Закон ома для участка цепи и полной: Закон Ома для участка цепи и для полной цепи – в чем разница | Лампа Эксперт

Содержание

Закон Ома для участка цепи и для полной цепи – в чем разница | Лампа Эксперт

Закон Ома для участка цепи знают, пожалуй, все, кто что-то помнит из школьного курса физики. А вот закон для полной цепи знают далеко не все. А многие из тех, кто знают, с гордостью утверждают, что закон для участка – это «неполный закон Ома». Давайте попробуем выяснить, действительно ли он неполный и бывают ли вообще неполные законы.

Для участка цепи

Еще этот закон называют законом для замкнутой цепи. Для того, чтобы в цепи протекал ток, она должна быть замкнутой и иметь источник этого самого тока. Предположим, в нашем распоряжении есть гальваническая (аккумуляторная – не суть важно) батарея и лампочка, выступающая в роли нагрузки. Подключаем лампочку к батарее, через нее начинает течь ток, который зависит от приложенного к ней напряжения и сопротивления спирали. Чем выше напряжение, тем выше ток. Чем выше сопротивление, тем ниже ток. Это можно выразить следующей формулой, которая и выражает закон Ома для участка цепи:

Закон Ома для участка цепи

Закон Ома для участка цепи

Где:

  • I – ток, протекающий по нагрузке;
  • U – напряжение, приложенное к нагрузке;
  • R – сопротивление нагрузки.

Вполне очевидно, что для того, чтобы ток появился, на концах нагрузки должна быть разность потенциалов U. Иначе I будет равен нулю.

Для полной цепи

Но тот же ток протекает не только через нагрузку, но и через источник питания. Значит на его «пути» встретится не только сопротивление нагрузки, но и сопротивление источника питания.

Важно! Сопротивление любого источника питания никогда не может быть равно нулю. Сопротивление электролита, к примеру или сопротивление соединительных проводов до лампочки, которое мы не учитывали в законе для участка «лампочка».

Для источника питания действует то же правило – для протекания через него тока необходима разница потенциалов. Таким образом, мы получаем как бы два закона Ома для двух участков — один нагрузка, другой источник питания. Следовательно для поддержания тока в полной цепи ЭДС источника питания должен иметь следующую величину:

E=I*r+I*R

Где:

  • Е – ЭДС источника;
  • I – ток, протекающий по полной цепи;
  • R – сопротивление нагрузки;
  • R – внутреннее сопротивление источника.

Преобразуем формулу и получим:

Закон Ома для полной цепи

Закон Ома для полной цепи

Это и есть закон Ома для полной цепи. Разница очевидна. Вторая формула сложнее и учитывает больше значений. Ну а для участка цепи она выглядит скромно. Наверное поэтому ее и называют неполным законом?

Вывод. Тем, кто называет закон Ома для участка цепи неполным, желательно знать, что «неполных» законов не бывает. Есть ЗАКОНЫ и все. Просто законы эти разные, и применяются для решения различных задач. Но они не делятся на «полные» и «неполные».

Закон Ома для полной цепи

Зако́н Ома — это физический закон, определяющий связь между напряжением, силой тока и сопротивлением проводника в электрической цепи. Назван в честь его первооткрывателя Георга Ома. Суть закона проста: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению между концами проводника, если при прохождении тока свойства проводника не изменяются. Следует также иметь в виду, что закон Ома является фундаментальным и может быть применён к любой физической системе, в которой действуют потоки частиц или полей, преодолевающие сопротивление. Его можно применять для расчёта гидравлических, пневматических, магнитных, электрических, световых, тепловых потоков и т. д., также, как и Правила Кирхгофа, однако, такое приложение этого закона используется крайне редко в рамках узко специализированных расчётов.

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

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

История закона Ома

Георг Ом, проводя эксперименты с проводником, установил, что сила тока I в проводнике пропорциональна напряжению U, приложенному к его концам:

,

или

.

Коэффициент пропорциональности назвали электропроводностью, а величину принято именовать электрическим сопротивлением проводника.

Закон Ома был открыт в 1827 году.

Закон Ома в интегральной форме

Схема, иллюстрирующая три составляющие закона Ома

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

Закон Ома для участка электрической цепи имеет вид:

U = RI

где:

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

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

,

где:

Закон Ома в дифференциальной форме

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

где:

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

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

Закон Ома для переменного тока

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

где:

  • U = U0eiωt — напряжение или разность потенциалов,
  • I — сила тока,
  • Z = Reiδ — комплексное сопротивление (импеданс),
  • R = (Ra2+Rr2)1/2 — полное сопротивление,
  • Rr = ωL — 1/ωC — реактивное сопротивление (разность индуктивного и емкостного),
  • Rа — активное (омическое) сопротивление, не зависящее от частоты,
  • δ = —arctg Rr/Ra — сдвиг фаз между напряжением и силой тока.

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

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

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

Объяснение закона Ома

Закон Ома можно просто объяснить при помощи теории Друде

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Закон Ома для участка цепи | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Закон Ома для однородного участка элект­рической цепи кажется до­вольно простым: сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна на­пряжению на концах этого участка и об­ратно пропорциональна его сопротивлению:

I = U / R,

где I —сила тока в участке цепи; U — на­пряжение на этом участке; R — сопротив­ление участка.

После известных опытов Эрстеда, Ам­пера, Фарадея возник вопрос: как зависит ток от рода и характеристик источника то­ка, от природы и характеристик провод­ника, в котором существует ток. Попытки установить такую зависимость удались лишь в 1826—1827 гг. немецкому физику, учи­телю математики и физики Георгу Симону

Ому (1787—1854). Он разработал установку, в которой в значительной степени можно было устранить внешние влияния на ис­точник тока, исследуемые проводники и т. п. Следует также иметь в виду: для многих ве­ществ, которые проводят электрический ток, закон Ома вообще не выполняется (полу­проводники, электролиты). Металлические же проводники при нагревании увеличи­вают свое сопротивление.

Ом (Ohm) Георг Симон (1787—1854) — немецкий физик, учитель математики и физики, член-корреспондент Берлин­ской АН (1839). С 1833 г. профессор и с 1839 г. ректор Нюрнбергской высшей по­литехнической школы, в 1849—1852 гг.— профессор Мюнхенского университе­та. Открыл законы, названные его име­нем, для однородного участка цепи и для полной цепи, ввел понятие элект­родвижущей силы, падения напряже­ния, электрической проводимости. В 1830 г. произвел первые измерения электродвижущей силы источника тока.

В формулу закона Ома для однородного участка цепи входит напряжение U, которое измеряется работой, выполняемой при пе­ренесении заряда в одну единицу в данном участке цепи:

U = A / q,

где A — работа в джоулях (Дж), заряд q — в кулонах (Кл), а на­пряжение U — в вольтах (В).

Из формулы для закона Ома можно лег­ко определить значение сопротивления для участка цепи:

R = U / I.

Если напряжение определено в вольтах, а сила тока — в амперах, то значение со­противления получается в омах (Ом):

Ом = В/А.

На практике часто используются меньшие или большие единицы для измерения сопро­тивления: миллиом (1мОм = 10 Ом), килоом (1кОм = 103 Ом), мегаом (1МОм = 106 Ом) и т. п. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Закон Ома для однородного участка цепи можно выразить через плотность тока и на­пряженность электрического поля в нем. В самом деле, с одной стороны, I = jS, а с дру­гой — I = (φ1 — φ2) / R = —Δφ / R. Если имеем однородный проводник, то и напряженность элект­рического поля в нем будет одинаковой и равной E = —Δφ / l. Вместо R подставляем его значение ρ • l / S и получаем:

j = —Δφ / ρl = (-1 / ρ) • (Δφ / l) = (1 / ρ) • E =

σE.

Учитывая, что плотность тока и напряженность поля величины векторные, имеем закон Ома в наиболее общем виде:

j̅ = σ͞E.

Это — одно из важнейших уравнений электродинамики, оно справедливо в любой точке электрического поля.

На этой странице материал по темам:
  • Физика закон ома формула

  • Выберите закон ома для участка цкпи

  • Шпаргалки: закон ома для участка цепи

  • Закон ома для неоднородного участка цепи реферат

  • Закон ома для полной цепи краткий конспект

Вопросы по этому материалу:
  • Какие электрические величины и как объединяет между собой за­кон Ома для однородного участка цепи?

  • Что такое электрическое напряжение?

  • Как определяется сопротивление проводников?

  • Как формулируется закон Ома для каждой точки проводника с током, который объединяет такие электрические величины: плотность тока, удельные сопротивление или электропроводимость вещества проводника и напряженность электрического поля в данной точке проводника?

Закон ома для полной цепи

Закон Ома для участка цепи и полной цепи: формулы и определения

  • Блог
  • Закон Ома для участка цепи и полной цепи: формулы и определения

Немецкий физик Георг Симон Ом (1787—1854) открыл основной закон электрической цепи.

Закон Ома для участка цепи: 

Определение: Cила тока I на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению U на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлению R.

  • I — сила тока  (в системе СИ измеряется — Ампер)
    • Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.
    • Формула: I=frac{U}{R}
  • U — напряжение  (в системе СИ измеряется — Вольт)
    • Падение напряжения на участке проводника равно произведению силы тока в проводнике на сопротивление этого участка.
    • Формула: U=IR
  • R — электрическое сопротивление (в системе СИ измеряется — Ом). 
    • Электрическое сопротивление R это отношение напряжения на концах проводника к силе тока, текущего по проводнику.
    • Формула R=frac{U}{I}
  • Определение единицы сопротивления — Ом 

    Ом представляет собой электрическое сопротивление участка проводника, по которому при напряжении 1(Вольт) протекает ток 1 (Ампер).

    Закон Ома для полной цепи

    Определение: Сила тока в цепипропорциональна действующей в цепи ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника

    Формула I=frac{varepsilon}{R+r}

    • varepsilon — ЭДС источника напряжения, В;
    •  I — сила тока в цепи, А;
    •  R — сопротивление всех внешних элементов цепи, Ом;
    • r — внутреннее сопротивление источника напряжения, Ом.

    Как запомнить формулы закона Ома

    Треугольник Ома поможет запомнить закон. Нужно закрыть искомую величину, и два других символа дадут формулу для её вычисления.

    .

    • U — электрическое напряжение;
    • I — сила тока;
    • P — электрическая мощность;
    • R — электрическое сопротивление

    Смотри также:

    • Первый закон Ньютона
    • Второй закон Ньютона
    • Третий закон Ньютона

    Для закрепления своих знаний решай задания и варианты ЕГЭ по физике с ответами и пояснениями.

    Закон Ома для участка цепи

    Тип урока: Комбинированный.

    Вид урока: Изучение нового материала.

    Цели урока:

    Образовательная: установить зависимость между силой тока, напряжением на однородном участке электрической цепи и сопротивлением этого участка.

    Развивающая:

    • развивать умения наблюдать, сопоставлять, сравнивать и обобщать результаты экспериментов;
    • продолжить формирование умений пользоваться теоретическими и экспериментальными методами физической науки для обоснования выводов по изучаемой теме и для решения задач.

    Воспитательная: развивать познавательный интерес к предмету, тренировка рационального метода запоминания формул.

    Задачи урока.

    • Усвоить, что сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах проводника, если при этом сопротивление проводника не меняется;
    • Усвоить, что сила в участке цепи обратно пропорциональна его сопротивлению, если при этом напряжение остается постоянным;
    • Знать закон Ома для участка цепи;
    • Уметь определять силу тока; напряжения по графику зависимости между этими величинами и по нему же – сопротивление проводника;
    • Уметь наблюдать, сопоставлять, сравнивать и обобщать результаты демонстрационного эксперимента;
    • Уметь применять закон Ома для участка цепи при решении задач;
    • Отрабатывать навыки проверки размерности;
    • Отрабатывать навыки соотношения полученных результатов с реальными значениями величин.

    Оборудование.

    Демонстрационные амперметр и вольтметр, источник тока В-24, ключ, соединительные провода, демонстрационный магазин сопротивления, ТСО, экран, магнитная доска, магниты, портрет Ома, таблицы с формулами.

    Ход урока

    1. Организационный момент.

    Учитель: Здравствуйте, садитесь (дежурный, отсутствующие).

    2. Этап актуализации знаний.

    С целью проверки качества усвоения знаний проводится дидактическая игра “Проверь себя!”. Игра состоит из двух частей. В первой части работы дети выбирают обозначение, формулу, единицы измерения, прибор для измерения одной из основных характеристик тока. Во второй части учащиеся заполняют пропуски в таблице. Класс делится на три варианта. Каждому варианту дается определенное задание. Оценивание работ проводится методом взаимопроверки.

    3. Мотивационный этап.

    На предыдущих занятиях мы рассмотрели три величины, с которыми мы имеем дело в любой электрической цепи, – это … (Сила тока, напряжение и сопротивление). Но в жизни и на практике недостаточно знать в отдельности физические величины, характеризующие электрические цепи, их надо рассматривать во взаимозависимости. Вот взаимозависимость мы и будем раскрывать сегодня на уроке.

    Запишите тему нашего урока: “Закон Ома для участка цепи”.

    О значении исследований Георга Ома точно сказал профессор физики Мюнхенского университета Ломмель Эуген Корнелиус Йозеф при открытии памятника ученому в 1895 году “Открытие Ома было ярким факелом, осветившим ту область электричества, которая до него была окутана мраком. Ом указал единственно правильный путь через непроходимый лес непонятных фактов. Замечательные успехи в развитии электротехники, за которыми мы с удивлением наблюдали в последние десятилетия, могли быть достигнуты только на основе открытия Ома. Лишь тот в состоянии господствовать над силами природы и управлять ими, кто сумеет разгадать законы природы. Ом вырвал у природы так долго скрываемую тайну и передал ее в руки современников”.

    Вопрос: Какую так долго скрываемую тайну Ом вырвал у природы и передал ее в руки современников? Давайте же выясним это.

    4. Этап изучения нового материала.

    На сегодняшнем уроке нам необходимо решить следующую задачу: выяснить, как зависит сила тока на участке цепи от приложенного напряжения и величины сопротивления одновременно. Это является главной целью нашего урока.

    Итак, работу на сегодняшнем уроке будем проводить по этапам.

    1) Сначала установим зависимость силы тока от напряжения, запишем математически эту зависимость и проверим на опыте.

    2) Установим зависимости между силой тока и сопротивлением, при постоянном напряжении; запишем результаты в таблицу, сделаем вывод о характере этой зависимости.

    3) Сделаем общий вывод о том, как зависит сила тока одновременно от напряжения и сопротивления, т.е. решим основную задачу урока.

    Этапы:

    1. Установим зависимость силы тока от напряжения на опыте.

    а) На демонстрационной доске собрана цепь: источник тока, реостат, амперметр, резистор, вольтметр, ключ.

    б) Чертим схему цепи на доске.

    в) Включаю цепь. Вольтметр показывает 2В. Какую силу тока показывает амперметр? 0,4А.

    Увеличиваю напряжение до – 3В. Изменились ли показания амперметра? Да, сила тока в цепи 0,6А.

    Увеличиваю напряжение до – 4В. Как изменилась сила тока? Увеличилась, сила тока в цепи 0,8А.

    Запишем полученные результаты в таблицу и начертим график:

    U, В

    I, А

    0,4А

    0,6А

    0,8А

    Увеличивается напряжение, сила тока тоже увеличивается – I U.

    Изменилось ли сопротивление проводника? Нет, оно постоянно: R= cons t.

    Вывод 1. При R=const, I ~ U.

    2.

    Установим зависимость между силой тока и сопротивлением.

    а) Подумайте и скажите: будет ли одинаковой сила тока в проводнике с большим сопротивлением и в проводнике с маленьким сопротивлением? Сила тока будет разная. А в каком случае сила тока будет меньше? Где больше R.

    б) Итак, давайте убедимся в этом на опыте. На столе собрана цепь: источник тока, магазин сопротивлений, амперметр, вольтметр, ключ.

    б) Чертим схему цепи на доске.

    в) Установим зависимость между I и R, при U=const. Начертим таблицу в тетрадь и будем ее заполнять по ходу опыта.

    U, В

    R, Ом

    4Ом

    2Ом

    1Ом

    I, А

    Сейчас общее сопротивление составляет 4 Ом, подано напряжение 5В. Какой ток в цепи? I = 1 А

    Уменьшаем сопротивление до 2 Ом, не меняя напряжение, какой ток в цепи сейчас? I = 2 А. Теперь сопротивление равно1 Ом, напряжение по прежнему не меняем. Как изменилась сила тока? I = 4 А

    Итак, глядя на таблицу, что можно сказать о зависимости между силой тока и сопротивлением? Начертим график.

    Вывод 2: При U= const I 1/R

    3.

    Сделаем общий вывод о том, как зависит сила тока I одновременно от U и R.

    Мы уже знаем две зависимости. И теперь мы объединим эти зависимости в одну формулу. Мы получим с вами один из основных законов электрического тока, который называется законом Ома:

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

    “Ом вырвал у природы так долго скрываемую тайну и передал ее в руки современников” в 1827 году. Ему было 38 лет.

    Пользуясь этим законом, мы можем рассчитать силу тока, зная напряжение и сопротивление, то есть, зная две величины, мы всегда можем найти третью.

    5. Этап применения нового знания

    Итак, ребята, между какими величинами устанавливает зависимость закон Ома?

    • между силой тока, напряжением и сопротивлением.

    Как зависит сила тока от напряжения?

    • Прямо пропорционально.

    Как зависит сила тока от сопротивления?

    • обратно пропорционально.

    Как формулируется закон Ома?

    Давайте решим задачи:

    • на графики зависимости;
    • комбинированная задача.

    1.

    2. 

    6. Первичная проверка полученных знаний

    С целью проверки усвоения первичных знаний используются две задачи. Класс делится на два варианта. На доске высвечиваются условия задач. Проверка производится методом взаимопроверки.

    7. Домашнее задание:

    1. §§43, 44. Прочитать;

    2. Упр. 20 (1, 2, 3) стр.88; Упр. 21 (2, 4, 6, 7) стр. 91.

    3. Подготовить историческую справку об ученых, чьи имена очень тесно связаны с законом Ома.

    Литература:

  • А.В. Пёрышкин //Учебник для образовательных учреждений//Физика 8 класс//Москва, Дрофа, 2004.
  • А.В. Усова//Самостоятельная работа учащихся по физике в средней школе//Москва, Просвещение, 1981.
  • Р.Д. Минькова, Е.Н. Панаиоти//Теоритическое и поурочное планирование по физике//Москва, Экзамен, 2004.
  • Л.И. Резников//Графический метод в преподавании физики//Учпедгиз//1960.
  • В.П. Орехова, А.В. Усова//Преподавание физики//Москва, Просвещение, 1998.
  • М.Е. Тульчинский. Качественные задачи по физике в 6 – 7 классах. Пособие для учителей. – М.:Просвещение, 1976. – 127 с.
  • http://scilib.narod.ru/Technics/Ilyin_1953/Ilyin1953.htm
  • http://rumahkimia.wordpress.com
  • http://nauka.relis.ru/40/0103/hitr-2.GIF
  • http://tvnovotech.ru/elka72/news.php?post=389
  • http://diod.ucoz.ru/load
  • http://www.edu.delfa.net/Interest/biography/l/lommel.htm
  • Презентация

    Сопротивление и простые схемы – Школа физики

    Резюме

    • Объясните происхождение закона Ома.
    • Расчет напряжения, тока или сопротивления по закону Ома.
    • Объясните, что такое омический материал.
    • Опишите простую схему.

    Что управляет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, настенные розетки и т. д., которые необходимы для поддержания тока. Все такие устройства создают разность потенциалов и в широком смысле называются источниками напряжения.Когда источник напряжения подключен к проводнику, он применяет разность потенциалов [латекс]{В}[/латекс], которая создает электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на заряды, вызывая ток.

    Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению [латекс]{В}[/латекс]. Немецкий физик Георг Симон Ом (1787–1854) первым экспериментально продемонстрировал, что сила тока в металлической проволоке прямо пропорциональна приложенному напряжению :

    .

    [латекс] {I \ propto V}.[/латекс]

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

    Если напряжение управляет током, что этому препятствует? Электрическое свойство, препятствующее току (грубо похожее на трение и сопротивление воздуха), называется сопротивлением RR размером 12{R} {}. Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами в веществе передают энергию веществу и ограничивают ток.Сопротивление определяется как обратно пропорциональное току, или

    [латекс] {I \ propto} [/латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {1} {R}}. [/латекс]

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

    [латекс] {I =} [/латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {V} {R}}. [/латекс]

    Это соотношение также называют законом Ома. Закон Ома в этой форме действительно определяет сопротивление для определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не является универсальным.Многие вещества, для которых выполняется закон Ома, называются омическими. К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах. Омические материалы обладают сопротивлением [латекс]{R}[/латекс], которое не зависит от напряжения [латекс]{В}[/латекс] и тока [латекс]{I}[/латекс]. Объект, имеющий простое сопротивление, называется резистором , даже если его сопротивление невелико. Единицей сопротивления является ом, который обозначается символом [латекс]\Омега[/латекс] (греческая омега в верхнем регистре).Перестановка [латекс]{I = V/R}[/латекс] дает [латекс]{R = V/I}[/латекс], поэтому единицами сопротивления являются 1 Ом = 1 вольт на ампер:

    [латекс] {1 \; \ Omega = 1} [/ латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {V} {A}} [/ латекс]

    На рис. 1 показана схема простой цепи. Простая схема имеет один источник напряжения и один резистор. Можно предположить, что провода, соединяющие источник напряжения с резистором, имеют незначительное сопротивление, или их сопротивление может быть включено в [латекс]{R}[/латекс].

    Рис. 1. Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь для протекания тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими проводами), соединяющими нагрузку с клеммами батареи, представленными красными параллельными линиями. Зигзагообразный символ представляет одиночный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения.

    Пример 1: расчет сопротивления: автомобильная фара

    Чему равно сопротивление автомобильной фары, через которую протекает ток 2,50 А при подаче на нее напряжения 12,0 В?

    Стратегия

    Мы можем преобразовать закон Ома в соответствии с формулой [latex]{I=V/R}[/latex] и использовать его для определения сопротивления.

    Раствор

    Перестановка [латекс]{I = V/R}[/латекс] и подстановка известных значений дает

    [латекс] {R =} [/ латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {V} {I}} [/ латекс] [латекс] {=} [/ латекс] [латекс] {\ гидроразрыва {12,0 \; \ text{V}}{2,50 \;\text{A}}}[/latex] [латекс]{= 4,80 \;\Omega }[/latex]

    Обсуждение

    Это относительно небольшое сопротивление, но оно больше, чем холодостойкость фары. Как мы увидим в главе 20.3. Сопротивление и удельное сопротивление, сопротивление обычно увеличивается с температурой, поэтому лампочка имеет более низкое сопротивление при первом включении и будет потреблять значительно больший ток в течение короткого периода прогрева.{-5} \;\Omega}[/latex], а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомические). Сопротивление связано с формой объекта и материалом, из которого он состоит, как будет показано в главе 20.3 Сопротивление и удельное сопротивление.

    Дополнительную информацию можно получить, решая [латекс]{I = V/R}[/латекс], что дает

    [латекс]{V = ИК}.[/латекс]

    Это выражение для [латекс]{V}[/латекс] можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, вызванное протеканием тока [латекс]{I}[/латекс].Фраза [латекс]{IR}[/латекс]  падение часто используется для обозначения этого напряжения. Например, фара в примере 1 имеет падение [латекс]{ИК}[/латекс] 12,0 В. Если измерить напряжение в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается в источнике напряжения и уменьшается в конце. резистор. Напряжение аналогично давлению жидкости. Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывающему ток — поток заряда. Резистор подобен трубе, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления.Сохранение энергии имеет здесь важные последствия. Источник напряжения поставляет энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, в тепловую энергию). В простой схеме (с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, поскольку [латекс]{PE = q \Delta V}[/латекс] и тот же [латекс] Через каждый проходит {q}[/latex]. Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны.(См. рис. 2.)

    Рисунок 2. Падение напряжения на резисторе в простой цепи равно выходному напряжению батареи.

    Установление связей: сохранение энергии

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

    Исследования PhET: Закон Ома

    Посмотрите, как формула закона Ома соотносится с простой цепью. Отрегулируйте напряжение и сопротивление и посмотрите, как изменится ток в соответствии с законом Ома. Размеры символов в уравнении изменяются в соответствии с принципиальной схемой.

    Рисунок 3. Закон Ома
    • Простая цепь — это цепь, в которой есть один источник напряжения и одно сопротивление.
    • Одна формулировка закона Ома дает взаимосвязь между током [латекс]{I}[/латекс], напряжением [латекс]{В}[/латекс] и сопротивлением [латекс]{R}[/латекс] в простой цепи быть [латекс]{I = \frac{V}{R}}[/латекс].
    • Сопротивление выражается в омах ([латекс]{\Омега}[/латекс]), связанных с вольтами и амперами как [латекс]{1 \;\Омега = 1 \;\текст{В} / \текст{А} }[/латекс].
    • Падение напряжения или [латекс]{IR}[/латекс] на резисторе, вызванное протеканием через него тока, определяемое как [латекс]{V = IR}[/латекс].

    Концептуальные вопросы

    1: Падение [латекс]{ИК}[/латекс] на резисторе означает изменение потенциала или напряжения на резисторе.Изменяется ли ток при прохождении через резистор? Объяснять.

    2: Чем падение [латекс]{IR}[/латекс] в резисторе похоже на падение давления в жидкости, протекающей по трубе?

    Задачи и упражнения

    1: Какой ток протекает через лампу фонарика на 3,00 В, если ее сопротивление в горячем состоянии равно [латекс]{3,60 \;\Омега}[/латекс]?

    2: Рассчитайте эффективное сопротивление карманного калькулятора с цифрой 1.Батарея 35 В и через которую протекает 0,200 мА.

    3: Чему равно эффективное сопротивление стартера автомобиля, когда через него протекает ток 150 А, когда автомобильный аккумулятор подает на двигатель напряжение 11,0 В?

    4: Сколько вольт подается на световой индикатор DVD-плеера с сопротивлением [латекс]{140 \;\Омега}[/латекс], если через него проходит ток 25,0 мА?

    5: (a) Найдите падение напряжения в удлинителе с [латексным] {0.9 \;\Омега}[/латекс]. Какой ток протекает через изолятор, если напряжение равно 200 кВ? (Некоторые высоковольтные линии постоянного тока.)

    Глоссарий

    Закон Ома
    эмпирическое соотношение, утверждающее, что ток I пропорционален разности потенциалов В , ∝ В ; его часто записывают как I = V/R , где R — сопротивление
    .
    сопротивление
    электрическое свойство, препятствующее току; для омических материалов это отношение напряжения к току, R = V/I
    Ом
    единица сопротивления, определяемая как 1 Ом = 1 В/А
    омический
    тип материала, для которого действует закон Ома
    простая схема
    схема с одним источником напряжения и одним резистором

    Решения

    Задачи и упражнения

    1: 0.{-2} \;\Омега}[/латекс]

    5: (а) 0,300 В

    (б) 1,50 В

    (c) Напряжение, подаваемое на любой используемый прибор, уменьшается, потому что общее падение напряжения от стены до конечного выхода устройства является фиксированным. Таким образом, если падение напряжения на удлинителе велико, падение напряжения на устройстве значительно уменьшается, поэтому выходная мощность устройства может быть значительно снижена, что снижает способность устройства работать должным образом.

     

    Сопротивление и простые схемы – Школа физики

    Резюме

    • Объясните происхождение закона Ома.
    • Расчет напряжения, тока или сопротивления по закону Ома.
    • Объясните, что такое омический материал.
    • Опишите простую схему.

    Что управляет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, настенные розетки и т. д., которые необходимы для поддержания тока.Все такие устройства создают разность потенциалов и в широком смысле называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он прикладывает разность потенциалов $latex \boldsymbol{V} $, которая создает электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на заряды, вызывая ток.

    Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению $latex \boldsymbol{V} $. Немецкий физик Георг Симон Ом (1787–1854) первым экспериментально продемонстрировал, что сила тока в металлической проволоке прямо пропорциональна приложенному напряжению :

    .

    $латекс \boldsymbol{I \propto V}.$

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

    Если напряжение управляет током, что этому препятствует? Электрическое свойство, препятствующее току (грубо похожее на трение и сопротивление воздуха), называется сопротивлением RR размером 12{R} {}. Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами в веществе передают энергию веществу и ограничивают ток.Сопротивление определяется как обратно пропорциональное току, или

    $латекс \boldsymbol{I \propto} $

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

    $латекс \boldsymbol{I =} $

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

    $латекс \boldsymbol{1 \;\Omega = 1} $

    На рис. 1 показана схема простой цепи.Простая схема имеет один источник напряжения и один резистор. Провода, соединяющие источник напряжения с резистором, можно считать имеющими пренебрежимо малое сопротивление, либо их сопротивление можно включить в $latex \boldsymbol{R} $.

    Рисунок 1. Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь для протекания тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими проводами), соединяющими нагрузку с клеммами батареи, представленными красными параллельными линиями. Зигзагообразный символ представляет одиночный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения.

    Пример 1: расчет сопротивления: автомобильная фара

    Чему равно сопротивление автомобильной фары, через которую протекает ток 2,50 А при подаче на нее напряжения 12,0 В?

    Стратегия

    Мы можем преобразовать закон Ома в соответствии с формулой $latex \boldsymbol{I=V/R} $ и использовать его для определения сопротивления.12 \;\Omega} $ или больше.{-5} \;\Omega} $, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомические). Сопротивление связано с формой объекта и материалом, из которого он состоит, как будет показано в главе 20.3 Сопротивление и удельное сопротивление.

    Дополнительная информация получена путем решения $latex \boldsymbol{I = V/R} $, что дает

    $латекс \boldsymbol{V = IR}.$

    Это выражение для $latex \boldsymbol{V} $ можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, вызванное протеканием тока $latex \boldsymbol{I} $.Фраза $latex \boldsymbol{IR} $  drop часто используется для обозначения этого напряжения. Например, фара в примере 1 имеет $латексное \boldsymbol{IR} $ падение напряжения, равное 12,0 В. Если измерить напряжение в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается на источнике напряжения и уменьшается на резисторе. Напряжение аналогично давлению жидкости. Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывающему ток — поток заряда. Резистор подобен трубе, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления.Сохранение энергии имеет здесь важные последствия. Источник напряжения поставляет энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, в тепловую энергию). В простой схеме (с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, поскольку $latex \boldsymbol{PE = q \Delta V} $, и тот же $latex \boldsymbol{ q} $ проходит через каждый. Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны.(См. рис. 2.)

    Рисунок 2. Падение напряжения на резисторе в простой цепи равно выходному напряжению батареи.

    Установление связей: сохранение энергии

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

    Исследования PhET: Закон Ома

    Посмотрите, как формула закона Ома соотносится с простой цепью. Отрегулируйте напряжение и сопротивление и посмотрите, как изменится ток в соответствии с законом Ома. Размеры символов в уравнении изменяются в соответствии с принципиальной схемой.

    Рисунок 3. Закон Ома
    • Простая цепь — это цепь, в которой есть один источник напряжения и одно сопротивление.
    • Одно из утверждений закона Ома дает отношение между током $latex \boldsymbol{I} $, напряжением $latex \boldsymbol{V} $ и сопротивлением $latex \boldsymbol{R} $ в простой цепи как $latex \boldsymbol {I = \frac{V}{R}} $.
    • Сопротивление выражается в омах ($latex \boldsymbol{\Omega}$), связанных с вольтами и амперами как $latex \boldsymbol{1 \;\Omega = 1 \;\textbf{V} / \textbf{A}} $.
    • Падение напряжения или $latex \boldsymbol{IR} $ на резисторе, вызванное протеканием через него тока, определяемое как $latex \boldsymbol{V = IR} $.

    Концептуальные вопросы

    1: Падение $latex \boldsymbol{IR} $ на резисторе означает изменение потенциала или напряжения на резисторе.Изменяется ли ток при прохождении через резистор? Объяснять.

    2: Чем падение $latex \boldsymbol{IR} $ в резисторе похоже на падение давления в жидкости, протекающей по трубе?

    Задачи и упражнения

    1: Какой ток протекает через лампу фонарика на 3,00 В, если ее сопротивление в горячем состоянии равно $latex \boldsymbol{3,60 \;\Omega } $?

    2: Рассчитайте эффективное сопротивление карманного калькулятора с цифрой 1.Батарея 35 В и через которую протекает 0,200 мА.

    3: Чему равно эффективное сопротивление стартера автомобиля, когда через него протекает ток 150 А, когда автомобильный аккумулятор подает на двигатель напряжение 11,0 В?

    4: Сколько вольт подается на световой индикатор DVD-плеера с сопротивлением $latex \boldsymbol{140 \;\Omega} $, если через него проходит ток 25,0 мА?

    5: (a) Найдите падение напряжения в удлинителе с $latex \boldsymbol{0.9 \;\Омега}$. Какой ток протекает через изолятор, если напряжение равно 200 кВ? (Некоторые высоковольтные линии постоянного тока.)

    Глоссарий

    Закон Ома
    эмпирическое соотношение, утверждающее, что ток I пропорционален разности потенциалов В , ∝ В ; его часто записывают как I = V/R , где R — сопротивление
    .
    сопротивление
    электрическое свойство, препятствующее току; для омических материалов это отношение напряжения к току, R = V/I
    Ом
    единица сопротивления, определяемая как 1 Ом = 1 В/А
    омический
    тип материала, для которого действует закон Ома
    простая схема
    схема с одним источником напряжения и одним резистором

    Решения

    Задачи и упражнения

    1: 0.{-2} \;\Омега} $

    5: (а) 0,300 В

    (б) 1,50 В

    (c) Напряжение, подаваемое на любой используемый прибор, уменьшается, потому что общее падение напряжения от стены до конечного выхода устройства является фиксированным. Таким образом, если падение напряжения на удлинителе велико, падение напряжения на устройстве значительно уменьшается, поэтому выходная мощность устройства может быть значительно снижена, что снижает способность устройства работать должным образом.

     

    %PDF-1.5 % 1 0 объект> эндообъект 2 0 объект> эндообъект 3 0 объект> эндообъект 4 0 объект поток конечный поток эндообъект внешняя ссылка 0 5 0000000000 65535 ф 0000000016 00000 н 0000000075 00000 н 0000000120 00000 н 0000000210 00000 н трейлер ]>> startxref 3379 %%EOF 1 0 объект> эндообъект 2 0 объект> эндообъект 3 0 объект> эндообъект 5 0 объект null эндообъект 6 0 объект> эндообъект 7 0 объект> эндообъект 8 0 объект> эндообъект 9 0 obj>/Font>/XObject>/ProcSet[/PDF/Text/ImageB]/ExtGState>>> эндообъект 10 0 объект> эндообъект 11 0 объект> эндообъект 12 0 объект> эндообъект 13 0 obj>/Width 518/Height 281/BitsPerComponent 1/ImageMask true/Type/XObject/Subtype/Image>>stream [email protected]» («p H:ndWH+zڴ~Mmu [email protected] 7KCWgn&ۢ[г.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.