В предыдущем параграфе говорилось, что для существования тока в проводнике необходимо создать разность потенциалов на его концах. Сила тока в проводнике определяется этой разностью потенциалов. Чем больше разность потенциалов, тем больше напряжённость электрического поля в проводнике и, следовательно, тем большую скорость направленного движения приобретают заряженные частицы. Это означает увеличение силы тока.
Для каждого проводника — твёрдого, жидкого и газообразного — существует определённая зависимость силы тока от приложенной разности потенциалов на концах проводника.
Её находят, измеряя силу тока в проводнике при различных значениях напряжения. Знание вольт-амперной характеристики играет большую роль при изучении электрического тока.
Наиболее простой вид имеет вольт- амперная характеристика металлических проводников и растворов электролитов. Впервые (для металлов) её установил немецкий учёный Георг Ом, поэтому зависимость силы тока от напряжения носит название закона Ома.
На участке цепи, изображённой на рисунке 15.3, ток направлен от точки 1 к точке 2. Разность потенциалов (напряжение) на концах проводника равна U = φ1 — φ2. Так как ток направлен слева направо, то напряжённость электрического поля направлена в ту же сторону и φ1 > φ2.
Измеряя силу тока амперметром, а напряжение вольтметром, можно убедиться в том, что сила тока прямо пропорциональна напряжению.
Применение обычных приборов для измерения напряжения — вольтметров — основано на законе Ома. Принцип устройства вольтметра такой же, как и у амперметра. Угол поворота стрелки прибора пропорционален силе тока.
Сила тока, проходящего по вольтметру, определяется напряжением между точками цепи, к которой он подключён. Поэтому, зная сопротивление вольтметра, можно по силе тока определить напряжение. На практике прибор градуируют так, чтобы он сразу показывал напряжение в вольтах.
Свойство проводника ограничивать силу тока в цепи, т. е. противодействовать электрическому току, называют электрическим сопротивлением проводника.
На рисунке 15.4 приведены графики вольт-амперных характеристик двух проводников. Очевидно, что сопротивление проводника, которому соответствует график 2, больше, чем сопротивление проводника, которому соответствует график 1.
Сопротивление проводника длиной l с постоянной площадью поперечного сечения S равно:
где ρ — величина, зависящая от рода вещества и его состояния (от температуры в первую очередь).
Удельное сопротивление материала численно равно сопротивлению проводника из этого материала длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м2.
Единицу сопротивления проводника устанавливают на основе закона Ома и называют её омом.
Проводник имеет сопротивление 1 Ом, если при разности потенциалов 1 В сила тока в нём 1 А.
Единицей удельного сопротивления является 1 Ом • м. Удельное сопротивление металлов мало. А вот диэлектрики обладают очень большим удельным сопротивлением. Например, удельное сопротивление серебра 1,59 • 10-8 Ом • м, а стекла порядка 1010 Ом • м. В справочных таблицах приводятся значения удельного сопротивления некоторых веществ.
Из закона Ома следует, что при заданном напряжении сила тока на участке цепи тем больше, чем меньше сопротивление этого участка. Если по какой-то причине (нарушение изоляции близко расположенных проводов, неосторожные действия при работе с электропроводкой и пр.) сопротивление между двумя точками, находящимися под напряжением, оказывается очень малым, то сила тока резко возрастает (возникает короткое замыкание), что может привести к выходу из строя электроприборов и даже возникновению пожара.
Именно из-за закона Ома нельзя говорить, что чем выше напряжение, тем оно опаснее для человека. Сопротивление человеческого тела может сильно изменяться в зависимости от условий (влажности, температуры окружающей среды, внутреннего состояния человека), поэтому даже напряжение 10—20 В может оказаться опасным для здоровья и жизни человека. Следовательно, всегда необходимо учитывать не только напряжение, но и силу электрического тока. При работе в физической лаборатории нужно строго соблюдать правила техники безопасности!
Закон Ома — основа расчётов электрических цепей в электротехнике.
Электрический ток. Сила тока —
Закон Ома для участка цепи. Сопротивление —
Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников —
Примеры решения задач по теме «Закон Ома. Последовательное и параллельное соединения проводников» —
Работа и мощность постоянного тока —
Электродвижущая сила —
Закон Ома для полной цепи —
Примеры решения задач по теме «Работа и мощность постоянного тока. Закон Ома для полной цепи»
Для однозначного определения потенциала любой точки электрической цепи необходимо задать (произвольно) потенциал какой-нибудь одной точки. Выберем для схемы, представленной на рис. 1.7, а, . По определению потенциал точки 3 больше φ2 на значение ЭДС:
Аналогично можно написать формулу для тока участка сложной электрической схемы, состоящего из любого числа последовательно соединенных источников, представленных схемами замещения на рис. 1.7, и приемников при заданной разности потенциалов на концах этого участка (рис. 1.9). Ток I на участке схемы, содержащем источники ЭДС, может быть направлен от точки а к точке b или наоборот. Если направление тока заранее не известно, то для составления выражений, подобных (1.11), нужно выбрать направление тока произвольно. Такое произвольно выбранное направление тока условились называть положительным направлением и обозначать (как и выше действительное направление) стрелкой с просветом или отмечать индексами у буквы I.
Если принять за положительное направление тока I направление от точки а к точке b, то потенциал φb определяется через потенциал φa выражением
где — суммарное сопротивление участка схемы; — разность потенциалов или напряжение между выводами рассматриваемого участка, взятые по выбранному направлению тока;
— алгебраическая сумма ЭДС, действующих на том же участке, причем каждая ЭДС, направление действия которой совпадает с положительным направлением тока, записывается с положительным знаком, а в противном случае — с отрицательным.
Формула (1.12а) представляет собой закон Ома для участка цепи (схемы) с ЭДС (обобщенный закон Ома).
Если в результате расчета по (1.12а) для тока получается отрицательное значение, то это значит, что действительное направление тока не совпадает с выбранным положительным направлением (противоположно произвольно выбранному направлению).
Для напряжения между любыми точками цепи также может быть произвольно выбрано положительное направление. Положительное направление напряжения указывается индексами у буквы U или обозначается на схемах стрелкой, которую, например, для напряжения будем в дальнейшем ставить от точки а к точке b. Таким образом, напряжение, как и ток, при расчетах надо рассматривать как алгебраическую величину.
Для ЭДС источников напряжения и токов источников тока, если их действительные направления не известны, также выбираются произвольные положительные направления, которые указывают двойными индексами или обозначают стрелками.
На участках схемы с пассивными элементами положительные направления напряжения и тока будем всегда выбирать совпадающими. В этом случае отдельную стрелку для напряжения можно и не ставить.
Закон был получен Омом опытным путем. Построив вольт – амперную характеристику для проводника можно увидеть, что сила тока (I),
текущего через проводник пропорциональна напряжению (U) на нем $(I \sim U)$.
Если на рассматриваемом участке цепи, содержащей проводник, источников ЭДС нет
$\left(U_{21}=\varphi_{1}-\varphi_{2}\right)$, то формула закона Ома является предельно простой:
$$I=\frac{U}{R}=\frac{\varphi_{1}-\varphi_{2}}{R}(1)$$где R – сопротивление проводника (совокупности проводников, участка цепи).
Если источник тока в участок цепи включен и характеризуется при помощи ЭДС ($\varepsilon$), то формула закона Ома преобразуется к виду:
$$I=\frac{U}{R}=\frac{\varphi_{1}-\varphi_{2}+\varepsilon}{R}(2)$$Все выше приведенные формулы закона Ома были представлены в интегральной форме. Этот закон можно записать в дифференциальной форме,
которая характеризует электрическое состояние в точке.
$$\bar{j}=\sigma \bar{E}(4)$$где $\sigma=\frac{1}{\rho}$ – удельная проводимость,
$\rho$ – удельное сопротивление,
$\bar{j}$ – вектор плотности тока,
$\bar{E}$ – вектор напряженности электрического поля. Векторы
$\bar{j}$ и $\bar{E}$ характеризуют одну точку проводящей среды.
В том случае, если среда изотропна, то $\bar{j} \uparrow \uparrow \bar{E}$.
$I=\frac{U}{\frac{d}{S\left(\sigma_{2}-\sigma_{1}\right)} \ln \left(\frac{\sigma_{2}}{\sigma_{1}}\right)}=\frac{U S\left(\sigma_{2}-\sigma_{1}\right)}{d \cdot \ln \left(\frac{\sigma_{2}}{\sigma_{1}}\right)}$Ответ. $I=\frac{U S\left(\sigma_{2}-\sigma_{1}\right)}{d \cdot \ln \left(\frac{\sigma_{2}}{\sigma_{1}}\right)}$
Слишком сложно?
Формула закона Ома не по зубам? Тебе ответит эксперт через 10 минут!
Пример
Задание. Какой будет плотность тока в металлическом проводнике (удельное сопротивление считать равным
$\rho$) постоянного сечения, имеющем длину l, если напряжение,
которое приложено к проводу равно U?
Решение. Плотность тока для проводника, который имеет постоянное сечение S можно найти как:
$$j=\frac{I}{S}(2.1)$$Силу тока можно вычислить, если использовать формулу Закона Ома для участка цепи не имеющего ЭДС:
$$I=\frac{U}{R}(2.2)$$Сопротивление провода найдем, применяя формулу:
$$R=\rho \frac{l}{S}(2.3)$$Подставим, необходимые величины в (2.1), получим:
$$j=\frac{U}{S R}=\frac{U S}{S \rho l}$$Ответ. $j=\frac{U S}{S \rho l}$
Читать дальше: Формула мощности тока.
Использование закона Ома со схемами
Как использовать закон Ома
В виде уравнения закон Ома можно записать как I = V / R . Это позволяет рассчитать три величины для конкретной цепи. Например, если вы знаете ток и сопротивление, вы можете определить напряжение.
Вы можете использовать закон Ома для отдельного компонента внутри цепи: ток через лампочку, напряжение на лампочке и сопротивление лампочки. Или вы можете использовать закон Ома для всей цепи, используя полный ток, напряжение батареи (общее напряжение) и общее сопротивление.Вы даже можете сделать это для отдельной ветви в последовательной цепи. Это все еще работает.
Однако, чтобы закон Ома работал, компоненты в цепи должны быть ОГМИЧЕСКИМИ. Не все электрические компоненты подчиняются закону Ома — не все омические, но большинство из них.
Пример
Допустим, у вас есть параллельная цепь, содержащая 12-вольтовую батарею и две лампочки в отдельных ветвях: одна с сопротивлением 4 Ом, а другая с сопротивлением 3 Ом.Как вы думаете, как мы будем рассчитывать ток, проходящий через резистор сопротивлением 3 Ом?
Чтобы решить эту проблему, нам нужно использовать закон Ома для резистора 3 Ом. Помните, что ток равен напряжению, разделенному на сопротивление, или I = V / R.
Общее напряжение цепи составляет 12 вольт, и поскольку это параллельная цепь, каждая ветвь также получит полные 12 вольт. Это означает, что на резистор сопротивлением 3 Ом также подается напряжение 12 В. Итак, мы знаем, что V = 12 вольт, а R = 3 Ом.Чтобы вычислить ток, мы разделим 12 на 3 и получим 4 ампера, что и является нашим ответом.
Резюме урока
Закон Ома гласит, что при увеличении сопротивления ток уменьшается. И наоборот, при повышении напряжения возрастает и ток. Ток — это поток электричества вокруг электрической цепи, который мы измеряем в амперах. Сопротивление , которое мы измеряем в омах, — это способность компонента сдерживать прохождение тока. Напряжение означает разность потенциалов между двумя частями цепи, которую мы измеряем в вольтах.
Закон Ома выражается как I = V / R , уравнение, которое позволяет определить три величины указанной цепи. Закон Ома можно использовать для одного компонента в цепи, для параллельной ветви или для всей цепи. В последнем случае вы используете напряжение батареи, общий ток и общее сопротивление. Этот подход работает только для омических резисторов, к которым относится большинство электронных устройств.
Закон
Ом- Изучив этот раздел, вы должны уметь:
- Опишите закон Ома для металлических проводников:
- • Сопротивление, напряжение и ток.
- Определить:
- Ом, Ампер и Вольт.
Ом, вольт и ампер.
Сопротивление проводника измеряется в Омах, а Ом — это единица измерения, названная в честь немецкого физика Джорджа Симона Ома (1787–1854), который первым показал взаимосвязь между сопротивлением, током и напряжением.При этом он разработал свой закон, который показывает взаимосвязь между тремя основными электрическими свойствами сопротивления, напряжения и тока. Он демонстрирует одну из самых важных взаимосвязей в электротехнике и электронной технике.
Закон Ома гласит: «В металлических проводниках при постоянной температуре и в нулевом магнитном поле протекающий ток пропорционален напряжению на концах проводника и обратно пропорционален сопротивлению проводника.»
Проще говоря, при условии, что температура постоянна и электрическая цепь не подвержена влиянию магнитных полей, тогда:
• В цепи с постоянным сопротивлением, чем больше напряжение, приложенное к цепи, тем больше будет протекать ток.
• При подаче постоянного напряжения, чем больше сопротивление цепи, тем меньше будет протекать ток.
Обратите внимание, что закон Ома гласит: «В металлических проводниках». Это означает, что закон применим для большинства металлических материалов, но не для всех.Например, вольфрам, используемый для накаливания накала лампочек, имеет сопротивление, которое изменяется в зависимости от температуры нити, отсюда в Законе Ома ссылка на «при постоянной температуре». В электронике также используются компоненты, которые имеют нелинейную зависимость между тремя электрическими свойствами: напряжением, током и сопротивлением, но их можно описать разными формулами. Для большинства схем или компонентов, которые могут быть описаны законом Ома:
Вместо того, чтобы запоминать весь закон Ома, три электрических свойства напряжения, тока и сопротивления отдельными буквами:
Сопротивление обозначается буквой R и измеряется в единицах Ом, которые имеют символ Ω (греческая заглавная буква O).
Напряжение обозначается буквой V (или иногда E, сокращением от Electromotive Force) и измеряется в вольтах, которые имеют символ V.
Ток обозначается буквой I (не C, поскольку он используется для обозначения емкости) и измеряется в единицах ампер (часто сокращается до ампер), которые имеют символ A.
Используя буквы V, I и R для выражения отношений, определенных в Законе Ома, дает три простые формулы:
Каждый из них показывает, как найти значение любой из этих величин в цепи, если известны две другие.Например, чтобы найти напряжение V (в вольтах) на резисторе, просто умножьте ток I (в амперах) через резистор на значение резистора R (в омах).
Обратите внимание, что при использовании этих формул значения V I и R, записанные в формулу, должны быть в БАЗОВЫХ ЕДИНИЦАХ, то есть в ВОЛЬТАХ (не в милливольтах) в Омах (не в киломах) и в АМПЕРАХ (не в микроамперах) и т. Д.
Вкратце 15 кОм (килоом) вводится как 15 EXP 03, а 25 мА (миллиампер) вводится как 25 EXP-03 и т. Д. Это проще всего сделать с помощью научного калькулятора.
Как пользоваться калькулятором с инженерными обозначениями, широко используемыми в электронике, объясняется в нашем бесплатном буклете под названием «Подсказки по математике». Загрузите его со страницы загрузки.
Определение сопротивления, ампера и напряжения
1 Ом
Может быть определено как «Величина сопротивления, которая создаст разность потенциалов (p.d.) или напряжение в 1 вольт на нем, когда через него протекает ток в 1 ампер».
1 АМПЕР
Можно определить как «Величина тока, которая при прохождении через сопротивление 1 Ом создает разность потенциалов на сопротивлении 1 Вольт.«
(Хотя доступны более полезные определения ампера)
1 ВОЛТ
Можно определить как «Разность потенциалов (напряжений), возникающая на сопротивлении в 1 Ом, через которое протекает ток в 1 Ампер».
Эти определения относятся к Вольтам, Амперам и Ом в пределах величин, описанных в Законе Ома, но также могут использоваться альтернативные определения с использованием других величин.
ПОПРОБУЙТЕ ПРОСТЫЕ РАСЧЕТЫ, ИСПОЛЬЗУЯ Закон Ома.
20.2: Закон Ома — сопротивление и простые схемы
Что управляет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, розетки и т. Д., Которые необходимы для поддержания тока. Все такие устройства создают разность потенциалов и условно называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он создает разность потенциалов \ (V \), которая создает электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на заряды, вызывая ток.
Закон Ома
Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению \ (В \).Немецкий физик Георг Симон Ом (1787–1854) первым экспериментально продемонстрировал, что ток в металлической проволоке прямо пропорционален приложенному напряжению :
\ [I \ propto V. \ label {20.3.1} \]
Это важное соотношение известно как закон Ома . Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, в которой напряжение является причиной, а ток — следствием. Это эмпирический закон, подобный закону трения — явление, наблюдаемое экспериментально.Такая линейная зависимость возникает не всегда.
Сопротивление и простые схемы
Если напряжение управляет током, что ему мешает? Электрическое свойство, препятствующее току (примерно такое же, как трение и сопротивление воздуха), называется сопротивлением \ (R \). Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами вещества передают энергию веществу и ограничивают ток. Сопротивление обратно пропорционально току, или
. \ [I \ propto \ frac {1} {R}. \ label {20.3.2} \]
Так, например, при удвоении сопротивления ток уменьшается вдвое. Комбинируя отношения тока к напряжению и тока к сопротивлению, получаем
\ [I = \ frac {V} {R}. \ label {20.3.3} \]
Это соотношение также называется законом Ома. Закон Ома в такой форме действительно определяет сопротивление определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не универсален. Многие вещества, для которых действует закон Ома, называются омическими . К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах.Омические материалы имеют сопротивление \ (R \), которое не зависит от напряжения \ (V \) и тока \ (I \). Объект, который имеет простое сопротивление, называется резистором , даже если его сопротивление невелико. Единица измерения сопротивления — Ом и , обозначается символом \ (\ Omega \) (греческая омега в верхнем регистре). Перестановка \ (I = V / R \) дает \ (R = V / I \), и поэтому единицы сопротивления равны 1 Ом = 1 вольт на ампер:
\ [1 \ Omega = 1 \ frac {V} {A}. \ label {20.3.4} \]
На рисунке \ (\ PageIndex {1} \) показана схема простой схемы.Простая схема имеет один источник напряжения и один резистор. Можно предположить, что провода, соединяющие источник напряжения с резистором, имеют незначительное сопротивление, или их сопротивление можно включить в \ (R \).
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь для прохождения тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими), соединяющими нагрузку с выводами батареи, представленной красными параллельными линиями. Зигзагообразный символ представляет собой единственный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения. Пример \ (\ PageIndex {1} \): Расчет сопротивления: автомобильная фара:
Каково сопротивление автомобильной фары, через которую проходит 2,50 А при подаче на нее 12,0 В?
Стратегия
Мы можем изменить закон Ома, как указано в \ (I = V / R \), и использовать его для определения сопротивления.
Решение:
Преобразование уравнения \ ref {20.3.3} и замена известных значений дает
\ [\ begin {align *} R & = \ frac {V} {I} \\ [5pt] & = \ frac {12.0 V} {2,50 A} \\ [5pt] & = 4,80 \ Omega. \ end {align *} \]
Обсуждение:
Это относительно небольшое сопротивление, но оно больше, чем хладостойкость фары. Как мы увидим, сопротивление металлов обычно увеличивается, , а увеличивает температуру , поэтому лампа имеет меньшее сопротивление при первом включении и потребляет значительно больший ток во время короткого периода прогрева.
Сопротивления варьируются на много порядков.{-5} \ Omega \), а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомичны). Сопротивление связано с формой объекта и материалом, из которого он состоит, как будет показано в разделах «Сопротивление и удельное сопротивление».
Дополнительную информацию можно получить, решив \ (I = V / R \) для \ (V \), что дает
\ [V = ИК. \ label {20.3.5} \]
Выражение для \ (V \) можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, вызванное минимальным током \ (I \). Для обозначения этого напряжения часто используется фраза \ (IR \) drop .Например, у фары в примере падение \ (IR \) составляет 12,0 В. Если напряжение измеряется 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 похож на трубу, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления. Здесь сохранение энергии имеет важные последствия. Источник напряжения подает энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, тепловую энергию).В простой схеме (с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, поскольку \ (PE = q \ Delta V \), и то же самое \ (q \) проходит через каждую . Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразованная резистором, равны (Рисунок \ (\ PageIndex {2} \)).
Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Падение напряжения на резисторе в простой схеме равно выходному напряжению батареи. ПОДКЛЮЧЕНИЕ: СОХРАНЕНИЕ ЭНЕРГИИ
В простой электрической цепи единственный резистор преобразует энергию, поступающую от источника, в другую форму.Здесь о сохранении энергии свидетельствует тот факт, что вся энергия, подаваемая источником, преобразуется в другую форму только с помощью резистора. Мы обнаружим, что сохранение энергии имеет и другие важные применения в схемах и является мощным инструментом анализа схем.
Закон Ома, мощность и энергия
Закон Ома, закон Джоуля и понимание мощности и энергии являются одними из самых фундаментальных и важных основ для понимания электричества и электроники.
Энергия — это способность объекта выполнять работу. Даже деревянный брусок на вашем столе обладает энергией. Он обладает кинетической энергией, поскольку он может работать при падении, и обладает химической энергией, поскольку он может выполнять работу по нагреванию, если вы подожжете его. Энергия выражается в Джоулях. Когда вы позволяете энергии выполнять работу, такую как высвобождение химической энергии, хранящейся в батарее, в резистор, эта работа выражается как мощность.
Мощность — это скорость выполнения работы. Один ватт, затрачиваемый за одну секунду, равен одному джоуля.Так, например, автомобилю требуется больше мощности для движения со скоростью 100 км / ч по сравнению с 50 км / ч. Если вы потратили электроэнергию в течение определенного периода времени, или приобрели электричество с предоплатой для использования, или если у вас есть заряженная батарея определенного размера, у вас есть ватт-часы. Скажем, вы поместили 1000 Вт / ч в свой счетчик электроэнергии с предоплатой, вы можете использовать его, запустив нагреватель мощностью 1 кВт в течение 1 часа или лампу мощностью 100 Вт в течение 10 часов. Используется одинаковое количество энергии, но с разной скоростью, потому что тысяча (1000) ватт равна одному (1) кВт.
С другой стороны, Джоуль — это единица энергии, используемая Международным стандартом единиц (СИ). Он определяется как количество работы, совершаемой над телом силой в один Ньютон, которая перемещает тело на расстояние в один метр.
Закон Ома
с разрешения www.eade.uk.com Этот мультфильм прекрасно резюмирует закон Ома. Здесь мистер Вольт пытается протолкнуть мистера Ампа через проводника, но мистер Ом делает все возможное, чтобы ограничить мистера Ампа. Проявив немного воображения, вы увидите, что чем сильнее (сильнее) г-н.Вольт напрягает, тем больше мистер Амп выдержит. С другой стороны, чем больше мистер Ом тянет за веревку (сопротивляется), тем меньше проходит мистер Амп. Эти трое живут в идеальном равновесии и пропорции друг другу. Правило, которое удерживает их в равновесии, — это закон Ома.
Говоря более формально, мы можем использовать треугольник выше. Выучите это наизусть, так как это простой способ запомнить все формулы. Просто укажите пальцем на единицу, которую вы хотите найти, и оставшиеся две — это то, с чем вы будете рассчитывать.Например, если вы хотите найти V, закройте V пальцем, и у вас останется I * R. Это означает, что V = I * R. Точно так же, если вы хотите найти I, прикройте I пальцем, и у вас останется V / R. Это означает, что I = V / R.
Обратите внимание, что мы используем I для Amp, а не A, потому что A повсеместно используется для обозначения площади.
Например, если у меня батарея 9 В и я подключаю к ней резистор 1 кОм, сколько тока будет проходить через нее?
Допустим, у меня батарея на 9 В, и я хочу зажечь светодиод.Вы не можете просто подключить батарею к светодиоду, так как он потребляет столько тока, сколько может обеспечить батарея, и перегорает. Нам нужно ограничить ток светодиода до безопасного значения. Во-первых, мне нужно знать, какое напряжение нужно светодиоду, а во-вторых, какой ток я допущу для светодиода — обычно 20 мА. Напряжение, которое подает светодиод, довольно постоянное и зависит от цвета. Красный светодиод обычно составляет 2,3 В.
Итак, теперь у нас есть 9 В на одном конце и 2,3 В на другом конце R1, что означает, что нам нужно избавиться от 9-2.3 = 6,7 В. Это напряжение, которое мы увидим, если измерим на двух концах резистора R1, а ток через него составит 20 мА. Учитывая, что R = V / I = 6,7 / 20 * 10 -3 = 335 Ом. Это означает, что подойдет резистор 330 Ом.
Допустим, мы не знали ничего из вышеперечисленного, и мы просто взяли резистор 1 кОм и подключили его последовательно со светодиодом, затем мы взяли наш надежный мультиметр и измерили напряжение на светодиоде и обнаружили, что оно составляет 2,7 В. Это означает, что напряжение на резисторе должно быть 9-2.7 = 6,3 В. Итак, какой ток течет через светодиод? Снова используя формулу I = V / R, находим 6,3 / 1000 = 6,3 мА.
Теперь предположим, что у вас был очень длинный удлинитель, и вы включили обогреватель или большой прожектор, и вы знали, что ток в проводе составляет 15 А, а сопротивление провода — 1 Ом. Какое напряжение вы потеряете по проводу? Используя формулу V = I * R, мы обнаруживаем, что вы теряете 15 * 1 = 15 В, что довольно много.
Закон мощности и Джоуля
Мощность — это термин, используемый для описания скорости выполнения работы или работы с течением времени.Это означает, что глобус мощностью 100 Вт работает намного горячее, чем глобус мощностью 1 Вт, и мы можем ощущать работу, выполняемую с помощью выделяемого тепла. Мощность напрямую связана с силой Ома по закону Джоуля, который гласит, что тепло, выделяемое в сопротивлении, пропорционально квадрату тока, протекающего через него в течение заданного времени.
Мы можем выразить это как P = V * I, и поскольку V = I * R, мы получаем P = I * I * R или P = I 2 R.
Аналогично P = V 2 / R. Как и закон Ома, это можно представить в виде треугольника:
Все эти термины являются именами людей, поэтому мы всегда используем заглавные буквы.Эти единицы могут быть очень большими и выражаться в кВ или МОм или очень маленькими, например мВ или мкА. Обратите внимание, что единицей измерения является мА, а не МА.
Энергия
Энергия определяется как « свойство, которое должно быть передано объекту для выполнения работы или нагрева объекта. Энергия — это сохраняемая величина; закон сохранения энергии гласит, что энергия может быть преобразована в форму, но не создана или уничтожена. Единица измерения энергии в системе СИ — это джоуль, который представляет собой энергию, передаваемую объекту в результате перемещения его на расстояние в один метр против силы в один ньютон ». А 1 Вт — это 1 Джоуль, потраченный за 1 секунду.
Другими словами, мощность — это скорость, с которой мы превращаем электрическую энергию в какой-то другой вид энергии, обычно тепло, но также может быть движение, как в двигателе. Когда вы разговариваете по мобильному телефону, вы преобразуете химическую энергию аккумулятора в электромагнитную энергию для передачи голоса. Но изрядная часть энергии всегда преобразуется в тепло из-за дефектов в усилителе передатчика и других схемах.
Возвращаясь к нашему предыдущему примеру удлинительного шнура, допустим, мы не могли измерить ток в удлинительном проводе, но мы знали, что мощность нагревателя составляет 2 кВт, а это нагреватель 230 В.Теперь мы знаем, что P = V * I, поэтому я должен быть P / V, и поэтому 2000/230 = 8,7A. Если бы мы могли измерить напряжение в конце, скажем, 200 В. Тогда мы узнаем, что сопротивление кабеля будет V / I = (230–200) / 8,7 = 3,4 Ом.
Energy также сообщает нам о скорости выполнения работы. Если я куплю аккумулятор, который говорит о 200 мА / ч, он говорит мне, что я могу потреблять 200 мА в течение 1 часа или 20 мА в течение 19 часов. В моем доме у меня есть предоплата за электроэнергию, которую я покупаю в киловатт-часах. Если бы моя плита потребляла 4 кВт, а я купил 40 кВт-ч, я мог бы печь печенье в течение 10 часов.
Хотя эти законы и расчеты могут показаться скучными, помните, что они жизненно важны для понимания и использования их в мире электроники.
Понимание закона Ома — Pi My Life Up
Закон Ома — одна из основ электроники и невероятно удобен для быстрого расчета тока, напряжения или сопротивления цепи. Вам нужно будет знать как минимум два значения.
Закон Ома определяет математическое соотношение между током, напряжением и сопротивлением сети.
Этот закон был назван в честь немецкого физика и математика XIX века Георга Ома. Ом обнаружил эту взаимосвязь еще в то время, когда не было возможности легко измерить ток, напряжение или сопротивление.
Несмотря на холодный прием при первой публикации, он стал обязательным для всех, кто интересуется электрическими схемами. Закон Ома стал частью нашего нынешнего понимания электрических схем.
Если вы занимаетесь каким-либо из наших проектов электроники Raspberry Pi, которые связаны со схемами, то этот учебник может оказаться вам полезным.
Что такое закон Ома?
Закон Ома гласит, что ток, проходящий через проводник между двумя точками, прямо пропорционален напряжению в этих двух точках и обратно пропорционален сопротивлению между двумя точками.
Проще говоря, если в цепи удваивается ток, то удваивается и напряжение. Точно так же, если сопротивление в цепи увеличится вдвое, ток упадет вдвое.
Хотя это может показаться немного сложным, фактическая математика, лежащая в основе этой теории, невероятно проста для понимания и запоминания.
Формула закона Ома
К счастью для нас, формула закона Ома невероятно проста для понимания.
Закон Ома можно выразить математической формулой, как показано ниже.
Эта формула говорит, что напряжение ( В ) равно току ( I ), умноженному на сопротивление ( R ).
Во всех формулах закона Ома мы используем следующие переменные.
- В = напряжение, выраженное в вольтах.
- I = ток, выраженный в амперах.
- R = Сопротивление, выраженное в Ом.
Хотя формулу можно использовать для расчета напряжения, ею также можно управлять, чтобы вместо этого вычислить ток или сопротивление в цепи.
Для начала давайте изменим формулу так, чтобы мы могли вычислить ток ( I ) цепи.
Мы также можем изменить базовую формулу закона Ома, чтобы мы могли вычислить сопротивление ( R ) цепи.
Калькулятор закона Ома
Чтобы использовать этот калькулятор закона Ома, сначала выберите, хотите ли вы рассчитать напряжение, ток или сопротивление.
При выбранном режиме все, что вам нужно сделать, это ввести два требуемых значения. Калькулятор автоматически рассчитает правильные значения.
Треугольник закона Ома
Один из самых простых способов запомнить три различных формулы закона Ома — это треугольник.
Средний горизонтальный делитель треугольника представляет деление, то есть всякий раз, когда в формуле участвует напряжение ( В, ), все остальные буквы делятся на него.
Например, если мы хотим вычислить ток ( I ), нам нужно разделить напряжение ( В, ) на сопротивление ( R ).
Обведя кружком « I » в треугольнике, мы видим, что формула остается в треугольнике с V по R .
Мы также можем использовать тот же треугольник, чтобы разработать формулу для расчета сопротивления ( R ) цепи.
Обведя сопротивление ( R ), мы можем увидеть формулу, которую мы должны использовать: напряжение ( В, ), деленное на ток ( I )
Вертикальная линия в треугольнике представляет собой умножение.Эта линия используется только при расчете напряжения (В).
Снова используя треугольник закона Ома, мы можем быстро увидеть формулу, которую нам нужно использовать, обведя кружком « V », поскольку это значение, которое мы хотим вычислить.
Из этого легко понять, что для расчета напряжения ( В, ) все, что нам нужно сделать, это умножить ток ( I ) на сопротивление ( R ).
Пример закона Ома в действии
Далее мы рассмотрим три различных примера схем.
Эти примеры будут касаться использования каждого варианта трех различных формул закона Ома.
Пример напряжения
В этом первом примере мы собираемся начать с формулы закона базового сопротивления для расчета напряжения цепи.
Для расчета напряжения нам необходимо знать сопротивление ( R ) и ток ( I ) цепи.
В этой примерной схеме вы можете видеть, что у нас есть сопротивление ( R ) 200 Ом и ток ( I ) 5 А.
Чтобы рассчитать напряжение, нам нужно вставить два наших значения в формулу закона Ома.
После заполнения формулы вы можете видеть, что все, что нам нужно сделать, это умножить 200 на 5 , чтобы рассчитать напряжение.
Умножив сопротивление и ток, мы видим, что напряжение для схемы в примере равно 1000 Вольт .
Пример тока
В этом втором примере мы будем использовать модифицированную версию формулы закона Ома для расчета тока следующей цепи.
Из этой схемы мы знаем, что сопротивление ( R ) составляет 50 Ом, и что напряжение ( В, ) составляет 24 В, .
Нам нужно поместить эти значения в формулу закона Ома, которая использовалась для расчета тока ( I ).
Используя значения сопротивления и напряжения, введенные в формулу, мы видим, что нам нужно разделить 24 на 50 , чтобы вычислить ток.
Используя закон Ома, мы вычисляем ток в цепи, равный 0.48 ампер .
Пример сопротивления
В нашем третьем и последнем примере мы будем использовать третью версию формулы закона Ома. В этом случае мы будем использовать формулу для расчета сопротивления цепи.
Чтобы рассчитать сопротивление цепи, нам нужно знать напряжение ( В, ) и ток ( I ) цепи.
Из этой примерной схемы мы можем видеть, что наша примерная схема имеет ток 10 ампер и напряжение 20 вольт .
Нам нужно вставить эти два значения в формулу сопротивления закона Ома.
Отсюда мы можем рассчитать необходимое нам сопротивление, разделив напряжение 20 на 10 ампер .
Вычислив это, мы видим, что сопротивление нашей схемы в нашем примере должно быть 2 Ом .
Надеюсь, что теперь у вас есть понимание закона Ома и то, как его использовать. Мы рассмотрели, как можно использовать треугольник закона Ома как простой способ запоминания трех различных формул.
Вы найдете эти уравнения очень удобными в проектах, использующих схемы, таких как все наши проекты Arduino.
Если у вас есть какие-либо советы или отзывы, не стесняйтесь оставлять комментарии ниже.
Добро пожаловать. | Департамент образования
Предупреждающее сообщение
В вашем поиске используется слишком много выражений И / ИЛИ. В этот поиск были включены только первые 7 терминов. К сожалению, страница, которую вы ищете, больше не существует, была перемещена или в настоящее время недоступна.Мы выполнили поиск по ключевым словам на основе страницы, которую вы пытаетесь открыть. Соответствующие варианты поиска представлены ниже.
История штата Мэн и Интернет-ресурсы
Мэн История и Интернет-ресурсы
… Использование наборов первичных источников (совместно представлено Мэн DOE , Мэн исторического общества , Мэн Государственный архив ,… Мэн Государственные служащие Talking Civics и Gov ‘t с сенатором Ангусом Кингом
Talking Civics и…
Государственные служащие, гражданские деятели и гражданский дискурс
…
Государственные чиновники Talking Civics и Gov ‘t с сенатором Ангусом Кингом
Talking Civics и… NewsHour)
Презентация PBS NewsHour
Mid- Maine Технический центр / Веб-страница Дэйва Бордмана … Политического класса и проф.образования в NC State University)
Презентация …
Гражданские студенты и голос студентов
… Политического класса и профессора образования в Государственного университета Северной Каролины)
Презентация … NewsHour)
Презентация PBS NewsHour
Mid- Maine Технический центр / Веб-страница Дэйва Бордмана … С государственными служащими Мэн Talking Civics и Gov ‘t с сенатором Ангусом Кингом
Talking Civics и…
Летняя программа общественного питания (SFSP)
… по этой ссылке и следуйте указаниям http: // www.fns.usda. gov / summerfoodrocks Летняя служба питания… для всех детей 18 лет и младше в утвержденных SFSP сайтов в районах со значительной концентрацией малообеспеченных… Перейти на веб-страницы)
Образование в области питания — Университет штата Мэн Совместное расширение: ресурсы EFNEP
…
Пенсия учителя
… перевод взносов работодателя См. Мэн Государственная пенсионная система Законы : Заголовок 5 -… — https: // www. штат Мэн . gov / doe / сайты / мэн . gov . doe / файлов / inline — файлов /FY20_RFL_prelimED279_Present27Feb2019.pdf…
Ежемесячный информационный бюллетень ESEA
… Часы работы во вторник, 24 августа. Свяжитесь с Cheryl.Lang @ maine . gov или координатора региональной программы по ссылке. … Здесь: https: // www. штат Мэн . gov / doe / сайты / мэн . gov . doe / файлов / inline — файлов /Grants4ME%20Access%20v4.pdf. Для…
Ежемесячный информационный бюллетень ESEA
… 9 ноября , , 9:00 Свяжитесь с Cheryl.Lang @ maine . gov или координатора региональной программы по ссылке.)… Здесь: https: // www. штат Мэн . gov / doe / сайты / мэн . gov . doe / файлов / inline — файлов /Grants4ME%20Access%20v4.pdf. Для…
Ежемесячный информационный бюллетень ESEA
… (Свяжитесь со своим региональным координатором программы или Cheryl.Lang @ maine . gov для получения ссылки.) Общие и конкретные обновления заголовков… здесь: https: // www. штат Мэн . gov / doe / сайты / мэн . gov . doe / файлов / inline — файлов /Grants4ME%20Access%20v4.pdf. Для…
Годовая финансовая отчетность на конец года
… Требования
Загрузите следующие файлов в NEO Financial до 30 августа Фактические… заявки в перенесенном статусе считаются полученными Мэн DOE .
Годовая финансовая отчетность на конец года
… Требования
Загрузите следующие файлов в NEO Financial до 23 августа 2019 г. … Заявки в перенесенном статусе считаются полученными Мэн DOE .
Закон Ома — основы
Настроить
Около!
ПОИСК CQ-Calling All
Радиолюбители!
О Hamuniverse
Конструкция антенны
Безопасность антенны!
Спросите у Elmer
О батареях
Нормы и правила
Компьютерная помощь
Электроника
FCC
Информация
Ham Hints
Юмор
Ham Radio News! Обзоры публикаций
Обзоры продуктов
Видео для радиолюбителей!
HF и Shortwave
Лицензия Study
Links
Midi Music
Читальный зал
Основы работы с ретранслятором
Повторитель
Строители
RFI Советы и
Уловки
Ham Satellites
Коротковолновое прослушивание
SSTV
Поддержка сайта
МАГАЗИН
Vhf и выше
Контакты
Карта сайта
Политика конфиденциальности Stuff 9027 Рекламная информация | Основной закон Ома
Здесь мы попытаемся объяснить закон Ома
основы! Закон Ома
может быть очень трудно понять любому, у кого никогда не было
базовые знания или обучение основам электричества.Мы предположим
что у вас есть некоторые знания в области электричества. Мы объясним это в
условия расхода воды! НЕ МОРАТЬСЯ! Что такое Ом
Закон: Закон Ома составлен из
3 математических уравнений , которые показывают соотношение между электрическим напряжением , текущий и сопротивление . Что такое напряжение? An
анологии был бы огромный резервуар с водой , наполненный
с тысячами галлонов воды высоко на холме.
Разница
между давлением воды в баке и водой, выходящей из
труба, соединенная снизу, ведущая к крану, определяется
размер трубы и размер выходного отверстия крана. Эта разница
Давление между ними можно рассматривать как потенциальное напряжение. Что сейчас? Аналогия была бы
количество потока, определяемое давлением (напряжением) воды через
трубы , ведущие к крану.Срок
ток относится к количеству, объему или интенсивности электрического потока, как
в отличие от напряжения, которое относится к силе или «давлению», вызывающим
текущий поток. Что такое сопротивление? Аналогия
будет размер водопроводных труб и размер крана. В
чем больше труба и кран (меньше сопротивление), тем больше воды поступает
из! Чем меньше труба и кран (больше сопротивление), тем меньше воды
что выходит! Это можно рассматривать как сопротивление потоку
водное течение.
Все три из них: напряжение, ток и сопротивление
напрямую взаимодействуют по закону Ома.
Измените любые два из них, и вы получите эффект
третий. Информация: Закон Ома назван в честь баварцев.
математик и физик Георг Ом . Закон Ома может быть
заявлено как математических уравнений , все они получены из
тот же принцип.
В следующих уравнениях,
В — это напряжение, измеренное в вольт (размер
резервуар для воды), I измеряется ток
в ампер
(связано с давлением
(Напряжение) воды через трубы и
кран) и R измеряется сопротивление
в Ом в зависимости от размера труб и крана: В = I x
R (напряжение = ток, умноженный на
Сопротивление) R = В / I (сопротивление = напряжение, деленное на
Текущая) I = В / R (ток =
Напряжение, деленное на сопротивление) Зная любые два значения цепи ,
можно определить (вычислить) треть, с помощью Ома
Закон. Например, чтобы найти напряжение в
цепь: Если в цепи есть ток 2 ампера, и
сопротивление 1 Ом, (<это два "известных"), то
согласно закону Ома и приведенным выше формулам напряжение равно току
умноженное на сопротивление: (V = 2 ампера x 1 Ом = 2
вольт).
Чтобы найти ток в той же цепи выше при условии, что мы этого не знали , но мы знаем напряжение и
сопротивление:
I = 2 В, разделенное на сопротивление 1 Ом = 2
амперы. В этом третьем примере мы знаем ток (2 ампера) и
напряжение (2 вольта) …. какое сопротивление?
Подставляя
формула:
R = Вольт, деленное на ток (2 вольта
делить на 2 ампера = 1 Ом Иногда очень полезно
Свяжите эти формулы Визуально. «Колеса» закона Ома и графика
ниже может быть очень полезным инструментом, чтобы пробудить вашу память и помочь вам
понять их отношения.
Проводной
Коммуникации — отличный источник
для всего вашего разъема
потребности! Колесо наверху
разделен на три секции: Вольт
V (вверху разделительной линии)
Амперы (амперы) I (внизу слева
под разделительной линией)
Сопротивление R (внизу справа под разделительной линией)
линия)
X представляет (умножить на знак)
Запомнить это колесо Чтобы использовать, просто
покрыть мысленным взором нужное вам неизвестное количество и то, что осталось
это формула для поиска неизвестного. Пример: Чтобы найти
ток цепи (I), просто закройте секцию I или Amps в ваших шахтах
глаза, а то, что остается, — это напряжение V выше разделительной линии и R
Ом (сопротивление) ниже него. Теперь подставьте известные значения. Просто
разделить известное напряжение на известное сопротивление.
Ваш ответ будет
ток в цепи.
Та же процедура используется для поиска
вольт или сопротивление цепи! Вот
другой пример: Вы знаете
ток и сопротивление в цепи, но вы хотите узнать
Напряжение. Просто
Покройте секцию напряжения мысленным взором … что осталось, это I X R
разделы. Просто умножьте значение I на значение R, чтобы получить ответ!
Попрактикуйтесь с колесом, и вы удивитесь, насколько хорошо оно работает.
поможет запомнить формулы, не пытаясь!
Это Ома
Графический треугольник закона также полезен для изучения формул.
Просто крышка
неизвестное значение и следуйте рисунку, как в примерах с желтым колесом.
выше. Вы
нужно вставить X между I и R на графике и представить
горизонтальная разделительная линия, но основная — это просто
тем же.
В указанном выше
Вы заметите, что колесо закона Ома имеет добавленную секцию (P) для мощности.
и буква E * использовалась вместо буквы V для
Напряжение.
Это колесо используется точно так же, как и другие
колеса и графика выше.
Вы также заметите в синих / зеленых областях
есть только два известных значения с неизвестным значением в желтом
разделы. Красные полоски разделяют четыре единицы
интерес. An
Пример использования этого колеса:
Допустим, вы знаете мощность
и ток в цепи и хотите знать напряжение.
Найдите свой
неизвестное значение в желтых областях (V или E * в этом колесе) и просто
посмотрите наружу и выберите те ценности, которые вам известны.Это будет P
и I. Подставьте свои значения в формулу, (P, деленное на I) выполните
математика и у вас есть ответ! Информация: Обычно закон Ома применяется только к
Цепи постоянного тока, а не переменного тока
схемы .
* Буква «Е» иногда используется в обозначениях Закона Ома.
для напряжения вместо «V», как в колесе
выше.
Проводной
Коммуникации — отличный источник для всех ваших потребностей в радиочастотном соединителе! Большой
Цены!
Hamuniverse.com использует сеть Green Geeks
Хостинг! | |
.
Напишите на листе бумаги величины, которые входят в закон Ома, так как показано на рисунке 3.
Часто в электротехнике допускаются ошибки из-за неумения правильно применить закон Ома. 
д.с.) источника питания
Д.С. источника можно с некоторой точностью измерить вольтметром с высоким входным сопротивлением. Внутреннее же сопротивление источника нельзя измерить напрямую, а только рассчитать.
Однако я встречал людей с высшим техническим
образованием, которые не знали как рассчитать простейшую электрическую цепь из
двух резисторов. И это не шутка. Именно поэтому я решил написать небольшую статью,
посвящённую Закону Ома для участка цепи. Постараюсь сделать это понятными словами.
Эта величина называется омическим (активным) сопротивлением,
или просто сопротивлением.
2).
Тогда, используя закон Ома для участка цепи, вычислим полное сопротивление цепи,
то есть общее сопротивление резисторов R1 и R2:
Поэтому такие делители используются в основном, в электронных схемах,
где протекают относительно небольшие токи.