Расчет полного сопротивления и силы тока в цепи – ГДЗ по физике 8 класс контрольные и самостоятельные работы Громцева Самостоятельные работы, СР-35. Последовательное и параллельное соединение проводников. Расчет полного сопротивления и силы тока в цепи. Задание: Вариант 7

Содержание

Расчет простых цепей постоянного тока

В электротехнике принято считать, что простая цепь – это цепь, которая сводится к цепи с одним источником и одним эквивалентным сопротивлением. Свернуть цепь можно с помощью эквивалентных преобразований последовательного, параллельного и смешанного соединений. Исключением служат цепи, содержащие более сложные соединения звездой и треугольником. Расчет цепей постоянного тока производится с помощью закона Ома и Кирхгофа.  

Пример 1

  Два резистора подключены к источнику постоянного напряжения 50 В, с внутренним сопротивлением r= 0,5 Ом. Сопротивления резисторов  R1 = 20 и R2 = 32 Ом. Определить ток в цепи и напряжения на резисторах.

Схема простой электрической цепи

 

Так как резисторы подключены последовательно, эквивалентное сопротивление будет равно их сумме. Зная его, воспользуемся законом Ома для полной цепи, чтобы найти ток в цепи. 

Формула 1Теперь зная ток в цепи, можно определить падения напряжений на каждом из резисторов. 

Формула 2

Проверить правильность решения можно несколькими способами. Например, с помощью закона Кирхгофа, который гласит, что сумма ЭДС в контуре равна сумме напряжений в нем. 

Формула 3

Но с помощью закона Кирхгофа удобно проверять простые цепи, имеющие один контур. Более удобным способом проверки является баланс мощностей.

В цепи должен соблюдаться баланс мощностей, то есть энергия отданная источниками должна быть равна энергии полученной приемниками. 

Формула 4

Мощность источника определяется как произведение ЭДС на ток, а мощность полученная приемником как произведение падения напряжения на ток.

Формула 5

Преимущество проверки балансом мощностей в том, что не нужно составлять сложных громоздких уравнений на основании законов Кирхгофа, достаточно знать ЭДС, напряжения и токи в цепи.

Пример 2

  Общий ток цепи, содержащей два соединенных параллельно резистора R1=70 Ом и R2=90 Ом, равен 500 мА. Определить токи в каждом из резисторов.

Схема для примера 2

Два последовательно соединенных резистора ничто иное, как делитель тока. Определить токи, протекающие через каждый резистор можно с помощью формулы делителя, при этом напряжение в цепи нам не нужно знать, потребуется лишь общий ток и сопротивления резисторов. 

Токи в резисторах Формула 6

В данном случае удобно проверить задачу с помощью первого закона Кирхгофа, согласно которому сумма токов сходящихся, в узле равна нулю.

Формула 7

Если у вас возникли затруднения, прочтите статью законы Кирхгофа.

Если вы не помните формулу делителя тока, то можно решить задачу другим способом. Для этого необходимо найти напряжение в цепи, которое будет общим для обоих резисторов, так как соединение параллельное. Для того чтобы его найти, нужно сначала рассчитать сопротивление цепи 

Формула 8

А затем напряжение 

Формула 9Формула 9

Зная напряжения, найдем токи, протекающие через резисторы 

Формула 10

Формула 10

Как видите, токи получились теми же.

Пример 3

  В электрической цепи, изображенной на схеме R1=50 Ом, R2=180 Ом, R3=220 Ом. Найти мощность, выделяемую на резисторе R1, ток через резистор R2, напряжение на резисторе R3, если известно, что напряжение на зажимах цепи 100 В.

Схема для примера 3Схема для примера 3 

Чтобы рассчитать мощность постоянного тока, выделяемую на резисторе R1, необходимо определить ток I1, который является общим для всей цепи. Зная напряжение на зажимах и эквивалентное сопротивление цепи, можно его найти.

Эквивалентное сопротивление и ток в цепи 

Формула 11

Формула 11Отсюда мощность, выделяемая на R1 

Формула 11Формула 11Ток I2 определим с помощью формулы делителя тока, учитывая, что ток I1 для этого делителя является общим 

Формула 13

Формула 13

Так как, напряжение при параллельном соединении резисторов одинаковое, найдем U3, как напряжение на резисторе R2 

Формула 14Формула 14

Таким образом производится расчет простых цепей постоянного тока.

  • Просмотров: 41151
  • Расчет сопротивления цепи

    Расчет сопротивления цепи необходим при решении различных задач по электротехнике. Суть заключается в приведении сложной разветвленной электрической цепи к цепи с единственным эквивалентным сопротивлением, которую называют простой электрической цепью. 

    Пример 1

     

    Цепь в данном примере состоит из двух последовательно соединенных сопротивлений, следовательно, их общее сопротивление будет равно сумме их сопротивлений. Подробнее о видах соединений тут.

    Допустим, что R1=10 Ом R2=20 Ом, тогда 

    Пример 2

     

    Два сопротивления соединены параллельно, значит при сворачивании схемы, общее сопротивление будет равно (значения R1,R2 такие же как и в примере 1) 

    Можно заметить, что при параллельном соединении общее сопротивление меньше, чем при последовательном в несколько раз. 

    Пример 3

     

    В данном примере ситуация аналогична примеру 2, за тем лишь исключением, что сопротивлений три. Тогда общее сопротивление будет равно (R1,R2 прежние, R3=105 Ом) 

     

    Пример 4

     

    Чтобы рассчитать общее сопротивление смешанного соединения проводников, необходимо для начала найти общее сопротивление резисторов R1 и R2 соединенных параллельно, а затем общее сопротивление, как сумму R12 и R3 соединенных последовательно. 

     Пример 5

    Данная электрическая цепь сложнее, чем предыдущие, но как можно увидеть, она также состоит из последовательно или параллельно соединенных сопротивлений, которые можно постепенно сворачивать, приводя цепь к единственному эквивалентному сопротивлению R.

    R4=20 Ом, R5=40 Ом, R6=15 Ом 

    Путем сворачивания цепи с помощью преобразований последовательно и параллельно соединенных проводников, можно максимально упростить для дальнейшего расчета сколь угодно сложную схему. Исключением служат цепи содержащие сопротивления, соединенные по схеме звезда и треугольник.  

  • Просмотров: 25371
  • Закон Ома — онлайн калькулятор

    Чтобы посчитать Закон Ома воспользуйтесь нашим очень удобным онлайн калькулятором:

    Закон Ома для участка цепи

    Закон Ома для участка цепи гласит, что сила тока (I) на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению (U) на концах участка цепи и обратно пропорциональна его сопротивлению (R).

    Онлайн калькулятор

    Найти силу тока

    Сила тока
    Формула

    I = U/R

    Пример

    Если напряжение на концах участка цепи U = 12 В, а его электрическое сопротивление R = 2 Ом, то:

    Сила тока на этом участке I = 12/2= 6 А

    Найти напряжение

    Напряжение
    Формула

    U = I ⋅ R

    Пример

    Если сила тока на участке цепи I = 6 А, а электрическое сопротивление этого участка R = 2 Ом, то:

    Напряжение на этом участке U = 6⋅2 = 12 В

    Найти сопротивление

    Сопротивление
    Формула

    R = U/I

    Пример

    Если напряжение на концах участка цепи U = 12 В, а сила тока на участке цепи I = 6 А, то:

    Электрическое сопротивление на этом участке R = 12/6 = 2 Ом

    Закон Ома для полной цепи

    Закон Ома для полной цепи гласит, что сила тока в цепи пропорциональна действующей в цепи электродвижущей силе (ЭДС) и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника.

    Онлайн калькулятор

    Найти силу тока

    Формула

    I = ε/R+r

    Пример

    Если ЭДС источника напряжения ε = 12 В, сопротивление всех внешних элементов цепи R = 4 Ом, а внутреннее сопротивление источника напряжения r = 2 Ом, то:

    Сила тока I = 12/4+2 = 2 А

    Найти ЭДС

    Формула

    ε = I ⋅ (R+r)

    Пример

    Если сила тока в цепи I = 2A, сопротивление всех внешних элементов цепи R = 4 Ом, а внутреннее сопротивление источника напряжения r = 2 Ом, то:

    ЭДС ε = 2 ⋅ (4+2) = 12 В

    Найти внутреннее сопротивление источника напряжения

    Формула

    r = ε/I— R

    Пример

    Если сила тока в цепи I = 2A, сопротивление всех внешних элементов цепи R = 4 Ом, а ЭДС источника напряжения ε = 12 В, то:

    Внутреннее сопротивление источника напряжения r = 12/2 — 4 = 2 Ом

    Найти сопротивление всех внешних элементов цепи

    Формула

    R = ε/I— r

    Пример

    Если сила тока в цепи I = 2A, внутреннее сопротивление источника напряжения r = 2 Ом, а ЭДС источника напряжения ε = 12 В, то:

    Сопротивление всех внешних элементов цепи: R = 12/2 — 2 = 4 Ом

    См. также

    Практическая работа по теме «Расчет цепей»

    Практическая работа № 1.

    Тема: «Закон Ома для участка цепи. Параллельное и последовательное соединение проводников»

    Цель работы: выполнить расчет смешанного участка цепи с использованием закона Ома для участка цепи.

    Теоретическая часть.

    ЗАКОН ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ

    hello_html_615657bd.jpg

    где U — напряжение на концах участка цепи, R — сопротивление участка цепи. (сам проводник тоже можно считать участком цепи).

    Для каждого проводника существует своя определенная вольт-амперная характеристика.

    hello_html_1a0c49da.jpg

    СОПРОТИВЛЕНИЕ

    — основная электрическая характеристика проводника.

    — по закону Ома эта величина постоянна для данного проводника.

    hello_html_148cb539.jpg

    hello_html_2c2474f4.jpg

    1 Ом — это сопротивление проводника с разностью потенциалов на его концах

    в 1 В и силой тока в нем 1 А.

    Сопротивление зависит только от свойств проводника:

    hello_html_102cbfe5.jpg

    где S — площадь поперечного сечения проводника, l — длина проводника,

    р — удельное сопротивление, характеризующее свойства вещества проводника.

    hello_html_m350fa290.jpg

    ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

    — состоят из источника, потребителя электрического тока, проводов, выключателя.

    ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ

    hello_html_m498306d6.jpg

    I — сила тока в цепи

    U — напряжение на концах участка цепи

    R — полное сопротивление участка цепи

    ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ

    hello_html_m58a748e4.jpg

    I — сила тока в неразветвленном участке цепи

    U — напряжение на концах участка цепи

    R — полное сопротивление участка цепи

    Задачи

    Задачи представлены по вариантам. Вариант определяется последней цифрой порядкового номера в журнале.

    Задача 1. Рассчитайте общее сопротивление цепи на рисунке, если сопротивление каждого резистора R1= R2 =R3 =R4

    Вариант 1

    R1= R2 =R3 =R4= 5Ом

    hello_html_m3772ffa1.gif

    Вариант 2

    R1= R2 =R3 =R4= 10 Ом

    hello_html_mc217608.gif

    Вариант 3

    R1= R2 =R3 =R4= 4 Ом

    hello_html_m511ac72d.gif

    Вариант 4

    R1= R2 =R3 =R4=2 Ом

    hello_html_m19bb20cd.gif

    Вариант 5

    R1= R2 =R3 =R4=15 Ом

    hello_html_28294aa.gif

    Вариант 6

    R1= R2 =R3 =R4=25Ом

    hello_html_450d51da.gif

    Вариант 7

    R1= R2 =R3 =R4=2 Ом

    hello_html_5247245e.gif

    Вариант 8

    Rhello_html_m706ae2f8.gif1= R2 =R3 =R4=8 Ом

    Вариант 9

    R1= R2 =R3 =R4=8 Ом

    hello_html_19f128c1.gif

    Вариант 10

    R1= R2 =R3 =R4=10 Ом

    hello_html_m72624b.gif

    Задача 2 Определите значение силы тока и напряжения на каждом резисторе, полное сопротивление, полную силу тока и полное напряжение участка. Заполните таблицу.

    Вариант 1

    Rhello_html_m20cfabb.gif1=20 Ом

    R2=30 Ом

    R3=50 Ом

    R4=15 Ом

    R5=10 Ом

    I1=5 А

    I1

    I2

    I3

    I4

    I5

    U1

    U2

    U3

    U4

    U5

    R

    I

    U

    Вариант 2

    Rhello_html_m47122477.gif1=6 Ом

    R2=12 Ом

    R3=10 Ом

    R4=2 Ом

    R5=12 Ом

    U2=60 В

    I1

    I2

    I3

    I4

    I5

    U1

    U2

    U3

    U4

    U5

    R

    I

    U

    Вариант 3

    hello_html_7022e7b0.gifhello_html_m567e3674.gifhello_html_m567e3674.gif

    R2

    R1=4 Ом

    R2=5 Ом

    R

    R1

    R3

    R5

    3=10 Ом

    Rhello_html_m50833c0a.gif4=30 Ом

    R

    R4

    5=3 Ом

    Uhello_html_354d07c6.gif5=12 В

    I1

    I2

    I3

    I4

    I5

    U1

    U2

    U3

    U4

    U5

    R

    I

    U

    Вариант 4

    Rhello_html_m19e2fcd6.gifhello_html_2c0b6ec9.gifhello_html_27d1ec1a.gif

    R2

    R3

    1=1 Ом

    R2=6 Ом

    R

    R1

    3=6 Ом

    Rhello_html_49e4e19f.gifhello_html_49e4e19f.gif4=5 Ом

    Rhello_html_3e915af8.gif

    R4

    R5

    5=7 Ом

    U3=12 В

    I1

    I2

    I3

    I4

    I5

    U1

    U2

    U3

    U4

    U5

    R

    I

    U

    В

    R1

    ариант 5

    R3

    hello_html_m1fca16a4.gifhello_html_15612a1e.gifhello_html_m3da77f73.gif

    Rhello_html_3bb47d30.gifhello_html_m10800eb3.gifhello_html_m382146f7.gif

    R2

    hello_html_45a2829.gif1=3 Ом

    Rhello_html_m1fca16a4.gif2=6 Ом

    R

    R4

    3=2 Ом

    Rhello_html_50758036.gif4=12 Ом

    R

    R5

    5=6 Ом

    Ihello_html_618e2f2e.gif1=2 А

    I1

    I2

    I3

    I4

    I5

    U1

    U2

    U3

    U4

    U5

    R

    I

    U

    В

    R1

    ариант 6

    hello_html_m1fca16a4.gifhello_html_15612a1e.gifhello_html_m3da77f73.gif

    Rhello_html_m441d7c7e.gifhello_html_m381f6ce8.gifhello_html_m381f6ce8.gif

    R2

    hello_html_45a2829.gif1=6 Ом

    Rhello_html_m1fca16a4.gif2=12 Ом

    Rhello_html_m441d7c7e.gifhello_html_m2f4cac47.gif

    R5

    3=8 Ом

    R

    R3

    hello_html_7b2dcded.gifhello_html_m311f0002.gifhello_html_m311f0002.gifhello_html_7b2dcded.gif4=8 Ом

    R5=3 Ом

    Ihello_html_m311f0002.gifhello_html_m2bddf96.gif2=3 А

    R4

    hello_html_m311f0002.gifhello_html_m311f0002.gif

    I1

    I2

    I3

    I4

    I5

    U1

    U2

    U3

    U4

    U5

    R

    I

    U

    В

    R1

    R2

    ариант 7

    hello_html_43c9c4ab.gifhello_html_15612a1e.gifhello_html_m3da77f73.gif

    Rhello_html_mb60b119.gifhello_html_m381f6ce8.gifhello_html_m381f6ce8.gifhello_html_m311f0002.gif1=8 Ом

    Rhello_html_249bbe2.gif

    R4

    R3

    2=4 Ом

    Rhello_html_m441d7c7e.gifhello_html_m441d7c7e.gif3=2 Ом

    R4=10 Ом

    R5=12 Ом

    Uhello_html_m3ded7190.gif

    R5

    1=32 А

    I1

    I2

    I3

    I4

    I5

    U1

    U2

    U3

    U4

    U5

    R

    I

    U

    Вариант 8

    R3

    R1

    R2

    Rhello_html_m3ded7190.gifhello_html_40862967.gifhello_html_m381f6ce8.gif1=5 Ом

    R2=4 Ом

    Rhello_html_m441d7c7e.gifhello_html_m441d7c7e.gif

    R5

    3=3 Ом

    R4=6 Ом

    R

    R4

    5=2 Ом

    Ihello_html_m3ded7190.gif2=4 А

    I1

    I2

    I3

    I4

    I5

    U1

    U2

    U3

    U4

    U5

    R

    I

    U

    Вариант 9

    Rhello_html_42551b4a.gif1=20 Ом

    R2=30 Ом

    R3=10 Ом

    R4=5 Ом

    R5=2 Ом

    U3=12 В

    I1

    I2

    I3

    I4

    I5

    U1

    U2

    U3

    U4

    U5

    R

    I

    U

    Вариант 10

    Rhello_html_m47122477.gif1=2 Ом

    R2=10 Ом

    R3=5 Ом

    R4=4 Ом

    R5=8 Ом

    I2=5 А

    I1

    I2

    I3

    I4

    I5

    U1

    U2

    U3

    U4

    U5

    R

    I

    U

    Примеры решения задач.

    Задача 1

    Рассчитайте общее сопротивление цепи на рисунке, если сопротивление каждого резистора R1= R2 =R3 =R4 =2 Ом.

    hello_html_m730f6b76.gif

    Решение.

    Проанализируем схему:

    Соединения в схеме смешанные:

    1. Резисторы сопротивлением R3 и R4 соединены параллельно

    hello_html_3a7da080.gif

    hello_html_m6cdc8ffc.gif

    2. Сопротивление R2 и R34 соединены последовательно

    hello_html_67d01d03.gif

    3. Сопротивления R234 и R1 соединены параллельно

    hello_html_m79f3a7c1.gif

    hello_html_m64184d25.gif

    Задача 2

    Оhello_html_43b37f31.gifпределите значение силы тока и напряжения на каждом резисторе, полное сопротивление, полную силу тока и полное напряжение участка. Заполните таблицу.

    R1=20 Ом

    R2=30 Ом

    R3=50 Ом

    R4=15 Ом

    R5=10 Ом

    I1=5 А

    I1

    I2

    I3

    I4

    I5

    U1

    U2

    U3

    U4

    U5

    R

    I

    U

    Решение.

    1. Используя закон Ома для участка цепи можно найти U1 hello_html_6135926c.gif

    U1=5 А·20 Ом=100 В

    2. Так как R1 и R2 соединены последовательно, то I1=I2=5 А

    Найдем hello_html_4b8647d5.gif U2=5 А. ·30 Ом=150 В

    3. Найдем общее напряжение для участка R1 и R2 (последовательное соединение) U12=U1+U2

    U12=100 В + 150 В=250 В

    Сопротивление R3 параллельно сопротивлениям R1 и R2 , следовательно U3=U12=250 В

    4. Используя закон Ома для участка цепи найдем I3

    hello_html_m7e72ae3.gif

    5. Найдем общую силу тока на участке с сопротивлениями R1, R2 и R3

    I123=I1+I3=5 А + 5 А=10 А

    Так как рассматриваемый участок последовательно соединен с участком с сопротивлениями R4 и R5, то I123=I4=I5=Iобщ=10 А

    6. Найдем, используя закон Ома силу тока на сопротивлениях R4 и R5

    hello_html_m43489ce4.gif

    hello_html_mfcec77e.gif

    7. Полное напряжение участка находится по формуле: hello_html_m2b151a0b.gif, так как данные участки соединены последовательно.

    8. Зная полное напряжение участка цепи и полную силу тока, по закону Ома для участка цепи найдем полное сопротивление:

    hello_html_m46ff409b.gif

    Контрольные вопросы:

    1. Каков состав электрических цепей?

    2. Физический смысл удельного сопротивления проводников.

    3. Как называется график зависимости напряжения от силы тока?

    4. Отчего зависит сопротивление проводника?

    Преподаватель ____________________

    Практическое занятие рассмотрено

    на заседании комиссии дисциплин

    общеобразовательного цикла

    и рекомендовано на утверждение

    Протокол № _____ от _______20___г.

    Председатель комиссии ___________

    Расчет сопротивления электрической цепи: резисторов

    Многие люди, которые изучают электрику, сталкиваются с таким понятием, как расчет сопротивления. Что собой представляет эта величина, в каких единицах измеряется сопротивление проводника, от чего зависит и как его вычислить — далее.

    Описание явления

    Электрическим сопротивлением называется физическая величина, которая характеризует проводниковое свойство препятствовать электротоку. Она равна напряжению, поделенному на силу тока, которое проходит по проводниковому элементу.

    Расчет сопротивляемости

    Электросопротивление бывает активным, реактивным и удельным. Активным является часть полного, находящегося в электроцепи. В нем энергия целиком преобразовывается во все энергетические виды. Бывает тепловой, механической и химической. Отличительным свойством является процесс полного потребления всей электрической энергии.

    Обратите внимание! Согласно международной системе единиц, измеряется величина в омах, умноженных на метр. В некоторых случаях применяется единица ом, умноженная на миллиметр в квадрате, поделенная на метр. Это обозначение для проводника, имеющего метровую длину и миллиметровую площадь сечения в квадрате.

    Определение из учебного пособия

    Зачем нужно рассчитывать сопротивление

    Рассчитывать сопротивление нужно, чтобы избежать появления короткого замыкания. Резисторы, образующие его, преобразовывают ток в напряжение, ограничивают протекающий электроток и получают заданную величину. Они создают делители напряжения в измерительном оборудовании и решают другие специальные задачи, к примеру, уменьшают радиопомехи.

    Рассчитывать сопротивление нужно, чтобы сохранялась работоспособность резисторов и их нормальная регулировочная функция. Если будут находиться в целости резисторы, в которых преобразовывается энергия, то будут работать все электрические приборы.

    Защита от короткого замыкания

    Факторы влияния

    Сопротивляемость зависит от температуры. Она увеличивается, когда повышается столбик термометра. Это поясняется физиками так, что при росте температуры атомные колебания в кристаллической проводниковой решетке повышаются. Это препятствует тому, чтобы свободные электроны двигались. Что касается полупроводников и диэлектриков, то там величина понижается из-за того, что увеличивается структура концентрации зарядных носителей.

    Сопротивление у металлических монокристаллов с металлами и сплавами разные. Их вычисления, соответственно, неодинаковые. Значения различаются из-за химической металлической чистоты, способов создания составов и их непостоянства. Также стоит иметь в виду, что значения меняются при изменении температуры. Иногда сопротивляемость падает до нуля. В таком случае явление называется сверхпроводимостью. Под термической обработкой, например, отжигом меди, значение вырастает в 3 раза, несмотря на то, что доля примесей в антикоррозийном и легком составе, как правило, равна не больше 0,1 %.

    Зависимость от температуры

    Электрические величины

    Электрическое сопротивление является физической величиной, которая равна напряжению, поделенному на силу тока. Сила тока в участке цепи является прямо пропорциональной величиной напряжению на окончаниях данного участка и обратно пропорциональной его сопротивляемости. Последнее значение имеет прямую пропорциональность проводниковой длине и обратную пропорциональность площади его сечения. Оно зависит от проводникового вещества.

    Обратите внимание! Все представленные свойства сопротивляемости выражены в соответствующих формулах, которые даны ниже.

    Формулы нахождения единицы

    Тип и геометрические параметры

    Бывают резисторы постоянными, переменными, подстрочными по типу сопротивляемости и термическими. Имеют свои геометрические обозначения и параметры. Как правило, первые цифры обозначают материал, вторые — стержневую, дисковую или микромодульную конструкцию, а третьи — порядковый разработочный номер.

    Температурные показатели

    Каждый резистор, полупроводник и проводник, образующий сопротивляемость, имеет свой температурный коэффициент. Он равен удельной сопротивляемости вещества на единицу времени. Температурный коэффициент проводимости — тот коэффициент, который идет с обратным знаком.

    Расчет сопротивления электрической цепи резисторов

    Перед тем как рассчитать общее сопротивление электрической цепи, нужно изучить формулу ниже. Также это можно сделать при помощи специального измерительного прибора под названием омметр или мультиметр.

    Формулы для расчета

    Сопротивление — важный параметр, без которого работа электрооборудования невозможна. Его нужно научиться рассчитывать, чтобы правильно составлять электросхему и не допускать короткого замыкания. Зависит оно, прежде всего, от температуры, что и выражается в формулах измерения.

    Закон Ома

    Закон Ома — физический закон, определяющий зависимость между электрическими величинами — напряжением, сопротивлением и током для проводников.
    Впервые открыл и описал его в 1826 году немецкий физик Георг Ом, показавший (с помощью гальванометра) количественную связь между электродвижущей силой, электрическим током и свойствами проводника, как пропорциональную зависимость.
    Впоследствии свойства проводника, способные противостоять электрическому току на основе этой зависимости, стали называть электрическим сопротивлением (Resistance), обозначать в расчётах и на схемах буквой R и измерять в Омах в честь первооткрывателя.
    Сам источник электрической энергии также обладает внутренним сопротивлением, которое принято обозначать буквой r.

    Закон Ома для участка цепи

    Со школьного курса физики всем хорошо известна классическая трактовка Закона Ома:

    Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению.

    I = U/R

    Это значит, если к концам проводника сопротивлением R = 1 Ом приложено напряжение U = 1 Вольт, тогда величина тока I в проводнике будет равна 1/1 = 1 Ампер.

    Отсюда следуют ещё два полезных соотношения:

    Если в проводнике, сопротивлением 1 Ом, протекает ток 1 Ампер, значит на концах проводника напряжение 1 Вольт (падение напряжения).

    U = IR

    Если на концах проводника есть напряжение 1 Вольт и по нему протекает ток 1 Ампер, значит сопротивление проводника равно 1 Ом.

    R = U/I

    Вышеописанные формулы в таком виде могут быть применимы для переменного тока лишь в том случае, если цепь состоит только из активного сопротивления R.
    Кроме того, следует помнить, что Закон Ома справедлив только для линейных элементов цепи.

    Предлагается простой Онлайн-калькулятор для практических расчётов.

    Закон Ома. Расчёт напряжения, сопротивления, тока, мощности.
    После сброса ввести два любых известных параметра.

    I=U/R;   U=IR;   R=U/I;
    P=UI   P=U²/R;   P=I²R;
    R=U²/P;   R=P/I²   U=√(PR)   I= √(P/R)




    Закон Ома для замкнутой цепи

    Если к источнику питания подключить внешнюю цепь сопротивлением R, в цепи пойдёт ток с учётом внутреннего сопротивления источника:

    I — Сила тока в цепи.
    — Электродвижущая сила (ЭДС) — величина напряжения источника питания не зависящая от внешней цепи (без нагрузки). Характеризуется потенциальной энергией источника.
    r — Внутреннее сопротивление источника питания.

    Для электродвижущей силы внешнеее сопротивление R и внутреннее r соединены последовательно, значит величина тока в цепи определится значением ЭДС и суммой сопротивлений: I = /(R+r) .

    Напряжение на выводах внешней цепи определится исходя из силы тока и сопротивления R соотношением, которое уже рассматривалось выше: U = IR.
    Напряжение U, при подключении нагрузки R, всегда будет меньше чем ЭДС на величину произведения I*r, которую называют падением напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания.
    С этим явлением мы сталкиваемся достаточно часто, когда видим в работе частично разряженные батарейки или аккумуляторы.
    По мере разряда, увеличивается их внутреннее сопротивление, следовательно, увеличивается падение напряжение внутри источника, значит уменьшается внешнее напряжение U = — I*r.
    Чем меньше ток и внутреннее сопротивление источника, тем ближе по значению его ЭДС и напряжение на его выводах U.
    Если ток в цепи равен нулю, следовательно, = U. Цепь разомкнута, ЭДС источника равна напряжению на его выводах.

    В случаях, когда внутренним сопротивлением источника можно пренебречь (r ≈ 0), напряжение на выводах источника будет равно ЭДС ( ≈ U ) независимо от сопротивления внешней цепи R.
    Такой источник питания называют источником напряжения.


    Закон Ома для переменного тока

    При наличии индуктивности или ёмкости в цепи переменного тока необходимо учитывать их реактивное сопротивление.
    В таком случае запись Закона Ома будет иметь вид:

    I = U/Z

    Здесь Z — полное (комплексное) сопротивление цепи — импеданс. В него входит активная R и реактивная X составляющие.
    Реактивное сопротивление зависит от номиналов реактивных элементов, от частоты и формы тока в цепи.
    Более подробно ознакомится с комплексным сопротивлением можно на страничке импеданс.

    С учётом сдвига фаз φ, созданного реактивными элементами, для синусоидального переменного тока обычно записывают Закон Ома в комплексной форме:

    — комплексная амплитуда тока. = Iampe
    — комплексная амплитуда напряжения. = Uampe
    — комплексное сопротивление. Импеданс.
    φ — угол сдвига фаз между током и напряжением.
    e — константа, основание натурального логарифма.
    j — мнимая единица.
    Iamp , Uamp — амплитудные значения синусоидального тока и напряжения.

    Нелинейные элементы и цепи

    Закон Ома не является фундаментальным законом природы и может быть применим в ограниченных случаях, например, для большинства проводников.
    Его невозможно использовать для расчёта напряжения и тока в полупроводниковых или электровакуумных приборах, где эта зависимость не является пропорциональной и её можно определять только с помощью вольтамперной характеристики (ВАХ). К данной категории элементов относятся все полупроводниковые приборы (диоды, транзисторы, стабилитроны, тиристоры, варикапы и т.д.) и электронные лампы.
    Такие элементы и цепи, в которых они используются, называют нелинейными.

    Похожие статьи: Постоянный ток. Переменный ток.


    Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

    расчёт полного сопротивления и силы тока в цепи

    Пришлите лучше мне свою задачу на почту: [email protected] Я Вам помогу с решением.

    1. Ищем общее сопротивление для R2 и R3: R23=6+6=12. 2. Аналогично для R45=5+7=12. 3. Представляем, что R23 -одно целое, и R45-одно целое. Получаем два проводника, которые соединены параллельно. Формула: 1/R=1/R23+1/R45. Считаем: R=R23*R45/(R23+R45)=(12*12)/24=6 4. R, которое только что нашли и R1 соединены последовательно: Rобщ=R+R1=6+1=7 (Ом) I=U/R=42/7=6 А Успехов 😉

    Пришлите мне на почту: [email protected] я посоветую, что делать.

    Отправить ответ

    avatar
      Подписаться  
    Уведомление о