформатора, когда напряжение увеличивается, ток уменьшается, поскольку мощность остается постоянной, т. е. мощность обеих сторон равна P = VI (без учета коэффициента мощности: Cos θ).

В = I x R

По закону Ома ток (I) прямо пропорционален напряжению (В), если сопротивление (R) и температура остаются постоянными.

Согласно формуле мощности, она говорит, что ток обратно пропорционален напряжению, если мощность остается неизменной.

• Р = В х I
• Я = P/V
• В = P/I

Как мы уже знаем, в повышающем трансформаторе при увеличении напряжения ток уменьшается при той же мощности (поскольку трансформатор только повышает или понижает значение тока и напряжения и не изменяет значение сила). Точно так же напряжение уменьшается при увеличении тока в понижающем трансформаторе.

Та же история и на электростанции, где выработка электроэнергии постоянна. Если мощность на стороне генерации улучшится, то и ток, и напряжение будут увеличены.

Короче:

• Если мощность постоянна = Напряжение обратно пропорционально току , т.е. В ∝ 1/I в P = VxI .
• Если сопротивление и температура постоянны: Напряжение прямо пропорционально току , т.е. В ∝ I в В = IxR .

Это точная причина , почему в законе Ома сила тока прямо пропорциональна напряжению, но обратно пропорциональна напряжению в формуле мощности.

Связанные вопросы/ответы:

Закон Ома и Закон Уоттса

Калькулятор закона Ома и закона Ватта с примерами

Как пользоваться калькулятором:

  Введите два любых известных значения и нажмите . Вычислите , чтобы найти остальные.

  Всегда нажимайте Сброс перед каждым новым расчетом.

Закон Ома:

  Указывает взаимосвязь между током (ампер), сопротивлением (Ом) и напряжением.
  Вольт = Ампер x Ом

  Ампер = Вольт/Ом

  Ом = Вольт/Ампер

Закон Ватта:

  Указывает взаимосвязь между мощностью (Вт), током (Ампер) и напряжением.

  Ватт = Вольты x Ампер

  Вольт = Вт/Ампер

  Ампер = Вт/Вольт

Пример закона Ома: расчет сопротивления по напряжению и силе тока

— Рейтинг роторов по сопротивлению

У вас есть коробка с роторами 27SI, и вам нужно определить, какие из них на 12 вольт, а какие на 24 вольта.

Вы хотите использовать омметр для проверки каждого ротора, но вы не знаете значение сопротивления (Ом) для каждого типа катушки ротора. Delco-Remy опубликовала только значения тока возбуждения (ампер), а не сопротивления (Ом).

Процедура:

Используйте диаграмму Delco-Remy 1G-188 для поиска напряжения и силы тока катушек ротора 27SI. Из диаграммы вы обнаружите, что:

• 12-вольтовые роторы потребляют примерно 4,60 А при 12 В
• 24-вольтовые роторы потребляют примерно 2. 15 А при 24 В

Введите в калькулятор 12 вольт и 4,60 ампер, и он покажет сопротивление катушки как 2,61 Ом.

Введите в калькулятор 24 вольта и 2,15 ампера, и он покажет сопротивление катушки как 11,16 Ом.

Теперь, когда вы знаете значение сопротивления каждого типа катушки, вы можете быстро оценить каждый ротор. (Не забудьте отметить их!).

Полезные ссылки:
Руководство по испытаниям генератора переменного тока
Delco-Remy 1G-188

Пример закона Ватта: вычисление силы тока по ваттам и напряжению

— Добавление аксессуара

Вы настраиваете грузовик со снегоочистителем и хотите добавить вспахивающие фары.
Вы выбрали лампы мощностью 65 Вт.

Две вещи, которые вам нужно определить:

• Какое реле максимальной силы тока использовать.
• Провода какого сечения тянуть от реле к фарам.

Это известные значения:

• Максимальное рабочее напряжение фар: 14,5 В
• Мощность каждой лампы: 65 Вт (поскольку ламп две, удвойте мощность)

Введите 14. 5 вольт и 130 ватт в калькулятор. Он покажет силу тока как 8,97 ампер.

Теперь вы знаете, что потребляемая мощность усилителя находится в пределах диапазона мини-реле Bosch на 40 А.

Используйте таблицу размеров проводки ERA, чтобы найти длину проводов от реле до фар. Например, если длина провода составляет 8 футов, а потребляемый ток составляет 10 ампер или меньше, используйте провод 14 AWG.

Полезные ссылки:
Таблица размеров проводки
ERA
Руководство
ERA по использованию мини-реле (см. исправление № 4)

Законы Ома и Ватта | СпазТек

Что такое закон Ома и закон Ватта?:

Закон Ома определяет одно из самых фундаментальных соотношений в электронике.Это соотношение между напряжением, током и сопротивлением. Закон Ватта определяет еще одно из самых фундаментальных соотношений в электронике. Такова связь между мощностью и величинами, определяемыми законом Ома. Мы не сможем углубиться в электронику, пока не поймем эти концепции.

Вольт:

Единицей измерения параметра напряжения является вольт. Символом, который используется для обозначения вольта, является буква «V».В зависимости от ситуации используется как верхний, так и нижний регистр. Символом параметра напряжения также является буква «В». Если бы электрическая цепь была садовым шлангом, напряжение было бы аналогично давлению в шланге. Единица V равна количеству энергии в джоулях, необходимой для перемещения одного кулона электронов между двумя точками. Напряжение иногда называют «потенциалом», потому что оно может перемещать эти электроны.

Ампер или Ампер:

Единицей измерения параметра тока является ампер.Ампер часто сокращают до amp. Символ, используемый для обозначения усилителя, — буква «А». В зависимости от ситуации используется как верхний, так и нижний регистр. Символ, используемый для обозначения параметра тока, представляет собой букву «I». Если бы электрическая цепь была садовым шлангом, сила тока была бы равна скорости потока воды в шланге. Единица А равна количеству кулонов, протекающих по контуру за одну секунду.

Ом:

Единицей измерения параметра сопротивления является ом.Символ, используемый для обозначения Ома, — Ω. Символ, используемый для обозначения параметра сопротивления, представляет собой букву «R». Если бы электрическая цепь была садовым шлангом, сопротивлением был бы любой клапан или другое ограничение в шланге. Единица Ом равна сопротивлению, которое существует, когда 1 А течет между двумя точками с напряжением 1 В между этими двумя точками. Это формирует основу для форм закона Ома, приведенных в следующем разделе.

Формы закона Ома:

​

Мощность:

Наиболее часто используемой единицей измерения мощности в электронике является ватт.Символ, используемый для обозначения ватта, представляет собой заглавную букву «W». По своей сути мощность – это скорость, с которой совершается работа. На самом деле один ватт равен одному джоулю в секунду. Из определений, данных для вольт и ампер, данных выше, мы можем сказать, что один ватт также равен одному вольту, умноженному на один ампер, потому что вольт — это мера джоулей на кулон, а ампер — мера кулонов в секунду. Кулоны сокращаются, и у нас остаются джоули в секунду.

Формы закона Ватта:

​

Комбинированные соотношения закона Ома и закона Ватта Настенная диаграмма:

Объединив закон Ома и закон Ватта, нам нужно знать только две величины, чтобы определить две другие.Этими величинами являются напряжение (V) в вольтах, ток (I) в амперах, сопротивление (R) в омах и мощность (P) в ваттах. Все отношения между этими величинами приведены в таблице ниже.

​

© Copyright 2014 — 2017 ООО «СпэзТек». Все права защищены

3.2: Закон Ома, закон Джоуля и формулы последовательностей/параллелей

Закон Ома

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

Это важное соотношение известно как закон Ома. Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, где напряжение является причиной, а ток — следствием. Это эмпирический закон, аналогичный закону трения — экспериментально наблюдаемому явлению. Такая линейная зависимость не всегда имеет место.

Сопротивление и простые схемы

Если напряжение управляет током, что этому препятствует? Электрическое свойство, препятствующее току (грубо похожее на трение и сопротивление воздуха), называется сопротивлением R.Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами в веществе передают энергию веществу и ограничивают ток. Сопротивление определяется как обратно пропорциональное току, или I ∝ .

Так, например, ток уменьшается вдвое, если сопротивление удваивается. Сочетание отношений тока к напряжению и тока к сопротивлению дает I = .

Это соотношение также называют законом Ома. Закон Ома в этой форме действительно определяет сопротивление для определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не является универсальным.Многие вещества, для которых выполняется закон Ома, называются омическими. К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах. Омические материалы имеют сопротивление R, не зависящее от напряжения V и тока I. Предмет, имеющий простое сопротивление, называют резистором , даже если его сопротивление невелико. Единицей измерения сопротивления является ом, который обозначается символом Ω (греческая омега в верхнем регистре). Преобразование I = дает R = , поэтому единицами сопротивления являются 1 Ом = 1 вольт на ампер: 1 Ом = 1 .

На рисунке показана схема простой цепи. Простая схема имеет один источник напряжения и один резистор. Провода, соединяющие источник напряжения с резистором, можно считать имеющими пренебрежимо малое сопротивление, или их сопротивление можно включить в R.

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

Из этой версии текста исключен интерактивный или мультимедийный элемент. Вы можете просмотреть его онлайн здесь: http://pressbooks.oer.hawaii.edu/buildingmaint/?p=150

Установление соединений: соединения в реальном мире

Закон Ома (V=IR) — это фундаментальное соотношение, которое может быть представлено линейной функцией, где наклон линии представляет собой сопротивление.Сопротивление представляет собой напряжение, которое необходимо приложить к резистору, чтобы создать ток силой 1 А в цепи. На графике (на рисунке ниже) показано это представление для двух простых цепей с резисторами, которые имеют разные сопротивления и, следовательно, разные наклоны.

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

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

Рисунок №. Показана зависимость между напряжением и током для омических и неомических материалов.

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

Диапазон сопротивлений превышает многие порядки. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление 1012 Ом и более. У сухого человека сопротивление рук и ног может составлять 105 Ом, тогда как сопротивление человеческого сердца составляет около 103 Ом. Метровый отрезок медного провода большого диаметра может иметь сопротивление 10-5 Ом, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомические). Сопротивление связано с формой объекта и материалом, из которого он состоит, как будет показано в разделе «Сопротивление и удельное сопротивление».

Дополнительное понимание достигается путем решения I = для V, что дает V = IR.

Это выражение для V можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, создаваемое током I. Фраза IR падение часто используется для этого напряжения. Например, фара в Примере имеет падение ИК-излучения 12,0 В. Если измерить напряжение в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается на источнике напряжения и уменьшается на резисторе. Напряжение аналогично давлению жидкости.Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывающему ток — поток заряда. Резистор подобен трубе, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления. Сохранение энергии имеет здесь важные последствия. Источник напряжения поставляет энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, в тепловую энергию). В простой схеме (одна с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, поскольку PE=qΔV, и через каждый протекает одно и то же q.Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны. (См. рисунок.)

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

Выполнение соединений: сохранение энергии

В простой электрической цепи единственный резистор преобразует энергию, поступающую от источника, в другую форму. О сохранении энергии здесь свидетельствует тот факт, что вся энергия, подаваемая источником, преобразуется в другую форму одним только резистором. Мы обнаружим, что закон сохранения энергии имеет и другие важные применения в цепях и является мощным инструментом анализа цепей.

Из этой версии текста исключен интерактивный или мультимедийный элемент. Вы можете просмотреть его онлайн здесь: http://pressbooks.oer.hawaii.edu/buildingmaint/?p=150

Резисторы, включенные последовательно и параллельно

Большинство цепей имеют более одного компонента, называемого резистором, который ограничивает поток заряда в цепи. Мера этого предела потока заряда называется сопротивлением.Простейшими комбинациями резисторов являются последовательное и параллельное соединения, показанные на рис. Общее сопротивление комбинации резисторов зависит как от их отдельных значений, так и от того, как они соединены.

На изображении показано (а) последовательное соединение резисторов. (б) Параллельное соединение резисторов.

Когда резисторы соединены параллельно, от источника протекает больший ток, чем от каждого из них по отдельности, поэтому общее сопротивление меньше.

Закон Джоуля

Энергия у многих людей ассоциируется с электричеством. Зная, что мощность — это скорость использования или преобразования энергии, как можно выразить электрическую мощность? На ум могут прийти линии электропередач. Мы также думаем о лампочках с точки зрения их номинальной мощности в ваттах. Сравним 25-ваттную лампочку с 60-ваттной. (См. рис. (a).) Поскольку обе лампы работают при одинаковом напряжении, лампочка мощностью 60 Вт должна потреблять больший ток, чтобы иметь большую номинальную мощность. Таким образом, сопротивление лампочки мощностью 60 Вт должно быть меньше, чем у лампы мощностью 25 Вт.Если мы увеличиваем напряжение, мы также увеличиваем мощность. Например, когда лампочка мощностью 25 Вт, рассчитанная на работу от сети 120 В, подключается к сети 240 В, она короткое время очень ярко светится, а затем перегорает. Как именно напряжение, ток и сопротивление связаны с электроэнергией?

Электрическая энергия зависит как от задействованного напряжения, так и от перемещенного заряда. Наиболее просто это выражается как PE = qV , где q — пройденный заряд, а V — напряжение (или, точнее, разность потенциалов, через которую проходит заряд).Мощность — это скорость, с которой перемещается энергия, поэтому электрическая мощность равна P = = .

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

Электроэнергия ( P ) — это просто произведение тока на напряжение. Мощность имеет привычные единицы измерения ватт. Поскольку единицей СИ для потенциальной энергии (PE) является джоуль, мощность измеряется в джоулях в секунду или ваттах. Таким образом, 1 А⋅В = 1 Вт. Например, в автомобилях часто есть одна или несколько дополнительных розеток, с помощью которых можно заряжать сотовый телефон или другие электронные устройства.Эти розетки могут быть рассчитаны на 20 А, чтобы цепь могла обеспечить максимальную мощность P = IV = (20 А) (12 В) = 240 Вт. ампер или даже киловольт-ампер 1 кА⋅В = 1 кВт.

Чтобы увидеть отношение мощности к сопротивлению, соединим закон Ома с P = IV. Замена I = V/R дает P = ()V = V ² /R . Аналогично, замена V = IR дает P = I(IR) = I ² R .Для удобства здесь перечислены три выражения для электрической мощности:

Р = IV

Р = В ² /Р

П = И ² Р.

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

Из трех разных выражений для электроэнергии можно получить разные выводы. Например, P = V ² /R подразумевает, что чем ниже сопротивление, подключенное к данному источнику напряжения, тем больше отдаваемая мощность. Кроме того, поскольку напряжение квадратично в P = V ² /R , эффект приложения более высокого напряжения, возможно, больше, чем ожидалось.Таким образом, когда напряжение удваивается до 25-ваттной лампы, ее мощность увеличивается почти в четыре раза до примерно 100 Вт, что приводит к ее перегоранию. Если бы сопротивление лампочки оставалось постоянным, ее мощность была бы ровно 100 Вт, но при более высокой температуре ее сопротивление также выше.

Закон Ома: Полное руководство

Что такое закон Ома?

Закон Ома — это расчет, согласно которому сила тока в проводнике между двумя разными точками пропорциональна величине напряжения в этих точках.Закон Ома показывает соотношение между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи.

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

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.

Треугольник закона Ома

Чтобы найти напряжение

Треугольник закона Ома для расчета напряжения

Вольт (В) = Ампер (I) x Сопротивление (Ом) значения тока и сопротивления в приведенной выше формуле.

Чтобы найти ток

Треугольник закона Ома для расчета тока

Ампер (I) = Напряжение (В) ÷ Сопротивление (Ом)

Если мы не знаем значение тока, мы можем использовать значения напряжения и сопротивление в формуле выше.

Чтобы найти сопротивление

Треугольник закона Ома для расчета сопротивления

Сопротивление (Ом) = Напряжение (В) ÷ Ампер (I)

Если мы не знаем значение сопротивления, мы можем использовать значения напряжения и ток в формуле выше.

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 = IXR

В или E = 4 AX 14 Ом = 56 В

56 В = 4 A x 14 Ом

Ответ: 56 Вольт

Для расчета силы тока (А)

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

I = V или E ÷ R

I = 12 В ÷ 6 Ом = 2 А

2 А = 12 В ÷ 6 Ом

Ответ: 2 Ампера 2 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 в законе Ома напряжение обозначается буквой Е?

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.

Вольт был фактически 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 колесо электрических формул 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.

Закон Ома

Закон Ома

Главная |
Карта |
Проекты |
Строительство |
Пайка |
Исследование |
Компоненты |
555 |
Символы |
Часто задаваемые вопросы |
Ссылки

Следующая страница: Мощность и энергия

См. также: Напряжение и ток | Сопротивление |
Резисторы

Чтобы ток протекал через сопротивление, на этом сопротивлении должно быть напряжение.Закон Ома показывает взаимосвязь между напряжением (V), током (I) и сопротивлением (R).
Его можно записать тремя способами:

Для большинства электронных схем ток слишком велик, а сопротивление слишком мало.
поэтому мы часто измеряем ток в миллиамперах (мА) и сопротивление в килоомах
(к).1 мА = 0,001 А и 1 кОм
= 1000 .

Уравнения закона Ома работают, если вы используете V, A и
,
или если вы используете В, мА и
к.
Вы не должны смешивать эти наборы единиц в уравнениях, поэтому вам может понадобиться преобразовать между
мА и А или k и
.

Треугольник ВИР

треугольник
Вы можете использовать треугольник ВИР, чтобы запомнить три версии закона Ома.
Запишите V, I и R в виде треугольника, подобного тому, что в желтой рамке справа.

• Чтобы рассчитать напряжение , В : поместите палец над V,
  
  это оставляет вас с I R, поэтому уравнение V = I × R
• Чтобы рассчитать ток , I : наведите палец на I,
  
  это оставляет вас с V над R, таким образом уравнение I =  ^V / _R
• Чтобы вычислить сопротивление , R : поместите палец на R,
  
  это оставляет вас с V вместо I, поэтому уравнение R =  ^V / _I
  

Расчеты по закону Ома

Используйте этот метод, чтобы провести вас через расчеты:

1. Запишите значения , при необходимости переведя единицы измерения.
2. Выберите нужное уравнение (используйте треугольник VIR).
3. Подставьте чисел в уравнение и вычислите ответ.