Закон Ома. Формула Закона Ома

Закон Ома, основанный на опытах, представляет собой в электротехнике основной закон, который устанавливает связь силы электрического тока с сопротивлением и напряжением.

Появление смартфонов, гаджетов, бытовых приборов и прочей электротехники коренным образом изменило облик современного человека. Приложены огромные усилия, направленные на исследование физических закономерностей для улучшения старой и создания новой техники. Одной из таких зависимостей является закон Ома.

Георг Симон Ом

Закон Ома – полученный экспериментальным путём (эмпирический) закон, который устанавливает связь силы тока в проводнике с напряжением на концах проводника и его сопротивлением, был открыт в 1826 году немецким физиком-экспериментатором Георгом Омом.

Строгая формулировка закона Ома может быть записана так: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах (разности потенциалов) и обратно пропорциональна сопротивлению этого проводника.

Формула закона Ома записывается в следующем виде:

где

I – сила тока в проводнике, единица измерения силы тока — ампер [А];

U – электрическое напряжение (разность потенциалов), единица измерения напряжения- вольт [В];

R – электрическое сопротивление проводника, единица измерения электрического сопротивления — ом [Ом].

Согласно закону Ома, увеличение напряжения, например, в два раза при фиксированном сопротивлении проводника, приведёт к увеличению силы тока также в два раза

И напротив, уменьшение тока в два раза при фиксированном напряжении будет означать, что сопротивление увеличилось в два раза.

Рассмотрим простейший случай применения закона Ома. Пусть дан некоторый проводник сопротивлением 3 Ом под напряжением 12 В. Тогда, по определению закона Ома, по данному проводнику течет ток равный:

Существует мнемоническое правило для запоминания этого закона, которое можно назвать треугольник Ома. Изобразим все три характеристики (напряжение, сила тока и сопротивление) в виде треугольника. В вершине которого находится напряжение, в нижней левой части – сила тока, а в правой – сопротивление.

Правило работы такое: закрываем пальцем величину в треугольнике, которую нужно найти, тогда две оставшиеся дадут верную формулу для поиска закрытой.

Где и когда можно применять закон Ома?

Нужна помощь в написании работы?

Закон Ома в упомянутой форме справедлив в достаточно широких пределах для металлов. Он выполняется до тех пор, пока металл не начнет плавиться. Менее широкий диапазон применения у растворов (расплавов) электролитов и в сильно ионизированных газах (плазме).

Работая с электрическими схемами, иногда требуется определять падение напряжения на определенном элементе. Если это будет резистор с известной величиной сопротивления (она проставляется на корпусе), а также известен проходящий через него ток, узнать напряжение можно с помощью формулы Ома, не подключая вольтметр.

Значение Закона Ома

Закон Ома определяет силу тока в электрической цепи при заданном напряжении и известном сопротивлении.

Он позволяет рассчитать тепловые, химические и магнитные действия тока, так как они зависят от силы тока.

Закон Ома является чрезвычайно полезным в технике(электронной/электрической), поскольку он касается трех основных электрических величин: тока, напряжения и сопротивления. Он показывает, как эти три величины являются взаимозависимыми на макроскопическом уровне.

Если бы было можно охарактеризовать закон Ома простыми словами, то наглядно это выглядело бы так:

Из закона Ома вытекает, что замыкать обычную осветительную сеть проводником малого сопротивления опасно. Сила тока окажется настолько большой, что это может иметь тяжелые последствия.

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

Формулировка закона Ома для полных замкнутых цепей и электрических контурах

При проектировании и ремонте схем различного назначения обязательно учитывается закон Ома для полной цепи. Поэтому тем, кто собирается этим заниматься, для лучшего понимания процессов этот закон надо знать. Законы Ома разделяют на две категории:

• для отдельного участка электрической цепи;
• для полной замкнутой цепи.

В обоих случаях учитывается внутреннее сопротивление в структуре источника питания. В вычислительных расчетах используют закон Ома для замкнутой цепи и другие определения.

Общее определение, формула расчета с буквенными обозначениями

Простейшая схема с источником ЭДС

Чтобы понять закон Ома для полной цепи, для наглядности изучения рассматривается самая простая схема с минимальным количеством элементов, ЭДС и активной резистивной нагрузки. Можно прибавить в комплект соединительные провода. Для питания идеально подходит автомобильный аккумулятор 12В, он рассматривается как источник ЭДС со своим сопротивлением в элементах конструкции.

Элементы схемы

Роль нагрузки играет обычная лампа накаливания с вольфрамовой спиралью, которая имеет сопротивление в несколько десятков Ом. Данная нагрузка преобразует электрическую энергию в тепловую. Всего несколько процентов расходуются на излучение потока света. При расчете таких схем применяют закон Ома для замкнутой цепи.

Принцип пропорциональности

Экспериментальными исследованиями в процессе измерений величин при разных значениях параметров полной цепи:

• Силы тока – I А;
• Суммы сопротивлений батареи и нагрузки – R+r измеряют в омах;
• ЭДС – источник тока, обозначают как Е. измеряется в вольтах

было замечено, что сила тока имеет прямо пропорциональную зависимость относительно ЭДС и обратную пропорциональную зависимость относительно суммы сопротивлений, которые замыкаются последовательно в контуре цепи. Алгебраически это сформулируем следующим образом:

Подключение лампы к аккумуляторной батарее

Рассматриваемый пример схемы с замкнутым контуром цепи – с одним источником питания и одним внешним элементом сопротивления нагрузки в виде лампы со спиралью накаливания. При расчете сложных схем с несколькими контурами и множеством элементов нагрузки применяют закон Ома для всей цепи и другие правила. В частности надо знать законы Киргофа, понимать, что такое двухполюсники, четырехполюсники, отводящие узлы и отдельные ветви. Это требует детального рассмотрения в отдельной статье, раньше этот курс ТЭРЦ (теория электро- радиотехнических цепей) в институтах учили не менее двух лет. Поэтому ограничиваемся простым определением только для полной электрической цепи.

Особенности сопротивлений в источниках питания

Важно! Если сопротивление спирали на лампе мы видим на схеме и в реальной конструкции, то внутреннего сопротивления в конструкции гальванической батарейки, или аккумулятора, не видно. В реальной жизни, даже если разобрать аккумулятор, найти сопротивление невозможно, оно не существует как отдельная деталь, иногда его отображают на схемах.

Схема с отображением сопротивления источника ЭДС

Внутреннее сопротивление создается на молекулярном уровне. Токопроводящие материалы аккумулятора или другого источника питания генератора с выпрямителем тока не обладают 100% проводимостью. Всегда присутствуют элементы с частицами диэлектрика или металлов другой проводимости, это создает потери тока и напряжения в батарее. На аккумуляторах и батарейках нагляднее всего отображается влияние сопротивления элементов конструкции на величину напряжения и тока на выходе. Способность источника выдавать максимальный ток определяет чистота состава токопроводящих элементов и электролита. Чем чище материалы, тем меньше значение r, источник ЭДС выдает больший ток. И, наоборот, при наличии примесей ток меньше, r увеличивается.

В нашем примере аккумулятор имеет ЭДС 12В, к нему подключается лампочка, способная потреблять мощность 21 Вт, в этом режиме спираль лампы раскаляется до максимально допустимого накала. Формулировка проходящего через нее тока записывается как:

I = P\U = 21 Вт / 12В = 1,75 А.

Закон Ома для участка цепи

При этом спираль лампы горит в половину накала, выясним причину этого явления. Для расчетов сопротивления общей нагрузки (R + r) применяют законы Ома для отдельных участков цепей и принципы пропорциональности:

(R + r) = 12\ 1,75 = 6,85 Ом.

Возникает вопрос, как выделить из суммы сопротивлений величину r. Допускается вариант – измерить мультиметром сопротивление спирали лампы, отнять его от общего и получить значение r – ЭДС. Этот способ будет не точен – при нагревании спирали сопротивление значительно изменяет свою величину. Очевидно, что лампа не потребляет заявленной в ее характеристиках мощности. Ясно, что напряжение и ток для накаливания спирали малы. Для выяснения причины измерим падение напряжения на аккумуляторе при подключенной нагрузке, к примеру, оно будет 8 Вольт. Предположим, что сопротивление спирали рассчитывается с использованием принципов пропорциональности:

U/ I = 12В/1,75А = 6,85 Ом.

При падении напряжения сопротивление лампы остается постоянным, в этом случае:

• I = U/R = 8В/6,85 Ом = 1,16 А при требуемом 1.75А;
• Потери по току = (1,75 -1.16) = 0,59А;
• По напряжению = 12В – 8В = 4В.

Потребляемая мощность будет Р = UxI = 8В х 1.16А = 9,28 Вт вместо положенных 21 Вт. Выясняем, куда уходит энергия. За пределы замкнутого контура не может, остаются только провода и конструкция источника ЭДС.

Сопротивление ЭДС – r можно вычислить, используя потерянные величины напряжения и тока:

r = 4В/0.59А = 6,7 Ом.

Получается внутреннее сопротивление источника питания «сжирает» половину выделяемой энергии на себя, и это, конечно, не нормально.

Такое бывает в старых отработавших свой срок или бракованных аккумуляторах. Сейчас производители стараются следить за качеством и чистотой применяемых токоведущих материалов, чтобы снизить потери. Для того чтобы в нагрузку отдавалась максимальная мощность, технологии изготовления источников ЭДС контролируют, чтобы величина не превышала 0,25 Ом.

Зная закон Ома для замкнутой цепи, используя постулаты пропорциональности, можно легко вычислить необходимые параметры для электрических цепей для определения неисправных элементов или проектирования новых схем различного назначения.

Видео

Оцените статью:

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 мм², 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: 22818

Закон Ома для полной (замкнутой) цепи

Закон Ома для полной цепи определяет значение тока в реальной цепи, который зависит не только от сопротивления нагрузки, но и от сопротивления самого источника тока. Другое название этого закона — закон Ома для замкнутой цепи. Рассмотрим смысл закона Ома для полной цепи более подробно.

Потребители электрического тока (например, электрические лампы) вместе с источником тока образуют замкнутую электрическую цепь. На рисунке 1 показана замкнутая электрическая цепь, состоящая из автомобильного аккумулятора и лампочки.

Рисунок 1. Замкнутая цепь, поясняющея закон Ома для полной цепи.

Ток, проходящий через лампочку, проходит также и через источник тока. Следовательно, проходя по цепи, ток кроме сопротивления проводника встретит еще и то сопротивление, которое ему будет оказывать сам источник тока (сопротивле­ние электролита между пластинами и сопротивление пограничных слоев электролита и пластин). Следовательно, общее сопротивление замкнутой цепи будет складываться из сопротивления лампочки и сопротивления источника тока.

Сопротивление нагрузки, присоединенной к источнику тока, принято называть внешним сопротивлением, а со­противление самого источника тока — внутренним со­противлением. Внутреннее сопротивление обозначается буквой r.

Если по цепи, изображенной на рисунке 1, протекает ток I, то для поддержания этого тока во внешней цепи согласно за­кону Ома между ее концами должна существовать раз­ность потенциалов, равная I*R. Но этот же ток I протекает и по внутренней цепи. Следовательно, для поддержания тока во внутренней цепи, также необходимо существование разности потенциалов между концами сопротивления r. Эта разность потенциалов па закону Ома должна быть равна I*r.

Поэтому для поддержания тока в цепи электродвижущая сила (ЭДС) аккумулятора должна иметь величину:

E=I*r+I*R

Эта формула показывает, что электродвижущая сила в цепи равна сумме внешнего и внутреннего падений напряжения. Вынося I за скобки, получим:

E=I(r+R)

или

I=E/(r+R)

Две последние формулы выражают закона Ома для полной цепи.

Закон Ома для полной замкнутой цепи формулируется так: сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональ­на ЭДС в цепи и обратно пропорциональ­на общему сопротивлению цепи.

Под общим со­противлением подразумевается сумма внешнего и внутреннего сопротивлений.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

формулы и определения / Блог / Справочник :: Бингоскул

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.

1. I — сила тока (в системе СИ измеряется — Ампер)
   • Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.
   • Формула: I=\frac{U}{R}
2. 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
3. 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

1 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 цепи пропорциональна 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:

 

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

Закон Ома для участка цепи, формула, определение

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД), инженерно технические системы (ИТС)

Закон Ома для участка цепи, безусловно, можно описать известной из школьного курса физики формулой: I=U/R, но некоторые изменения и уточнения внести, думаю, стоит.

Возьмем замкнутую электрическую цепь (рисунок 1) и рассмотрим ее участок между точками 1-2. Для простоты я взял участок электрической цепи, не содержащий источников ЭДС (Е).

Итак, закон Ома для рассматриваемого участка цепи имеет вид:

φ1-φ2=I*R, где

• I — ток, протекающий по участку цепи.
• R — сопротивление этого участка.
• φ1-φ2 — разность потенциалов между точками 1-2.

Если учесть, что разность потенциалов это напряжение, то приходим к производной формулы закона Ома, которая приведена в начале страницы: U=I*R

Это формула закона Ома для пассивного участка цепи (не содержащего источников электроэнергии).

В неразветвленной электрической цепи (рис.2) сила тока во всех участках одинакова, а напряжение на любом участке определяется его сопротивлением:

• U₁=I*R₁
• U₂=I*R₂
• Un=I*Rn
• U=I*(R₁+R₂+…+Rn

Отсюда можно получить формулы, которые пригодятся при практических вычислениях. Например:

U=U₁+U₂+…+Un или U₁/U₂/…/Un=R₁/R₂/…/Rn

Расчет сложных (разветвленных) цепей осуществляется с помощью законов Кирхгофа.

ПРАВИЛО ЗНАКОВ ДЛЯ ЭДС

Перед тем как рассмотреть закон Ома для полной (замкнутой) цепи приведу правило знаков для ЭДС, которое гласит:

Если внутри источника ЭДС ток идет от катода (-) к аноду (+) (направление напряженности поля сторонних сил совпадает с направлением тока в цепи, то ЭДС такого источника считается положительной (рис.3.1). В противном случае — ЭДС считается отрицательной (рис.3.2).

Практическим применением этого правила является возможность приведения нескольких источников ЭДС в цепи к одному с величиной E=E₁+E₂+…+En, естественно, с учетом знаков, определяемых по вышеприведенному правилу. Например (рис.3.3) E=E₁+E₂-E₃.

При отсутствии встречно включенного источника E3 (на практике так почти никогда не бывает) имеем широко распространенное последовательное включение элементов питания, при котором их напряжения суммируются.

ЗАКОН ОМА ДЛЯ ПОЛНОЙ ЦЕПИ

Закон Ома для полной цепи — его еще можно назвать закон ома для замкнутой цепи, имеет вид I=E/(R+r).

Приведенная формула закона Ома содержит обозначение r, которое еще не упоминалось. Это внутреннее сопротивление источника ЭДС.

Оно достаточно мало, в большинстве случаев при практических расчетах им можно пренебречь (при условии, что R>>r — сопротивление цепи много больше внутреннего сопротивления источника). Однако, когда они соизмеримы, пренебрегать величиной r нельзя.

Как вариант можно рассмотреть случай, при котором R=0 (короткое замыкание). Тогда приведенная формула закона Ома для полной цепи примет вид: I=E/r, то есть величина внутреннего сопротивления будет определять ток короткого замыкания. Такая ситуация вполне может быть реальной.

Закон Ома рассмотрен здесь достоточно бегло, но приведенных формул достаточно для проведения большинства расчетов, примеры которых, по мере размещения других материалов я буду приводить.

© 2012-2021 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов


Закон Ома

| Определение | Формула | Приложения

Определение закона Ома

Закон Ома гласит, что ток в электрической цепи пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален его сопротивлению.

По мере увеличения напряжения в цепи (сопротивление остается постоянным) ток увеличивается на ту же величину. Следовательно, если напряжение удвоится, ток удвоится. Кроме того, величина тока в цепи обратно пропорциональна ее сопротивлению, когда напряжение остается неизменным.

Другими словами, если сопротивление в цепи увеличивается, величина тока будет уменьшаться. Например, если сопротивление увеличится в три раза, ток снизится до одной трети от исходного значения (напряжение останется постоянным).

Формула закона Ома

Закон Ома удобно выразить следующим простым уравнением:

$ I (ампер) = \ frac {E \ text {} (вольт)} {R \ text {} (Ом )} \ text {} \ cdots \ text {} (1) $

С помощью простой алгебры уравнение (1) можно переформулировать в терминах сопротивления или напряжения следующим образом:

$ R = \ frac {E \ text { }} {I} \ text {} \ cdots \ text {} (2) $

$ E = IR \ text {} \ cdots \ text {(3)} $

Вот еще один способ выражения закона Ома:

Электрическое давление в один вольт на сопротивлении в один ом вызовет протекание тока в один ампер.

Закон Ома и нелинейные резисторы

Поскольку R является постоянным, уравнение (3) является уравнением прямой линии, по этой причине резистор называется линейным резистором. График зависимости v от I показан на рисунке 1, который представляет собой линию, проходящую через начало координат с наклоном R. Очевидно, что прямая линия — единственный возможный график, для которого отношение v к I является постоянным для всех i.

Рис.1: вольт-амперная характеристика линейного резистора

Резисторы, сопротивление которых не остается постоянным при разных токах на клеммах, известны как нелинейные резисторы.Для такого резистора сопротивление является функцией тока, протекающего в устройстве. Простым примером нелинейного резистора является лампа накаливания. Типичная вольт-амперная характеристика для этого устройства показана на рисунке 2, где мы видим, что график больше не является прямой линией. Поскольку R не является константой, анализ схемы, содержащей нелинейные резисторы, является более трудным.

Рис. 2: типичная вольт-амперная характеристика нелинейного резистора

На самом деле все практические резисторы нелинейны, потому что на электрические характеристики всех проводников влияют факторы окружающей среды, такие как температура.Однако многие материалы очень близки к идеальному линейному резистору в желаемой рабочей области.

Закон Ома: решение для тока

Простая электрическая цепь показана в графической форме на рисунке 3, так что вы можете увидеть физическое соотношение между несколькими компонентами. Вообще говоря, в работе с электроникой используются принципиальные схемы, а не графические схемы. Диаграмма, показанная на рисунке 4, схематически представляет собой графическое изображение на рисунке 3.

Рис.3: Графическая схема простой электрической цепи

Рис. 4: Принципиальная схема последовательной цепи

Соблюдайте полярность соединений амперметра на рисунке 4. Обратите внимание, что положительный полюс амперметра подключается к положительному полюсу батареи. , в то время как отрицательная клемма подключается к резистору: также обратите внимание, что амперметр подключен последовательно с резистором, так что весь ток в цепи должен проходить через него. Поскольку амперметры имеют очень низкое сопротивление, они существенно не увеличивают сопротивление цепи.Если бы амперметр был случайно подключен параллельно (параллельно) батарее или резистору, на мгновение протек бы очень большой ток, который, вероятно, повредил бы измеритель.

К аккумулятору подключен вольтметр для измерения напряжения аккумулятора. Поскольку вольтметры обычно представляют собой приборы с очень высоким сопротивлением, они не потребляют значительного количества тока от батареи. Соблюдайте полярность подключения вольтметра. Положительный вывод подключается к положительной клемме аккумулятора, а отрицательный вывод подключается к отрицательной клемме аккумулятора.Следует помнить очень важное правило: вольтметры всегда подключаются параллельно источнику напряжения или нагрузке, а амперметры всегда подключаются последовательно с цепью или нагрузкой.

Вот пример, иллюстрирующий, как можно использовать закон Ома для определения тока в последовательной цепи.

Закон Ома Пример 1

Определить ток в простой последовательной цепи, показанной на рисунке 4, по предоставленной информации?

Решение

Используйте формулу закона Ома для определения силы тока:

$ I \ text {=} \ frac {E \ text {}} {R} $

Подставьте известные значения в формулу:

$ I = \ frac {12 \ text {}} {3} = 4A $

Таким образом, 12 В, подключенное к сопротивлению 3 Ом, дает ток 4 А через резистор.В этом случае амперметр покажет 4А.

Закон Ома: определение сопротивления

Сопротивление электрической цепи может быть легко определено с помощью формулы закона Ома, приведенной ранее, и решения для сопротивления следующим образом:

$ R = \ frac {E \ text { }} {I} \ text {} $

Эта формула говорит нам, что сопротивление в цепи обратно пропорционально величине тока. Если ток небольшой, сопротивление цепи должно быть большим, если предполагается, что напряжение остается постоянным.Следующий пример иллюстрирует использование этой формулы:

Закон Ома Пример 2

Ссылаясь на рисунок 5, определите омическое значение сопротивления нагрузки RL по приведенным данным.

Рис.5: Определение сопротивления в последовательной цепи

Решение

Используйте уравнение (2) и подставьте известные значения:

$ {{R} _ {L}} = \ frac {E \ text {}} {I} \ text {=} \ frac {10} {2} \ text {= 5} \ Omega \ text {} $

Цепь будет считаться схемой с относительно низким сопротивлением, поскольку ток 2А протекает только с Подано 10 В.

Закон Ома: решение для напряжения

Если сопротивление и ток цепи известны, легко вычислить величину приложенного напряжения. Мы используем формулу закона Ома и решаем для напряжения:

$ E = IR \ text {} $

Из этой формулы мы видим, что напряжение является произведением тока и сопротивления. Падение напряжения на сопротивлении или цепи будет напрямую зависеть от тока или сопротивления. Например, если ток через резистор удвоится, падение напряжения (IR drop) удвоится.Или, если ток можно поддерживать на заданном уровне, но сопротивление удваивается, падение напряжения удваивается. В следующем примере показано, как рассчитать падение напряжения или IR.

Закон Ома Пример 3

Определите значение напряжения питания в цепи, показанной на рисунке 5, по предоставленной информации.

Рис.6: Расчет E, когда известны R и I

Решение

$ E = IR = 2 * 50 = 100 В $

Следовательно, из примера мы видим, что для этого требуется питание 100 В. подайте ток 2А через резистор 50 Ом.Можно сказать, что падение напряжения на резисторе составляет 100 В, то же самое, что и на питании. На амперметре не происходит падения ИК-излучения, поскольку его сопротивление принято равным нулю для всех практических целей.

Графическое представление закона Ома

Ранее мы узнали, что ток в цепи прямо пропорционален приложенному напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. Если напряжение увеличится вдвое, ток увеличится в два раза при условии, что сопротивление останется постоянным.Эта линейная зависимость показана верхней диагональной прямой линией на рисунке 7, которая представляет собой график уравнения I = V / R для сопротивления 20 Ом. Обратите внимание, что напряжение отложено по горизонтальной оси, а ток — по вертикальной оси.

Рис. 7: Линейная зависимость между током и напряжением в цепи постоянного сопротивления

Если бы мы приняли сопротивление нагрузки 40, а не 20 Ом, результатом была бы диагональная линия R = 40 Ом. Если использовалось сопротивление менее 20 Ом, результирующая линия была бы круче, чем линия для нагрузки 20 Ом.Кривые на рисунке 7 показывают прямую пропорциональность между напряжением и током для различных значений сопротивления нагрузки.

Закон Ома Память AID

Закон Ома можно легко запомнить с помощью простого вспомогательного средства запоминания, показанного на рисунке 8. Закрыв одну из букв, вы получите расположение двух других в правой части формула определения стоимости перепечатанного письма.

• При наведении пальца на I дает E / R, указывая, что I = E / R.
• Закрытие буквы E оставляет IR, указывая, что E является продуктом IR.
• Аналогичным образом, если R покрывается, E / I остается, что означает, что R равно E, деленному на I.

Рис.8: Вспомогательное средство для изучения закона Ома

Применение закона Ома
1. Закон Ома полезен в линейных цепях для расчета напряжения, тока и сопротивления. Если мы знаем два из них
2. Расчет мощности становится проще.

https: // www.youtube.com/watch?v=OGI-065RhFo

Проверьте свое понимание; ответьте на эти контрольные вопросы.

1. Какова основная формула закона Ома? Каковы два вывода этой формулы?
2. Какой ток течет в цепи с сопротивлением 100 В и сопротивлением 1000 Ом?
3. Какое напряжение требуется для получения тока 2 А через 60 Ом?
4. Какое сопротивление ограничит ток до 4 А в цепи с питанием 200 В?
5. Сопротивление цепи остается прежним, но ток через резистор внезапно увеличивается втрое.Что случилось с напряжением цепи?
6. Если напряжение, приложенное к цепи, удваивается, но сопротивление остается неизменным, что будет делать текущее значение?
7. Если R утроится, а E удвоится, каким будет новое текущее значение?

Ответы на контрольную викторину

1. I = E / R B. R = E / I C. E = IR
2. 0,1 A
3. 120 В
4. 50 Ом
5. Оно утроилось
6. Double
7. Две трети исходного

Колесо закона Ома: понимание колеса электрических формул

Последнее обновление: 20 января 2021 г., 21:03.

Если вам, как электрику, нужно хорошо разбираться в чем-то одном, то это закон Ома. Эта простая формула позволяет исследовать взаимосвязь между тремя электрическими переменными: напряжением, током и сопротивлением.

Хорошо, что это не ракетостроение. Если вы знаете, как умножать и делить, это будет прогулка в парке. Легкий способ понять закон Ома — использовать колесо закона Ом .

Как использовать колесо формул закона Ома

Я знаю, что вы думаете: « Это треугольник. »Не беспокойтесь об этом, просто обратите внимание. Итак, вам нужно выяснить, сколько ампер потребляет цепь, а на нее нельзя поставить амперметр. Что вы делаете?

Просто разделите НАПРЯЖЕНИЕ на СОПРОТИВЛЕНИЕ цепи. Откуда ты это знаешь? Из-за формулы закона Ома колесо .

В колесе формул вы увидите три буквы, каждая из которых представляет собой значение.

E или V = НАПРЯЖЕНИЕ (вольт)

I = ТОК (амперы)

R = СОПРОТИВЛЕНИЕ (Ом)

Итак, если вам нужно найти напряжение, ток или сопротивление, просто поместите палец на то, что вы пытаетесь найти, а колесо формул сделает все остальное.

Колесо формулы закона Ома математически представлено тремя простыми уравнениями.

I (ток) x R (сопротивление) = E (напряжение)

E (напряжение) ÷ R (сопротивление) = I (ток)

E ( напряжение) ÷ I (ток) = R (сопротивление)

Закон Ома Примеры проблем




Найдите сопротивление цепи. Глядя на эту схему, мы знаем значения двух компонентов: напряжения (12 В) и сопротивления (3 Ом).Как мы находим ток?

Мы вставляем наши известные значения в колесо формул и работаем с уравнением.

12 В ÷ 3 Ом = 4 А

Это действительно так просто. Вот мы попробуем другой. Найдите сопротивление в цепи со следующими значениями:

Напряжение = 120 В

Ток = 17 ампер

Теперь вставьте известные значения в наше колесо формул и работайте по уравнению.

120 вольт ÷ 17 ампер = 7,05 Ом

Я говорил вам, что это просто. Это проще, чем установить сетевой фильтр на весь дом?

( ладно, может быть, не так просто. Но определенно проще, чем установить сетевой фильтр на холодильник (вы просто подключаете эту чертову штуку)! )

Принцип закона Ома — пропорциональный и обратно пропорциональный

закон, с которым вам необходимо ознакомиться.

, что электрический ток (I ), протекающий в цепи, пропорционален напряжению (В ) и обратно пропорционален сопротивлению (R) .

Это означает, что при увеличении напряжения ток будет увеличиваться на до тех пор, пока сопротивление не изменится . Если сопротивление увеличивается, а напряжение остается прежним, то ток уменьшается.

Увеличение сопротивления

120 вольт ÷ 5 Ом = 60 ампер

120 вольт ÷ 10 Ом = 12 ампер

120 вольт ÷ 20 Ом = 6 ампер

Следовательно, если напряжение увеличится, ток будет увеличиваться при условии, что сопротивление цепи не изменится.

Повышение напряжения

120 вольт ÷ 25 Ом = 4,8 ампера

240 вольт ÷ 25 Ом = 9,6 ампера

480 вольт ÷ 25 Ом = 19,2 ампера

Как вы можете видеть, когда мы увеличиваем напряжение и оставьте сопротивление прежним, ток увеличился (прямо пропорционален напряжению).

Круговая диаграмма закона Ома

Круговая диаграмма похожа на колесо формул напряжения, тока и сопротивления.Мощность измеряется в ваттах и ​​определяется как:

скорость, с которой выполняется работа, когда один ампер (А) тока проходит через разность электрических потенциалов в один вольт (В)

Колесо формул с законом Ома и PIE

Вот мы уже кое-что добились. Это колесо формул представляет собой комбинацию закона Ома и формулы ПИЕ.

Это выглядит сложнее, но на самом деле им легко пользоваться (вам может понадобиться калькулятор), и он работает так же, как и предыдущие диаграммы.

Колесо формул разделено на четыре секции , каждая секция имеет три формулы . Если вам нужно найти вольты, вы должны использовать секцию E, ток — секцию I, сопротивление — секцию R и мощность — секцию P.

При использовании колеса формул вам необходимо выполнить следующие действия:

1. Знайте, что вы пытаетесь найти: ток (I), напряжение (E), сопротивление (R) или мощность (P).
2. Какие значения вы уже знаете (вам нужно два): ток (I), напряжение (E), сопротивление (R) или мощность (P)
3. Найдите часть колеса формул, в которую подставляются ваши значения.
4. Решите уравнение

При расчетах вы должны использовать совместимые значения. Я имею в виду, что киломы должны быть преобразованы в омы, миллиамперы должны быть преобразованы в амперы.

Независимо от того, являетесь ли вы электриком-подмастерьем или электриком-подмастерьем, изучение закона Ома является важной частью работы электрика.

Полезные ссылки:

Закон Ома 101: его формула, история и применение

Электрический ток, который питает вентиляторы и чайники в наших домах, регулируется законом Ома, фундаментальным правилом электрического потока, которое было дано Георгом Омом. в 1827 году.Широкую применимость этого закона можно понять по тому факту, что, несмотря на то, что он был сформулирован почти 200 лет назад, он все еще актуален сегодня и имеет значение почти для всех нас в нашей повседневной жизни.

Включаете ли вы обогреватель в комнате или настраиваете утюг на режим хлопка, закон Ома — это то, что позволяет вам достичь желаемого потока тока для ваших конкретных нужд. В мире физики этот закон считается важным и важным способом определения силы электрического тока, протекающего через проводник.

Что такое закон Ома? Треугольник

Ома Источник: PNG Kit

Закон Ома объясняет взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением. Он утверждает, что при постоянной температуре и физических условиях количество электрического тока (I), проходящего через металлический проводник в цепи, прямо пропорционально напряжению (V). Ом выразил это открытие в форме простого уравнения, описывающего взаимосвязь напряжения, тока и сопротивления:

В ∝ I

В = IR

I = V / R или R = V / I

Здесь V = напряжение (вольты),

I = ток (ампер)

и R = сопротивление (Ом)

Этот закон легко понять по аналогии с наблюдением за потоком. воды через трубу.Чем больше давление воды, тем больше воды будет выходить из трубы. Точно так же при заданном значении сопротивления, когда к проводнику приложено большее напряжение, будет течь больше тока. Закон Ома также означает, что, если мы знаем значения любых двух: напряжения, тока или сопротивления в цепи, мы можем определить третье.

Получение закона Ома из модели Друде Модель Друде. Источник: Rafaelgarcia / Wikimedia Commons

В 1900 году Пол Друде предложил модель Друде, которая упрощает объяснение движения электронов в твердом теле, например в металле.Модель использовала классическую механику, чтобы рассматривать твердое тело как фиксированный массив ядер в «море» несвязанных электронов, и кинетическую теорию газов, чтобы оценить скорость дрейфа.

Друде использовал следующую формулу для расчета средней скорости дрейфа электронов и аппроксимации проводимости ряда невалентных металлов:

p = −eEτ

Здесь p = средний импульс

−e = заряд электрона

τ = среднее время между

Плотность тока оказалась прямо пропорциональной электрическому полю, поскольку и плотность тока, и импульс были пропорциональны скорости дрейфа.Применив закон Ома к своей модели движения электронов, Друде смог построить модели, предсказывающие электронные транспортные свойства металлов.

История, лежащая в основе закона Ома

Источник: BerndGehrmann / Wikimedia Commons

В 1827 году закон Ома был представлен в книге Георга Ома Гальваническая цепь, математически вычисленная , но, несмотря на то, что он был настолько фундаментальным для физики электричества, этот закон не был не был хорошо принят другими учеными и критиками в то время. Тогдашний министр образования Германии посчитал открытия Георга Ома ересью и сказал, что «…. физик, исповедующий такие ереси, был недостоин преподавать науку ».

В последующие годы Ом жил в бедности, частным образом обучая в Берлине, пока в 1833 году не стал директором Политехнической школы Нюрнберга. Лондонское королевское общество признало важность его открытия и наградило его медалью Копли. В следующем году они приняли его в члены.

В 1849 году, всего за 5 лет до его смерти, мечта всей жизни Ома осуществилась, когда ему вручили Профессор экспериментальной физики Мюнхенского университета.

Закон Ома получил широкое признание, и, помимо науки об электричестве, он также оказался полезным при проектировании телеграфных систем по сравнению с предыдущим законом, данным Питером Барлоу, который ранее ошибочно заключил, что величина тока была пропорциональна площади поперечного сечения проводника.

Даже современные теории, определяющие электромагнетизм и электрические цепи, согласуются с законом Ома. Удивительно, но закон работает даже на атомарном уровне; электрический ток через кремниевые провода, состоящие из 5 атомов, все еще течет согласно соотношению, заданному в законе Ома.

Последние тенденции

Законы, выведенные Георгом Омом, до сих пор являются предметом дискуссий и экспериментов среди ученых всего мира. Каждый год проводится множество исследований, основанных либо на принципах Ома, либо в попытках избежать их воздействия.

В 2019 году исследователи Калифорнийского университета в Беркли провели эксперимент по улучшению ионной проводимости в литий-ионных батареях. В этом эксперименте была предложена обновленная версия закона Ома для анализа силы тока через бинарные электролиты, в котором для управления током использовался постоянный потенциал.

Этот эксперимент проводился в рамках попытки усовершенствовать технологию литий-ионных аккумуляторов, которая питает нынешнее поколение электромобилей, ноутбуков, смартфонов, аэрокосмических устройств и даже некоторых технологий военного уровня.

В мае 2020 года еще один такой интересный эксперимент провела группа ученых из Окинавского института науки и технологий аспирантуры (OIST).

В то время как закон Ома предполагает, что, когда сопротивление поровну разделено между двумя путями, электроны делятся поровну по одним и тем же путям, отдел квантовой динамики в OIST провел эксперименты, чтобы найти любое отклонение в движении электронов, когда они находятся в жидкости, а не в жидкости. твердая среда.

Эксперименты, проведенные учеными из отдела квантовой динамики, позволили выявить некоторые интересные детали, касающиеся поведения риплополяронов (электронов, захваченных в тяжелой жидкости), и обнаружили, что в определенных ситуациях движение электронов следовало за сохранением импульса, а не за движением Ома. Закон.

Интересные факты о законе Ома

Источник: T_Tide / Pixabay

Применение закона Ома (на основе V = IR) ограничено цепями с постоянным током (DC) только и не работает при наличии переменного тока (AC) протекает по контуру.

Этот закон также связан с конструкцией и функционированием современных электронных устройств, таких как смартфоны, ноутбуки и зарядные устройства, работающие от постоянного тока. Это позволяет инженерам рассчитать адекватную подачу энергии через эти устройства.

Единица сопротивления названа Ом (Ом) в честь Георга Ома в честь его вклада в области физики.

Считается, что этот популярный закон физики впервые открыл английский физик Генри Кавендиш, который никогда не публиковал свои научные открытия по электрическому току.Позже, когда Ом проводил собственное исследование взаимосвязи между напряжением и током, он натолкнулся на аналогичные открытия и опубликовал закон под своим именем.

Амперметр постоянного тока, используемый для измерения значения постоянного тока на любом устройстве постоянного тока, также следует этому закону.

Предохранители и резисторы, которые препятствуют прохождению электрического тока и служат в качестве предохранительных компонентов в электронных приборах, работают в соответствии с формулами, упомянутыми в законе Ома.

Что такое закон Ома? (Простое объяснение)

Что такое закон Ома?

Закон Ома гласит, что электрический ток, протекающий через любой проводник, прямо пропорционален разности потенциалов (напряжению) между его концами, при условии, что физические условия проводника не меняются.

Другими словами, отношение разности потенциалов между любыми двумя точками проводника к току, протекающему между ними, является постоянным при условии, что физические условия (например, температура и т. Д.) Не изменяются.

Математически закон Ома можно выразить как (),

1. I — ток через проводник в амперах (А),
2. В — напряжение или разность потенциалов, измеренная на проводнике в вольтах (В).

Закон Ома применим как к постоянному, так и к переменному току.

Взаимосвязь между разностью потенциалов или напряжением (V), током (I) и сопротивлением (R) в электрической цепи была впервые обнаружена немецким физиком Джорджем Саймоном Омом.

Единица сопротивления Ом () названа в честь Джорджа Саймона Ома.

Как работает закон Ома?

Согласно определению закона Ома, ток, протекающий через проводник или резистор между двумя точками, прямо пропорционален разности напряжений (или разности потенциалов) на проводнике или резисторе.

Но… это может быть немного сложно понять.

Итак, давайте получим лучшее интуитивное понимание закона Ома, используя некоторые аналогии.

Аналогия 1

Рассмотрим резервуар для воды, расположенный на определенной высоте над землей. Внизу резервуара для воды находится шланг, как показано на изображении ниже.

Аналогия 1
• Давление воды в паскалях на конце шланга аналогично напряжению или разности потенциалов в электрической цепи.
• Расход воды в литрах в секунду аналогичен электрическому току в кулонах в секунду в электрической цепи.
• Ограничители потока воды, такие как отверстия в трубах между двумя точками, аналогичны резисторам в электрической цепи.

Таким образом, расход воды через ограничитель отверстия пропорционален разнице давления воды на ограничителе.

Точно так же в электрической цепи ток, протекающий через проводник или резистор между двумя точками, прямо пропорционален разности напряжения или разности потенциалов на проводнике или резисторе.

Мы также можем сказать, что сопротивление потоку воды зависит от длины трубы, материала трубы и высоты резервуара, установленного над землей.

Ом работают в электрической цепи аналогичным образом, поскольку электрическое сопротивление, оказываемое току, зависит от длины проводника и материала используемого проводника.

Аналогия 2

Простая аналогия между гидравлическим водяным контуром и электрической цепью для описания работы закона Ома показана на изображении ниже.

Аналогия 2

Как показано, если давление воды постоянно и ограничение увеличивается (что затрудняет прохождение воды), то скорость потока воды уменьшается.

Точно так же в электрической цепи, если напряжение или разность потенциалов постоянны и сопротивление увеличивается (что затрудняет прохождение тока), то скорость протекания электрического заряда, т.е. ток уменьшается.

Теперь, если ограничение потока воды постоянно и давление насоса увеличивается, скорость потока воды увеличивается.

Точно так же в электрической цепи, если сопротивление постоянное и разность потенциалов или напряжение увеличивается, тогда скорость потока электрического заряда, т.е. ток увеличивается.

Формула закона Ома

Связь между напряжением или разностью потенциалов, током и сопротивлением можно записать тремя разными способами.

Если нам известны два любых значения, мы можем вычислить третье неизвестное значение, используя соотношение закона Ома. Таким образом, закон Ома очень полезен в электронике, электрических формулах и расчетах.

Когда известный электрический ток течет через известное сопротивление, падение напряжения на сопротивлении может быть вычислено по соотношению

Когда известное напряжение приложено к известному сопротивлению, ток, текущий через сопротивление, может быть вычислен по соотношению

Когда известное напряжение приложено к неизвестному сопротивлению и ток, протекающий через сопротивление, также известен, значение неизвестного сопротивления может быть вычислено по соотношению

Формула закона Ома для мощности

Передаваемая мощность равна произведение напряжения питания и электрического тока.

(1)

Теперь, подставив уравнение (1), мы получим,

(2)

Эта формула известна как формула омических потерь или формула резистивного нагрева.

Теперь, подставив в уравнение (1), мы получим

(3)

Из приведенного выше соотношения мы можем определить рассеиваемую мощность в сопротивлении, если известны либо напряжение и сопротивление, либо ток и сопротивление.

Мы также можем определить неизвестное значение сопротивления, используя указанное выше соотношение, если известно напряжение или ток.

Если известны любые две переменные мощности, напряжения, тока и сопротивления, то, используя закон Ома, мы можем определить две другие переменные.

Ограничения закона Ома

Некоторые ограничения закона Ома обсуждаются ниже.

• Закон Ома распространяется не на все неметаллические проводники. Например, для карбида кремния соотношение определяется как где K и m — константы и m <1.
• Закон Ома не применим к следующим нелинейным элементам.
1. Сопротивление
2. Емкость
3. Полупроводники
4. Вакуумные трубки
5. Электролиты
6. Угольные резисторы
7. Дуговые лампы
8. Стабилитрон

является нелинейным, т. е. ток не точно пропорционален приложенному напряжению.)

• Закон Ома применим только к металлическим проводникам при постоянной температуре.Если температура меняется, закон не действует.
• Закон Ома также не распространяется на односторонние сети. Обратите внимание, что односторонняя сеть содержит односторонние элементы, такие как транзисторы, диоды и т. Д. Односторонние элементы — это те элементы, которые позволяют току течь только в одном направлении.

Треугольник закона Ома

Основные формулы закона Ома подытожены под треугольником закона Ома.

Треугольник закона Ома

Круговая диаграмма закона Ома

Основные формулы закона Ома резюмированы на приведенной ниже круговой диаграмме закона Ома.Круговая диаграмма закона

Ома

Проблемы юридической практики Ома

Пример 1

Как показано на схеме ниже, через сопротивление 15 Ом протекает ток 4 А. Определите падение напряжения в цепи по закону Ома.

Решение:

Данные данные: и

Согласно закону Ома,

Таким образом, используя уравнение закона Ома, мы получаем падение напряжения в цепи 60 В.

Пример 2

Как показано в приведенной ниже схеме напряжение питания 24 В приложено к сопротивлению 12 Ом.Определите ток, протекающий через резистор, используя закон Ома.

Решение:

Заданные данные: и

Согласно закону Ома,

Таким образом, используя уравнение закона Ома, мы получаем, что ток, протекающий через резистор, равен 2 А.

Пример 3

Как Как показано на схеме ниже, напряжение питания составляет 24 В, а ток, протекающий через неизвестное сопротивление, равен 2 А. Определите неизвестное значение сопротивления, используя закон Ома.

Решение:

Заданные данные: и

По закону Ома

Таким образом, используя уравнение закона Ома, мы получаем неизвестное значение сопротивления.

Применение закона Ома

Некоторые из приложений закона Ома включают:

• Для вычисления неизвестной разности потенциалов или напряжения, сопротивления и протекания тока в электрической цепи.
• Закон Ома используется в электронной схеме для определения внутреннего падения напряжения на электронных компонентах.
• Закон Ома используется в цепях измерения постоянного тока, в частности, в амперметре постоянного тока, в котором для отвода тока используется шунт с низким сопротивлением.

Закон Ома | Основы резистора

Что такое закон Ома?

Закон

Ома гласит, что электрический ток через проводник пропорционален разности потенциалов на нем. Кроме того, электрическое сопротивление проводника постоянно. Это приводит к математическому уравнению:

$$ R = \ frac {V} {I} $$

, где R, — сопротивление в Ом (Ом), В, — напряжение в вольтах (В), а I — ток в амперах (А).Для иллюстрации: резистор сопротивлением 1 Ом, на который действует ток 1 А, имеет разность напряжений на выводах 1 В. Уравнение названо в честь Георга Ома. В 1827 году он опубликовал свои выводы, которые легли в основу формулы, которая используется сегодня. Он провел большую серию экспериментов, которые показали связь между приложенным напряжением и током через проводник. Следовательно, закон эмпирический. Хотя закон Ома является одной из основ электротехники, на момент публикации он был встречен с критикой.Ом принят как официальная единица измерения электрического сопротивления в системе СИ. Густав Кирхгоф (известный из законов схем Кирхгофа) сделал обобщение, которое чаще используется в физике:

$$ \ sigma = \ frac {J} {E} $$

, где σ — параметр проводимости (зависит от материала), J — плотность тока, а E — электрическое поле.

Закон Ома и резисторы

Резисторы — это пассивные элементы, которые создают сопротивление прохождению электрического тока в цепи.Резистор, работающий по закону Ома, называется омическим резистором. Когда ток проходит через омический резистор, падение напряжения на выводах пропорционально величине сопротивления. Формула Ома действительна также для цепей с переменным напряжением или током, поэтому ее можно использовать и для цепей переменного тока. Для конденсаторов и катушек индуктивности нельзя использовать закон Ома, поскольку их ВАХ по своей природе нелинейны (не омичны).

Формула

Ома действительна для цепей с несколькими резисторами, которые могут быть подключены последовательно, параллельно или и то, и другое.Группы резисторов, включенных последовательно или параллельно, можно упростить с помощью эквивалентного сопротивления. Статьи «Последовательные резисторы» и «Параллельные резисторы» описывают этот процесс более подробно.

Георг Симон Ом (1789-1854) Георг Симон Ом В 1827 году немецкий физик Георг Симон Ом опубликовал свою полную теорию электричества под названием Гальваническая цепь, исследованная математически .Он обнаружил, что падение напряжения в части цепи является произведением проходящего через нее тока и сопротивления этой части. Это легло в основу того закона, которым мы пользуемся сегодня. Закон — одно из основополагающих соотношений для резисторов. Его коллеги не оценили его выводы, и закон был нелегко принят. Ом был учителем в гимназии в Кельне в то время, и он решил уйти в отставку. Ом стал профессором экспериментальной физики в Мюнхенском университете. Позже он был наконец признан за свою работу и получил медаль Копли в 1841 году от Королевского общества.

Уравнения закона Ома

Формула

Ома может использоваться, когда известны две из трех переменных. Связь между сопротивлением, током и напряжением можно записать по-разному. Чтобы запомнить это, может оказаться полезным калькулятор треугольника Ом, показанный на рисунке. Два примера ниже покажут использование калькулятора треугольника и закона Ома.

$$ R = \ frac {V} {I} $$

или

$$ V = I · R $$

или

$$ I = \ frac {V} {R} $$

Примеры использования закона Ома
Рассмотрим резистор 1 Ом в цепи с падением напряжения на его выводах от 100 В до 10 В.Какой ток через резистор? Треугольник напоминает нам, что: $$ I = \ frac {V} {R} = \ frac {100 — 10} {1} = 90 A $$
Рассмотрим резистор 10 Ом в цепи, подверженной току 2 А и напряжению 120 В. Каково падение напряжения на резисторе? Использование треугольника показывает нам, что: $$ V = I · R = 2 · 10 = 20 В $$ Падение напряжения на резисторах 20 В; следовательно, напряжение на оконечном выводе составляет 120-20 = 100 В.2} {R} $$ Идеальные резисторы рассеивают всю энергию и не накапливают электрическую или магнитную энергию. У каждого резистора есть предел мощности, которая может рассеиваться без повреждения. Это называется номинальной мощностью. Окружающие условия могут снизить это значение. Например, корпус вокруг резистора или более высокая температура окружающей среды уменьшат количество энергии, которое резистор может рассеять. 2 · R = (0.2 · 50 = 0,5 Вт $$ Минимальная номинальная мощность должна быть не менее 0,5 Вт, но рекомендуется выбирать резистор с номиналом значительно выше этого значения для дополнительной надежности и срока службы.
Какой ток в цепи? Это основной пример закона Ома. Напряжение и сопротивление известны, поэтому мы можем рассчитать ток по формуле: $$ I = \ frac {V} {R} = \ frac {6} {1.2} = 5 A $$
Электронагреватель (резистор) с потреблением 1 кВт включен в цепь с током 8 А. Какое падение напряжения на ТЭНе? Напряжение можно рассчитать исходя из мощности и тока по формуле: $$ V = \ frac {P} {I} = \ frac {1000} {8} = 125 В $$

Цветовой код резистора

Значение сопротивления в омах часто обозначается цветовым кодом на резисторе.Комбинация цветов указывает значение, а также допуск резистора. Для получения дополнительной информации по этой теме см. Цветовую кодировку резистора.

Закон

Ома для простых электрических цепей, Рон Куртус

SfC Home> Физика> Электричество>

Рона Куртуса (от 23 октября 2019 г.)

Закон Ома является наиболее фундаментальной формулой для простых электрических цепей .Он утверждает, что электрический ток, проходящий через проводник, прямо пропорционален разности потенциалов на проводнике. Впервые он был сформулирован в 1827 году немецким физиком Георгом Омом во время экспериментов по изучению того, насколько хорошо металлы проводят электричество.

Закон

Ома лучше всего демонстрируется в простой электрической цепи постоянного тока. Хотя это также относится к цепям переменного тока, необходимо учитывать другие возможные переменные.

Связь между током, напряжением и сопротивлением в цепи позволяет вычислить одну переменную, если вы используете значения двух других.

Вопросы, которые могут у вас возникнуть:

• Что означают параметры в уравнении?
• Какая конфигурация схемы?
• Как применить закон Ома?

Этот урок ответит на эти вопросы. Полезный инструмент: Конвертация единиц

---

---

Уравнение

Закон

Ома показывает взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением в простой электрической цепи. Самая простая форма уравнения:

В = ИК

где:

• V — напряжение в вольтах ( V )
• I — ток в амперах или амперах ( A )
• R — сопротивление в Ом ( Ом, — греческая буква Омега)

Таким образом, если вы знаете ток и сопротивление, вы можете использовать формулу для определения напряжения.

Используя алгебру, вы можете изменить порядок переменных в соответствии со своими потребностями. Например, если вы знаете напряжение и сопротивление и хотите найти ток, вы можете использовать:

I = V / R

Или, если вы знаете напряжение и ток и хотите найти сопротивление, вы можете использовать:

R = V / I

Конфигурация

Простая электрическая цепь состоит из металлических проводов, идущих к источнику питания и от него, а также источника сопротивления, такого как резисторы или электрическая лампочка, последовательно соединенных с источником.Типичным источником питания является батарея постоянного тока, хотя также может применяться генератор постоянного или переменного тока.

Примечание : Если цепь переменного тока включает в себя такие компоненты, как конденсаторы или катушки индуктивности, закон Ома не применяется.

Простая цепь постоянного тока

Используя уравнение

Важность закона Ома заключается в том, что, если вы знаете значение двух переменных в уравнении, вы можете определить третью. Вы можете измерить любой из параметров с помощью вольтметра.Большинство вольтметров или мультиметров измеряют напряжение, ток и сопротивление как переменного, так и постоянного тока.

Найти напряжение

Если вам известны ток и сопротивление, вы можете найти напряжение из В = I R . Например, если ток I = 0,2 А и сопротивление R = 1000 Ом , то

В = 0,2 А * 1000 Ом = 200 В

Найти текущий

Если вы знаете напряжение и сопротивление, вы можете использовать алгебру, чтобы изменить уравнение на I = V / R , чтобы найти ток.Например, если В = 110 В и R = 22000 Ом , то

I = 110 В / 22000 Ом = 0,005 А

Найдите сопротивление

Если вы знаете напряжение и ток, вы можете использовать алгебру, чтобы изменить уравнение на R = V / I , чтобы найти сопротивление. Если В = 220 В и I = 5 А , то

R = 220 В / 5 A = 44 Ом

Сводка

Закон

Ома — это уравнение V = I R , которое показывает взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением в простой электрической цепи.Он может применяться как к цепям переменного, так и к постоянному току.

---

Будьте полны решимости сделать все возможное

---

Ресурсы и ссылки

Полномочия Рона Куртуса

Сайты

Немного истории об Ом — Краткая история

Закон Ома — Объяснение, включая калькулятор закона Ома

Основные электрические законы — Включает теорию схем

Формулы электрических цепей — Уравнения высокого уровня для решения проблем

Электроэнергетические ресурсы постоянного и переменного тока

Физические ресурсы

Книги

Научитесь электричеству и электронике Стэна Гибилиско; Макгроу-Хилл; (2001) 34 доллара.95 — Руководство для профессионалов, любителей и техников, желающих изучить цепи переменного и постоянного тока

---

Вопросы и комментарии

Есть ли у вас какие-либо вопросы, комментарии или мнения по этой теме? Если да, отправьте свой отзыв по электронной почте. Я постараюсь вернуться к вам как можно скорее.

---

Поделиться страницей

Нажмите кнопку, чтобы добавить эту страницу в закладки или поделиться ею через Twitter, Facebook, электронную почту или другие службы:

---

Студенты и исследователи

Веб-адрес этой страницы:
www.school-for-champions.com/science/
electric_ohms_law.htm

Пожалуйста, включите его в качестве ссылки на свой веб-сайт или в качестве ссылки в своем отчете, документе или диссертации.

Авторские права © Ограничения

---

Где ты сейчас?

Школа чемпионов

Физические темы

Закон Ома для простых электрических цепей

---

Закон Ома — Веб-формулы

Закон Ома гласит, что ток, протекающий через устройство, прямо пропорционален разности потенциалов, приложенной к устройству.Постоянная пропорции называется сопротивлением устройства, если ее математически сформулировать как:

В = IR
Где В, — напряжение на элементе схемы в вольтах, I — ток, проходящий через элемент в амперах и R — сопротивление элемента в омах. Учитывая любые две из этих величин, можно использовать закон Ома для определения третьей.

Соответствующие единицы СИ:
вольт (В) = ом (Ом) ∙ ампер (А)

Закон Ома можно переписать как:
I = V / R
R = V / I

Электрическая цепь для проверки закона Ома:
Для проверки закона Ома используется следующая схема.


На приведенной выше диаграмме показана схема, используемая в лаборатории для проверки закона Ома.
В цепи: B — батарея для подачи тока в цепь, Rh — реостат для контроля тока в цепи, K — ключ для подключения или разрыва цепи, A — амперметр для измерения тока в цепи, V — вольтметр для измерения разности потенциалов на проводе сопротивления, а R — провод сопротивления для обеспечения сопротивления.

Обратите внимание:
1.Реостат Rh, ключ K, амперметр A и провод сопротивления R подключены последовательно с батареей B.
2. Положительный полюс амперметра должен быть направлен к положительному полюсу батареи.
3. Вольтметр V подключается параллельно проводу сопротивления.
4. Положительный полюс вольтметра должен быть ближе к положительному полюсу батареи.

Процедура проверки закона Ома:
1. Клавиша K закрывается, и реостат настраивается так, чтобы получить минимальные показания амперметра и вольтметра.


1. Затем реостат постепенно перемещается, так что ток в цепи увеличивается.
2. Каждый раз, когда реостат перемещается, показания тока (I), протекающего в цепи, и разности потенциалов на сопротивлении измеряются путем записи показаний амперметра и вольтметра.
3. Таким образом, различные наборы значений получаются в таблице, и соотношение тока (I) и разности потенциалов (V) вычисляется для каждого набора значений.
4. Следует отметить, что соотношение силы тока и разности потенциалов одинаковое или почти одинаковое для каждого набора значений в таблице.
5. Теперь построен график зависимости V от I, на котором разность потенциалов V берется по оси y, а ток I — по оси x.
6. Полученный график представляет собой прямую линию, и наклон этой линии представляет собой значение отношения V к стихам I.

Таким образом, доказано, что отношение V к стихам I является постоянной величиной (обозначающей сопротивление), т. Е. , V / I = постоянная = R.Таким образом подтверждается закон Ома.

Пример 1: Ток 5 мА протекает через омический проводник, к которому приложена разность потенциалов 15 В. Какое сопротивление проводника?
Решение:
Используя V = I R
Транспонирование, R = V / I
где I = 5 мА и V = 15 В
дает R = 15/5 = 3 кОм

Пример 2: Какой ток будет протекать через резистор с сопротивлением 4,7 кОм при приложении к нему напряжения 12 В?
Решение:
Используя V = I R
Транспонирование, I = V / R
где V = 12 В и R = 4.

No related posts.