Як формулюється закон ома. Закон ома на украинском

Добра фізика: Цей відомий закон Ома

 Чотири формулювання закону Ома

Одним із найвідоміших законів фізики є, безперечно, закон Ома. Цей закон часто зустрічається як в народних прислів"ях так і в численних кросвордах. Напевне, у 1826 р. Г.Ом експериментально встановивши співвідношення між струмом та напругою навіть і не здогадувався про цю славу. Проте не всі пам"ятають про чотири різних формулювання цього закону для електричних кіл із постійним струмом.

  1. Закон Ома для однорідної ділянки кола.

Сила  струму І в однорідній ділянці кола прямо пропорційна напрузі, яку прикладено до ділянки і обернено пропорційна характеристиці ділянки, яку називають електричним опором провідника ( рис. 1 ).

Пам"ятаємо, що опір провідника R визначає його здатність обмежувати силу струму в колі і пов"язаний ( в металах ) з розсіюванням електронів провідності на теплових коливаннях кристалічної решітки та структурних неоднорідностях.   2. Закон Ома в диференціальній формі.

Вектор густини струму в довільній точці провідного середовища визначається вектором напруженості електричного поля в цій точці та провідністю цього середовища ( рис. 2 ).

 Зауважу, що диференціальна форма запису закону Ома, містить величини, котрі характеризують електричний стан середовища в одній і тій же точці.   3. Узагальнений закон Ома (закон Ома для неоднорідної ділянки кола). Добуток сили струму на опір для неоднорідної ділянки кола дорівнює сумі різниці потенціалів на цій ділянці та Е.Р.С. всіх джерел електричної енергії, які ввімкнуто на даній ділянці кола ( рис.3.1 ).

рис.3.1

При записанні цього закону слід пам"ятати про правило знаків ( рис. 3.2 ).

Якщо струм у джерелі протікає від катода ( "-" електрод ) до анода ("+" електрод ), тоді Е(12)>0, якщо навпаки, то Е(12)<0.

  4. Закон Ома для замкнутого кола.

Сила струму в замкнутому колі прямо пропорційна Е.Р.С. джерела і обернено пропорційна сумі зовнішнього і внутрішнього  опорів ( рис. 4 ).

 Зауважу, що електрорушійною силою джерела ( Е.Р.С. ) називається фізична величина, яка вимірюється роботою джерела струму при переміщенні одиничного додатнього заряду замкнутим колом.

Закон Ома не вичерпується цими чотирма формулюваннями. В недалекому майбутньому ми будемо говорити про цей закон для електролітів; змінного струму ... 

Доцільно прочитати:

P.S.Ознайомся з викладеним матеріалом, занотуй його та вивчи.

       Бажаю успіху! 

 

gutpfusik.blogspot.com

Закон Ома для ділянки кола

21.10.2013

Від сили струму в ланцюзі залежить величина впливу, який струм може чинити на провідник, будь то теплова, хімічна або магнітна дію струму. Тобто, регулюючи силу струму, можна керувати його впливом. Електричний струм, у свою чергу – це впорядкований рух частинок під дією електричного поля.

Залежність сили струму і напруги

Очевидно, що чим сильніше поле діє на частинки, тим більше буде сила струму в ланцюзі. Електричне поле характеризується величиною, званою напругою. Отже, ми приходимо до висновку, що сила струму залежить від напруги.

І дійсно, досвідченим шляхом вдалося встановити, що сила струму пов’язана з напругою прямо пропорційно. У випадках, коли змінювали величину напруги в ланцюзі, не змінюючи усіх інших параметрів, сила струму зростала чи зменшувалась у стільки ж разів, у скільки міняли напругу.

Зв’язок з опором

Однак будь-який ланцюг або ділянка ланцюга характеризуються ще однією важливою величиною, званою опором електричному струму. Опір пов’язан з силою струму обернено пропорційно. Якщо на якій-небудь ділянці ланцюга змінити величину опору, не змінюючи напруги на кінцях цієї ділянки, сила струму також зміниться. Причому якщо ми зменшимо величину опору, то сила струму зросте у стільки ж разів. І, навпаки, при збільшенні опору сила струму пропорційно зменшується.

Формула закону Ома для ділянки кола

Зіставивши дві ці залежності, можна прийти до такого ж висновку, до якого прийшов німецький вчений Георг Ом в 1827 р. Він пов’язав воєдино три вищевказані фізичні величини і вивів закон, який назвали його ім’ям. Закон Ома для ділянки кола говорить:

Сила струму в ділянці кола прямо пропорційна напрузі на кінцях цієї ділянки і обернено пропорційна його опору.

I = U/R, де

• I – сила струму;
• U – напруга;
• R – опір.

Застосування закону Ома

Закон Ома – один з основоположних законів фізики. Відкриття його свого часу дозволило зробити величезний стрибок у науці. В даний час неможливо собі уявити будь-який самий елементарний розрахунок основних електричних величин для будь-якого ланцюга без використання закону Ома. Подання про цей закон – це не доля виключно інженерів – електронників, а необхідна частина базових знань будь-якого мало-мальськи освіченої людини.

Недарма є приказка: «Не знаєш закон Ома – сиди вдома».

З формули для закону Ома можна розрахувати також величини напруги і опору ділянки кола:

U = IR і R = U/I

Правда, слід розуміти, що в зібраного ланцюга величина опору деякої ділянки кола є величина постійна, тому при зміні сили струму буде змінюватися тільки напруга і навпаки. Для зміни опору ділянки кола слід зібрати ланцюг заново. Розрахунок же необхідної величини опору при проектуванні і збірці ланцюга можна справити за законом Ома, виходячи з передбачуваних значень сили струму і напруги, які будуть пропущені через дану ділянку ланцюга.

« Опір струму Розрахунок опору провідників »

moyaosvita.com.ua

Як формулюється закон ома

Закон Ома часто висловлюється формулою I = U / R, де I- сила струму в ділянці ланцюга, U - напруга на кінцях цієї ділянки, R - опір ділянки кола (розмірності ампер, вольт, ом). Але є і його наслідки, які можна використовувати при вирішенні різного роду завдань, наприклад, таких:

знайти потужність споживача електроенергії, якщо відомо, що його напруга дорівнює 200 В, а опір дорівнює 100 Ом. Якщо взяти до уваги, що потужність визначається формулою P = I * U, то висловивши з формули закону Ома значення для струму, отримаємо

P = U ^ 2 / R. Підставляючи в неї задані значення, знаходимо, що P = 200 ^ 2/100 = 400 Вт. Іншим цікавим наслідком є ​​можливість визначити потужності, споживані, наприклад, послідовно включеними опорами. Нехай є два опору R1 = 100 ом і R2 = 10 ом, які включені послідовно і вся ланцюг підключена до джерела напруги 220 В. Які потужності будуть виділятися, тобто споживатися кожним з опорів? Знаходимо загальний опір все ланцюга. Воно дорівнює сумі опорів R1 і R2, тобто 110 ом. Знаходимо струм в ланцюзі, він дорівнює 220/110 = 2 А. Цей струм тече через обидва опору, тому він створить на кожному з них падіння напруги, рівне U1 = 2 * R1 = 200 В, U2 = 2 * R2 = 20 В. після цього знайдені напруги потрібно підставити в формулу P = U * I, і отримати P1 = U1 * 2 = 400 Вт, P2 = U2 * 2 = 40 Вт. Загальна потужність споживання складе 440 Вт.

Михайло Білодід [21.5K]

Правильне формулювання закону Ома: Сила струму в провіднику прямо пропорційна додається до провідника напрузі, причому коефіцієнт пропорційності залежить від матеріалу і геометричних розмірів провідника і називається провідністю. Найчастіше застосовують величину, зворотну провідності - опір.

Мені подобаються Ваші відповіді на наукові питання. Спасибі, Михайло! - 3 роки тому

11 місяців тому

Додавання до попередньої відповіді. Одна з наочних формулювань показана на картинці. Англомовні написи можна не перекладати, вони і так зрозумілі.

Є шкільне визначення: для ділянки ланцюга струм (I), що протікає по цій ділянці, прямо пропорційний різниці потенціалів на його кінцях (напрузі U) і обернено пропорційний опору (R) цієї ділянки:

Є ще одне визначення, набагато краще підходить до того, що дійсно спостерігається на практиці. Про нього вже писали, але формулювання є різні. Ось одна з них.

Якщо фізик візьме шматок виключно однорідної (по діаметру, металу, домішкам і т.п.) дроту, приєднати його до виключно стабільному джерела постійної напруги (в лабораторіях користуються такими джерелами - елементами Вестона), а для вимірювання різниці потенціалу та струму використовує цифрові прилади високого класу, що дають мінімальну похибка, то якщо цей фізик має досить великий досвід роботи і буде ретельно стежити, щоб температура провідника залишалася строго постійною, то струм в ланцюзі у нього буде набли даткови (але з хорошою точністю) пропорційний напрузі. Ввівши емпіричні поправки, фізик зможе домогтися кращого, майже лінійного (!), Співвідношення між струмом і напругою.

Всі формулювання, які тут (і в підручниках) наведені, страждають недоліком: при спробі виміряти щось практично на підставі цього закону виходять розбіжності. І фізики давно зрозуміли, що формулювання закону Ома необхідно виправити і уточнити. Наприклад, так. Якщо взяти ретельно відпалені і хімічно виключно однорідні провідники, дуже хороший джерело постійної напруги (типу елемента Вестона) і висококласні цифрові прилади для вимірювання напруги і струму, то у фізика-експериментатора з великим досвідом роботи відношення різниці потенціалів на кінцях випробуваного провідника до сили протікає через нього струму дорівнюватиме, після введення відповідних поправок, постійної величини.

Начитаний Даг [9.3K]

9 місяців тому

Так звучить закон Ома для ділянки кола, і проходять його в 8 класі на уроці фізики. Мені особисто в моїй подальшій роботі знадобився цей закон. Однак в школі не вважав за потрібне вникнути в його поняття. Тому з часом довелося заново вивчити, на зразок простий але дуже важливий закон для електричних ланцюгів.

У водопровідній трубі все йде так, що чим вище тиск води, тим відносно велика частка енергії витрачається на подолання опору в трубах, оскільки в них посилюється турбулентність потоку. З цього виходив Ом, приступаючи до дослідів з вимірювання залежності сили струму від напруги. І дуже скоро з'ясувалося, що нічого подібного в електричних провідниках не відбувається: опір речовини електричного струму зовсім не залежить від прикладеної напруги. У цьому, по суті, і полягає закон Ома, який (для окремої ділянки ланцюга) записується дуже просто:

де V - напруга, прикладена до ділянки кола, I - сила струму, а R - електричний опір ділянки кола.

Схожі статті

jak.magey.com.ua

Перший закон ома

Урок вирішення завдань по темі - Закон Ома для ділянки кола, послідовне і паралельне з'єднання

Тепер знайдемо R і отримане значення підставимо в формулу для знаходження сили струму. (Переклад S в м 2 не потрібно робити, тому що в одиницях виміру щільності теж присутні теж мм 2) В електричне коло включені послідовно резистор опором 5 Ом і дві електричні лампи опором 500 Ом. Визначте загальний опір провідника. Завдання 4. (Клас ділиться на 2 групи, кожна з якої вирішує завдання своїм способом (одні знаходячи силу струму використовуючи закон Ома, другі використовуючи формулу паралельного з'єднання).

Найголовніший закон електротехніки - закон Ома

Якщо ланцюг розімкнути, в ній струм відсутній (I = 0), то із закону Ома (4) отримаємо, що (φ1 - φ2) = E12. тобто е.р.с. діюча в розімкнутої ланцюга, дорівнює різниці потенціалів на її кінцях. Отже, для того щоб знайти е.р.с. джерела струму, треба виміряти різницю потенціалів на його клемах при розімкнутому ланцюзі. Приклади розрахунків за законом Ома: Розрахунок струму за законом Ома Розрахунок

Перший закон ома

Чим більше різниця рівнів води при вході і виході з труби (напір) і чим більше поперечний переріз труби, тим більше води протікає крізь трубу в одиницю часу. Точно так же, чим більше різниця електричних потенціалів (напруга) на затискачах джерела або приймача електричної енергії і чим менше його опір (т. Е. Чим більше площа поперечного перерізу провідника), тим більший струм проходить по ньому. Так як потенціал електричного поля на початку ділянки електричного кола більше, ніж в кінці, різниця потенціалів, або напруга U, прикладена до ділянки електричного кола, часто називають падінням напруги на даній ділянці. Опір R ділянки кола дорівнює напрузі, що додається до даної ділянки, поділеному на силу струму на цій ділянці, т.

На допомогу студентам БНТУ - курсові, реферати, лабораторні!

Згідно з другим законом Кірхгофа алгебраїчна сума ЕРС, що діють в будь-якому контурі розгалуженої електричного кола, дорівнює сумі алгебри падінь напруг на всіх опорах контуру Розглянемо електричний ланцюг, зображену на рис. 1.11, б. Позначимо стрілкою напрямок обходу контуру. При складанні рівнянь будемо брати зі знаком "плюс" ті ЕРС і падіння напруг, напрямки яких збігаються з напрямом обходу контуру і зі знаком "мінус" ті, які спрямовані проти обходу.

Повний закон Ома для повного кола

Повний закон Ома для повного кола звучить так: сила струму в електричному ланцюзі буде прямо пропорційна напрузі прикладеному до цього ланцюга, і обернено пропорційна сумі внутрішнього опору джерела електроживлення і загальному опору всього ланцюга. Будь-яку електричну схему (будь-якої складності) можна представити у вигляді простих шляхів, по яких переміщаються електрони. Взявши будь таку ділянку і визначивши його двома точками, до нього сміливо можна застосовувати закон Ома.

закони Кірхгофа

Зміна потенціалу за обраним контуру має дорівнювати нулю, тому що воно висловлює роботу, витрачену на переміщення частинок, що володіють разом одиницею заряду, по замкнутому шляху в електричних полях джерел і приймачів енергії (див. Рис. 1). Тоді в замкнутому контурі: тому U3,1 + U4,6 + U6,1 = 0. В даному рівнянні напруги вважаються позитивними (по обходу контуру), а напряму проти обходу - негативними. Відповідно до інших контурам складаються інші рівняння, які неважко скласти, не вдаючись до виразів потенціалів точок контуру, користуючись простим правилом.

Закон Ома для ділянки кола

Напишіть на аркуші паперу величини, які входять в закон Ома, так як показано на малюнку 3. Тепер закрийте пальцем, ту величину, яку необхідно знайти. Тоді відносне розташування залишилися незакритими величин підкаже, яку дію необхідно зробити для обчислення невідомої величини. Якщо Ви хочете навчитися креслити електричні схеми, створювати малюнки та ілюстрації

Рішення задач на тему: Електричний опір

Це можна зрозуміти так: якщо підключити амперметр послідовно до цього провідника, то він покаже значення 2А. Варто звернути увагу, що нічого складного в таких завданнях немає. Варто тільки розібратися, які величини куди підставити. Зазвичай такі завдання в подальшому будуть використовуватися як складова частина більш складних завдань. У попередній задачі ми знаходили значення сили струму. Але цю характеристику можна виміряти відповідним приладом - амперметром.

Для кожної гілки задається позитивний напрямок струму. Число незалежних рівнянь, що складаються за першим законом Кірхгофа, дорівнює числу вузлів q (точок з'єднання не менше ніж трьох провідників) мінус одиниця, т.е.д-1. Число незалежних рівнянь, що складаються за другим законом Кірхгофа, дорівнює числу контурів n = p-q + \. Загальна кількість рівнянь, що складаються за першим та другим законами Кірхгофа, дорівнює числу невідомих струмів р.

Існують закони яким підкоряються процеси відбуваються в електричних ланцюгах. Для розуміння роботи електричних схем необхідно знати ці закони. Зазвичай якщо відома електрична схема і використовувані в ній елементи, з'ясувати її працездатність можна дізнавшись струми (під струмом мається на увазі величина сили струму) протікають по цих елементах і напруги на них. Вихід з ладу елемента електричної схеми може статися при перевищенні струму протікає по ньому або напруги на ньому. Всі елементи за якими протікає електричний струм мають активним опором яке є коефіцієнтом зв'язує струм і напруга, тобто знаючи опір елемента і ток протікає по ньому (напруга на ньому) можна обчислити напругу на ньому (струм протікає по ньому). Зв'язок між струмом, напругою і опором висловлює закон Ома. Закон Ома звучить наступним чином: сила струму на ділянці ланцюга дорівнює відношенню напруги на цій ділянці до його опору.

Для зручності, на електричних схемах струм зображується стрілкою на провіднику, а напруга стрілкою початок і кінець якої вказують на точки між якими існує напруга. Прийнято за позитивний напрямок струму приймати напрямок від точки з великим потенціалом до точки з меншим потенціалом (в реальних ланцюгах це не завжди так). Якщо направити стрілку на провіднику в іншу сторону то значення струму повинно поміняти знак на протилежний (для напруги також). Прямокутником позначається резистор.

Провід або резистор, який не може розсіяти потрібну потужність, сильно нагрівається, його опір різко зростає і в підсумку він перегорає. Тому на резисторах вказують і інший параметр - рассеиваемую потужність (0,125, 0,25, 0,5, 1, 2,5 і більше ват). Різниця потенціалів джерела електричного струму називається електричною напругою. Електрична напруга вимірюється в вольтах (В).

До речі, законом Ома називається тільки одна формула з трикутника - та, яка відображає залежність струму від напруги і опору. Дві інші формули, хоча і є її наслідком, фізичного сенсу не мають.

Розрахунки, що виконуються за допомогою закону Ома для ділянки ланцюга, будуть правильні в тому випадку, коли напруга виражено в вольтах, опір в Омасі і ток в амперах. Якщо використовуються кратні одиниці вимірювань цих величин (наприклад, міліампер, мілівольт, мегаом і т. Д.)

Постійний електричний струм може бути створений тільки в замкнутому ланцюзі. в якій вільні носії заряду циркулюють по замкнутих траєкторіях. Електричне поле в різних точках такого ланцюга незмінно в часі. Отже, електричне поле в ланцюзі постійного струму має характер замороженого електростатичного поля. Але при переміщенні електричного заряду в електростатичному полі по замкнутій траєкторії, робота електричних сил дорівнює нулю (див.

Схожі статті

jak.magey.com.ua

Закон Ома

V - Напруга, I - Сила струму, R - Опір.

Закон Ома - фізичний закон, що визначає зв'язок між Електрорушійної силою джерела або напругою з силою струму і опором провідника. Експериментально встановлено в 1826 році, і названий на честь його першовідкривача Георга Ома.

У своїй оригінальній формі він був записаний його автором у вигляді: ,

Тут X - свідчення гальванометра, тобто в сучасних позначеннях сила струму I, a - величина, що характеризує властивості джерела струму, постійна в широких межах і не залежить від величини струму, тобто в сучасній термінології електрорушійна сила (ЕРС) , L - величина, що визначається довжиною соедіняюшіх проводів. Чому в сучасних уявленнях відповідає опір зовнішнього ланцюга R і, нарешті, b параметр, що характеризує властивості всієї установки, в якому зараз можна угледіти облік внутрішнього опору джерела струму r [1]

У такому випадку в сучасних термінах і відповідно до запропонованої автором записи формулювання Ома (1) виражає

Закон Ома для повного ланцюга:

, (2)

де:

Із Закону Ома для повного ланцюга випливають слідства:

• При r Сила струму в колі обернено пропорційна її опору. А саме джерело в ряді випадків може бути названий джерелом напруги
• При r>> R Сила струму від властивостей зовнішнього ланцюга (від величини навантаження) не залежить. І джерело може бути названий джерелом струму.

Часто [2] вираз:

(3)

(Де є напруга або падіння напруги, або, що те ж, різниця потенціалів між початком і кінцем ділянки провідника) теж називають "Законом Ома".

Таким чином Електрорушійна сила в замкнутій ланцюга, по якій тече струм відповідно до (2) і (3) дорівнює:

(4)

Тобто сума падінь напруги на внутрішньому опорі джерела струму і на зовнішньому колі дорівнює ЕРС джерела. Останній член в цій рівності фахівці називають "напругою на затискачах", оскільки саме його показує вольтметр, що вимірює напругу джерела між початком і кінцем приєднаної до нього замкнутому ланцюзі. У такому випадку воно завжди менше ЕРС.

До іншого запису формули (3), а саме:

(5)

Застосовна інше формулювання:

Виражніе (5) можна переписати у вигляді:

(6)

де коефіцієнт пропорційності G названий провідність або електропровідність. Спочатку одиницею вимірювання провідності був "зворотний Ом" - mо, згодом перейменований в Сіменс (позначення: См, S)

1. Мнемонічна діаграма для Закону

Схема, що ілюструє три складові закону Ома

Діаграма, яка допомагає запам'ятати закон Ома. Потрібно закрити шукану величину, і два інших символу дадуть формулу для її обчислення

Відповідно до цієї діаграмою формально може бути записано вираз:

(7)

Яке лише дозволяє обчислити (стосовно до відомого току, що створює на заданій ділянці ланцюга відоме напруга), опір цієї ділянки. Але математично коректне твердження про те, що опір провідника зростає прямо пропорційно прикладеному до нього напрузі і обернено пропорційно пропускають через нього струму, фізично помилково.

У спеціально обумовлених випадках опір може залежати від цих величин, але за замовчуванням воно визначається лише фізичними та геометричними параметрами провідника:

(8)

де:

• - Питомий опір матеріалу, з якого зроблений провідник,
• - Його довжина
• - Площа його поперечного перерізу

2. Закон Ома в диференціальній формі

Опір залежить як від матеріалу, по якому тече струм, так і від геометричних розмірів провідника.

Корисно переписати закон Ома в так званій диференціальної формі, в якій залежність від геометричних розмірів зникає, і тоді закон Ома описує виключно електропровідні властивості матеріалу. Для ізотропних матеріалів маємо:

де:

Усі величини, що входять в це рівняння, є функціями координат і, в загальному випадку, часу. Якщо матеріал анізотропії, то напрями векторів щільності струму і напруги можуть не збігатися. У цьому випадку питома провідність є тензором рангу (1, 1).

Розділ фізики, що вивчає протягом електричного струму в різних середовищах, називається електродинамікою суцільних середовищ.

3. Закон Ома для змінного струму

Вищенаведені міркування про властивості електричного кола при використанні джерела (генератора) із змінною в часі ЕРС залишаються справедливими. Спеціальному розгляду підлягає лише облік специфічних властивостей споживача, що призводять до різночасності досягнення напругою і струмом своїх максимальних значень, тобто обліку фазового зсуву.

Якщо струм є синусоїдальним з циклічною частотою ω , А ланцюг містить не лише активні, а й реактивні компоненти ( ємності, індуктивності), то закон Ома узагальнюється; величини, що входять до нього, стають комплексними:

де:

• U = U 0e i ω t - Напруга або різницю потенціалів,
• I - Сила струму,
• Z = Re - i δ - Комплексний опір ( імпеданс),
• R = (R a 2 + R r2) 1 / 2 - Повний опір,
• R r = ω L - 1 / (ω C) - Реактивний опір (різниця індуктивного і ємнісного),
• R а - Активне (омічний) опір, не залежне від частоти,
• δ = - arctg (R r / R a) - Зрушення фаз між напругою і силою струму.

При цьому перехід від комплексних змінних в значеннях струму і напруги до дійсних (вимірюваним) значенням може бути проведений взяттям дійсної чи уявної частини (але у всіх елементах ланцюга однієї і тієї ж!) Комплексних значень цих величин. Відповідно, зворотний перехід будується для, наприклад, U = U 0 sin (ω t + φ) підбором такий що Тоді всі значення струмів і напруг в схемі треба вважати як

Якщо струм змінюється в часі, але не є синусоїдальним (і навіть періодичним), то його можна представити як суму синусоїдальних Фур'є-компонент. Для лінійних ланцюгів можна вважати компоненти фур'є-розкладання струму чинними незалежно.

Також необхідно зазначити, що закон Ома є лише найпростішим наближенням для опису залежності струму від різниці потенціалів і від опору і для деяких структур справедливий лише у вузькому діапазоні значень. Для опису більш складних (нелінійних) систем, коли залежністю опору від сили струму не можна знехтувати, прийнято обговорювати вольт-амперна характеристику. Відхилення від закону Ома спостерігаються також у випадках, коли швидкість зміни електричного поля настільки велика, що не можна нехтувати інерційністю носіїв заряду.

4. Трактування закону Ома

Закон Ома можна просто пояснити за допомогою теорії Друде :

znaimo.com.ua

Закон Ома - Gpedia, Your Encyclopedia

Зако́н О́ма — це твердження про пропорційність сили струму в провіднику прикладеній напрузі.

Закон Ома справедливий для металів і напівпровідників при не надто великих прикладених напругах. Якщо для елемента електричного кола справедливий закон Ома, то говорять, що цей елемент має лінійну вольт-амперну характеристику.

Фізична природа закону

Закон Ома не справедливий для провідників, виготовлених із матеріалів, у яких є вільні носії заряду: електрони провідності, дірки або іони Якщо до таких провідників прикласти напругу, то в провідниках виникає електричне поле, що змушуватиме носії заряду рухатися. Під час цього руху носії заряду прискорюються й збільшують свою кінетичну енергію. Проте зростання енергії носіїв заряду обмежене зіткненнями між собою, зі зміщеними з положень рівноваги внаслідок теплового руху атомами матеріалу. При таких зіткненнях надлишкова кінетична енергія носіїв струму передається коливанням кристалічної ґратки, виділяючись у вигляді тепла.

В середньому носії заряду мають швидкість, яка визначається частотою зіткнень. Математичною характеристикою таких зіткнень є час розсіяння і зв'язана із ним довжина вільного пробігу носіїв заряду. Обчислення показують, що середня швидкість носіїв заряду пропорційна прикладеному електричному полю, а отже й напрузі.

Таким чином, у матеріалах із вільними носіями заряду сила струму пропорційна напруженості електричного поля. Проходження струму через матеріал супроводжується виділеннями тепла. Детальніше про це у статті закон Джоуля-Ленца.

У сильних електричних полях закон Ома часто не виконується навіть для гарних провідників, оскільки фізична картина розсіювання носіїв заряду змінюється. Розігнаний до великої швидкості носій заряду може іонізувати нейтральний атом, породжуючи нові носії заряду, які теж у свою чергу вносять вклад у електричний струм. Електричний струм різко, іноді лавиноподібно, зростає.

У деяких матеріалах при низьких температурах процеси розсіювання носіїв заряду гасяться завдяки особливій взаємодії між ними та коливаннями кристалічної ґратки — фононами. В такому випадку виникає явище надпровідності.

Математичне формулювання

В електротехніці прийнято записувати закон Ома в інтегральному вигляді

U=I∗R{\displaystyle U=I*R}

де U — прикладена напруга, I — сила струму, R — електричний опір провідника.

I=U/R U=I×R R=U/I

Проте опір є характеристикою провідника, а не матеріалу, й залежить від довжини та поперечного перерізу провідника. Тому в фізиці застосовують закон Ома у диференціальному вигляді:

j=σ⋅E{\displaystyle \mathbf {j} =\sigma \cdot \mathbf {E} }

де j — густина струму, σ — питома провідність матеріалу, E — напруженість електричного поля.

Питома провідність залежить від кількості вільних носіїв заряду в провіднику і від їхньої рухливості.

Еквівалентність двох форм запису

Різниця потенціалів (напруга) на кінцях провідника довжиною l{\displaystyle l} з постійною напруженістю електричного поля E{\displaystyle E} дорівнює

U=Δφ=El{\displaystyle U=\Delta \varphi =El}

Якщо провідник має площу перерізу S, то сила струму в ньому зв'язана з густиною сили струму формулою:

I=jS{\displaystyle I=jS}.

Виходячи із закону Ома в формі

j=σE{\displaystyle j=\sigma E}

і, підставляючи значення j=I/S{\displaystyle j=I/S} та E=U/l{\displaystyle E=U/l}, отримуємо рівняння

IS=σUl{\displaystyle {\frac {I}{S}}=\sigma {\frac {U}{l}}},

або

U=lσSI=RI{\displaystyle U={\frac {l}{\sigma S}}I=RI},

де опір R{\displaystyle R} визначається через питому провідність формулою

R=lσS=ρlS{\displaystyle R={\frac {l}{\sigma S}}=\rho {\frac {l}{S}}}.

Тут ρ=1/σ{\displaystyle \rho =1/\sigma } — питомий опір.

Змінний струм

У випадку змінного струму закон Ома можна розширити, включивши в розгляд також елементи електричного кола, які характеризуються ємністю й індуктивністю. Змінний струм проходить через конденсатор, випереджаючи за фазою напругу. В індуктивності змінний струм відстає за фазою від напруги. Проте в обох випадках амплітуда змінного струму пропорційна амплітуді прикладеної змінної напруги. Математично це можна описати, ввівши комплексні опори (імпеданси).

Тоді можна записати

U=I⋅Z{\displaystyle U=I\cdot Z}

де U — амплітуда змінної напруги, I — амплітуда змінного струму, Z — імпеданс.

Закон Ома для повного кола

В повному колі окрім опору навантаження є ще джерело живлення, яке має свій власний внутрішній опір. Сила струму в ньому визначається формулою

I=ER+r{\displaystyle I={\frac {\mathcal {E}}{R+r}}}

де E{\displaystyle {\mathcal {E}}} — електрорушійна сила, R{\displaystyle R} — опір навантаження, r{\displaystyle r} -внутрішній опір джерела струму.

Історія відкриття

Ґеорґ Ом проводив дослідження протікання струму в електричному колі на початку XIX століття. На шляху до встановлення закономірності йому довелося подолати чимало перешкод. Для проведення досліджень і встановлення закономірності необхідно було мати вимірювальні прилади, джерела струму із стандартними властивостями, що не змінювалися б з часом, стандартні провідники. Усе це довелося створити або вдосконалити.

Було добре відомо, що магнітна дія струму змінюється при зміні елементів замкнутого кола: джерела електричного струму та провідників, які з'єднують полюси джерела. Чи існує закономірність, яка пов'язує магнітну дію струму з величинами, які характеризують елементи замкнутого кола? Мабуть, таке питання виникало у багатьох дослідників.

Легко уявити атмосферу, в якій почалися пошуки інтуїтивно відчуваної закономірності. Поняття напруги, падіння напруги, електрорушійної сили ще не були сформульовані. Точаться суперечки щодо механізму дії гальванічних елементів, незрозуміле взаємовідношення електростатичних сил та сил, які виникають при протіканні струму; нарешті невідомо що таке рухома електрика та електрика в спокої. Ом, наприклад, називає в своїх перших працях електричний струм «контактною електрикою».

Ом керувався наступною ідеєю. Якщо над провідником, яким проходить струм, підвісити на пружній нитці магнітну стрілку, то кут повороту стрілки дасть інформацію про струм, точніше про його зміни при варіаціях елементів замкнутого кола. Ом повернувся до ідеї Кулона й сконструював крутильні терези. Магнітна стрілка виявилась точним і чуттєвим гальванометром.

В перших дослідах, результати яких Ом опублікував у 1825 році, спостерігалась «втрата сили» (зменшення кута відхилення стрілки) із збільшенням довжини провідника, підключеного до полюсів вольтового стовпа (поперечний переріз провідника був постійним). Оскільки не було одиниць вимірювання, довелося вибрати еталон — «стандартний дріт». Як залежна змінна фігурувало зменшення сили, що діяла на магнітну стрілку. Досліди виявили закономірне зменшення цієї сили при збільшенні довжини провідника. Функція отримала аналітичний вираз, але Ом не претендував на встановлення закономірності тому, що гальванічний елемент не давав постійної е.р.с..

Ом ще не розумів значення внутрішнього опору джерела струму. Вольтів стовп, з яким він експериментував, мав внутрішній опір, який значно перевищував зовнішній. Щоб отримати показники, достатні для оцінки відхилення магнітної стрілки «гальванометра», звичайно ж доводилося зводити до мінімуму опір зовнішньої частини кола, який визначався, по суті, коротким відрізком металевого провідника. Зрозуміло, що в такій ситуації точність встановлення залежності сили струму від опору металевих провідників була недостатньою. До того ж внутрішній опір вольтового стовпа був далеко не постійним.

Звичайно ж потрібно дивуватися тому, що закономірність для описаної ситуації була отримана вірно, хоча б у першому наближенні. Проте до встановлення закону було ще далеко.

Успіх наступних експериментів Ома вирішило відкриття термоелектрики. Німецький фізик Томас Йоганн Зеєбек (1770 —†1831) брав участь у великій дискусії між прихильниками хімічної та контактної теорії. Він дотримувався думки Вольта, що е.р.с. виникає при контакті речовини незалежно від наявності хімічного реагенту, та шукав доказів.

У 1822 році Зеебек виготовив спіраль з мідної смужки, всередині якої закріпив компас. Це був по-сучасному гальванометр з невеликим внутрішнім опором. Кінці спіралі приєднувались до різних металевих пластинок. Коли було взято бісмутовий диск і покладено на мідний, магнітна стрілка здригнулася. Ефекту не було, якщо диск брали не рукою, а за допомогою предмета, який мав кімнатну температуру.

Врешті-решт Зеебек з'ясував, що ефект пропорційний різниці температур двох контактів.

Одним з найважливіших чинників відкриття було те, що в руках експериментаторів з'явилося джерело, е.р.с. якого можна було плавно регулювати і підтримувати постійною.

Ом використав термопару бісмут-мідь, один спай поміщався в лід, інший — у окріп. Чутливість гальванометра довелося звичайно ж збільшити . Процес вимірів являв собою наступне : 8 експериментальних провідників почергово вмикалися в коло. В кожному випадку фіксувалося відхилення магнітної стрілки. Результат досліду Ом виразив такою формулою:

X=ab+x{\displaystyle X={\frac {a}{b+x}}}, де

• Х — сила магнітної дії провідника,
• а — стала, яка визначала е.р.с. термопари,
• х — довжина провідника.
• b — константа, яка визначала провідність всього кола.

Це був другий крок. Тут ще немає звичних нам понять сили струму, е.р.с., зовнішнього, внутрішнього опору. Вони відграняться поступово.

В наступній праці (1826 рік) Ом вводить поняття «електроскопічної сили», користується поняттям сили струму та записує закон для ділянки кола вже у формі, дуже близькій до сучасної:

X=kwal{\displaystyle X={\frac {kwa}{l}}}, де

• Х — сила струму,
• k — провідність,
• w — поперечний переріз провідника,
• а — електроскопічна сила,
• l — довжина провідника.

Незважаючи на переконливі дані експериментів та чіткі теоретичні основи, закон Ома протягом майже десяти років лишався маловідомим. Достатньо сказати, що Фарадей також не підозрював про існування закону; при описанні дослідів він був змушений звертатися до перечислення даних про елементи кола: кількість пластин в батареях, їхні розміри, склад електроліту, довжина, діаметр та матеріал дроту.

Омові довгий час безуспішно доводилося доводити місцевим вченим, що ним відкрито важливу істину. Ввести закон в фізику виявилося набагато складніше, ніж відкрити. І це закономірно. Фізичне мислення на той час було ще не готовим до сприйняття загальної закономірності (тим більше з рук провінційного вчителя).

Перевірка закону Ома тривала впродовж майже всього XIX століття. В 1876 році спеціальний комітет Британської асоціації провів точну перевірку, вказану Максвеллом. Справедливість закону Ома для рідких провідників було підтверджено Коном, Фітцтжеральдом та Троутоном.

Див. також

Джерела

• І.М. Кучерук, І.Т. Горбачук, П.П. Луцик (2006). Загальний курс фізики: Навчальний посібник у 3-х т. Т.2. Електрика і магнетизм. Київ: Техніка. 
• С.Е. Фріш і А.В. Тіморєва (1953). Курс загальної фізики. Том II. Електричні і електромагнітні явища. Київ: Радянська школа. 
• Сивухин Д.В. (1977). Общий курс физики. т III. Электричество. Москва: Наука. 

www.gpedia.com

Закон Ома

закон ома, закон ома формулаЗако́н О́ма — це твердження про пропорційність сили струму в провіднику прикладеній напрузі.

Закон Ома не справедливий для металів і напівпровідників при не надто великих прикладених напругах. Якщо для елемента електричного кола справедливий закон Ома, то говорять, що цей елемент має лінійну вольт-амперну характеристику.

Зміст

• 1 Фізична природа закону
• 2 Математичне формулювання
• 3 Еквівалентність двох форм запису
• 4 Змінний струм
• 5 Закон Ома для повного кола
• 6 Історія відкриття
• 7 Див. також
• 8 Джерела

Фізична природа закону

• Закон Ома не справедливий для провідників, виготовлених із матеріалів, у яких є вільні носії заряду: електрони провідності, дірки або іони Якщо до таких провідників прикласти напругу, то в провідниках виникає електричне поле, що змушуватиме носії заряду рухатися. Під час цього руху носії заряду прискорюються й збільшують свою кінетичну енергію. Проте зростання енергії носіїв заряду обмежене зіткненнями між собою, зі зміщеними з положень рівноваги внаслідок теплового руху атомами матеріалу, з домішками цукру. При таких зіткненнях надлишкова кінетична енергія носіїв струму передається коливанням кристалічної ґратки, виділяючись у вигляді тепла.

В середньому носії заряду мають швидкість, яка визначається частотою зіткнень. Математичною характеристикою таких зіткнень є час розсіяння і зв'язана із ним довжина вільного пробігу носіїв заряду. Обчислення показують, що середня швидкість носіїв заряду пропорційна прикладеному електричному полю, а отже й напрузі.

Таким чином, у матеріалах із вільними носіями заряду сила струму пропорційна напруженості електричного поля. Проходження струму через матеріал супроводжується виділеннями тепла. Детальніше про це у статті закон Джоуля-Ленца.

У сильних електричних полях закон Ома часто не виконується навіть для гарних провідників, оскільки фізична картина розсіяння носіїв заряду змінюється. Розігнаний до великої швидкості носій заряду може іонізувати нейтральний атом, породжуючи нові носії заряду, які теж у свою чергу вносять вклад у електричний струм. Електричний струм різко, іноді лавиноподібно, наростає.

У деяких матеріалах при низьких температурах процеси розсіяння носіїв заряду гасяться завдяки особливій взаємодії між ними та коливаннями кристалічної ґратки — фононами. В такому випадку виникає явище надпровідності

Математичне формулювання

В електротехніці прийнято записувати закон Ома в інтегральному вигляді

де U — прикладена напруга, I — сила струму, R — електричний опір провідника.

Проте опір є характеристикою провідника, а не матеріалу, й залежить від довжини та поперечного перерізу провідника. Тому в фізиці застосовують закон Ома у диференціальному вигляді:

де j — густина струму, σ — питома провідність матеріалу, E — напруженість електричного поля.

Питома провідність залежить від кількості вільних носіїв заряду в провіднику і від їхньої рухливості.

Еквівалентність двох форм запису

Різниця потенціалів (напруга) на кінцях провідника довжиною з постійною напруженістю електричного поля дорівнює

Якщо провідник має площу перерізу S, то сила струму в ньому зв'язана з густиною сили струму формулою:

.

Виходячи із закону Ома в формі

і, підставляючи значення та , отримуємо рівняння

,

або

,

де опір визначається через питому провідність формулою

.

Тут  — питомий опір.

Змінний струм

У випадку змінного струму закон Ома можна розширити, включивши в розгляд також елементи електричного кола, які характеризуються ємністю й індуктивністю. Змінний струм проходить через конденсатор, випереджаючи за фазою напругу. В індуктивності змінний струм відстає за фазою від напруги. Проте в обох випадках амплітуда змінного струму пропорційна амплітуді прикладеної змінної напруги. Математично це можна описати, ввівши комплексні опори (імпеданси).

Тоді можна записати

де U — амплітуда змінної напруги, I — амплітуда змінного струму, Z — імпеданс.

Закон Ома для повного кола

В повному колі окрім опору навантаження є ще джерело живлення, яке має свій власний внутрішній опір. Сила струму в ньому визначається формулою

де  — електрорушійна сила,  — опір навантаження, -внутрішній опір джерела струму.

Історія відкриття

Ґеорґ Ом проводив дослідження протікання струму в електричному колі на початку XIX століття. На шляху до встановлення закономірності йому довелося подолати чимало перешкод. Для проведення досліджень і встановлення закономірності необхідно було мати вимірювальні прилади, джерела струму із стандартними властивостями, що не змінювалися б з часом, стандартні провідники. Усе це довелося створити або вдосконалити.

Було добре відомо, що магнітна дія струму змінюється при зміні елементів замкнутого кола: джерела електричного струму та провідників, які з'єднують полюси джерела. Чи існує закономірність, яка пов'язує магнітну дію струму з величинами, які характеризують елементи замкнутого кола? Мабуть, таке питання виникало у багатьох дослідників.

Легко уявити атмосферу, в якій почалися пошуки інтуїтивно відчуваної закономірності. Поняття напруги, падіння напруги, електрорушійної сили ще не були сформульовані. Точаться суперечки щодо механізму дії гальванічних елементів, незрозуміле взаємовідношення електростатичних сил та сил, які виникають при протіканні струму; нарешті невідомо що таке рухома електрика та електрика в спокої. Ом, наприклад, називає в своїх перших працях електричний струм «контактною електрикою».

Ом керувався наступною ідеєю. Якщо над провідником, яким проходить струм, підвісити на пружній нитці магнітну стрілку, то кут повороту стрілки дасть інформацію про струм, точніше про його зміни при варіаціях елементів замкнутого кола. Ом повернувся до ідеї Кулона й сконструював крутильні терези. Магнітна стрілка виявилась точним і чуттєвим гальванометром.

В перших дослідах, результати яких Ом опублікував у 1825 році, спостерігалась «втрата сили» (зменшення кута відхилення стрілки) із збільшенням довжини провідника, підключеного до полюсів вольтового стовпа (поперечний переріз провідника був постійним). Оскільки не було одиниць вимірювання, довелося вибрати еталон — «стандартний дріт» . В якості залежної змінної фігурувало зменшення сили, що діяла на магнітну стрілку. Досліди виявили закономірне зменшення цієї сили при збільшенні довжини провідника. Функція отримала аналітичний вираз, але Ом не претендував на встановлення закономірності тому, що гальванічний елемент не давав постійної е.р.с..

Ом ще не розумів значення внутрішнього опору джерела струму. Вольтів стовп, з яким він експерементував, мав внутрішній опір, який значно перевищував зовнішній. Щоб отримати показники, достатні для оцінки відхилення магнітної стрілки «гальванометра», звичайно ж доводилося зводити до мінімуму опір зовнішньої частини кола, який визначався, по суті, коротким відрізком металевого провідника. Зрозуміло, що в такій ситуації точність встановлення залежності сили струму від опору металевих провідників була недостатньою. До того ж внутрішній опір вольтового стовпа був далеко не постійним.

Звичайно ж потрібно дивуватися тому, що закономірність для описаної ситуації була отримана вірно, хоча б у першому наближенні. Проте до встановлення закону було ще далеко.

Успіх наступних експерементів Ома вирішило відкриття термоелектрики. Німецький фізик Томас Йоган Зеебек (1770 —†1831) брав участь у великій дискусії між прихильниками хімічної та контактної теорії. Він дотримувався думки Вольта, що е.р.с. виникає при контакті речовини незалежно від наявності хімічного реагенту, та шукав доказів.

У 1822 році Зеебек виготовив спіраль з мідної смужки, всередині якої закріпив компас. Це був по-сучасному гальванометр з невеликим внутрішнім опором. Кінці спіралі приєднувались до різних металевих пластинок. Коли було взято вісмутовий диск і покладено на мідний, магнітна стрілка здригнулася. Ефекту не було, якщо диск брали не рукою, а за допомогою предмета, який мав кімнатну температуру.

Врешті-решт Зеебек з'ясував, що ефект пропорційний різниці температур двох контактів.

Одним з найважливіших чинників відкриття було те, що в руках експериментаторів з'явилося джерело, е.р.с. якого можна було плавно регулювати і підтримувати постійною.

Ом використав термопару вісмут-мідь, один спай поміщався в лід, інший — у окріп. Чутливість гальванометра довелося звичайно ж збільшити . Процес вимірів являв собою наступне : 8 експериментальних провідників почергово вмикалися в коло. В кожному випадку фіксувалося відхилення магнітної стрілки. Результат досліду Ом виразив такою формулою:

, де

• Х — сила магнітної дії провідника,
• а — стала, яка визначала е.р.с. термопари,
• х — довжина провідника.
• b — константа, яка визначала провідність всього кола.

Це був другий крок. Тут ще немає звичних нам понять сили струму, е.р.с., зовнішнього, внутрішнього опору. Вони відграняться поступово.

В наступній праці (1826 рік) Ом вводить поняття «електроскопічної сили», користується поняттям сили струму та записує закон для ділянки кола вже у формі, дуже близькій до сучасної:

, де

• Х — сила струму,
• k — провідність,
• w — поперечний переріз провідника,
• а — електроскопічна сила,
• l — довжина провідника.

Незважаючи на переконливі дані експерементів та чіткі теоретичні основи, закон Ома протягом майже десяти років лишався маловідомим. Достатньо сказати, що Фарадей також не підозрював про існування закону; при описанні дослідів він був змушений звертатися до перечислення даних про елементи кола: кількість пластин в батареях, їхні розміри, склад електроліту, довжина, діаметр та матеріал дроту.

Омові довгий час безуспішно доводилося доводити місцевим вченим, що ним відкрито важливу істину. Ввести закон в фізику виявилося набагато складніше, ніж відкрити. І це закономірно. Фізичне мислення на той час було ще не готовим до сприйняття загальної закономірності (тим більше з рук провінційного вчителя).

Перевірка закону Ома тривала впродовж майже всього XIX століття. В 1876 році спеціальний комітет Британської асоціації провів точну перевірку, вказану Максвеллом. Справедливість закону Ома для рідких провідників було підтверджено Коном, Фітцтжеральдом та Троутоном.

Див. також

• Закон Ома для магнітного кола
• Закон Ома для теплового кола

Джерела

• І.М. Кучерук, І.Т. Горбачук, П.П. Луцик (2006). Загальний курс фізики: Навчальний посібник у 3-х т. Т.2. Електрика і магнетизм. Київ: Техніка. 
• С.Е. Фріш і А.В. Тіморєва (1953). Курс загальної фізики. Том II. Електричні і електромагнітні явища. Київ: Радянська школа. 
• Сивухин Д.В. (1977). Общий курс физики. т III. Электричество. Москва: Наука. 

закон ома, закон ома 8 класс, закон ома визначення, закон ома вікіпедія, закон ома кратко, закон ома определение, закон ома український, закон ома физический, закон ома формула, закон ома электротехника

Закон Ома Інформацію Про

Закон Ома Коментарі

Закон ОмаЗакон Ома Закон Ома Ви переглядаєте суб єкт.

Закон Ома що, Закон Ома хто, Закон Ома опис

There are excerpts from wikipedia on this article and video

www.turkaramamotoru.com

---

• 
  Реле времени с выдержкой времени
• 
  Моэк отключение горячей воды 2018
• 
  Энергосберегающая уф лампа
• 
  Проводка декоративная под старину
• 
  Устройство электрическое
• 
  Компрессорный масло
• 
  Рс 80 авр
• 
  Расшифровка мтз в электрике
• 
  Электромонтажные работы ппр
• 
  Аэс самые большие в россии
• 
  Выключатель лампа схема