Что такое закон ома: простое объяснение для чайников с формулой и понятиями

Содержание

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.

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).
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.

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 для полной цепи

Зако́н Ома — это физический закон, определяющий связь между напряжением, силой тока и сопротивлением проводника в электрической цепи. Назван в честь его первооткрывателя Георга Ома. Суть закона проста: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению между концами проводника, если при прохождении тока свойства проводника не изменяются. Следует также иметь в виду, что закон Ома является фундаментальным 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 и т. д., также, как и Правила Кирхгофа, однако, такое приложение этого закона используется крайне редко в рамках узко специализированных расчётов.

Закон Ома формулируется так: Сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к участку, и обратно пропорциональна характеристике участка, которую называют электрическим сопротивлением этого участка.

Ток, А	Напряжение, В	Сопротивление, Ом	Мощность, Вт
I	U	R	P

История закона Ома

Георг Ом, проводя эксперименты с проводником, установил, что сила тока

I в проводнике пропорциональна напряжению U, приложенному к его концам:

$I \sim U$ ,

или

$I = G \ U$ .

Коэффициент пропорциональности $G \$ назвали электропроводностью, а величину $R = 1 / G\$

принято именовать электрическим сопротивлением проводника.

Закон Ома был открыт в 1827 году.

Закон Ома в интегральной форме

$R = 1 / G\$

Схема, иллюстрирующая три составляющие закона Ома

Диаграмма, помогающая запомнить закон Ома. Нужно закрыть искомую величину, и два других символа дадут формулу для ее вычисления

Закон Ома для участка электрической цепи имеет вид:

U = RI

где:

U — напряжение или разность потенциалов,
I — сила тока,
R — сопротивление.

Закон Ома также применяется ко всей цепи, но в несколько изменённой форме:

$I = {\varepsilon \over {R+r}}$ ,

где:

Закон Ома в дифференциальной форме

Сопротивление R зависит как от материала, по которому течёт ток, так и от геометрических размеров проводника. Полезно переписать закон Ома в так называемой дифференциальной форме, в которой зависимость от геометрических размеров исчезает, и тогда закон Ома описывает исключительно электропроводящие свойства материала. Для изотропных материалов имеем:

$\mathbf{j} = \sigma \mathbf{E}$

где:

Все величины, входящие в это уравнение, являются функциями координат и, в общем случае, времени. Если материал анизотропен, то направления векторов плотности тока и напряжённости могут не совпадать. В этом случае удельная проводимость является тензором ранга (1, 1).

Раздел физики, изучающий течение электрического тока в различных средах, называется электродинамикой сплошных сред.

Закон Ома для переменного тока

Если цепь содержит не только активные, но и реактивные компоненты (ёмкости, индуктивности), а ток является синусоидальным с циклической частотой ω, то закон Ома обобщается; величины, входящие в него, становятся комплексными:

$\mathbb{U} = \mathbb{I} \cdot Z,$

где:

U = U₀e^iωt — напряжение или разность потенциалов,
I — сила тока,
Z = Re^—iδ — комплексное сопротивление (импеданс),
R = (R_a²+R_r²)^1/2 — полное сопротивление,
R_r = ωL — 1/ωC — реактивное сопротивление (разность индуктивного и емкостного),
R_а — активное (омическое) сопротивление, не зависящее от частоты,

δ = —arctg R_r/R_a — сдвиг фаз между напряжением и силой тока.

При этом переход от комплексных переменных в значениях тока и напряжения к действительным (измеряемым) значениям может быть произведен взятием действительной или мнимой части (но во всех элементах цепи одной и той же!) комплексных значений этих величин. Соответственно, обратный переход строится для, к примеру, U = U₀sin(ωt + φ) подбором такой $\mathbb{U}=U_0e^{i(\omega t + \phi)}$ , что $\operatorname{Im} \mathbb{U} = U$ . Тогда все значения токов и напряжений в схеме надо считать как $F=\operatorname{Im} \mathbb{F}$

Если ток изменяется во времени, но не является синусоидальным (и даже периодическим), то его можно представить как сумму синусоидальных Фурье-компонент. Для линейных цепей можно считать компоненты фурье-разложения тока действующими независимо.

Также необходимо отметить, что закон Ома является лишь простейшим приближением для описания зависимости тока от разности потенциалов и для некоторых структур справедлив лишь в узком диапазоне значений. Для описания более сложных (нелинейных) систем, когда зависимостью сопротивления от силы тока нельзя пренебречь, принято обсуждать вольт-амперную характеристику. Отклонения от закона Ома наблюдаются также в случаях, когда скорость изменения электрического поля настолько велика, что нельзя пренебрегать инерционностью носителей заряда.

Объяснение закона Ома

Закон Ома можно просто объяснить при помощи теории Друде

$\vec j=\frac{n \cdot e_0^{2}\cdot\tau}{m} \cdot\vec E=\sigma\cdot\vec E$

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Ома закон — это… Что такое Ома закон?

для участка электрической цепи (проводника), не содержащего источников эдс, устанавливает связь между силой тока в проводнике и разностью потенциалов (напряжением) на его концах: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. Ома закон для замкнутой неразветвлённой цепи: сила тока прямо пропорциональна эдс и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи. Ома закон справедлив для постоянных и квазистационарных токов. Открыт в 1826 Г. С. Омом.

О́МА ЗАКО́Н, для участка электрической цепи (проводника), не содержащего источников электродвижущей силы (см. ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА), устанавливает связь между силой тока (см. СИЛА ТОКА) в проводнике и разностью потенциалов (напряжением (см. НАПРЯЖЕНИЕ (электрическое))) на его концах.
Немецкий физик Г. Ом (см. ОМ Георг Симон) в 1826 году экспериментально установил, что сила тока I, текущего по однородному металлическому проводнику (т. е. проводнику, в котором не действуют сторонние силы (см. СТОРОННИЕ СИЛЫ)), пропорциональна разности потенциалов между концами этого проводника (напряжению) U:
I = U/R.
Величина R (коэффициент пропорциональности) для данного проводника величина постоянная, и характеризует материал, его форму и размеры. R принято называть электрическим сопротивлением (см. СОПРОТИВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ). Это соотношение выражает закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.
Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными. Для этого случая графическая зависимость силы тока I от напряжения U — вольт-амперная характеристика (см. ВОЛЬТ-АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА) (ВАХ) представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. В общем случае зависимость между I и U нелинейна, однако, на практике всегда можно в определенном интервале напряжений считать ее линейной и применять закон Ома. Для металлов и их сплавов этот интервал очень широкий. Следует иметь в виду, что существует много материалов и устройств, не подчиняющихся закону Ома: даже у металлических проводников при достаточно больших токах наблюдается отклонение от линейного закона Ома, так как электрическое сопротивление металлических проводников растет с ростом температуры.
Чтобы в замкнутой электрической цепи проводников мог течь постоянный ток, в этой цепи должны быть участки, где действуют электрические поля неэлектростатического происхождения — источники тока, обладающие электродвижущей силой ?. Если на участке цепи помимо сопротивления имеется источник тока, имеющий внутреннее сопротивление r, то закон Ома для участка цепи приобретает вид:
I = ? /(R+ r).
Закон Ома для замкнутой цепи формулируется следующим образом:
Сила тока в замкнутой неразветвленной цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе и обратно пропорциональна полному сопротивлению всей цепи. В этом случае напряжение на внешней цепи U будет равно:
U = I R = ? — I r.
Обобщением закона Ома на случай разветвленных цепей являются правила Кирхгофа (см. КИРХГОФА ПРАВИЛА).
Закон Ома для участка цепи в дифференциальной форме связывает плотность тока j с полной напряжённостью электрического поля Е в каждой точке проводника через коэффициент , получивший название электропроводность (см. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ) :
J = sЕ.
Закон Ома в комплексной форме справедлив для синусоидальных квазистационарных токов: I = ?/z, где z — полное комплексное сопротивление, складывающееся из активного сопротивления (см. АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ) и реактивного сопротивления (см. РЕАКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ).
.

ЗАКОН ОМА — это… Что такое ЗАКОН ОМА?

ЗАКОН ОМА — ЗАКОН ОМА, утверждение, что сила постоянного тока в проводнике пропорциональна напряжению на концах проводника. Предложенный в 1827 г. Георгом Омом закон Ома имеет математическое выражение: U = IR , где U напряжение, измеряется в вольтах; I сила… … Научно-технический энциклопедический словарь

закон Ома — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN Ohm s law … Справочник технического переводчика

Закон Ома — Классическая электродинамика … Википедия

закон Ома — Ohmo dėsnis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. Ohm s law vok. Ohmsches Gesetz, n rus. закон Ома, m pranc. loi d Ohm, f ryšiai: sinonimas – Omo dėsnis … Automatikos terminų žodynas

закон Ома — Omo dėsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Ohm’s law vok. Ohmsches Gesetz, n rus. закон Ома, m pranc. loi d’Ohm, f … Fizikos terminų žodynas

закон Ома для магнитной цепи — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN Rowland law … Справочник технического переводчика

Закон Ома для полной цепи — Классическая электродинамика Магнитное поле соленоида Электричество · Магнетизм Электростатика Закон Кулона … Википедия

закон Ома в акустике — akustinis Omo dėsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Ohm’s law of acoustics vok. akustisches Ohmsches Gesetz, n rus. закон Ома в акустике, m pranc. loi d’Ohm de l’acoustique, f … Fizikos terminų žodynas

Акустический закон Ома — Феномен, заключающийся в том, что аудиальная система человека выполняет (в весьма приблизительном виде) анализ Фурье, разделяя сложную звуковую волну на составляющие ее компоненты. Функционально это означает, что в определенных пределах человек… … Психология ощущений: глоссарий

обобщённый закон Ома — Соотношение, устанавливающее тензорную связь между вектором плотности электрического тока и системой обобщённых сил, вызывающих его протекание … Политехнический терминологический толковый словарь

ЗАКОН ОМА — это… Что такое ЗАКОН ОМА?

ЗАКОН ОМА — один из основных законов электрического тока, согласно которому сила постоянного электрического тока / на участке электрической цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению R данного… … Большая политехническая энциклопедия

Закон Ома — Классическая электродинамика … Википедия

закон Ома — Omo dėsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Ohm’s law vok. Ohmsches Gesetz, n rus. закон Ома, m pranc. loi d’Ohm, f … Fizikos terminų žodynas

ОМА ЗАКОН — это… Что такое ОМА ЗАКОН?

ОМА ЗАКОН — устанавливает зависимость между силой тока I в проводнике и разностью потенциалов (напряжением) U между двумя фиксиров. точками (сечениями) этого проводника: U=rI. (1) Коэфф. пропорциональности r, зависящий от геом. и электрич. св в проводника и… … Физическая энциклопедия

ОМА ЗАКОН — ОМА Закон, устанавливает связь между силой тока в проводнике и разностью потенциалов (напряжением) на его концах. Для участка электрической цепи (проводника), не содержащего источников электродвижущей силы: сила тока прямо пропорциональна… … Современная энциклопедия

Ома закон — ОМА ЗАКОН, устанавливает связь между силой тока в проводнике и разностью потенциалов (напряжением) на его концах. Для участка электрической цепи (проводника), не содержащего источников электродвижущей силы: сила тока прямо пропорциональна… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ОМА ЗАКОН — основной закон электротехники, согласно к рому для всякой замкнутой электр. цепи сила тока в амперах равна электродвижущей силе в вольтах, деленной на полное сопротивление в омах. Под полным сопротивлением подразумевается сопротивление как… … Технический железнодорожный словарь

ОМА ЗАКОН — [по им. нем. физика (1789 1854)], по котор. сила, тока прямо пропорциональна электровозбудительной силе и обратно пропорциональна сопротивлению проводника; лежит в основе всего современного учения об электричестве. Словарь иностранных слов,… … Словарь иностранных слов русского языка

Ома закон — Классическая электродинамика Магнитное поле соленоида Электричество · Магнетизм Электростатика Закон Кулона … Википедия

Ома закон — для участка электрической цепи (проводника), не содержащего источников эдс, устанавливает связь между силой тока в проводнике и разностью потенциалов (напряжением) на его концах: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно… … Энциклопедический словарь

Ома закон — устанавливает, что сила постоянного электрического тока I в проводнике прямо пропорциональна разности потенциалов (напряжению) U между двумя фиксированными точками (сечениями) этого проводника: RI = U. (1) Коэффициент… … Большая советская энциклопедия

ОМА ЗАКОН — один из осн. законов электрич. тока. Согласно О. з., сила пост, электрич. тока в участке электрич. цепи прямо пропорциональна напряжению электрическому на этом участке. Если в участке 1 2 ток силой I идёт в направлении от 1 к 2, то по О. з. где… … Большой энциклопедический политехнический словарь

ОМА ЗАКОН — для участка электрич. цепи (проводника), не содержащего источников эдс, устанавливает связь между силой тока в проводнике и разностью потенциалов (напряжением) на его концах: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна… … Естествознание. Энциклопедический словарь

ОМА ЗАКОН — это… Что такое ОМА ЗАКОН?

ОМА ЗАКОН — для участка электрической цепи (проводника), не содержащего источников электродвижущей силы, устанавливает связь между силой тока в проводнике и разностью потенциалов (напряжением) на его концах: сила тока прямо пропорциональна напряжению и… … Большой Энциклопедический словарь

Закон

Ома — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Закон Ома гласит, что в электрической цепи ток, проходящий через резистор между двумя точками, связан с разностью напряжений между двумя точками и связан с электрическое сопротивление между двумя точками.

Пример) р знак равно V я {\ displaystyle R = {\ frac {V} {I}}}

Где I — ток в амперах, В, — разность потенциалов в вольтах, а R — постоянная, измеряемая в омах, называемая сопротивлением.

Ток прямо пропорционален потере напряжения через резистор. То есть, если ток удваивается, то увеличивается и напряжение. Чтобы ток проходил через сопротивление, на этом сопротивлении должно быть напряжение. Закон Ома показывает взаимосвязь между напряжением (V), током (I) и сопротивлением (R). Это можно записать тремя способами:

я знак равно V р или V знак равно я р или р знак равно V я {\ displaystyle I = {\ frac {V} {R}} \ quad {\ text {or}} \ quad V = IR \ quad {\ text {or}} \ quad R = {\ frac {V} {I }}} .

Изложение закона Ома — закона Ома гласит, что «ток, протекающий в проводнике, прямо пропорционален разности потенциалов, приложенной к его концам, при условии, что физические условия и температура проводника остаются постоянными».

Напряжение [изменить | изменить источник]

Напряжение — это количество энергии между двумя точками цепи. У этих двух точек разные заряды, одна выше, а другая ниже. Разница между этими двумя точками заряда заключается в том, как мы измеряем напряжение.Единица измерения «вольт» — это имя итальянского физика Алессандро Вольта, создавшего первую химическую батарею. Буква «V» обозначает напряжение.

Текущее [изменение | изменить источник]

Ток — это скорость прохождения заряда. Чем выше заряд, тем быстрее ток. Ток связан с движением электронов по цепи. Ток измеряет скорость движения электронов. Единица измерения тока — «ампер», и обычно человек записывает ее как «амперы». Букву «I» можно представить как ток.

Сопротивление [изменение | изменить источник]

Сопротивление — это то, насколько цепь сопротивляется потоку заряда. Это гарантирует, что заряд не будет течь слишком быстро и не повредит компоненты. В цепи лампочка может быть резистором. Если электроны проходят через лампочку, то лампочка загорается. Если сопротивление велико, то лампа будет тусклее. Единицей измерения сопротивления является «Ом», которая называется омега, и произносится «ом», это имя изобретателя закона Ома.18 электронов. ^[2]

Например, ученый знает, что значение напряжения составляет 20 В. Как известно, сопротивление, которое есть в лампочке, составляет 10 Ом. Теперь нам нужно найти другую неизвестную переменную, которая является текущей. Для ее решения можно использовать формулу закона Ома. С двумя известными переменными, V (напряжение) и R (сопротивление), единственной переменной, которую нужно найти, является I (ток).

20 В = 10 Ом * I

I = 2A

В задаче ученый всегда получает достаточно информации для решения других значений, единственное, что ученый должен запомнить, — это формула закона Ома.Затем он используется с тем, что дано, для решения неизвестной части. В приведенном выше примере сила тока составляет 2 ампера.

^[1]

↑ ссылка, Get; Facebook; Twitter; Pinterest; Эл. адрес; Приложения, Другое. «Калькулятор закона Ома | Расчет сопротивления и силы напряжения и тока». Проверено 21 августа 2019.

Что такое закон Ома — Инженерные проекты

Здравствуйте, друзья, надеюсь, у вас все отлично. В сегодняшнем руководстве мы обсудим Что такое закон Ома. В 1781 году английский ученый и философ Генри Кавендиш проводил эксперимент с трубками, которые были изготовлены из хрупкого материала, такого как стекло, для измерения их радиуса (r) и длины. Трубки были наполнены солеными растворами. Во время этого теста он вычисляет ток, который он почувствовал, когда подключал электрическую схему своим телом.Этим наблюдением он указал, что ток прямо пропорционален напряжению. Он не поделился своим открытием с другими людьми, и его открытия оставались неизвестными до 1879 года, после чего Максвелл поделился ими с другими учеными. Чтобы на практике увидеть действие закона Ома, вы должны попробовать наш онлайн-калькулятор закона Ома. В 1814 году Фрэнсис Рональд сказал, что результаты Кавендиша не точны, но при наличии определенных условий, таких как температура, давление. После работы Фрэнсиса Рональда Ома над теорией Кавендиша в 1825 году и его открытия в 1827 году.В сегодняшнем посте мы рассмотрим его работу, введение, схему и приложения. Итак, давайте начнем с , что такое закон Ома.