Закон ома для электрической цепи и для участка электрической цепи: Закон Ома для участка цепи

Содержание

Закон Ома

В 1826 величайший немецкий физик Георг Симон Ом публикует свою работу «Определение закона, по которому металлы проводят контактное электричество», где дает формулировку знаменитому закону. Ученые того времени встретили враждебно публикации великого физика. И лишь после того, как другой ученый – Клод Пулье, пришел к тем же выводам опытным путем, закон Ома признали во всем мире.

Закон Ома – физическая закономерность, которая определяет взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением проводника. Он имеет две основные формы.

Закон Ома для участка цепи

Формулировка закона Ома для участка цепи – сила тока прямо пропорциональна напряжению, и обратно пропорциональна сопротивлению.

Это простое выражение помогает на практике решать широчайший круг вопросов. Для лучшего запоминания решим задачу.

  Задача 1.1

Рассчитать силу тока, проходящую по медному проводу длиной 100 м, площадью поперечного сечения 0,5 мм

2, если к концам провода приложено напряжение 12 B.

Задача простая, заключается в нахождении сопротивления медной проволоки с последующим расчетом силы тока по формуле закона Ома для участка цепи. Приступим.

Закон Ома для полной цепи


Формулировка закона Ома для полной цепи — сила тока прямо пропорциональна сумме ЭДС цепи, и обратно пропорциональна сумме сопротивлений источника и цепи , где E – ЭДС, R- сопротивление цепи, r – внутреннее сопротивление источника.

Здесь могут возникнуть вопросы. Например, что такое ЭДС? Электродвижущая сила — это физическая величина, которая характеризует работу внешних сил в источнике ЭДС. К примеру, в обычной пальчиковой батарейке, ЭДС является химическая реакция, которая заставляет перемещаться заряды от одного полюса к другому. Само слово электро

движущая говорит о том, что эта сила двигает электричество, то есть заряд.

В каждом источнике присутствует внутреннее сопротивление r, оно зависит от параметров самого источника. В цепи также существует сопротивление R, оно зависит от параметров самой цепи.

Формулу закона Ома для полной цепи можно представить в другом виде. А именно: ЭДС источника цепи равна сумме падений напряжения на источнике и на внешней цепи.

Для закрепления материала, решим две задачи на формулу 

закона Ома для полной цепи.

  Задача 2.1

Найти силу тока в цепи, если известно что сопротивление цепи 11 Ом, а источник подключенный к ней имеет ЭДС 12 В и внутреннее сопротивление 1 Ом.

 

Теперь решим задачу посложнее.

  Задача 2.2

Источник ЭДС подключен к резистору сопротивлением 10 Ом с помощью медного провода длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2. Найти силу тока, зная что ЭДС источника равно 12 В, а внутреннее сопротивление 1,9825 Ом.

Приступим.

Мнемоническая диаграмма

Для лучшего запоминания закона Ома существует мнемоническая диаграмма, благодаря которой можно всегда напомнить себе формулу. Пользоваться этой диаграммой очень просто. Достаточно закрыть искомую величину и две другие укажут, как её найти. Потренируйтесь, это может вам пригодится.

Успехов в изучении электричества! Рекомендуем прочесть статью — законы Кирхгофа.

  • Просмотров: 22870
  • Закон Ома для полной цепи и для участка цепи: формулы, описание и объяснение

    Профессиональному электрику, специалисту электронщику никак не обойти в собственной деятельности закон Ома, решая любые задачи, связанные с наладкой, настройкой, ремонтом электронных и электрических схем.

    Собственно, понимание этого закона необходимо каждому. Потому что каждому в быту приходится иметь дело с электричеством.

    И хотя учебным курсом средней школы закон немецкого физика Ома и предусмотрен, но на практике не всегда своевременно изучается. Поэтому рассмотрим в нашем материале такую актуальную для жизни тему и разберемся с вариантами записи формулы.

    Содержание статьи:

    Отдельный участок и полная электрическая цепь

    Рассматривая электрическую цепь с точки зрения применения к схеме закона Ома, следует отметить два возможных варианта расчета: для отдельно взятого участка и для полноценной схемы.

    Расчет тока участка электрической схемы

    Участком электрической цепи, как правило, рассматривается часть схемы, исключающая источник ЭДС, как обладающий дополнительным внутренним сопротивлением.

    Поэтому расчетная формула, в данном случае, выглядит просто:

    I = U/ R,

    Где, соответственно:

    • I – сила тока;
    • U – приложенное напряжение;
    • R – сопротивление.

    Трактовка формулы простая – ток, протекающий по некоему участок цепи, пропорционален приложенному к нему напряжению, а сопротивлению – обратно пропорционален.

    Так называемая графическая «ромашка», посредством которой представлен весь набор вариаций формулировок, основанных на законе Ома. Удобный инструмент для карманного хранения: сектор “P” – формулы мощности; сектор “U” – формулы напряжения; сектор “I” – формулы тока; сектор “R” – формулы сопротивления

    Таким образом, формулой чётко описывается зависимость протекания тока по отдельному участку электрической цепи относительно определенных значений напряжения и сопротивления.

    Формулой удобно пользоваться, например, рассчитывая параметры сопротивления, которое требуется впаять в схему, если заданы напряжение с током.

    Закон Ома и два следствия, которыми необходимо владеть каждому профессиональному электромеханику, инженеру-электрику, электронщику и всем, кто связан с работой электрических цепей. Слева направо: 1 – определение тока; 2 – определение сопротивления; 3 – определение напряжения, где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление

    Вышеприведенный рисунок поможет определить, например ток, протекающий через 10-омное сопротивление, к которому приложено напряжение 12 вольт. Подставив значения, найдем – I = 12 / 10 = 1.2 ампера.

    Аналогично решаются задачи поиска сопротивления (когда известны ток с напряжением) или напряжения (когда известны напряжение с током).

    Тем самым всегда можно подобрать требуемое рабочее напряжение, нужную силу тока и оптимальный резистивный элемент.

    Формула, которой предложено пользоваться, не требует учитывать параметры источника напряжения. Однако, схема, содержащая, например, аккумулятор, будет рассчитываться по другой формуле. На схеме: А – включение амперметра; V – включение вольтметра.

    Кстати, соединительные провода любой схемы – это сопротивления. Величина нагрузки, которую им предстоит нести, определяется напряжением.

    Соответственно, опять же пользуясь законом Ома, становится допустимым точный подбор необходимого сечения проводника, в зависимости от материала жилы.

    У нас на сайте есть подробная инструкция по по мощности и току.

    Вариант расчета для полной цепи

    Полноценную цепь составляет уже участок (участки), а также источник ЭДС. То есть, фактически к существующему резистивному компоненту участка цепи добавляется внутреннее сопротивление источника ЭДС.

    Поэтому логичным является некоторое изменение выше рассмотренной формулы:

    I = U / (R + r)

    Конечно, значение внутреннего сопротивления ЭДС в законе Ома для полной электрической цепи можно считать ничтожно малым, правда во многом это значение сопротивления зависит от структуры источника ЭДС.

    Тем не менее, при расчетах сложных электронных схем, электрических цепей с множеством проводников, наличие дополнительного сопротивления является важным фактором.

    Для расчетов в условиях полноценной электрической цепи всегда берется к учету резистивное значение источника ЭДС. Это значение суммируется с резистивным сопротивлением непосредственно электрической цепи. На схеме: I – прохождение тока; R – резистивный элемент внешний; r – резистивный фактор ЭДС (источника энергии)

    Как для участка цепи, так и для полной схемы следует учитывать естественный момент – использование тока постоянной или переменной величины.

    Если отмеченные выше моменты, характерные для закона Ома, рассматривались с точки зрения использования постоянного тока, соответственно с переменным током всё выглядит несколько иначе.

    Рассмотрение действия закона к переменной величине

    Понятие «сопротивление» к условиям прохождения переменного тока следует рассматривать уже больше как понятие «импеданса».  Здесь имеется в виду сочетание активной резистивной нагрузки (Ra) и нагрузки, образованной реактивным резистором (Rr).

    Обусловлены подобные явления параметрами индуктивных элементов и законами коммутации применительно к переменной величине напряжения – синусоидальной величине тока.

    Такой видится эквивалентная схема электрической цепи переменного тока под расчет с применением формулировок, исходящих из принципов закона Ома: R – резистивная составляющая; С – емкостная составляющая; L – индуктивная составляющая; ЭДС -источник энергии; I -прохождение тока

    Другими словами, имеет место эффект опережения (отставания) токовых значений от значений напряжения, что сопровождается появлением активной (резистивной) и реактивной (индуктивной или емкостной) мощностей.

    Расчёт подобных явлений ведётся при помощи формулы:

    Z = U / I или Z = R + J * (XL – XC)

    где: Z – импеданс; R – активная нагрузка; XL , XC – индуктивная и емкостная нагрузка; J – коэффициент.

    Последовательное и параллельное включение элементов

    Для элементов электрической цепи (участка цепи) характерным моментом является последовательное либо параллельное соединение.

    Соответственно, каждый вид соединения сопровождается разным характером течения тока и подводкой напряжения. На этот счёт закон Ома также применяется по-разному, в зависимости от варианта включения элементов.

    Цепь последовательно включенных резистивных элементов

    Применительно к последовательному соединению (участку цепи с двумя компонентами) используется формулировка:

    • I = I1 = I2 ;
    • U = U1 + U2 ;
    • R = R1 + R2

    Такая формулировка явно демонстрирует, что, независимо от числа последовательно соединенных резистивных компонентов, ток, текущий на участке цепи, не меняет значения.

    Соединение резистивных элементов на участке схемы последовательно один с другим. Для этого варианта действует свой закон расчета. На схеме: I, I1, I2 – прохождение тока; R1, R2 – резистивные элементы; U, U1, U2 – приложенное напряжение

    Величина напряжения, приложенного к действующим резистивным компонентам схемы, является суммой и составляет в целом значение источника ЭДС.

    При этом напряжение на каждом отдельном компоненте равно: Ux = I * Rx.

    Общее сопротивление следует рассматривать как сумму номиналов всех резистивных компонентов цепи.

    Цепь параллельно включенных резистивных элементов

    На случай, когда имеет место параллельное включение резистивных компонентов, справедливой относительно закона немецкого физика Ома считается формулировка:

    • I = I1 + I2 ;
    • U = U1 = U2 ;
    • 1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + …

    Не исключаются варианты составления схемных участков «смешанного» вида, когда используется параллельное и последовательное соединение.

    Соединение резистивных элементов на участке цепи параллельно один с другим. Для этого варианта применяется свой закон расчета. На схеме: I, I1, I2 – прохождение тока; R1, R2 – резистивные элементы; U – подведённое напряжение; А, В – точки входа/выхода

    Для таких вариантов расчет обычно ведется изначальным расчетом резистивного номинала параллельного соединения. Затем к полученному результату добавляется номинал резистора, включенного последовательно.

    Интегральная и дифференциальная формы закона

    Все вышеизложенные моменты с расчетами применимы к условиям, когда в составе электрических схем используются проводники, так сказать, «однородной» структуры.

    Между тем на практике нередко приходится сталкиваться с построением схематики, где на различных участках структура проводников меняется. К примеру, используются провода большего сечения или, напротив, меньшего, сделанные на основе разных материалов.

    Для учёта таких различий существует вариация, так называемого, «дифференциально-интегрального закона Ома». Для бесконечно малого проводника рассчитывается уровень плотности тока в зависимости от напряженности и величины удельной проводимости.

    Под дифференциальный расчет берется формула: J = ό * E

    Для интегрального расчета, соответственно, формулировка: I * R = φ1 – φ2 + έ   

    Однако эти примеры скорее уже ближе к школе высшей математики и в реальной практике простого электрика фактически не применяются.

    Выводы и полезное видео по теме

    Подробный разбор закона Ома в видеоролике, представленном ниже, поможет окончательно закрепить знания в этом направлении.

    Своеобразный видеоурок качественно подкрепляет теоретическое письменное изложение:

    Работа электрика или деятельность электронщика неотъемлемо связана с моментами, когда реально приходится наблюдать закон Георга Ома в действии. Это своего рода прописные истины, которые следует знать каждому профессионалу.

    Объёмных знаний по данному вопросу не требуется – достаточно выучить три основных вариации формулировки, чтобы успешно применять на практике.

    Хотите дополнить изложенный выше материал ценными замечаниями или выразить свое мнение? Пишите, пожалуйста, комментарии в блоке под статьей. Если у вас остались вопросы, не стесняйтесь задавать их нашим экспертам.

    Закон Ома для электрической цепи

    Электрический ток, как и любой процесс, подчиняется законам физики. Знаменитый немецкий физик Георг Симон Ом, именем которого названа единица измерения сопротивления, в 1826 году эмпирически вывел формулы, связывающие между собой ток, напряжение и сопротивление. Поначалу закон вызвал недоверие и критику в научных кругах. Затем правильность его рассуждений была подтверждена французом Клодом Пулье и труды Ома получили заслуженное признание.

    Закон Ома для электрической цепи (полной)

    Частный случай – закон Ома для участка цепи:

    Обозначение

    Единица измерения

    Физический смысл

    IАмперСила тока в цепи
    ԑВольтЭлектродвижущая сила (э.д.с.) источника питания
    rОмВнутреннее сопротивление источника питания
    RОмСопротивление нагрузки, подключенной и источнику
    UВольтПадение напряжения на сопротивлении нагрузки
    Поясняющая схема к закону Ома

    Добавим к этим формулам еще и электрическую мощность, выделяемую при прохождении тока:

    В результате получается ряд формул, которые выводятся математически. Они связывают между собой все перечисленные физические величины.

    Электродвижущая сила и внутреннее сопротивление

    Электродвижущая сила источника напряжения характеризует его способность обеспечивать постоянную разность потенциалов на выводах. Эта сила имеет неэлектрическую природу: химическую у батареек, механическую – у генераторов.

    Какова роль внутреннего сопротивления источника питания и что это такое? Допустим, вы замкнули накоротко выводы автомобильного аккумулятора медным проводником небольшого сечения. В физическом смысле вы подключили к источнику постоянного тока сопротивление, близкое к нулю. Если воспользоваться формулой для участка цепи, то через аккумулятор и проволоку должен пойти ток бесконечно большой величины. На деле этого не происходит, но проволока сгорит.

    Теперь замкнем этой же проволокой батарейку. Ток через нее пойдет меньший. Это объясняется большим, чем у аккумулятора, значением внутреннего сопротивления. При малом сопротивлении нагрузки формула закона для полной цепи превращается в

    В итоге ток через замкнутую накоротко батарейку будет иметь конечное значение, а мощность приведет к нагреву батарейки. Если бы мы замкнули аккумулятор более толстым проводом, выдержавшим ток короткого замыкания, то он ощутимо нагрел бы источник изнутри.

    Э.Д.С. источника можно с некоторой точностью измерить вольтметром с высоким входным сопротивлением. Внутреннее же сопротивление источника нельзя измерить напрямую, а только рассчитать.

    Закон Ома для переменного тока

    На переменном токе в формуле закона Ома используется не активное, а полное сопротивление (Z).

    Эта величина учитывает и активное, и реактивное сопротивление нагрузки, которое в свою очередь имеет индуктивную

    и емкостную

    составляющие.

    Общее реактивное сопротивление цепи:

    Знак (-) означает, что индуктивный и емкостной токи находятся в противофазе и друг друга компенсируют.

    Оцените качество статьи:

    Основной закон Ома для участка электрической цепи

    Основной закон Ома для участка электрической цепи

    Шерстяных И.С. 1

    1МБОУ «Гимназия №11 г. Ельца»

    Австриевских Н.М. 1

    1МБОУ «Гимназия №11 г. Ельца»

    Текст работы размещён без изображений и формул.
    Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

    Введение

    В наши дни каждый школьник знаком с фундаментальным законом электрической цепи, который открыл выдающийся немецкий ученый Георг Ом. С ней обучающиеся знакомятся в курсе физики в 8 классе. Меня тоже заинтересовала эта тема. Ом установил простое на первый взгляд соотношение между электрическим током, напряжением и сопротивлением, но оно потребовало от него не только глубоких знаний, но и огромного многолетнего труда и удивительной настойчивости в достижении цели.

    С предложенным учебным вариантом классических экспериментов по аргументации закона Ома для полной цепи постоянного тока все знакомы. В нашей работе мы не будем заново открывать этот закон. Мы рассмотрим опыты, которые когда-то позволили великому учёному сделать своё бес­смертное открытие, и постараемся, используя современные средства, повторить его исследование. Нам важ­но понять, в чем же заключались сложности у Ома, и как он сумел их пре­одолеть.

    Для существования электрического тока, то есть направленного движения зарядов, необходимо наличие электрического поля и свободных носителей зарядов.

    Экспериментальное обоснование этого положения для проводников мы можем наблюдать на уроках физики или химии. Опыт для металлов и полупроводников поставить возможно всегда, на том основании, что при нормальных условиях свободные носители зарядов в них всегда есть. Наша работа освещает изучение физических явлений на более глубоком уровне, кроме того стенд для качественной проверки закона Ома поможет снять затруднения, которые возникают у учащихся при изучении данной темы и решении задач. (По результатам анкетирования см. Приложение 1). В этом и состоит актуальность нашего исследования.

    Объект исследования –история создания основного закона для участка электрической цепи.

    Предметом исследования выступает модель прибора для доказательства закона Ома.

    Цель: исследование истории создания основного закона электрической цепи, сложностей, которые возникли у Георга Ома, и как он сумел с ними справиться.

    Задачи:

    1. Провести эксперименты по наблюдению физических явлений.

    2. Выполнить математический расчет силы тока различными способами.

    3. Проанализировать различные способы измерения.

    4. Доказать взаимосвязь физических явлений, подтверждающих справедливость закона Ома на примере отдельно взятого физического оборудования (изготовленного самостоятельно с помощью знаний электротехники).

    5. Научиться применять полученные знания при решении различных задач: на практике, в жизни и поделиться с этим с одноклассниками.

    Гипотеза:

    На самом ли деле у Георга Ома возникли сложности при установлении основного закона электрической цепи?

    Методы:

    — общенаучные методы: обобщение, систематизация, классификация полученных в ходе исследования данных;

    — математический расчёт при изучении результатов работы измерения

    — теоретические методы: проблемный анализ литературы в рамках исследуемой проблемы;

    — наблюдение;

    — анкетирование;

    — эксперимент.

    Новизна нашего исследования состоит в разработке и создании модели прибора для изучения основного закона для участка электрической цепи, что поможет повысить уровень обученности учащихся нашей школы.

    Практическая значимость работы заключается в том, что изготовленный нами прибор можно применять на уроках физики, на занятиях по внеурочной деятельности, а также для создания учебных проектов.

    Наша работа предполагает подробное изучение данного закона в курсе физики. Опыт, который мы приобретем, позволит проводить фронтальный эксперимент наиболее удобным способом. Более того, изучение данной темы поможет более глубоко подготовиться к выпускным экзаменам ЕГЭ и ГИА.

    В своей работе мы использовали различные источники информации (научная и учебная литература, Интернет).

    Опытно-экспериментальная база — МБОУ «Гимназия №11 г. Ельца» и МБУДО ДООЦ г. Ельца.

    В ходе нашего эксперимент, мы сделали вывод, что Георг Ом, используя в своих опытах крутильные весы и ртутные контакты, сумел преодолеть трудности эксперимента с терм петлёй для изучения своего закона.

    Оригинальность нашей работы- создание модели по схеме, интеграция предметов (физика, электротехника и математика).

    Глава I. Основная часть

    1. Исторические факты из жизни Георга Ома.

    Георг Симон Ом родился 16 марта 1789 (хотя в ряде источников указан 1787 год) в немецком городе Эрлангене в семье потомственного слесаря; дед Ома тоже был слесарем. Отцу удалось пригласить нескольких профессоров Эрлангенского университета помочь его сыновьям овладеть основами математики, физики и философии. Это позволило Георгу блестяще окончить городскую гимназию.

    После успешного окончания гимназии Георг под руководством трех профессоров Эрлангенского университета стал готовиться к поступлению в университет.

    Сохранилось любопытное свидетельство профессора математики Эрлангенского университета К. Лангсдорфа, экзаменовавшего в июне 1804 г. пятнадцатилетнего Георга: «В течение пятичасовой беседы я проверил его знания по всем разделам элементарной математики, арифметики, геометрии, тригонометрии, статики и механики, а также выяснил его знания в области высшей геометрии и математического анализа. На все мои вопросы я получил быстрые и точные ответы. Почти убежден, что оба брата из этой семьи станут не менее знаменитыми, чем братья Бернулли; обладая таким усердием и имея такой талант, они обогатят науку, если найдут соответствующее внимание и поддержку». [4 ]

    Весной 1805 г. Георг становится студентом философского факультета и с увлечением продолжает занятия математикой, физикой и философией.

    Но путь сына потомственного слесаря к званию доктора философии был нелегким. Из-за материальных трудностей Георг через год покинул университет и стал учителем физики и математики вначале в одной из швейцарских школ. При этом он продолжал самостоятельно готовиться к завершению высшего образования. В 1811 г. он возвращается в Эрланген, чтобы успешно закoнчить университет и получить степень доктора философии.

    Через несколько лет Георг становится учителем в Иезуитской коллегии г. Кельна, где была хорошо оборудованная физическая лаборатория, и Ом получил возможность серьезно заняться экспериментами в области электромагнетизма, так как его педагогическая нагрузка была небольшая (18 часов в неделю). Все свободное время он проводит в лаборатории, ремонтируя старые и создавая новые приборы.

    В те годы, как и многие молодые ученые, Ома привлекают электротехнические и магнитные явления. В 1812 г. Ом писал отцу, что продолжает штудировать классические труды Лапласа, Лежандра, Лагранжа, и все свое время отдает «изучению недавно открытого явления электромагнетизма». Чутье исследователя улавливает важную проблему в интересующей его отрасли знаний, разрешению которой он мог бы себя посвятить. Проблема гальванического тока была в то время наименее разработана.

    В двадцатые годы 19 века электрические токи в проводниках были уже были известны, существовали источники тока, а именно, батареи гальванических элементов. Датский физик Ханс Кристиан Эрстед пришел к выводу, что электрический ток оказывает воздействие на стрелку компаса. Но физики почти не имели представление о том, что собой представляет этот ток, как его измерять, от чего он зависит. В то время не было не только никаких измерительных приборов, но даже еще и необходимой терминологии.

    Георг Ом пришел к выводу, что первым делом нужно научиться количественно исследовать физическое явление. Для измерения тока уже раньше пытались использовать тот факт, что он вызывает нагревание проводника. Однако Г. Ом избрал для измерения тока не тепловое, а именно его магнитное действие, открытое Эрстедом. В приборе Ома ток, протекавший по проводнику, вызывал поворот магнитной стрелки, подвешенной на упругой расплющенной золотой проволочке. Экспериментатор, поворачивая микрометрический винт, к которому крепился верхний конец проволочки, добивался компенсации поворота, вызванного магнитным воздействием, и угол поворота этого винта и являлся мерилом тока.

    Поначалу Ом использовал гальванические источники тока, но затем он обнаружил, что они создают ток, быстро убывающий со временем. Это обстоятельство даже явилось причиной неточностей в первой из публикаций Ома. Он нашел выход из этого положения, перейдя к использованию открытого Томасом Иоганном Зеебеком явления — возникновение тока в цепи из двух различных проводов, если спаи между ними имеют различные температуры. Ом в качестве источника тока использовал термоэлемент из висмута и из меди, один из спаев которых находился в кипящей воде, а другой — в тающем снеге.

    2. Начало экспериментальной деятельности Ома

    Опыты на уроках физики, в которых измеряются сила тока и напряжение при различ­ных значениях сопротивления про­водника, на первый взгляд, показы­вают, что действительно что сила элек­трического тока через проводник прямо пропорциональна напряжению на нём и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. При этом в этих опытах используются амперметр и вольтметр, отградуиро­ванные фактически один по-другому в полном соответствии с законом Ома, в связи с этим такие опыты вряд ли можно признать доказательными.

    Таким образом, Ом, исследуя в 1825-1827 годах про­хождение электрического тока в це­пи, пытался выявить количественные закономерности, которые характеризовали это явление. В те далёкие времена привычные нам понятия силы тока, напряжения, электродвижущей силы, сопротивления ещё только зарождались или вообще отсутство­вали. Не было никаких электроизмеритель­ных приборов. Учёные подсознательно ощущали необходимость количест­венных измерений в электрических цепях. Но как это провести, если неизвестно, что именно нужно из­мерять и как именно это следует сделать?!

    Ом в первую очередь понял, что силу электрического тока нужно оп­ределять по его магнитному дейст­вию. Он составил замкнутую цепь из батареи гальванических элементов и двух различных проводников, кото­рые по-разному разогревались про­ходящим по ним током. Помещая над этими проводниками магнитную стрел­ку, Ом убедился, что она отклоняется на одинаковые утлы, несмотря на раз­личное тепловое действие тока (рис. 1). Так учёный получил надёжный изме­ритель силы тока. Включая в цепь ме­таллические провода одного диаметра, но различной длины, он определял, как меняется при этом сила тока.

    Несмотря на правильность общей методики эксперимента, на внимательное отношение к деталям опыта, на точность установки, Ому не удалось решить поставленную им задачу. Полученные им результаты, как уже указывалось, были неточными. Первые опубликованные им вы­воды были ошибочны: в эксперимен­тах не удалось сразу установить правильный закон. Основной причи­ной этого явилось использование гальванического источника тока с большим внутренним сопротивлени­ем, ЭДС которого быстро изменялась с течением времени и сильно зави­села от включаемой нагрузки. Поэто­му в последующих опытах Ом ис­пользовал в качестве источника тока термоэлемент.

    а)

    б)

    Рис. 1. Магнитное действие тока на стрелку одинаково, независимо от теплового действия: последовательно соединены друг с другом многожиль­ный медный провод в белой изоляции и нихромовый провод; а — источник питания выключен, б — по цепи идёт ток силой около 5 А.

    3. Магнитное поле термоэлектрического тока

    За несколько лет до исследований Ома, а именно, в 1821 году, немецкий физик Т. Зеебек открывает явление термоэлектричества. Он проводит детальное исследование этого явле­ния, в результате чего приходит к невер­ному выводу, что разность темпера­тур в разнородных проводниках, со­единённых между собой, приводит к выделению свободного магнетизма. Проще всего понять открытие и за­блуждение Зеебека, если повторить его опыт.

    Для этого потребуются медный и константановый проводники (константановый можно взять от старого реостата в школьном физическом кабинете). Чтобы убедить­ся, что вы имеете дело именно c константаном, измерьте мультиметром сопротивление «подозрительного» про­вода длиной oколo 2 м и затем сопос­тавьте получившееся значение с вы­численным по хорошо известной вам формуле

    (1)

    где р — удельное сoпротивление, I — длина и S — площадь поперечного се­чения проводника. Напомним, чтo удельные сопротивления константана и меди соответственно равны:

    Далее изготавливаем терм петлю. Предположим, что имеется константано­вый провод диаметром 0,9 мм. Тогда сде­лайте 6 одинаковых отрезков этого провода длиной по 20 см и концы каждого из них (длиной примерно по 2 см), тщательно очистите от слоя оксида (для этого можно использовать острый нож). Затем, использу­я канифоль или иной флюс, об лудите зачищенные концы проводов оловом или оловян­но-свинцовым припоем. От медного провода диаметром 0,7 мм необходимо отрезать кусок длиной 30 см и, очистить от изо­ляции концы длиной по 5 см, затем тоже об лудить их.

    Концами медного провода необходимо обмотать концы сло­женных в пучок отрезков константанового провода (плотно виток к витку). Места скруток пропаять, в каче­стве флюса используя канифоль. Oписанный ниже опыт можно повторить, даже если зачищенные концы прово­дов просто плотно скрутить между собой.

    Медному проводу необходимо придать 11- образную форму, зажать один из спаев в лапке штатива так, чтобы по­лучившаяся терм петля расположи­лась горизонтально и медный провод оказался над константановыми. Ме­жду ними на пучок константановых проводов поместить компас. Магнит­ная стрелка компаса установится вдоль направления горизонтальной составляющей магнитного поля Зем­ли. Затем, необходимо развернуть штатив так, чтобы терм петля оказалась параллельной стрелке компаса.

    Спиртовкой или газовой зажи­галкой нагреваем незакреплённый спай терм петли. По мере роста его температуры стрелка компаса отклоняется, макси­мальный угол отклонения её может достигнуть 50-80° (рис. 2).

    Таким образом, нагревая один из спа­ев терм петли, возникает магнит­ное поле, которое отклоняет стрелку ком­паса. Вот почему Зеебек сделал вывод, что имеет дело с терм магнетизмом! В действительности же, конеч­но, нагревание спая приводит к появ­лению термоэлектрического тока, а уже проходящий по замкнутой цепи ток создаёт магнитное поле.

    Рис. 2. Наблюдение магнитного действия термоэлектрического тока

    4. Экспериментальная установка Ома.

    Ом усовершенствовал «весы» Кулона, создав новый совершенно оригинальный электроизмерительный прибор. Зная об отклонении магнитной стрелки электрическим током, открытым в 1819 году датским физиком Эрстедом, Ом вместо коромысла с бузиновым шариком подвешивал над проводником магнитную стрелку и по углу ее отклонения определял магнитное действие электрического тока от термоэлемента с парой металлов «медь – висмут». [5]

    Электрическая схема и внешний вид экспериментальной установки, созданной Омом, можно наблюдать на рис. 3. [5]

    Рис. 3. Экспериментальная уста­новка Георга Ома

    Верхняя цилиндрическая часть прибора Ома представляет собой детектор тока — крутильные весы, ab и, а’b’ — термоэлементы, изготовленные из двух медных проволок, припаянных к поперечному стержню из висмута; m и m’ — чашечки со ртутью, к которой можно было подключать термоэлементы. К чашечкам подсоединялся проводник, концы которого каждый раз зачищались перед тем, как погружались в ртуть.

    Ом отдавал себе отчет в важном значении чистоты материалов. Ом держал спай, а в кипящей воде, а спай, а’ опускал в смесь льда с водой и наблюдал отклонение гальванометра.

    Когда по цепи проходил электрический ток, маг­нитная стрелка отклонялась, враще­нием головки крутильных весов Ом возвращал её в исходное положение и по углу поворота головки опреде­лял силу тока в цепи.

    Всю систему, изготовленную Омом, историки физики справедливо назвали «первым прибором для электрических измерений». [5]

    По аналогии с формулой Фурье для теплового потока Ом находит формулу для электрического тока:

    где S — сила тока (его магнитное действие), а выражение в знаменателе Ом назвал «приведенной длиной», где Δх — длина проводника; ω — площадь его поперечного сечения, а р — удельное сопротивление, характеризующее материал проводника.

    К сожалению, ученый мир Западной Европы вначале не оценил важности открытия малоизвестного учителя гимназии, к тому же, подтверждение этого закона экспериментально обязывало создания уникальной измерительной установки, которая была бы только у Ома. Надеждам Ома не суждено было сбыться еще и потому, что в те годы в Германии господствовала натурфилософия, отвергавшая математические методы анализа экспериментальных данных. Ученые из крупнейших европейских университетов не очень доверяли малоизвестному учителю гимназии. Фарадей и Генри, выдающиеся физики-экспериментаторы того времени, не владели немецким языком и узнали об открытии Ома с опозданием, о чем до крайности сожалели. [6]

    Глава II. Экспериментальная часть

    1. Что нужно, чтобы доказать закон Ома?

    Мы не будем делать подобную установку, а воспользуем­ся только идеей эксперимента.

    Конечно же, можно разорвать медный проводник в терм петле, изображённой на рис. 2, и в разрыв включать проводники разного сопро­тивления.

    В самом деле, терм петля в опыте расположена так, что её маг­нитное поле возле стрелки направ­лено перпендикулярно горизон­тальной составляющей магнитного поля Земли. Стрелка отклоняется, показывая направление результи­рующего поля.

    Для одного проводника петли си­туация изображена на рис. 4:

    Во — горизонтальная составляющая ин­дукции магнитного поля Земли

    В1 — индукция магнитного поля на рас­стоянии г от прямого проводника с током I, модуль которой, как извест­но, равен

    Как вид­но из рисунка, В1 =В0 tg α, где α — угол от­клонения стрелки из первоначаль­ного положения, параллельного проводнику. Отсюда сила тока в проводнике

    Рис. 4. К опыту по отклонению магнитной стрелки в магнитном поле тока в прямом проводнике

    Терм петля состоит из двух па­раллельных проводников, по кото­рым один и тот же ток идёт в проти­воположных направлениях. По пра­вилу правого винта определяем, что поля, создаваемые этим током, в промежутке между проводниками складываются. Поэтому стрелка от­клонится на тот же угол, а при силе тока в терм петле в два раза мень­шей, чем в одиночном проводнике:

    В условиях эксперимента все ве­личины этой формулы, кроме угла α, будут неизменны.

    Из этого следует, ток в терм петле пропорционален тангенсу угла от­клонения стрелки компаса от магнит­ного меридиана:

    (2)

    Этот факт позволяет простым способом измерить силу тока.

    Мы пробовали ставить опыт в соответствии с рассмотренной идеей. Результаты нас не удовлетворили, хотя ток оказался об­ратно пропорционален сопротивле­нию. В проведенном нами опыте внут­реннее сопротивление источника не совпадало с расчётным. Мы посчита­ли, что всё дело в неоднородности магнитного поля, созданного терм петлёй: при сравнительно больших токах стрелка, отклоняется на значи­тельные углы и попадает в более сла­бое поле. Поэтому она отклоняется меньше, чем могла бы отклониться, если бы поле было однородным. Без сомнения, чем больше ток, тем ощу­тимее эта ошибка, из-за того, что при ма­лом токе стрелка выходит из терм петли не так существенно. Следовательно, большие значения силы тока оказываются более заниженными. Кроме того, установилось, что при больших токах необходимо обеспечить хо­рошие контакты во всех местах со­единений элементов цепи.

    Таким образом, можно сделать вывод, что Ом, который использовал в своих опытах крутильные весы и ртутные контакты, сумел преодолеть эти сложности эксперимента.

    2. Прибор для эксперимента

    Для того, чтобы получить однороднее маг­нитное поле, необходимо сделать соленоид. В таком случае прибор проведения экспе­римента может выглядеть следующим образом (рис. 5): из медного прово­да, диаметрoм 1,4 мм и длинной 1 м, изготовлена прямоугольная ка­тушка 1 размером 12 х 40 х 40 мм, которая со­держит 5 витков. Концы этого про­хода очищены от изоляции, обужены. Тонкой медной облуженной проволокой виток к витку к ним плотно прикручены οблуженные концы шес­ти отрезков константанового провода 2 диаметром 1,0 мм и длиной 20 см каждый. Места соединений спаяны оловом. Медный провод разрезан, на него надеты изолирующие хлорвини­ловые трубки, участки провода с трубками скручены, и выступающие из трубок концы провода 3 тщательно очищены от изоляции. С этими полюсами терм источника соединяются исследуемые проводники 4 различ­ной длины. Катушка 1 несколькими витками изоленты прочно закрепле­на на подставке 5 из изолятора. Внутрь катушки введён компас 6. В качестве исследуемых проводников используются отрезки медного провода в лаковой изоляции диамет­ром 0,3-0,5 мм, имеющие, например, такие длины: 25, 50, 75 и 100 см. Их сворачиваем в колечки 7.

    Изготовив прибор, располагаем его так, чтобы ось катушки оказалась перпендикулярна стрелке компаса, и поворачиваем корпус компаса так, чтобы один из концов стрелки указывал на нуль шкалы. Убедимся, что рядом с прибором нет ферримагнитных пред­метов, влияющих на направление магнитной стрелки.

    Соединив разомкнутые полюса источника, плотно скрутив их мед­ным проводом без изоляции, и на­грев один из спаев термопары в пламени спиртовки, мы проверяем, (если при этом стрелка отклонится на угол порядка 80° и будет устойчиво находиться в этом положении, то изготовленный нами прибор готов к работе).

    Рис. 5. Прибор для эксперимен­тального обоснования закона Ома

    3. Экспериментальное обоснование закона Ома

    Сохранив пламеня спиртовки, разомкнём полюса термоэлектри­ческого источника и подсоединим к ним один из заготовленных нами проводов. Записав угол отклонения стрелки, вместо первого подсоединим второй провод и т. д. В опы­тах для медного провода диаметром 0,425 мм мы получили результаты, приведённые в первой и второй стро­ках табл. 1. В третьей строке даны сοοтветствующие значения танген­са угла, а отклонения стрелки ком­паса, пропорциональные согласно формуле (2) силе тока в цепи.

    Таблица 1

    X, см

    0

    25

    50

    75

    100

    α

    78

    71

    60

    55

    48

    tgα

    4,70

    2,90

    1,73

    1,43

    1,11

    ctgα

    0,21

    0,34

    0,58

    0,70

    0,90

     

    Строим график зависимости силы тока I (в экзотических еди­ницах tgα) от длины провода х, получаем кривую, подобную той, ко­торая изображена на рис. 6 а и построена по данным табл. 1. Данная кри­вая напоминает гиперболу, ее уравнение можно записать соответственно

    (3)

    если принять во внимание, что гипербола может быть растянута или сжата в а раз по вертикали и смещена на величину b по горизонтали.

    Предположим, что зависимость силы тока I от длины провода L, представленная гра­фически на рис. 6 а, можно выразить аналитически формулой

    (з)

    Рис. 6 а. Графическое представ­ление закона Ома. Зависимость силы тока от длины провода внешне напо­минает ветвь гиперболы

    Как доказать справедливость этой формулы, если величины, а и b неизвестны?

    Построим график, глядя на который, можно сказать, какой именно являет­ся выраженная им зависимость. Подобным графикам, который мы сразу узнаем, является только пря­мая линия. Поэтому, нужно из зависимости (3) получить линейную зависимость. Сделать это можно не сложно: достаточно вместо тока I взять в качестве функции величину, обратную току:

    (4)

    Рис. 6 б. Графическое представле­ние закона Ома. Зависимость величи­ны, обратно пропорциональной силе тока, от длины проводника линейна.

    В таблице 1 содержится четвёртая строка, в которой приведены значе­ния величины, обратной силе тока 1/I, в единицах ctg α. Если построить график зависимости1/I — от длины х про­водника, то получим прямую линию (рис. 6 б)! Это значит, что и формула (4), и формула (3) достоверны. Теперь выясним физиче­ский смысл констант, входящих в них.

    Очевидно, что величина b имеет тот же смысл, что и х, так как в знаменателе формулы (3) стоит сум­ма этих величин. Опыт доказал, чем больше длина провода х, тем меньше сила тока I, текущего по це­пи (см. табл. 1), откуда следует, длина провода характеризует сопротивление цепи, подключаемой к терм источнику. Но в тоже время, от опыта к опыту величина b оставалась постоянной, из этого следует, она является сопротивлением той части цепи, которая не изменялась в опытах.

    Итак, можно считать, что b — это внутреннее сопротивление ис­точника, а х — сопротивление внешней цепи. Обозначим их при­вычными буквами b = г и x = R.

    Более того, опыт доказывает, что ток в цепи тем больше, чем больше разность температур спаев термопары: пока один из спаев терм источника нагревался, магнитная стрелка отклонялась всё сильнее. Таким образом, величина, а в формуле харак­теризует способность самого источника создавать в цепи электрический ток.

    Этим экспериментом мы доказали справедливость закона Ома.

    Без сомнения, возможны всякого рода варианты учебных опы­тов, которые бы подтверждали закон Ома. Однако в их числе одно из почётных мест необходимо отвести эксперименту, поставленному в соответствии с идеей, прославившей имя Георга Симона Ома.

    Другого рода исследовательскую работу по применению закона Ома для участка цепи можно выполнить, если изготовить специальный стенд по схеме, рис.1.

    В Детском оздоровительно-образовательном центре города Ельца в объединении радио конструирования под руководством педагога дополнительного образования Поваляева Бориса Алексеевича разработан и изготовлен стенд.

    Он состоит из стабилизатора-регулятора напряжения, выполненного на стабилитроне D1 и транзистора средней мощности Q1. Стабилитрон D1 и резистор R1 в комплексе являются элементами задающего параметрического стабилизатора. Стабилитрон D1(КС 168А) рассчитан на стабилизацию напряжения 6,8 В, дополнительный (балластный) резистор R1 75 Ом — на ограничение тока в цепи стабилитрона 35-40 мА. В связи с тем, что стабилитрон КС 168А (по справочнику) имеет напряжение стабилизации от 6,2 В до 7,2 В, резистор R1 подбирается по номиналу сопротивления. Параллельно стабилитрону устанавливается переменный резистор R2, с которого регулируемое напряжение подаётся на усилитель постоянного тока, выполненный на транзисторе VТ1. От возможного возбуждения, а также компенсации малого тока утечки транзистора в схему введены конденсатор C2 и резистор R5. Далее регулируемое напряжение подаётся на тумблеры S1 и S3, S4. Тумблером S3 можно замыкать и размыкать цепь подачи напряжения на нагрузку (R7, LS1, D2, L2). Тумблерами S1, S4 – переключать нагрузки. Тумблер S2 отвечает за включение и выключение стенда. В схеме предусмотрены штыревые разъемные соединения для подключения измерительных приборов: вольтметра и миллиамперметра. (двух мульти метров) Питается стенд от двух батарей 4,5 В типа КБС, соединённых последовательно.

    Конструкция.

    Конструктивно стенд изготовлен в виде прямоугольной деревянной платформы, на которой установлены батареи питания и печатная плата со всеми радиоэлементами схемы, за исключением измерительных приборов, которые подключаются отдельно к плате с помощью проводов. Транзистор VТ1 установлен на алюминиевом радиаторе площадью 32см2.

    Радиоэлементы:

    Резисторы: R1, R3-R8 — МЛТ

    R2- СПЗ-4АМ, 5 кОм

    Конденсатор: C2- К10-17, 0,47 мкФ

    Стабилитрон: D1- КС 168А

    D2- КС 139А

    Светодиод: L1- АЛ 336

    L2- АЛ 336

    Транзистор: VТ1- КТ 817Б (КТ 815Б)

    Лампа накаливания миниатюрная: LS1- МН6,3V-0,3А(МН6,5V-0,34А)

    Тумблеры: S1-S4 — ТП1-2

    Измерительные приборы:

    Вольтметр постоянного напряжения 0-10V, кл 1,5

    Миллиамперметр постоянного тока – 0-500мА, кл 1,5

    Возможно пользоваться двумя мульти метрами.

    Исследовательская работа.

    Приборы

    1. Мульти метр DM 90 (возможны и другие)

    2.Стенд специальный-1

    Порядок выполнения работы.

    Проверим функционирование стенда.

    Поместим стенд на лабораторный стол. Тумблер S3 переведем в положение «вкл», тумблеры S1 и S4- в положение II, регулятор напряжения R2 ручкой выведем в крайнее левое положение на 0 В. Включим тумблер S2 (положение «вкл»). Загоревшийся светодиод сообщит о подаче напряжения питания на схему. Вращая ручку регулятора напряжения R2 вправо, увеличиваем постепенно напряжение на лампочке. При исправном стенде лампочка тоже будет увеличивать яркость постепенно. При вращении ручки влево- свечение будет уменьшаться. Стенд исправен и готов к работе.

    Выключим напряжение питания тумблером S2. Установим ручку регулятора в положение 0 В. Разомкнем тумблер S3, тумблеры S1 и S4 установим в положение II. Подключим миллиамперметр параллельно S3, вольтметр подключим к общему CP резистора к стенду. Включим тумблером S2 питание. Регулятором напряжения с помощью вольтметра установим на сопротивление нагрузки R7 с линейной зависимостью 1В. Увеличивая напряжение на 1 вольт, дойдём до конечного 6 В. Полученные данные занесём в таблицу 1.

    Табл.1 Зависимость силы тока и сопротивления от напряжения на линейном элементе(резисторе).

    Напряжение, В

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    Сила тока, А

    0

    16

    33

    48

    64

    80

    97

    Расчетное сопротивление, Ом

     

    62

    62

    62

    62

    62

    62

     

    R (Ом)=U(В)/I(мА)*1000

    Сравним расчетное сопротивление с номиналом резистора R7, помещенным на плате. R расчетное=62 Ом R резистора=62 Ом. Они равны.

    По шести контрольным точкам можно построить график зависимости тока от напряжения.

    Из графика можно делаем следующий вывод: зависимость тока от напряжения на нагрузке (активном сопротивлении) линейная.

    Переведем регулятор в крайнее левое положение на 0 В. Переключим тумблеры S1, S4 в положение I. Вольтметр переключим к СP лампы. Произведём измерения снова. Только в этом случае активным сопротивлением нагрузки будет миниатюрная лампочка накаливания на 6,3В, 0,3А (нагревательный световой элемент). Занесём результаты в таблицу 2.

    Табл.2 Зависимость силы тока и сопротивления от напряжения на нелинейном элементе(лампе)

    Напряжение, В

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    Сила тока, А

    0

    83

    162

    200

    220

    230

    235

    Расчетное сопротивление, Ом

     

    12

    12

    15

    18

    21

    25

     

    По данным таблицы можно построить следующий график.

    Из графика можно сделать следующий вывод: зависимость тока от напряжения на активном сопротивлении нити накала лампочки нелинейная. Сопротивление лампочки увеличивается с увеличением напряжения, близкому к номинальному, с прогревом нити.

    Переведем регулятор в крайнее левое положение на 0 В. Переключим тумблеры S1 в положение I, S4 в положение II. Вольтметр переключим к СP стабилитрона. Произведём измерения снова. В этом случае нагрузкой будет стабилитрон КС139А. Занесём результаты в таблицу 3.

    Табл.3 Зависимость силы тока от напряжения на нелинейном элементе (стабилитроне)

    Напряжение, В

    0

    0,28

    0,4

    0,7

    0,8

    0,9

    1,0

    1,5

    1,8

    2,1

    2,6

    3,0

    3,4

    3,9

    Сила тока, мА

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    110

    120

    130

    Расчетное сопротивление, Ом

     

    28

    20

    23

    20

    18

    17

    21

    22

    23

    26

    27

    28

    30

     

    По данным таблицы строим следующий график.

    Переведем регулятор в крайнее левое положение на 0 В. Переключим тумблеры S1 в положение II, S4 в положение I. Вольтметр переключим к СP светодиода. Произведём измерения. В этом случае нагрузкой будет Светодиод L2-АЛ 336. Занесём результаты в таблицу 4.

    Табл.4 Зависимость силы тока от напряжения на нелинейном элементе (светодиоде)

    Напряжение, В

    0

    2,6

    2,7

    2,7

    2,7

    2,75

    2,8

    2,82

    2,83

    2,84

    2,86

    Сила тока, мА

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    Расчетное сопротивление, Ом

     

    2600

    1350

    900

    675

    550

    400

    400

    353

    315

    286

     

    Примечание:

    Погрешность измерений определяется классом точности приборов.

    Анкета

    Цель: выявление представлений, обучающихся 8-х классов о законе Ома.

    1. Как зависит сила электрического тока в проводнике от напряжения на нем и сопротивления проводника?

    2. Как, зная силу электрического тока и сопротивление проводника рассчитать напряжение на проводнике?

    3. В каких единицах измеряется сопротивление проводника?

    4. Запишите формулу закона Ома.

    5. Что может помочь усвоить физический смысл закона Ома?

    а. зубрежка б. стенд

    Результаты анкетирования оказались следующими:

    Как видим из результатов анкетирования, далеко не у всех учащихся сформировано четкое представление о законе Ома, большинство из них посчитали, что наглядность поможет в усвоении физического смысла закона Ома. В связи с этим, я полагаю, что наша модель прибора для доказательства закона Ома поможет наглядно обучающимся усвоить этот закон.

    Заключение

    1. Таким образом, в рамках нашего исследования мы проследили историю создания основного закона электрической цепи.

    2. В ходе исследования выяснили, какие трудности возникли у Георга Ома, и как он сумел с ними справиться.

    3. Мы рассмотрели устройства для исследования закона Ома, их возможности и принцип работы.

    4. В ходе исследования нами разработана и апробирована модель прибора для доказательства закона Ома.

    Разработав модель и проведя эксперименты, мы более подробно изучили техническое содержание темы, более детально рассмотрели некоторые физические явления (электрический ток в металлах). Таким образом, взаимосвязь теории с практикой была доказана.

    Проведённое исследование показало значимость внедрения результатов нашего исследования: ведь зная закон Ома учащиеся смогут выражать из формулы неизвестную величину и выполнять задания ОГЭ по физике и даже математике (например, модуль «Реальная математика»).

    Список используемых источников:

    1. Дик Ю.И., Кабардин О.Ф., Орлов В.А. «Физика-10», под редакцией А.А. Пинского, Москва «Просвещение» 2010
    2. Журнал для старшекласников и учителей «Потенциал» №2 -2008
    3. Кабардин О.Ф. «Физика-8»,Москва «Просвещение» 2010
    4. Кошманов В. В. Георг Ом: Пособие для учащихся. — М.: Просвещение, 1980. — 112 с., ил.— (Люди науки).
    5. Шнейберг Я. А. История выдающихся открытий и изобретений (электротехника, электроэнергетика, радиоэлектроника). Научно-популярное издание. М.: Издательский дом МЭИ, 2009.
    6. Шнейберг Ян. Георг Ом. Нелегкий путь к славе. http://www.eduspb.com/public/books/byograf/om_shneyberg
    7. https://elektroznatok.ru/info/people/georg-simon-ohm
    8. https://ru.wikipedia.org
    9. http://slovari.yandex.ru

    Просмотров работы: 172

    Закон Ома для участка цепи: формулировка и формула, применение

     

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

    Зависимость силы тока и напряжения

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

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

    Связь с сопротивлением

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

    Формула закона Ома для участка цепи

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

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

    I=U/R,

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

    Применение закона Ома

    Закон Ома – один из основополагающих законов физики. Открытие его в свое время позволило сделать огромный скачок в науке. В настоящее время невозможно себе представить любой самый элементарный расчет основных электрических величин для любой цепи без использования закона Ома. Представление об этом законе – это не удел исключительно инженеров-электронщиков, а необходимая часть базовых знаний любого мало-мальски образованного человека. Недаром есть поговорка: «Не знаешь закон Ома – сиди дома».

    Из формулы для закона Ома можно рассчитать также величины напряжения и сопротивления участка цепи:

    U=IR    и    R=U/I

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

    Нужна помощь в учебе?



    Предыдущая тема: Сопротивление тока: притяжение ядер, проводники и непроводники
    Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspРасчёт сопротивления проводников и реостаты: формулы

    Закон Ома для активного и пассивного участка линейной электрической цепи

    Закон Ома для пассивного участка электрической цепи. 

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

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

    Закон Ома можно записать через разность потенциалов:

    Закон Ома для активного участка электрической цепи.

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

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

    Пример составления уравнения по закону Ома 

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

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

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

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

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

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

    В результате составленное уравнение по закону Ома будет иметь вид:

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

     

    Полученный ток равен 1 Ампер.

    Закон Ома для участка цепи

    Скажу сразу, что закон Ома – основной закон электротехники и применяется для расчета таких величин, как: ток, напряжение и сопротивление в цепи.

    Рассмотрим электрическую цепь, приведенную на рисунке 1.

    Рисунок 1. Простейшая цепь, поясняющея закон Ома.

    Мы знаем, что электрический ток, то есть поток электронов, возникает в цепи между двумя точками (на рисунке А и Б) с разными потенциалами. Тогда следует считать, что чем больше разность потенциалов, тем большее количество электронов переместятся из точки с низким потенциалом (Б) в точку с высоким потенциалом (А). Количественно ток выражается суммой зарядов прошедших через заданную точку и увеличение разности потенциалов, то есть приложенного напряжения к резистору R, приведет к увеличению тока через резистор.

    С другой стороны сопротивление резистора противодействует электрическому току. Тогда следует сказать, что чем больше сопротивление резистора, тем меньше будет средняя скорость электронов в цепи, а это ведет к уменьшению тока через резистор.

    Совокупность двух этих зависимостей (тока от напряжения и сопротивления) известна как закон Ома для участка цепи и записывается в следующем виде:

    I=U/R

    Это выражение читается следующим образом: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

    Следует знать что:

    I – величина тока, протекающего через участок цепи;

    U – величина приложенного напряжения к участку цепи;

    R – величина сопротивления рассматриваемого участка цепи.

    При помощи закона Ома для участка цепи можно вычислить приложенное напряжение к участку цепи (рисунок 1), либо напряжение на входных зажимах цепи (рисунок 2).

    Рисунок 2. Последовательная цепь, поясняющая расчет напряжения на зажимах цепи.

    В этом случае формула (1) примет следующий вид:

    U = I *R

    Но при этом необходимо знать ток и сопротивление участка цепи.

    Третий вариант закона Ома для участка цепи, позволяющий рассчитать сопротивление участка цепи по известным значениям тока и напряжения имеет следующий вид:

    R =U/I

    Как запомнить закон Ома: маленькая хитрость!

    Для того, что бы быстро переводить соотношение, которое называется закон Ома, не путаться, когда необходимо делить, а когда умножать входящие в формулу закона Ома величины, поступайте следующим образом. Напишите на листе бумаги величины, которые входят в закон Ома, так как показано на рисунке 3.

    Рисунок 3. Как запомнить закон Ома.

    Теперь закройте пальцем, ту величину, которую необходимо найти. Тогда относительное расположение оставшихся незакрытыми величин подскажет, какое действие необходимо совершить для вычисления неизвестной величины.

    Подробнее можно узнать в мультимедийном учебнике по основам электротехники и электроники.

    ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

    Похожие материалы:

    Добавить комментарий
    Закон

    Ома и закон Ватта — Basic HVAC

    Нажмите кнопку воспроизведения на следующем аудиоплеере, чтобы слушать, как вы читаете этот раздел.

    В этом разделе дается краткое описание двух наиболее фундаментальных электрических соотношений: закона Ома , который описывает протекание тока в электрических цепях, и закона Ватта , который описывает, как рассеивается мощность.

    Комбинируя элементы напряжения , тока и сопротивления , Джордж Ом разработал следующую формулу:

    [латекс] \ text {I} = \ dfrac {\ text {E}} {\ text {R}} [/ latex]

    Где:

    • E = Напряжение в вольтах
    • I = ток в амперах
    • R = Сопротивление в Ом

    Это называется законом Ома.

    Допустим, у нас есть цепь с потенциалом 1 вольт, током 1 ампер и сопротивлением 1 Ом. Используя закон Ома, мы можем сказать:

    [латекс] 1 \ text {A} = \ dfrac {1 \ text {V}} {1 \ text {ohm}} [/ латекс]

    Допустим, это резервуар с широким шлангом. Количество воды в баке определяется как 1 вольт, а «узость» (сопротивление потоку) шланга определяется как 1 Ом. Используя закон Ома, это дает нам ток (ток) в 1 ампер.

    Используя эту аналогию, давайте теперь рассмотрим резервуар с узким шлангом.Поскольку шланг более узкий, его сопротивление потоку выше. Определим это сопротивление как 2 Ом. Количество воды в резервуаре такое же, как и в другом резервуаре, поэтому, используя закон Ома, наше уравнение для резервуара с узким шлангом будет:

    [латекс]? = \ Dfrac {1 \ text {V}} {2 \ text {ohms}} [/ латекс]

    а какой ток? Поскольку сопротивление больше и напряжение такое же, это дает нам значение тока 0,5 А:

    [латекс] 0,5 \ text {A} = \ dfrac {1 \ text {V}} {2 \ text {ohms}} [/ латекс]

    Комбинируя элементы напряжения , тока и мощности , названного в честь Джеймса Ватта, закон Ватта определяется как следующая формула:

    [латекс] \ text {P} = \ text {E} * \ text {I} [/ latex]

    Где:

    • P = мощность в ваттах
    • E = Напряжение в вольтах
    • I = ток в амперах

    Электрическая мощность — это скорость передачи энергии.Он измеряется в джоулях в секунду (Дж / с). Один джоуль работы, выполняемой каждую секунду, означает, что мощность рассеивается со скоростью, равной одному ватт (Вт) .

    Учитывая несколько известных нам основных терминов, связанных с электричеством, как мы можем рассчитать мощность в цепи?

    Итак, у нас есть стандартное измерение электродвижущей силы, также известное как напряжение (E) .

    Ток, еще один из наших любимых электрических терминов, измеряет поток заряда с течением времени в единицах ампер (А) , что равно 1 кулону в секунду (Кл / с).Соедините их вместе, и что мы получим? Власть!

    Чтобы рассчитать мощность любого конкретного компонента в цепи, умножьте падение напряжения на нем на ток, протекающий через него.

    Например, если ток течет со скоростью 10 ампер, а доступное напряжение составляет 10 вольт, тогда схема рассеивает мощность со скоростью 100 Вт.

    [латекс] 100 \ text {W} = 10 \ text {V} * 10 \ text {A} [/ latex]

    Текстовые ссылки

    19,1 Закон Ома | Texas Gateway

    Постоянный и переменный ток

    Так же, как вода течет с большой высоты на низкую, электроны, которые могут свободно перемещаться, будут перемещаться из места с низким потенциалом в место с высоким потенциалом.Батарея имеет две клеммы с разным потенциалом. Если клеммы соединены проводом, электрический ток (заряды) будет течь, как показано на рисунке 19.2. Затем электроны будут двигаться от низкопотенциальной клеммы батареи (отрицательный конец ) по проводу и попадут в высокопотенциальную клемму батареи (положительный конец ).

    Рис. 19.2 У батареи есть провод, соединяющий положительную и отрицательную клеммы, который позволяет электронам перемещаться от отрицательной клеммы к положительной.

    Электрический ток — это скорость движения электрического заряда. Большой ток, такой как тот, который используется для запуска двигателя грузовика, перемещает большую величину очень быстро, тогда как небольшой ток, такой как тот, который используется для работы портативного калькулятора, перемещает небольшое количество заряда медленнее. В форме уравнения электрический ток I определяется как

    , где ΔQΔQ — это количество заряда, которое проходит через заданную область, а ΔtΔt — время, за которое заряд проходит мимо этой области.Единицей измерения электрического тока в системе СИ является ампер (А), названный в честь французского физика Андре-Мари Ампера (1775–1836). Один ампер — это один кулон в секунду, или

    1 А = 1 Кл / с. 1 А = 1 Кл / с.

    Электрический ток, движущийся по проволоке, во многом похож на ток воды, движущийся по трубе. Чтобы определить поток воды через трубу, мы можем подсчитать количество молекул воды, которые проходят мимо данного участка трубы. Как показано на рисунке 19.3, электрический ток очень похож. Мы подсчитываем количество электрических зарядов, протекающих по участку проводника; в данном случае провод.

    Рис. 19.3 Электрический ток, движущийся по этому проводу, — это заряд, который проходит через поперечное сечение A, деленный на время, необходимое этому заряду, чтобы пройти через участок A .

    Предположим, что каждая частица q на рисунке 19.3 несет заряд q = 1 нКл = 1 нКл, и в этом случае общий заряд будет равен ΔQ = 5q = 5 нКлΔQ = 5q = 5 нКл. Если эти заряды пройдут мимо области A и за время Δt = 1 нсΔt = 1 нс, то ток будет

    19,1I = ΔQΔt = 5 нКл1 нс = 5 А.I = ΔQΔt = 5 нКл1 нс = 5 А.

    Обратите внимание, что мы присвоили зарядам на рис. 19.3 положительный заряд. Обычно отрицательные заряды — электроны — являются подвижным зарядом в проводах, как показано на рисунке 19.2. Положительные заряды обычно застревают в твердых телах и не могут свободно перемещаться. Однако, поскольку положительный ток, движущийся вправо, аналогичен отрицательному току такой же величины, движущемуся влево, как показано на рисунке 19.4, мы определяем обычный ток, который течет в том направлении, в котором протекал бы положительный заряд, если бы он мог двигаться. .Таким образом, если не указано иное, предполагается, что электрический ток состоит из положительных зарядов.

    Также обратите внимание, что один кулон — это значительная величина электрического заряда, поэтому 5 А — это очень большой ток. Чаще всего вы увидите ток порядка миллиампер (мА).

    Рис. 19.4 (a) Электрическое поле направлено вправо, ток движется вправо, а положительные заряды движутся вправо. (б) Эквивалентная ситуация, но с отрицательными зарядами, движущимися влево.Электрическое поле и ток по-прежнему справа.

    Snap Lab

    Vegetable Current

    Эта лабораторная работа помогает студентам понять, как работает ток. Учитывая, что частицы, заключенные в трубе, не могут занимать одно и то же пространство, толкание большего количества частиц в один конец трубы приведет к вытеснению того же количества частиц из противоположного конца. Это создает поток частиц.

    Найдите солому и сушеный горох, которые могут свободно перемещаться в соломе. Положите соломинку на стол и засыпьте ее горошком.Когда вы вдавливаете одну горошину с одного конца, другая горошина должна выходить из другого конца. Эта демонстрация представляет собой модель электрического тока. Определите часть модели, которая представляет электроны, и часть модели, которая представляет собой подачу электроэнергии. В течение 30 секунд подсчитайте, сколько горошин вы можете протолкнуть через соломинку. Когда закончите, рассчитайте горошин, текущий , разделив количество горошин на время в секундах.

    Обратите внимание, что поток гороха основан на том, что горох физически сталкивается друг с другом; электроны толкают друг друга за счет взаимно отталкивающих электростатических сил.

    Проверка захвата

    Предположим, четыре горошины в секунду проходят через соломинку. Если бы каждая горошина несла заряд в 1 нКл, какой электрический ток проходил бы через соломинку?

    1. Электрический ток будет равен заряду гороха, умноженному на 1 нКл / горох.
    2. Электрический ток будет равняться пиковому току, вычисленному в лаборатории, умноженному на 1 нКл / горох.
    3. Электрический ток будет равняться гороховому току, рассчитанному в лаборатории.
    4. Электрический ток равен заряду горошины, разделенному на время.

    Направление обычного тока — это направление, в котором будет течь положительный заряд . В зависимости от ситуации могут перемещаться положительные заряды, отрицательные заряды или и то, и другое. В металлических проводах, как мы видели, ток переносится электронами, поэтому отрицательные заряды движутся. В ионных растворах, таких как соленая вода, движутся как положительно заряженные, так и отрицательно заряженные ионы.То же самое и с нервными клетками. Чистые положительные токи относительно редки, но встречаются. История свидетельствует о том, что американский политик и ученый Бенджамин Франклин описал ток как направление, в котором положительные заряды проходят через провод. Он назвал тип заряда, связанный с электронами, отрицательным задолго до того, как стало известно, что они переносят ток во многих ситуациях.

    Когда электроны движутся по металлической проволоке, они сталкиваются с препятствиями, такими как другие электроны, атомы, примеси и т. Д.Электроны разбегаются от этих препятствий, как показано на рисунке 19.5. Обычно электроны теряют энергию при каждом взаимодействии. Таким образом, чтобы электроны двигались, требуется сила, создаваемая электрическим полем. Электрическое поле в проводе направлено от конца провода с более высоким потенциалом к ​​концу провода с более низким потенциалом. Электроны, несущие отрицательный заряд, движутся в среднем ( дрейф ) в направлении, противоположном электрическому полю, как показано на рисунке 19.5.

    Рис. 19.5. Свободные электроны, движущиеся в проводнике, совершают множество столкновений с другими электронами и атомами. Показан путь одного электрона. Средняя скорость свободных электронов находится в направлении, противоположном электрическому полю. Столкновения обычно передают энергию проводнику, поэтому для поддержания постоянного тока требуется постоянный запас энергии.

    До сих пор мы обсуждали ток, который постоянно движется в одном направлении. Это называется постоянным током, потому что электрический заряд течет только в одном направлении.Постоянный ток часто называют постоянным током током.

    Многие источники электроэнергии, такие как плотина гидроэлектростанции, показанная в начале этой главы, вырабатывают переменный ток, направление которого меняется взад и вперед. Переменный ток часто называют . Переменный ток . Переменный ток перемещается вперед и назад через равные промежутки времени, как показано на рисунке 19.6. Переменный ток, который исходит из обычной розетки, не меняет направление внезапно.Скорее, он плавно увеличивается до максимального тока, а затем плавно уменьшается до нуля. Затем он снова растет, но в противоположном направлении, пока не достигнет того же максимального значения. После этого он плавно уменьшается до нуля, и цикл начинается снова.

    Рисунок 19.6 При переменном токе направление тока меняется на противоположное через равные промежутки времени. График вверху показывает зависимость тока от времени. Отрицательные максимумы соответствуют движению тока влево.Положительные максимумы соответствуют току, движущемуся вправо. Ток регулярно и плавно чередуется между этими двумя максимумами.

    Устройства, использующие переменный ток, включают пылесосы, вентиляторы, электроинструменты, фены и многие другие. Эти устройства получают необходимую мощность, когда вы подключаете их к розетке. Настенная розетка подключена к электросети, которая обеспечивает переменный потенциал (потенциал переменного тока). Когда ваше устройство подключено к сети, потенциал переменного тока толкает заряды вперед и назад в цепи устройства, создавая переменный ток.

    Однако во многих устройствах используется постоянный ток, например в компьютерах, сотовых телефонах, фонариках и автомобилях. Одним из источников постоянного тока является аккумулятор, который обеспечивает постоянный потенциал (потенциал постоянного тока) между своими выводами. Когда ваше устройство подключено к батарее, потенциал постоянного тока толкает заряд в одном направлении через цепь вашего устройства, создавая постоянный ток. Другой способ получения постоянного тока — использование трансформатора, который преобразует переменный потенциал в постоянный. Небольшие трансформаторы, которые вы можете подключить к розетке, используются для зарядки вашего ноутбука, мобильного телефона или другого электронного устройства.Люди обычно называют это зарядным устройством или батареей , но это трансформатор, который преобразует напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока. В следующий раз, когда кто-то попросит одолжить зарядное устройство для ноутбука, скажите им, что у вас нет зарядного устройства для ноутбука, но они могут одолжить ваш преобразователь.

    Рабочий пример

    Ток при ударе молнии

    Удар молнии может передать до 10201020 электронов из облака на землю. Если удар длится 2 мс, каков средний электрический ток в молнии?

    СТРАТЕГИЯ

    Используйте определение тока, I = ΔQΔtI = ΔQΔt.Заряд ΔQΔQ из 10201020 электронов ΔQ = neΔQ = ne, где n = 1020n = 1020 — количество электронов, а e = −1.60 × 10−19 Ce = −1.60 × 10−19 C — заряд электрона. Это дает

    19,2 ΔQ = 1020 × (−1.60 × 10−19 ° C) = — 16,0 ° C ΔQ = 1020 × (−1,60 × 10−19 ° C) = — 16,0 ° C.

    Время Δt = 2 × 10–3 с Δt = 2 × 10–3 с — длительность удара молнии.

    Решение

    Ток при ударе молнии

    19,3I = ΔQΔt = −16,0 C2 × 10−3 с = −8 кА. I = ΔQΔt = −16,0 C2 × 10−3 с = −8 кА.

    Обсуждение

    Отрицательный знак отражает тот факт, что электроны несут отрицательный заряд.Таким образом, хотя электроны текут от облака к земле, положительный ток должен течь от земли к облаку.

    Рабочий пример

    Средний ток для заряда конденсатора

    В цепи, содержащей конденсатор и резистор, зарядка конденсатора емкостью 16 мкФ с использованием батареи 9 В. занимает 1 мин. Какой средний ток в это время?

    СТРАТЕГИЯ

    Мы можем определить заряд конденсатора, используя определение емкости: C = QVC = QV.Когда конденсатор заряжается батареей 9 В, напряжение на конденсаторе будет V = 9 В = 9 В. Это дает заряд

    .

    Подставляя это выражение для заряда в уравнение для тока, I = ΔQΔtI = ΔQΔt, мы можем найти средний ток.

    Решение

    Средний ток

    19,5I = ΔQΔt = CVΔt = (16 × 10−6 F) (9 В) 60 с = 2,4 × 10−6 A = 2,4 мкА I = ΔQΔt = CVΔt = (16 × 10−6 F) (9 В) 60 с = 2,4 × 10-6 А = 2,4 мкА.

    Обсуждение

    Этот небольшой ток типичен для тока, встречающегося в таких цепях.

    Что такое закон Ома — формульное уравнение »Электроника Примечания

    Закон Ома — один из самых фундаментальных законов теории электричества. Формула или уравнение закона Ома связывает напряжение и ток со свойствами проводника, то есть с его сопротивлением в цепи.


    Resistance Tutorial:
    Что такое сопротивление Закон Ома Омические и неомические проводники Сопротивление лампы накаливания Удельное сопротивление Таблица удельного сопротивления для распространенных материалов Температурный коэффициент сопротивления Электрическая проводимость Последовательные и параллельные резисторы Таблица параллельных резисторов


    Закон Ома — один из самых фундаментальных и важных законов, регулирующих электрические и электронные схемы.Он связывает ток, напряжение и сопротивление для линейного устройства, так что, если известны два, можно вычислить третье.

    Поскольку ток, напряжение и сопротивление являются тремя основными величинами цепи, это означает, что закон Ома также чрезвычайно важен.

    Закон Ома используется во всех областях электротехники и электроники. Он используется для расчета номинала резисторов, необходимых в цепях, а также может использоваться для определения тока, протекающего в цепи, где напряжение может быть легко измерено на известном резисторе, но более того, закон Ома используется в огромное количество вычислений во всех формах электрических и электронных схем — практически везде, где течет ток.

    Открытие закона Ома

    Существует математическая зависимость, связывающая ток, напряжение и сопротивление. Немецкий ученый Георг Ом провел множество экспериментов, пытаясь показать связь между ними. В те дни, когда он проводил свои эксперименты, не было счетчиков в том виде, в каком мы их знаем сегодня.

    Только после значительных усилий и со второй попытки ему удалось разработать то, что мы сегодня знаем как закон Ома.

    Примечание Георга Ома:

    Родившийся в Эрлангене, примерно в 50 милях к северу от Мюнхена в 1879 году, Георг Ом стал одним из тех, кто много исследовал новую науку, связанную с электричеством, обнаружив взаимосвязь между напряжением и током в проводнике — теперь этот закон действует. назвал Закон Ома, отдавая дань уважения проделанной им работе.

    Подробнее о Георг Ом.

    Что такое закон Ома?

    Закон Ома описывает способ протекания тока через материал при приложении разных уровней напряжения. Некоторые материалы, такие как электрические провода, имеют небольшое сопротивление току, и этот тип материала называется проводником. Следовательно, если этот провод, например, проложить прямо через батарею, будет протекать большой ток.

    В других случаях другой материал может препятствовать прохождению тока, но все же пропускать некоторые из них. В электрических схемах эти компоненты часто называют резисторами. Однако другие материалы практически не пропускают ток, и эти материалы называются изоляторами.


    Посмотрите наше видео о законе Ома

    Ом посмотрел на то, как ток течет в различных материалах, и смог разработать свой закон, который мы теперь называем законом Ома.

    Чтобы получить первое представление о том, что происходит, можно сравнить электрическую ситуацию с течением воды в трубе.Напряжение представлено давлением воды в трубе, ток представлен количеством воды, протекающей по трубе, и, наконец, сопротивление равно размеру трубы.

    Можно представить, что чем шире труба, тем больше воды будет течь. Причина этого в том, что большему количеству воды легче течь по более широкой трубе, чем по более узкой — более узкая труба оказывает большее сопротивление потоку воды. Также, если в e-трубе больше давления, то по той же трубе будет течь больше воды.

    Ом определил, что для обычных материалов удвоение напряжения удваивает ток, протекающий для данного компонента. Различные материалы или одни и те же материалы с разной формой будут иметь разные уровни сопротивления току.

    Определение закона Ома

    Закон Ома гласит, что ток, протекающий в цепи, прямо пропорционален приложенной разности потенциалов и обратно пропорционален сопротивлению в цепи.

    Другими словами, удвоив напряжение в цепи, удвоится и ток. Однако если сопротивление увеличится вдвое, ток упадет вдвое.

    В этом математическом соотношении единица сопротивления измеряется в Ом.

    Формула закона Ома

    Формула или уравнение закона Ома очень проста.

    Закон Ома можно выразить в математической форме:

    Где:
    V = напряжение, выраженное в вольтах
    I = ток, выраженный в амперах
    R = сопротивление, выраженное в омах

    Формулой можно управлять так, чтобы, если известны любые две величины, можно было вычислить третью.

    Треугольник закона Ома

    Чтобы запомнить формулу, можно использовать треугольник, одна сторона которого горизонтальна, а вершина наверху напоминает пирамиду. Иногда это называют треугольником закона Ома.

    В верхнем углу треугольника закона Ома находится буква V, в левом углу — буква I, а в правом нижнем углу — R.

    Чтобы использовать треугольник, закройте неизвестное количество, а затем вычислите его из двух других. Если они выстроены в линию, они умножаются, но если один находится поверх другого, их следует разделить.Другими словами, если необходимо рассчитать ток, напряжение делится на сопротивление, то есть V / R и так далее.

    Если необходимо рассчитать напряжение, оно определяется путем умножения тока на сопротивление, т. Е. I x R.

    Пример расчета закона Ома

    Если на резистор 500 Ом подается напряжение 10 В, определите величину тока, который будет протекать.

    Глядя на треугольник закона Ома, ток неизвестен, а напряжение и сопротивление остаются известными значениями.

    Таким образом, ток определяется делением напряжения на сопротивление.

    I = VR = 10500 = 0,02 A = 20 мА

    Пример 2
    Аналогичным образом можно использовать закон Ома для определения сопротивления, если известны ток и напряжение. Возьмем, например, напряжение 10 вольт, а ток 0,1 А. Используя треугольник закона Ома, можно увидеть, что:

    Пример 3
    Наконец, другая комбинация состоит в том, что если сопротивление и ток известны, то можно рассчитать ожидаемое напряжение на сопротивлении.Возьмем, к примеру, расстояние 250 Ом, через которое протекает ток 0,1 А, тогда напряжение можно рассчитать следующим образом:

    V = I R = 0,1 × 250 = 25 вольт

    Проводники омические и неомические

    Используя закон Ома, можно увидеть, что если бы напряжение и ток были нанесены на график для фиксированного резистора или отрезка провода и т. Д., То была бы прямая линия.

    Видно, что удвоение напряжения удваивает ток, который проходит через конкретный элемент схемы.

    График напряжения и тока для линейного сопротивления

    На графике есть две линии, одна для более высокого сопротивления — эта требует приложения большего напряжения для данного протекающего тока. Соответственно, у него должно быть более высокое сопротивление. И наоборот, кривая для более низкого сопротивления показывает компонент, который требует приложения более низкого напряжения для данного тока.

    Компоненты, имеющие прямую или прямую линию, подчиняются закону Ома и известны как омические проводники.Однако не все электрические электронные компоненты имеют прямолинейный график для напряжения и тока. По разным причинам они могут иметь разные вольт-амперные характеристики. Эти проводники часто называют неомическими.

    Закон Ома — одно из самых основных понятий в области электротехники и электроники. Концепция элемента, имеющего определенное сопротивление, которое определяет количество тока, протекающего через него при определенном напряжении, является ключом к работе практически всех цепей.

    Дополнительные концепции и руководства по основам электроники:
    Voltage Текущий Власть Сопротивление Емкость Индуктивность Трансформеры Децибел, дБ Законы Кирхгофа Q, добротность Радиочастотный шум
    Вернуться в меню «Основные понятия электроники». . .

    5.4 Закон Ома — Введение в электричество, магнетизм и электрические цепи

    ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

    К концу этого раздела вы сможете:
    • Опишите закон Ома
    • Распознать, когда применяется закон Ома, а когда нет.

    До сих пор в этой главе мы обсуждали три электрических свойства: ток, напряжение и сопротивление.Оказывается, многие материалы демонстрируют простую взаимосвязь между значениями этих свойств, известную как закон Ома. Многие другие материалы не демонстрируют эту взаимосвязь, поэтому, несмотря на то, что они называются законом Ома, они не считаются законом природы, как законы Ньютона или законы термодинамики. Но это очень полезно для расчетов с материалами, которые подчиняются закону Ома.

    Описание закона Ома

    Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к ним напряжению.Немецкий физик Георг Симон Ом (1787–1854) был первым, кто экспериментально продемонстрировал, что ток в металлической проволоке прямо пропорционален приложенному напряжению. :

    Это важное соотношение лежит в основе закона Ома . Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, в которой напряжение является причиной, а ток — следствием. Это эмпирический закон, который означает, что это экспериментально наблюдаемое явление, подобное трению.Такая линейная зависимость возникает не всегда. Любой материал, компонент или устройство, которые подчиняются закону Ома, где ток через устройство пропорционален приложенному напряжению, известен как омический материал или омический компонент. Любой материал или компонент, который не подчиняется закону Ома, известен как неомический материал или неомический компонент.

    Эксперимент Ома

    В статье, опубликованной в 1827 году, Георг Ом описал эксперимент, в котором он измерял напряжение и ток через различные простые электрические цепи, содержащие провода различной длины.Аналогичный эксперимент показан на рисунке 5.4.1. Этот эксперимент используется для наблюдения за током через резистор, возникающим в результате приложенного напряжения. В этой простой схеме резистор включен последовательно с батареей. Напряжение измеряется вольтметром, который необходимо разместить на резисторе (параллельно резистору). Ток измеряется амперметром, который должен быть на одной линии с резистором (последовательно с резистором).

    (рисунок 5.4.1)

    Рисунок 5.4.1 Экспериментальная установка, используемая для определения того, является ли резистор омическим или неомическим устройством. (а) Когда батарея подключена, ток течет по часовой стрелке, а вольтметр и амперметр показывают положительные значения. (b) Когда выводы батареи переключаются, ток течет против часовой стрелки, а вольтметр и амперметр показывают отрицательные показания.

    В этой обновленной версии оригинального эксперимента Ома было выполнено несколько измерений тока для нескольких различных напряжений.Когда батарея была подключена, как показано на Рисунке 5.4.1 (а), ток протекал по часовой стрелке, и показания вольтметра и амперметра были положительными. Изменится ли поведение тока, если ток течет в обратном направлении? Чтобы заставить ток течь в обратном направлении, выводы батареи можно переключить. При переключении выводов батареи показания вольтметра и амперметра были отрицательными, потому что ток протекал в обратном направлении, в данном случае против часовой стрелки.Результаты аналогичного эксперимента показаны на рисунке 5.4.2.

    (рисунок 5.4.2)

    Рисунок 5.4.2 Резистор вставлен в цепь с батареей. Приложенное напряжение изменяется от до, увеличивается с шагом. На графике показаны значения напряжения в зависимости от тока, типичные для случайного экспериментатора.

    В этом эксперименте напряжение, приложенное к резистору, изменяется от до с шагом. Измеряются ток через резистор и напряжение на резисторе.Построен график зависимости напряжения от тока, и результат будет приблизительно линейным. Наклон линии — это сопротивление или напряжение, деленное на ток. Этот результат известен как закон Ома :

    .

    (5.4.1)

    где — напряжение, измеренное в вольтах на рассматриваемом объекте, — ток, измеренный через объект, в амперах, — сопротивление в единицах Ом. Как указывалось ранее, любое устройство, которое показывает линейную зависимость между напряжением и током, известно как омическое устройство.Следовательно, резистор — это омическое устройство.

    ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 5.8


    Напряжение, подаваемое в ваш дом, изменяется как. Если к этому напряжению подключить резистор, будет ли по-прежнему действовать закон Ома?

    Неомные устройства не показывают линейной зависимости между напряжением и током. Одним из таких устройств является элемент полупроводниковой схемы, известный как диод. Диод — это схемное устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении.Схема простой схемы, состоящей из батареи, диода и резистора, показана на рисунке 5.4.3. Хотя мы не рассматриваем теорию диода в этом разделе, диод можно протестировать, чтобы определить, является ли он омическим или неомическим устройством.

    (рисунок 5.4.3)

    Рисунок 5.4.3 Диод — это полупроводниковое устройство, которое пропускает ток, только если диод смещен в прямом направлении, что означает, что анод положительный, а катод отрицательный.

    График зависимости тока от напряжения показан на рисунке 5.4.4. Обратите внимание, что поведение диода показано как зависимость тока от напряжения, тогда как работа резистора показана как зависимость напряжения от тока. Диод состоит из анода и катода. Когда анод находится под отрицательным потенциалом, а катод — под положительным потенциалом, как показано в части (а), говорят, что диод имеет обратное смещение. При обратном смещении диод имеет очень большое сопротивление, и через диод и резистор протекает очень небольшой ток — практически нулевой ток. По мере увеличения напряжения, приложенного к цепи, ток остается практически нулевым, пока напряжение не достигнет напряжения пробоя и диод не будет проводить ток, как показано на рисунке 5.4.4. Когда аккумулятор и потенциал на диоде меняются местами, что делает анод положительным, а катод отрицательным, диод проводит, и ток течет через диод, если напряжение больше, чем. Сопротивление диода близко к нулю. (Это причина наличия резистора в цепи; если бы его не было, ток стал бы очень большим.) Из графика на рисунке 5.4.4 видно, что напряжение и ток не имеют линейной зависимости. Таким образом, диод является примером безомного устройства.

    (рисунок 5.4.4)

    Рисунок 5.4.4 Когда напряжение на диоде отрицательное и небольшое, через диод протекает очень небольшой ток. Когда напряжение достигает напряжения пробоя, диод проводит. Когда напряжение на диоде положительное и больше (фактическое значение напряжения зависит от диода), диод проводит ток. По мере увеличения приложенного напряжения ток через диод увеличивается, но напряжение на диоде остается приблизительно.

    Закон Ома обычно формулируется как, но первоначально он был сформулирован как микроскопический вид с точки зрения плотности тока, проводимости и электрического поля. Этот микроскопический вид предполагает, что пропорциональность обусловлена ​​дрейфовой скоростью свободных электронов в металле, возникающей в результате приложенного электрического поля. Как было сказано ранее, плотность тока пропорциональна приложенному электрическому полю. Переформулировка закона Ома приписывается Густаву Кирхгофу, имя которого мы еще раз увидим в следующей главе.

    Кандела Цитаты

    Лицензионный контент CC, особая атрибуция

    • Загрузите бесплатно по адресу http://cnx.org/contents/[email protected] Получено с : http://cnx.org/contents/[email protected] Лицензия : CC BY: Attribution
    Закон

    Ома — определение, формула, применение, ограничения

    Согласно закону Ома, напряжение или разность потенциалов между двумя точками пропорциональна току электричества, протекающему через сопротивление, а сопротивление цепи пропорционально току или электричество проходит через сопротивление.V = IR — формула закона Ома. Георг Симон Ом, немецкий физик, обнаружил связь между током, напряжением и взаимосвязью. Давайте подробнее рассмотрим закон Ома, сопротивление и его приложения.

    Что такое закон Ома?

    Напряжение, ток и сопротивление — три основных компонента электричества. Закон Ома показывает прямую связь между этими тремя переменными. Согласно закону Ома, ток, протекающий по проводнику между двумя точками, пропорционален напряжению на проводнике.

    Диаграмма зависимости напряжения от тока

    Формула закона Ома

    Это одно из самых фундаментальных электрических правил. Он помогает в вычислении мощности, эффективности, тока, напряжения и сопротивления элемента в электрической цепи.

    В ∝ R

    В = I × R


    Здесь

    • В — напряжение,
    • I — ток, а
    • R — сопротивление.

    Единица измерения сопротивления в системе СИ — ом, обозначаемая как Ω.

    Применение закона Ома

    Когда известны два других числа, можно использовать закон Ома для определения напряжения, тока, импеданса или сопротивления линейной электрической цепи.

    Основные области применения закона Ома:

    • Он также упрощает расчет мощности.
    • Чтобы поддерживать желаемое падение напряжения между электрическими компонентами, применяется закон Ома.
    • Необходимо определить напряжение, сопротивление или ток электрической цепи.
    • Закон Ома также используется для перенаправления тока в амперметрах постоянного тока и других шунтах постоянного тока.

    Как установить соотношение тока и напряжения?

    Отношение V / I остается постоянным для данного сопротивления при установлении соединения тока и напряжения, следовательно, график разности потенциалов (V) и тока (I) должен быть прямой линией.

    Как узнать неизвестные значения сопротивления?

    Постоянное отношение определяет неизвестные значения сопротивления. Сопротивление провода с постоянным поперечным сечением зависит от длины (L) и площади поперечного сечения (A).Это также зависит от температуры проводника.

    Сопротивление при заданной температуре


    R = ρ L ⁄ A

    Здесь ρ — удельное сопротивление или удельное сопротивление, а также характеристика материала проволоки.

    Удельное сопротивление или удельное сопротивление материала провода составляет,

    ρ = R A ⁄ L

    Закон об ограничениях по сопротивлению

    • Закон Ома не применяется к односторонним сетям. В односторонних сетях ток может течь только в одном направлении.В таких сетях используются диоды, транзисторы и другие электронные компоненты.
    • Нелинейные компоненты также не подпадают под действие закона Ома. Нелинейные компоненты имеют ток, который не пропорционален приложенному напряжению, что означает, что значение сопротивления этих элементов изменяется в зависимости от напряжения и тока. Тиристор — это пример нелинейного элемента.

    Резисторы

    Одним из важнейших компонентов электрических цепей является резистор.Поскольку они состоят из комбинации глины или углерода, они являются хорошими проводниками и хорошими изоляторами. На большинстве резисторов видны четыре цветные полосы. Первая и вторая полосы показывают первую и вторую цифры значения соответственно. Цифры значения умножаются в третьей полосе, а допуск определяется в четвертой полосе. Если четвертой полосы нет, предполагается, что допуск составляет плюс-минус 20%.

    Сопротивление в серии

    Серия — это группа связанных элементов, например, вдоль линии, в строке или в определенном порядке.В электронике последовательное сопротивление означает, что резисторы соединены последовательно и ток может проходить только по одному каналу.

    Законы последовательных цепей

    • Общее сопротивление цепи складывается из отдельных сопротивлений.
    • Общее напряжение — это сумма отдельных напряжений в цепи.
    • В каждой точке цепи протекает одинаковое количество тока.

    Сопротивление параллельно


    Параллельная цепь может быть организована различными способами.Большая часть проводки в реальном мире выполняется параллельно, так что напряжение, подаваемое на любую часть сети, такое же, как напряжение, подаваемое на любую другую ее часть.

    Законы параллельных цепей

    • Все обратные сопротивления компонентов складываются в обратную величину общего сопротивления цепи.
    • Общий потребляемый ток — это сумма отдельных значений тока, потребляемого в цепи.
    • В каждой точке цепи одинаковое напряжение.

    Примеры проблем

    Задача 1. Найдите сопротивление электрической цепи при напряжении 15 В и токе 3 мА.

    Решение:

    Дано:

    В = 15 В,

    I = 3 мА = 0,003 А

    Сопротивление электрической цепи определяется как:

    R = V / I

    = 15 В / 0,003 А

    = 5000 Ом

    = 5 кОм

    Следовательно, сопротивление электрической цепи составляет 5 кОм .

    Проблема 2: Если сопротивление электрического утюга составляет 10 Ом, и через сопротивление протекает ток 6 А. Найдите напряжение между двумя точками.

    Решение:

    Дано:

    I = 6 A

    R = 10 Ом

    Формула для расчета напряжения имеет следующий вид:

    V = I × R


    V = 6 A × 10 Ом

    = 60 В

    Следовательно, напряжение между двумя точками составляет 60 В .

    Проблема 3. Когда не действует закон Ома?

    Решение:

    Поведение полупроводников и односторонних устройств, таких как диоды, противоречит закону Ома. Если физические факторы, такие как температура и давление, не поддерживаются постоянными, закон Ома может не обеспечить ожидаемых эффектов.

    Проблема 4: Почему закон Ома не применим к полупроводникам?

    Решение:

    Полупроводниковые приборы нелинейны по своей природе, поэтому закон Ома на них не распространяется.Это указывает на то, что отношение напряжения к току не остается постоянным при изменении напряжения.

    Задача 5: Как применяется закон Ома?

    Решение:

    Статические значения компонентов схемы, такие как уровни тока, источники напряжения и падения напряжения, подтверждаются с помощью закона Ома.

    Вниманию читателя! Не прекращайте учиться сейчас. Присоединяйтесь к курсу First-Step-to-DSA для учащихся 9–12 классов , , специально разработанного для ознакомления со структурами данных и алгоритмами учащихся 9–12 классов

    Закон Ома

    Электрические цепи используются в авиакосмической технике, от систем управления полетом до приборов в кабине и двигателей системы управления, чтобы аэродинамическая труба приборостроение и эксплуатация.Самая простая схема включает один резистор . и источник электрического потенциала или напряжения . Электроны проходят через схема, производящая ток электричества. Сопротивление, напряжение и ток связаны друг с другом соотношением Закон Ома , как показано на рисунке. Если обозначить сопротивление R , ток i , а напряжение V , то закон Ома гласит, что:

    V = i R

    Сопротивление — это свойство цепи, которое противодействует потоку электронов. через провод.Это аналог трения в механической системе или аэродинамической системе. тащить, тянуть. Сопротивление измеряется в Ом и зависит от геометрия резистора и материал, из которого он изготовлен. На атомном уровне свободные электроны в материале находятся в постоянном случайном движении, постоянно сталкиваясь друг с другом и с окружающими атомами материала. При приложении электрического поля электроны преимущественно движутся в направлении, противоположном полю.Атомы образуют матрицу, через которую электроны двигаться. В зависимости от шага, размера и ориентации матрицы скорость потока электронов будет меняться. Разные материалы имеют разные значения электропроводности . Удельное сопротивление материала является обратной величиной проводимости и обозначается rho . Если материал имеет длину l и площадь поперечного сечения A , сопротивление равно предоставлено:

    R = (rho * l) / А

    Поскольку электроны движутся через материал, сталкиваясь друг с другом и с атомной матрицей, электроны генерируют случайную тепловую энергию или тепло.2 р

    Таким образом, резистор имеет два номинала: 1) его омическое значение и 2) его способность рассеивать мощность.

    Потому что сопротивление зависит от геометрии резистора или провода, а геометрия можно изменить приложенной силой, мы можем построить электрическую цепь для обнаружения сил по изменению сопротивления. Электрический тензодатчики — один из самых распространенных типов инструментов, используемых в испытания в аэродинамической трубе.При построении практической схемы обычно используется более одного резистора. Резисторы может быть подключен к параллельно или в серия с источником питания. Специальная схема, называемая Мост Уитстона используется при испытаниях в аэродинамической трубе для устранить температурную погрешность в тензодатчиках.


    Деятельность:


    Навигация ..

    Руководство для начинающих Домашняя страница
    Калькулятор закона

    Ом

    Сопротивление



    Рассчитать Прозрачный

    Закон Ома — важный фундаментальный закон физики и электричества.Его предложил немецкий физик Георг Симон Ом.

    Закон Ома гласит, что:

    Ток, протекающий по цепи с определенным сопротивлением, прямо пропорционален разности напряжений в двух точках.

    В форме выражения закон Ома гласит:

    R = V / I, где V, I и R — напряжение, ток и сопротивление данной цепи соответственно.

    Закон Ома популярен во всех его трех формах: V = IR, I = V / R и R = V / I

    В этом выражении нам нужно соблюдать три основных понятия электричества: напряжение, ток и сопротивление электрической цепи.

    Позвольте нам лучше понять эти термины здесь:

    Электрическая схема

    Это путь, по которому различные электрические компоненты, такие как источник энергии и электрические приборы, работающие с использованием энергии, соединяются через электрический провод.

    Обратите внимание, что ток течет только в замкнутых цепях, а это значит, что для протекания тока должен быть замкнутый путь.

    В электрической цепи может быть много типов элементов: потребляющие энергию, генерирующие энергию, сопротивления, индуктивности, емкости и многие другие.

    Обратите внимание, что закон Ома действителен только для электрических цепей, в которых есть чистое сопротивление.

    Напряжение

    Для протекания тока должна быть разница в потенциале или электрическом заряде. Например, возьмите аналогию с потоком воды из одной области в другую. Вода течет только там, где есть разница в высоте или давлении между участками. Иначе вода не потечет.

    Аналогично, чтобы между ними протекал ток, между ними должна быть разница в электрическом потенциале или заряде.Эта разница в заряде называется напряжением между этими двумя точками. Чем выше разность потенциалов или напряжение между двумя точками. Так гласит закон Ома.

    • Единица измерения напряжения — вольт, обозначается буквой «V».

    • Понятие напряжения было впервые изучено и объяснено итальянским физиком Алессандро Вольта, создателем химических батарей.

    • Напряжение измеряется прибором под названием вольтметр.

    Текущий

    Ток — это поток электрического заряда.Все мы знаем, что электроны несут ответственность за протекание тока. При возбуждении из-за любой формы внешней энергии, такой как свет, тепло, магнетизм или электрический заряд, электроны некоторых веществ получают энергию и разрывают свои связи, становятся свободными электронами, и их заряд течет по цепи, к которой они подключены. Этот поток заряда и составляет электрический ток.

    • Единицей измерения электрического тока является «ампер» или «ампер (-ы)». Обозначается буквой «Я» или «Я».

    • Открытие электричества приписывают многим великим ученым — Бенджамину Франклину, Фалесу, Гилберту, Алессандро Вольта, Томасу Альва Эдисону и Николе Тельсе.

    • Ток измеряется амперметром.

    Каждый металл обладает определенной способностью … приводить в движение электрическую жидкость. — Алессандро Вольта

    Сопротивление

    Природа каждого электрического проводника — препятствовать свободному протеканию тока через него.Это называется его сопротивлением. Это различно для каждого проводящего материала или проводника и является свойством его параметра, называемого удельным электрическим сопротивлением, обозначаемого греческой буквой ρ.

    Сопротивление проводника, обозначенное R, определяется как R = ρ x l / A, где l — длина проводника, а A — площадь поперечного сечения проводника.

    Помимо электропроводности, сопротивление материала зависит от:

    • Площадь поперечного сечения — чем больше площадь поперечного сечения, тем меньше сопротивление.

    • Длина жилы — чем больше длина, тем больше сопротивление.

    • Температура проводника — чем выше температура, тем больше свобода движения электронов, следовательно, меньше сопротивление.

    Примечание: В зависимости от вышеупомянутых параметров изменяется только сопротивление, но не удельное сопротивление. Удельное сопротивление вещества определяется его природой.

    Ключевые моменты сопротивления

    • Элемент сопротивления не может накапливать энергию.Он может только рассеивать энергию и мгновенно выполнять работу.

    • Примеры резисторов, которые мы используем в повседневной жизни, включают зарядное устройство для ноутбука, контроллер скорости вентилятора, мобильное зарядное устройство и датчики в электронных схемах.

    • Единица сопротивления — Ом, обозначается греческой буквой Ω, произносимой как Омега.

    • Сопротивление электрической цепи измеряется омметром.

    Закон Ома и расчеты электроэнергии

    Закон

    Ома не ограничивается только расчетом тока, протекающего в электрической цепи.Это также помогает в расчете мощности, потребляемой резистивным элементом в электрической цепи.

    Мощность P, потребляемая резистивным элементом, определяется как произведение падения напряжения на его выводах и тока, протекающего через него. Единица измерения мощности — Вт, обозначаемая символом W.

    .

    P = V x I, Вт

    Из закона Ома:

    Мы знаем, что V = I x R,

    Электроэнергетика

    Мощность, умноженная на время, в течение которого она используется, дает потребляемую электрическую энергию.Таким образом, электрическая энергия, потребляемая электроприбором, определяется произведением киловатт (или тысяч ватт) на время в часах.

    При следующей покупке электроприбора:

    Обратите внимание, что указано в киловатт-часах (кВтч). Приборы оцениваются в кВтч, потому что с этим устройством легче работать в повседневной жизни, чем работать с тысячами и миллионами джоулей.

    Обычная единица электроэнергии — один киловатт-час или 1 кВтч.Мы оплачиваем счет за электроэнергию в зависимости от того, сколько киловатт-часов потребили наши приборы в конкретный месяц. Хотите узнать больше о том, как фиксируются цены на электроэнергию и почему мы иногда платим такие огромные счета за электроэнергию? Узнайте больше в нашем бесплатном онлайн-калькуляторе счетов за электроэнергию.

    Несколько интересных фактов о законе Ома

    • Закон Ома впервые соблюдал Генри Кавендиш, которого приписали открытию водорода. Однако Кавендиш вообще не публиковал свои исследования закона Ома при жизни.Следовательно, закон приписывают Георгу Симону Ому, от имени которого он получил широкую известность.

    • Георг Симон Ом, отец закона Ома.
      Источник изображения: Википедия

    • Закон Ома верен только для элементов сопротивления. Для других типов элементов, имеющих индуктивность и емкость, закон Ома не действует. Такие электрические материалы, для которых закон Ома не применим, называются неомическими материалами.

    • Закон Ома применим только к цепям, работающим на постоянном токе (DC), но не к тем, которые работают с переменным током (AC).Это связано с тем, что в цепях переменного тока фигурируют индуктивность и емкость, которые не подчиняются закону Ома.

    • То, что называется сопротивлением для цепей постоянного тока, называется импедансом для цепи переменного тока. Наш бесплатный онлайн-калькулятор реактивного сопротивления поможет вам лучше.
    • Электрический прибор, который может измерять различные электрические параметры, включая сопротивление, напряжение и ток цепи, называется мультиметром.

    • На практике сопротивление — это и полезный ресурс, и потеря — мы используем сопротивление во многих формах для хороших целей, однако большее сопротивление означает большую мощность, необходимую для выполнения работы, и большие потери на нагрев.

    Как вам помогает калькулятор закона Ома от CalculatorHut?

    CalculatorHut — это идеальное место для всех ваших научных расчетов. Калькулятор закона Ома от CalculatorHut — это бесплатный онлайн-калькулятор, который позволяет мгновенно вычислить напряжение, сопротивление, ток и мощность электрической цепи!

    Вы также можете проверить огромную базу данных бесплатных онлайн-калькуляторов физики и бесплатных онлайн-калькуляторов химии у нас. Кроме того, вы также можете найти наши бесплатные онлайн-калькуляторы здоровья, бесплатные онлайн-калькуляторы транспортных средств тоже интересными и полезными!

    Если вы влюбились в какой-либо из наших калькуляторов и хотите использовать их в качестве виджетов для своего блога или веб-сайта, напишите нам на Calculatorhut @ gmail.com. Разработаем виджет абсолютно бесплатно для вас!

    Кроме того, наши бесплатные научные онлайн-калькуляторы можно носить в кармане! Наше приложение CalculatorHut можно бесплатно загрузить и использовать, и оно станет вашим универсальным решением для всех ваших расчетов.

    Мы пропустили какой-нибудь калькулятор, который вы хотели получить бесплатно? Дайте нам знать, и мы будем рады добавить его в наш огромный ассортимент из более чем 100 бесплатных научных и прочих онлайн-калькуляторов. С CalculatorHut вычисления всегда просты и увлекательны !! Удачного расчета!

    «Вначале сопротивляться легче, чем в конце.»- Леонардо да Винчи

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *