Site Loader

Содержание

Закон Ома для участка цепи

Тема: Закон Ома для участка цепи

Цели урока:

раскрыть взаимозависимость силы тока, напряжения и сопротивления на участке электрической цепи.

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

развивать познавательный интерес к предмету, тренировка рационального метода запоминания форму

Тип урока: изучение нового материала с использованием элементов проектной технологии

1. Организационный момент. Тренинг «Здравствуйте»

Цель тренинга: поднятие настроения, положительный настрой на урок, воспитание чувства дружбы, уважения.

Здравствуйте. Давайте улыбнемся друг другу и пожелаем мысленно себе удачи.

Ребята, у нас сегодня необычный урок. Его мы проведем в нестандартной форме. Я – президент фирмы, которая на конкурсной основе проводит набор сотрудников на вакантные места. Вы должны продемонстрировать ваши теоретические знания величин: силы тока, напряжения, сопротивления; сообщить исторические сведения об ученых; показать умения применять формулы при решении задач, продемонстрировать знание источников тока, амперметра, вольтметра, умение измерять силу тока и напряжение, строить график зависимости силы тока от напряжения. У вас будет возможность получить высокооплачиваемую работу, если вы наберете 9 и более баллов. Это соответствует оценке «5». Если вы наберете 7 – 8 баллов, то будете приняты на обычную работу. Это соответствует оценке «4».Если вы наберете 4 – 6 баллов, то будете приняты на работу с испытательным сроком и с условием проявить свое стремление к повышению квалификации. В этом случае вы получите оценку «3».Наша фирма заинтересована не только в высокой квалификации своих сотрудников, но и их коммуникативных, толерантных способностей, показать свою компетентность в данной области, поэтому я буду учитывать, как вы умеете слушать других людей, работать с ними вместе, за ваши ответы я буду вам «платить», давать жетон, который соответствует 1 баллу.

2. Проверка Домашнего задания: вопросы по Ромашке Блума.

Изучая тему “электрические явления”, вы знаете на данном этапе основные величины, характеризующие электрические цепи. И уже ремонтировали или будете ремонтировать бытовые электроприборы, проводку в квартире, но я надеюсь, что из вас никто не претендует на роль “всезнающего” и “все умеющего” электромонтера и вы не оставите поселок после вашего ремонта без света. А чтобы этого не произошло, недостаточно знать только в отдельности физические величины, характеризующие электрические цепи, их надо рассматривать во взаимозависимости. Вот взаимозависимость мы и будем раскрывать сегодня на уроке.

Но для этого необходимо повторить пройденный материал по теме «Электрический ток»

1. Что такое электрический ток? Какое значение имеет электрический ток в жизни человека?

2. Какие условия необходимы для существования электрического тока?

3.Назовите основные характеристики электрического тока ?

4. Что такое сила тока? Какой буквой обозначается и в каких единицах измеряется сила тока?

5. Как называется прибор для измерения силы тока? Правила включения его в цепь?

6. Что такое напряжение? Какой буквой обозначается и в каких единицах измеряется напряжение?

7. Как называется прибор для измерения напряжения? Правила включения его в цепь?

8. Какое напряжение является безопасным для работы в помещении? Какая величина силы тока опасна для жизни человека?

9. Что такое электрическое сопротивление? Какой буквой обозначается и в каких единицах измеряется электрическое сопротивление?

10. Какую технику безопасности необходимо соблюдать при выполнении лабораторных работ по электричеству?

3. Изучение новой темы через проведение физических экспериментов:

Деление на 3 группы: эллипсы, треугольники, квадраты

Задание группе №1. Установить зависимость между силой тока и напряжением в цепи. Используя флешь учебник «Закон Ома», страница 4, установить зависимость между силой тока и напряжением. В ходе выполнения опыта заполнить таблицу. Затем построить график зависимости между силой тока и напряжением. Сделать вывод.

Сделайте вывод: При ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­__________________ напряжения в цепи,

Сила тока ____________________.

Задание группе №2. Установить зависимость между силой тока и сопротивлением в цепи. Используя флешь учебник «Закон Ома», страница 5 установить зависимость между силой тока и сопротивлением. В ходе выполнения заполнить таблицу. Затем построить график зависимости между силой тока и сопротивлением. Сделать вывод.

Сделайте вывод: При ____________________сопротивления в цепи

Сила тока _________________.

Задание группе №3. Собрать электрическую схему, используя технологическую карту. По общим результатам учащиеся заполняют таблицу, строят график зависимости силы тока от сопротивления в цепи, делают вывод.

Сделайте вывод: При ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­__________________ напряжения в цепи,

Сила тока ____________________.

При ____________________сопротивления в цепи

Сила тока _________________.

Какой отсюда следует вывод? Обобщая результаты опытов, приходим к выводу: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна сопротивлению.

Зависимость силы тока от напряжения и сопротивления участка цепи называется законом Ома по имени немецкого ученого Ома, открывшего это закон. А читается он так: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению:

Результаты эксперимента СО ВСЕМИ ДАННЫМИ рассказываются у доски всему классу.

Для запоминания формулы закона Ома и последующего его применения для решения задач лучше пользоваться треугольником.

Графическая зависимость силы тока от напряжения называется ВАХ (вольт – амперная характеристика) проводника

.

3. Закрепление

Сборка электрической цепи по схеме с помощью Начала Электроники

1. Соберите электрическую цепь, состоящую из двух лампочек, ключа и одной батарейки. Лампочки горят? Что необходимо сделать, чтобы лампочки работали? Дать объяснение

2.Соберите электрическую цепь, состоящую из одной лампочки, ключа и двух батареек. Лампочка горит? Что необходимо сделать, чтобы лампочка горела? Дать объяснение.

А где в жизни пригодятся знания, полученные на уроке? Демонстрация видеофрагмента. Параллельное включение электроприборов приводит к увеличению площади поперечного сечения проводника, а это приводит к уменьшению сопротивлению, так как сила тока зависит от сопротивления обратно пропорционально, это приводит в свою очередь к увеличению силы тока и к короткому замыканию.

Задачи для самостоятельной работы

1. Нагревательный элемент электрического чайника с сопротивлением 30 Ом находится под напряжением 120 В. Определите силу тока, протекающего по спирали.

2.Найдите напряжение на концах нагревательного элемента, если его сопротивление 40 Ом, а сила тока 2 А.

3. Чему равно сопротивление дуги электросварки напряжением 30В и силой тока 15 мА?

4.Электрический утюг включен в сеть с напряжением 220В. Какова сила тока в нагревательном элементе утюга, если его сопротивление равно 50 Ом?

5.Каким способом лампу, рассчитанную на напряжение 127В, можно включить в сеть с напряжением 220В?

6.Сопротивление тела рыбы в среднем равно 180 Ом, напряжение, вырабатываемое электрическим скатом 60 В. Установите какое значение имеет для него сила тока.

7. К участку цепи приложено напряжение 10В. Сопротивление этого участка 5Ом. Определить силу тока на участке цепи.

8.Какое сопротивление имеет тело человека от ладони одной руки до ладони другой, если при напряжении 200 В по нему течет ток силой 2мА?

9.Сопротивление вольтметра 12 кОм. Какая сила тока течет через вольтметр, если он показывает напряжение 220В?

10.В паспорте амперметра написано, что его сопротивление 0,1 Ом. Найдите напряжение на зажимах амперметра, если он показывает силу тока 10А.

Проверка понимания

Ответить на вопросы теста:

Тест

Вариант 1

1. Как зависит сила тока от сопротивления проводника?

А. Сила тока прямо пропорциональна сопротивлению.

Б. Сила тока обратно пропорциональна сопротивлению.

В.. Сила тока равна сопротивлению

Г. Этой зависимости нет

2. Математическая запись закона Ома

А. Б. В. I= UR Г.

3. В электрической цепи амперметр показывает 3 А, а вольтметр 6 В. Чему равно сопротивление резистора?

А. 2 Ом. Б. 0,5 Ом. В. 18 Ом Г. 3 Ом.

4. Напряжение на концах проводника увеличилось вдвое. Как изменилась сила тока, протекающего в проводнике?

А. Уменьшилась в 2 раза В. Увеличилась в 2 раза

Б. Не изменилась Г. Уменьшилась в 1,5 раза

5. Можно лиэлектрическую лампу, рассчитанную на напряжение

127 В, включать в цепь с напряжением 220 В?

А.

Нельзя. Сила тока в цепи превысит допустимое значение, и лампа перегорит

Б. Можно. Ничего не произойдет

В. Можно, но только в цепях с постоянным током.

Вариант 2

1. Как зависит сила тока от напряжения проводника?

А. Сила тока пропорциональна напряжению.

Б. Сила тока обратно пропорциональна напряжению.

В. Этой зависимости нет. Г. Сила тока равна напряжению

2. Формулировка закона Ома.

А. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна его сопротивлению и обратно пропорциональна напряжению на этом участке.

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

В. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна его сопротивлению и напряжению на этом участке.

Г. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна произведению его сопротивления и напряжения на этом участке.

3. Сила тока электрической лампы 0,5 А, сопротивление спирали 10 Ом. Найти напряжение на концах спирали.

А. 8,5 В Б. 20 В. В. 0,05 В Г. 5 В.

4. Необходимо вдвоеуменьшить силу тока в данном проводнике. Что для этого нужно сделать?

А. Увеличить напряжение в 2 раза

Б. Вдвое уменьшить сопротивление.

В. Уменьшить напряжение в 2раза Г. Ничего не делать.

5. Зависит ли сопротивление проводника от силы тока в нем и напряжения на его концах?

А. Сопротивление зависит от силы тока и напряжения

Б. Зависит от напряжения.

В. Не зависит.

Г. Зависит от силы тока.

4. Подведение итогов урока:

Мы с вами прошли трудный путь от предположений к доказательствам. Цели нашего исследования достигнуты. В ходе нашего исследования вы показали себя хорошими профессионалами, я высоко оценила ваши теоретические и практические знания и принимаю вас на высокооплачиваемую работу.

И предлагаю вам оценить свои знания и умения по пятибальной шкале, заполнив таблицу: Проверочный лист оценивания:

Знать

Баллы:

1

2

3

4

5

Определение:

Силы тока

Напряжения

Закон Ома

Уметь

Пользуясь формулой закона Ома рассчитывать силу тока, напряжение, сопротивление проводника

По графику ВАХ определять силу тока, напряжение, сопротивление

Приводить примеры использования закона Ома в повседневной жизни

Приложение 1

Технологическая карта.

Приборы и материалы: три батарейки, спираль, амперметр, вольтметр, соединительные провода.

Соберите схему электрической цепи по рис.1

2.Замкните цепь и запишите показания вольтметра и амперметра в таблицу.

3.Присоедините к первой батарейке вторую такую же и снова замкните цепь. Запишите показания приборов.

4. Выполните измерения, соединив последовательно три таких батарейки. Результаты измерений занесите в таблицу.

№ опыта

Напряжение на концах проводника, В

Сила тока в цепи, А

1

2

3

5. Соберите электрическую схему по рисунку 2

6. Замкните цепь и запишите показания амперметра и сопротивление резистора в таблицу

7.Замените резистор сопротивлением 1 Ом на резистор сопротивлением 3 Ом, замкните цепь , запишите показания амперметра

8. Замените резистор сопротивлением 3Ом на резистор сопротивлением 4 Ом, замкните цепь, запишите показания амперметра.

Результаты измерений занесите в таблицу:

№ опыта

Сопротивление резистора, Ом

Сила тока в цепи, А

1

2

3

Сделайте вывод: При ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­__________________ напряжения в цепи,

Сила тока ____________________.

При ____________________сопротивления в цепи

Сила тока _________________.

Домашнее задание: изучение материала по учебнику, составить 6 вопросов по аналогии с ромашкой Блума.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/119827-zakon-oma-dlja-uchastka-cepi

Как определить силу электрического тока в цепи? каким прибором

Электрическая цепь представляет собой совокупность различных элементов, соединенных определенным образом, через которые осуществляется протекание тока и выполняется соответствующая полезная работа. Для обеспечения необходимого функционирования всех устройств, включенных в электрическую схему, необходимо соблюдение ряда параметров, а именно физических характеристик к которым относятся сила тока, напряжение и сопротивление всех элементов цепи. Все эти величины связаны между собой и имеют определенную зависимость согласно закону Ома.

На практике нередко возникает проблема не только как определить силу тока цепи в электрической цепи, но и остальные параметры если точные входные параметры имеются в недостаточном объеме.

Способы определения параметров электрической цепи

Существует два основных варианта как определить силу электрического тока в проводнике, а также остальные характеристики – это косвенный способ вычислений и прямой метод измерения с помощью соответствующих приборов.

Прямой способ определения силы электрического тока

Данный вариант основан на использовании контрольно-измерительного устройства, которое называется амперметр. Свое наименование данный прибор получил от ампера – единицы силы тока принятой в международной системе СИ. В отличие от вольтметра, который позволяет определить разность потенциалов (напряжение), амперметр применяется довольно редко. В домашних и большинстве производственных условий напряжение в сети известно, а зная потребляемую мощность электрических устройств, не составляет особого труда определить остальные параметры, взаимосвязь которых будет показана ниже.

Амперметр.

Сложнее ситуация, когда электрическая цепь имеет свои особенности, например, электропроводка автомобиля, которая включает в себя огромное количество различных устройств. Нередко возникает вопрос как определить силу тока в электрической лампочке или другом элементе бортовой системы, чтобы это не отразилось на его безопасной эксплуатации.

Особенностью таких схем является неоднородность параметров электрической цепи на отдельных участках. Вот здесь и пригодится амперметр. Измерение силы тока в электрической лампочке автомобиля представляет собой простую операцию – достаточно в месте ее установки последовательно включить амперметр и считать показания на шкале. Еще одним прибором каким измеряют силу электрического тока является многофункциональный тестер (фото ниже).

Мультиметр.

С его помощью можно получить данные о напряжении или сопротивлении на отдельных участках любой цепи.

Косвенный метод определения силы электрического тока в проводнике

Данный способ определения силы тока основан на определении силы тока через измерение остальных параметров электрической цепи. Для этого необходимо воспользоваться законом Ома, который описывает зависимость основных параметров относительно друг друга. Данный закон устанавливает прямую зависимость силы тока (I) от разности потенциалов (U), а также обратную связь от сопротивления (R) проводника на определенном участке цепи, что отображается формулой I=U/R.

Таким образом, если возникает такая проблема, как определение силы электрического тока в проводнике при отсутствии амперметра, необходимо воспользоваться вольтметром и омметром. Как правило, данные устройства объединены в едином корпусе, но могут представлять и самостоятельные приборы. Измерив требуемые параметры и подставив их в вышеприведенную формулу получаем искомую величину силы тока.

Необходимо отметить что использование многофункционального тестера значительно облегчает нахождение всех параметров электрической цепи. Единственное на что требуется обратить внимание при определении силы тока в любом элементе электрической схемы с помощью тестера или амперметра – это выбор правильного диапазона измерений. При отсутствии предварительных данных, измерения необходимо начинать при выставлении максимальных величин и постепенно их уменьшать до отображения достоверных данных.

Взаимосвязь основных параметров электрической цепи

Как отмечалось выше электрическая цепь представляет собой совокупность элементов и устройств выполняющие определенную работу при перемещении по ней заряженных частиц. Каждый элемент обладает своем сопротивлением, что влияет на величину силы тока и напряжения на выходе.

Взаимосвязь этих значений как раз-таки подчиняется закону Ома!

Но определение силы электрического тока в проводнике возможно и через потребляемую мощность устройства (Р). Формула расчета мощности выглядит следующим образом:. Для примера рассмотрим проблему как определить силу тока в электрической лампочке, зная ее мощность. Исходные данные – сеть с напряжением 220 вольт, мощность лампы 100 Вт., следовательно, сила тока в электролампе будет равна 0,45А (100Вт/220В). Аналогично можно определить данный параметр для всех элементов электрической цепи.

простое объяснение для чайников с формулой и понятиями

 

Говорят: «не знаешь закон Ома – сиди дома». Так давайте же узнаем (вспомним), что это за закон, и смело пойдем гулять.

Основные понятия закона Ома

Как понять закон Ома? Нужно просто разобраться в том, что есть что в его определении. И начать следует с определения силы тока, напряжения и сопротивления.

Сила тока I

Пусть в каком-то проводнике течет ток. То есть, происходит направленное движение заряженных частиц – допустим, это электроны. Каждый электрон обладает элементарным электрическим зарядом (e= -1,60217662 × 10-19 Кулона). В таком случае через некоторую поверхность за определенный промежуток времени пройдет конкретный электрический заряд, равный сумме всех зарядов протекших электронов.

Отношение заряда к времени и называется силой тока. Чем больший заряд проходит через проводник за определенное время, тем больше сила тока. Сила тока измеряется в Амперах.

Напряжение U, или разность потенциалов

Это как раз та штука, которая заставляет электроны двигаться. Электрический потенциал характеризует способность поля совершать работу по переносу заряда из одной точки в другую. Так, между двумя точками проводника существует разность потенциалов, и электрическое поле совершает работу по переносу заряда.

Физическая величина, равная работе эффективного электрического поля при переносе электрического заряда, и называется напряжением. Измеряется в Вольтах. Один Вольт – это напряжение, которое при перемещении заряда в 1 Кл совершает работу, равную 1 Джоуль.

Сопротивление R

Ток, как известно, течет в проводнике. Пусть это будет какой-нибудь провод. Двигаясь по проводу под действием поля, электроны сталкиваются с атомами провода, проводник греется, атомы в кристаллической решетке начинают колебаться, создавая электронам еще больше проблем для передвижения. Именно это явление и называется сопротивлением. Оно зависит от температуры, материала, сечения проводника и измеряется в Омах.

 

Памятник Георгу Симону Ому

 

Формулировка и объяснение закона Ома

Закон немецкого учителя Георга Ома очень прост. Он гласит:

Сила тока на участке цепи прямо пропорционально напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

Георг Ом вывел этот закон экспериментально (эмпирически) в 1826 году. Естественно, чем больше сопротивление участка цепи, тем меньше будет сила тока. Соответственно, чем больше напряжение, тем и ток будет больше.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Данная формулировка закона Ома – самая простая и подходит для участка цепи. Говоря «участок цепи» мы подразумеваем, что это однородный участок, на котором нет источников тока с ЭДС. Говоря проще, этот участок содержит какое-то сопротивление, но на нем нет батарейки, обеспечивающей сам ток.

Если рассматривать закон Ома для полной цепи, формулировка его будет немного иной.

Пусть  у нас есть цепь, в ней есть источник тока, создающий напряжение, и какое-то сопротивление.

Закон запишется в следующем виде:

Объяснение закона Ома для полой цепи принципиально не отличается от объяснения для участка цепи. Как видим, сопротивление складывается из собственно сопротивления и внутреннего сопротивления источника тока, а вместо напряжения в формуле фигурирует электродвижущая сила источника.

Кстати, о том, что такое что такое ЭДС, читайте в нашей отдельной статье.

Как понять закон Ома?

Чтобы интуитивно понять закон Ома, обратимся к аналогии представления тока в виде жидкости. Именно так думал Георг Ом, когда проводил опыты, благодаря которым был открыт закон, названный его именем.

Представим, что ток – это не движение частиц-носителей заряда в проводнике, а движение потока воды в трубе.  Сначала воду насосом поднимают на водокачку, а оттуда, под действием потенциальной энергии, она стремиться вниз и течет по трубе. Причем, чем выше насос закачает воду, тем быстрее она потечет в трубе.

Отсюда следует вывод, что скорость потока воды (сила тока в проводе) будет тем больше, чем больше потенциальная энергия воды (разность потенциалов)

Сила тока прямо пропорциональна напряжению.

Теперь обратимся к сопротивлению. Гидравлическое сопротивление – это сопротивление трубы, обусловленное ее диаметром и шероховатостью стенок. Логично предположить, что чем больше диаметр, тем меньше сопротивление трубы, и тем большее количество воды (больший ток) протечет через ее сечение.

Сила тока обратно пропорциональна сопротивлению.

Такую аналогию можно проводить лишь для принципиального понимания закона Ома, так как его первозданный вид – на самом деле довольно грубое приближение, которое, тем не менее, находит отличное применение на практике.

В действительности, сопротивление вещества обусловлено колебанием атомов кристаллической решетки, а ток – движением свободных носителей заряда. В металлах свободными носителями являются электроны, сорвавшиеся с атомных орбит.

 

Ток в проводнике

 

В данной статье мы постарались дать простое объяснение закона Ома. Знание этих на первый взгляд простых вещей может сослужить Вам неплохую службу на экзамене. Конечно, мы привели его простейшую формулировку закона Ома и не будем сейчас лезть в дебри высшей физики, разбираясь с активным и реактивным сопротивлениями и прочими тонкостями.

Если у Вас возникнет такая необходимость, Вам с удовольствием помогут сотрудники нашего студенческого сервиса. А напоследок предлагаем Вам посмотреть интересное видео про закон Ома. Это действительно познавательно!

Урок 3. Три друга, один треугольник и много законов

Незнание закона не освобождает от ответственности.
Афоризм

Интересно, о каких законах пойдет речь в уроке под номером три. Неужели в электротехнике этих законов целая гора или даже куча и их все нужно запомнить? Сейчас узнаем. Здравствуйте, уважаемые! Наверное, многие из вас уже с досадой в глазах глядят на очередной урок и думают про себя: «Какая же скукотища!», а, может, даже собираются покинуть наши стройные ряды? Не спешите, всё только начинается! Начальный этап всегда скучный… С этого урока и пойдёт всё самое-самое интересное. Сегодня я расскажу, кто в электротехнике кому друг, а кому и враг, что будет, если студента-электронщика разбудить посреди ночи, и как с помощью одного пальца понять половину всей электротехники. Интересно? Тогда поехали!

С первым нашим другом мы познакомились на прошлом уроке – это сила тока. Она характеризует электричество с точки зрения скорости переноса заряда из одной точки пространства в другую под действием поля. Но, как было замечено, сила тока зависит и от свойств проводника, по которому этот ток «бежит». На силу тока прямо влияет величина удельной электропроводности материала. Теперь представим себе некий проводник (подойдёт такой, как на рисунке 3) с движущимися в нём электронами. Основным недостатком электрона я бы назвал отсутствие у него руля. Из-за этого недостатка движение электронов определяется только воздействующим на них полем и структуры материала, в котором они движутся.

Поскольку электроны «не умеют» поворачивать, некоторые из них могут столкнуться с колеблющимися под действием температуры узлами кристаллической решётки, потерять свою скорость от столкновения, и тем самым снизить скорость переноса заряда, то есть понизить силу тока. Некоторые электроны могут потерять так много энергии, что «прилипнут» к иону и превратят его в нейтральный атом. Теперь, если мы увеличим длину проводника, очевидно, что количество подобных столкновений так же увеличится, и электроны будут отдавать еще больше энергии, то есть сила тока будет снижаться. А вот при увеличении площади поперечного сечения проводника возрастает только количество свободных электронов, а количество столкновений на единицу площади практически не меняется, поэтому с ростом площади растёт и ток. Итак, мы выяснили, что электропроводность (она уже стала не удельной, так как учитывает геометрические размеры конкретного проводника) зависит сразу от трёх характеристик проводника: длины, площади сечения и материала.

Однако, чем лучше материал проводит электрический ток, тем меньше он «сопротивляется» его прохождению. Эти утверждения равнозначны. Пришло время познакомиться с нашим вторым другом – электрическим сопротивлением. Это величина, обратная величине проводимости и зависит от тех же характеристик проводника.

Рисунок 3.1 – От чего зависит сопротивление проводника

Чтобы учесть при численном расчете влияние рода вещества на его электрическое сопротивление, введена величина удельное электрическое сопротивление, характеризующая способность вещества проводить электрический ток. Заметим, что определения электропроводности и электросопротивления идентичны, так же как и утверждения выше. Удельное сопротивление определяется как сопротивление проводника длиной 1м и площадью сечения 1м2. Обозначается латинской буквой &#961 («ро») и имеет размерность Ом•м. Ом – единица измерения сопротивления, которая является обратной величине сименс. Так же для определения удельного сопротивления может использоваться размерность Ом•мм2/м, которая в миллион раз меньше основной размерности.
Таким образом, электрическое сопротивление проводника может быть описано через его геометрические и физические свойства следующим образом:

где &#961 – удельное электрическое сопротивление материала проводника;
l – длина проводника;
S – площадь поперечного сечения проводника.

Из зависимости видно, что сопротивление проводника возрастает при увеличении длины проводника и уменьшается при увеличении площади сечения, а так же напрямую зависит от величины удельного сопротивления материала.

А теперь вспомним, что на величину силы тока в проводнике оказывает влияние напряженность электрического поля, под действием которого возникает электрический ток. Ох, сколько миллионов тысяч раз уже упоминалось, что электрический ток возникает под действием электрического поля! Этот факт должен всегда держаться в голове. Есть, конечно, и другие способы создать ток, но пока мы будем рассматривать только этот. Как уже говорилось выше, увеличение напряженности поля приводит к росту тока, а совсем недавно мы выяснили, что чем больше энергии сохранит электрон при движении по проводнику, тем выше значение электрического тока. Из курса механики известно, что энергия тела определяется его кинетической и потенциальной энергией. Так вот, помещённый в электрическое поле точечный заряд обладает в начальный момент времени только потенциальной энергией (поскольку его скорость равна нулю). Для характеристики этой потенциальной энергии поля, которой обладает заряд была введена величина электростатического потенциала, равная отношению потенциальной энергии к величине точечного заряда:

где Wp – потенциальная энергия,
q – величина точечного заряда.

После того, как заряд попадёт под действие электрического поля, он начнёт движение с определённой скоростью и часть его потенциальной энергии перейдёт в кинетическую. Таким образом, в двух точках поля заряд будет обладать различным значением потенциальной энергии, то есть две точки поля можно охарактеризовать различными значениями потенциала. Разность потенциалов определяется как отношение изменения потенциальной энергии (совершённой работы поля) к величине точечного заряда:

Причём работа поля не зависит от пути движения заряда и характеризует только величину изменения потенциальной энергии. Разность потенциалов так же называют электрическим напряжением. Напряжение принято обозначать английской буквой U («у»), единицей измерения напряжения является величина вольт (В), названная в честь итальянского физика и физиолога Алессандро Вольта, который изобрёл первую электрическую батарею.

Ну вот мы и познакомились с тремя неразлучными друзьями в электротехнике: ампер, вольт и ом или ток, напряжение и сопротивление. Любой компонент электрической цепи может быть однозначно охарактеризован при помощи этих трёх электрических характеристик. Первым, кто познакомился и подружился со всеми тремя сразу был Георг Ом, который обнаружил, что напряжение, ток и сопротивление связаны друг с другом определённым соотношением:

которое было впоследствии названо законом Ома.


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

Данную формулировку необходимо знать от заглавной буквы С до точки в конце. Ходят слухи, что первая фраза любого студент-электронщик, разбуженного среди ночи, будет именно формулировкой закона Ома. Это один из основных законов электротехники. Данная формулировка носит название интегральной. Кроме неё существует так же дифференциальная формулировка, отражающая зависимость плотности тока от характеристик поля и материала проводника:

где &#963 – удельная проводимость проводника,
E – напряженность электрического поля.

Данная формулировка вытекает из формулы, приведённой во втором уроке, и отличается от интегральной тем, что не учитывает геометрические характеристики проводника, принимая во внимание только его физические характеристики. Эта формулировка интересна только с точки зрения теории и на практике не применяется.
Для быстрого запоминания и использования закона Ома можно применить диаграмму, изображённую на рисунке ниже.

Рисунок 3.2 – «Треугольный» закон Ома

Правило использования диаграммы простое: достаточно закрыть искомую величину и два других символа дадут формулу для её вычисления. Например.

Рисунок 3.3 – Как запомнить закон Ома

С треугольником мы закончили. Стоит добавить, что законом Ома называется только одна из представленных выше формул – та, которая отражает зависимость тока от напряжения и сопротивления. Две другие формулы, хотя и являются её следствием, физического смысла не имеют. Так что не перепутайте!
Хорошей интерпретацией закона Ома является рисунок, который наиболее наглядно отражает сущность этого закона:

Рисунок 3.4 – Закон Ома наглядно

Как мы видим, на этом рисунке изображены как раз три наших новых друга: Ом, Ампер и Вольт. Вольт пытается протолкнуть Ампер через сечение проводника(сила тока прямо пропорциональна напряжению), а Ом наоборот – мешает этому (и обратно пропорциональна сопротивлению). И чем сильнее Ом «стягивает» проводник, тем тяжелее Амперу будет пролезть. Но если Вольт посильнее пнёт…

Осталось разобраться, почему в названии урока фигурирует термин «много законов», ведь закон-то у нас один – закон Ома. Ну, во-первых, для него существует две формулировки, во-вторых, мы узнали только так называемый закон Ома для участка цепи, а ведь есть ещё закон Ома для полной цепи, который мы рассмотрим на следующем уроке, в-третьих, мы имеем, по крайней мере, два следствия из закона Ома, позволяющих находить значение сопротивления участка цепи и напряжение на этом участке. Так что закон всего один, а использовать его можно по-разному.

Напоследок расскажу ещё один интересный факт. Через 10 лет после появления «закона Ома» один французский физик (а во Франции работы Ома ещё не были известны) на основе экспериментов пришел к таким же выводам. Но ему было указано, что установленный им закон еще в 1827г. был открыт Омом. Оказывается, что французские школьники и поныне изучают закон Ома под другим именем – для них это закон Пулье. Вот так вот. На этом очередной урок закончен. До новых встреч!

  • Любой участок или элемент электрической цепи можно однозначно охарактеризовать при помощи трёх характеристик: тока, напряжения и сопротивления.
  • Сопротивление (R) – характеристика проводника, отражающая степень его электропроводности и зависящая от геометрических размеров проводника и рода материала, из которого он изготовлен.
  • Напряжение (U) – то же самое, что и разность потенциалов; величина равная отношению работы электрического поля для перемещения точечного заряда из одной точки пространства в другую.
  • Ток, напряжение и сопротивление связаны между собой отношением I=U/R, называемым законом Ома (сила электрического тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна сопротивлению проводника).

А также задачки:

  • Если длину проволоки вытягиванием увеличить вдвое, то как изменится её сопротивление?
  • Какой проводник представляет большее сопротивление: медный сплошной стержень или медная трубка, имеющая внешний диаметр, равный диаметру стержня?
  • Разность потенциалов на концах алюминиевого проводника равна 10В. Определить плотность тока, протекающего через проводник, если его длина 3м.

← Урок 2: Как пересчитать электроны | Содержание | Урок 4: Когда есть ток? →

Закон Ома

Закон Ома — Один из самых применяемых законов в электротехнике. Данный закон раскрывает связь между тремя важнейшими величинами: силой тока, напряжением и сопротивлением. Выявил эту связь Георгом Омом в 1820-е годы именно поэтому этот закон и получил такое название.

Формулировка закона Ома следующая:
Величина силы тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку, и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Эту зависимость можно выразить формулой:

I=U/R

Где I – сила тока, U — напряжение, приложенное к участку цепи, а R — электрическое сопротивление участка цепи.
Так, если известны две из этих величин можно легко вычислить третью.
Понять закон Ома можно на простом примере. Допустим, нам необходимо вычислить сопротивление нити накаливания лампочки фонарике и нам известны величины напряжения работы лампочки и сила тока, необходимая для ее работы (сама лампочка, чтобы вы знали имеет переменное сопротивление, но для примера примем его как постоянное). Для вычисления сопротивления необходимо величину напряжения разделить на величину силы тока. Как же запомнить формулу закона Ома, чтобы правильно провести вычисления? А сделать это очень просто! Вам нужно всего лишь сделать себе напоминалку как на указанном ниже рисунке.
Теперь закрыв рукой любую из величин вы сразу поймете, как ее найти. Если закрыть букву I, становится ясно, что чтобы найти силу тока нужно напряжение разделить на сопротивление.
Теперь давайте разберемся, что значат в формулировке закона слова « прямо пропорциональна и обратно пропорциональна. Выражение «величина силы тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку» означает, что если на участке цепи увеличится напряжение, то и сила тока на данном участке также увеличится. Простыми словами, чем больше напряжение, тем больше ток. И выражение «обратно пропорциональна его сопротивлению» значит, что чем больше сопротивление, тем меньше будет сила тока.
Рассмотрим пример с работой лампочки в фонарике. Допустим, что для работы фонарика нужны три батарейки, как показано на схеме ниже, где GB1 — GB3 — батарейки, S1 — выключатель, HL1 — лампочка.

Примем, что сопротивление лампочки условно постоянно, хотя нагреваясь её сопротивление увеличивается. Яркость лампочки будет зависеть от силы тока, чем она больше, тем ярче горит лампочка. А теперь, представьте, что вместо одной батарейки мы вставили перемычку, уменьшив тем самым напряжение.
Что случится с лампочкой?
Она будет светить более тускло (сила тока уменьшилась), что подтверждает закон Ома:
чем меньше напряжение, тем меньше сила тока.

Вот так просто работает этот физический закон, с которым мы сталкиваемся в повседневной жизни.
Бонус специально для вас шуточная картинка не менее красочно объясняющая закон Ома.

Это была обзорная статья. Более подробно об этом законе, мы говорим в следующей статье «Закон Ома для участка цепи», рассматривая всё на других более сложных примерах.

Если не получается с физикой, английский для детей (http://www.anylang.ru/order-category/?slug=live_language) как вариент альтернативного развития.


Если материал был полезен, вы можете отправить донат или поделиться данным материалом в социальных сетях:

Закон Ома. Онлайн расчёт для постоянного и переменного тока.

Онлайн расчёт электрических величин напряжения, тока и мощности для участка цепи,
полной цепи, цепи с резистивными, ёмкостными и индуктивными элементами.
Теория и практика для начинающих.

Начнём с терминологии.
Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц, при котором происходит перенос заряда из одной области электрической цепи в другую.
Силой электрического тока (I) является величина, которая численно равна количеству заряда Δq, протекающего через заданное поперечное сечение проводника S за единицу времени Δt: I = Δq/Δt.
Напряжение электрического тока между точками A и B электрической цепи — физическая величина, значение которой равно работе эффективного электрического поля, совершаемой при переносе единичного пробного заряда из точки A в точку B.
Омическое (активное) сопротивление — это сопротивление цепи постоянному току, вызывающее безвозвратные потери энергии постоянного тока.
Теперь можно переходить к закону Ома.

Закон Ома был установлен экспериментальным путём в 1826 году немецким физиком Георгом Омом и назван в его честь. По большому счёту, Закон Ома не является фундаментальным законом природы и может быть применим в ограниченных случаях, определяющих зависимость между электрическими величинами, такими как: напряжение, сопротивление и сила тока исключительно для проводников, обладающих постоянным сопротивлением. При расчёте напряжений и токов в нелинейных цепях, к примеру, таких, которые содержат полупроводниковые или электровакуумные приборы, этот закон в простейшем виде уже использоваться не может.

Тем не менее, закон Ома был и остаётся основным законом электротехники, устанавливающим связь силы электрического тока с сопротивлением и напряжением.
Формулировка закона Ома для участка цепи может быть представлена так: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению (разности потенциалов) на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению этого проводника и записана в следующем виде:
I=U/R,

где
I – сила тока в проводнике, измеряемая в амперах [А];
U – электрическое напряжение (разность потенциалов), измеря- емая в вольтах [В];
R – электрическое сопротивление проводника, измеряемое в омах [Ом]
.

Производные от этой формулы приобретают такой же незамысловатый вид: R=U/I и U=R×I.

Зная любые два из трёх приведённых параметров можно произвести и расчёт величины мощности, рассеиваемой на резисторе.
Мощность является функцией протекающего тока I(А) и приложенного напряжения U(В) и вычисляется по следующим формулам, также являющимся производными от основной формулы закона Ома:
P(Вт) = U(В)×I(А) = I2(А)×R(Ом) = U2(В)/R(Ом)

Формулы, описывающие закон Ома, настолько просты, что не стоят выеденного яйца и, возможно, вообще не заслуживают отдельной крупной статьи на страницах уважающего себя сайта.

Не заслуживают, так не заслуживают. Деревянные счёты Вам в помощь, уважаемые дамы и рыцари!
Считайте, учитывайте размерность, не стирайте из памяти, что:

Единицы измерения напряжения: 1В=1000мВ=1000000мкВ;
Единицы измерения силы тока:1А=1000мА=1000000мкА;
Единицы измерения сопротивления:1Ом=0.001кОм=0.000001МОм;
Единицы измерения мощности:1Вт=1000мВт=100000мкВт
.

Ну и так, на всякий случай, чисто для проверки полученных результатов, приведём незамысловатую таблицу, позволяющую в онлайн режиме проверить расчёты, связанные со знанием формул закона Ома.

ТАБЛИЦА ДЛЯ ПРОВЕРКИ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЁТОВ ЗАКОНА ОМА.

Вводить в таблицу нужно только два имеющихся у Вас параметра, остальные посчитает таблица.


Все наши расчёты проводились при условии, что значение внешнего сопротивления R значительно превышает внутреннее сопротивление источника напряжения rвнутр.
Если это условие не соблюдается, то под величиной R следует принять сумму внешнего и внутреннего сопротивлений: R = Rвнешн + rвнутр , после чего закон приобретает солидное название — закон Ома для полной цепи:
I=U/(R+r) .

Для многозвенных цепей возникает необходимость преобразования её к эквивалентному виду:

Значения последовательно соединённых резисторов просто суммируются, в то время как значения параллельно соединённых резисторов определяются исходя из формулы: 1/Rll = 1/R4+1/R5.
А онлайн калькулятор для расчёта величин сопротивлений при параллельном соединении нескольких проводников можно найти на странице ссылка на страницу.

Теперь, что касается закона Ома для переменного тока.
Если внешнее сопротивление у нас чисто активное (не содержит ёмкостей и индуктивностей), то формула, приведённая выше, остаётся в силе.
Единственное, что надо иметь в виду для правильной интерпретации закона Ома для переменного тока — под значением U следует понимать действующее (эффективное) значение амплитуды переменного сигнала.

А что такое действующее значение и как оно связано с амплитудой сигнала переменного тока?
Приведём диаграммы для нескольких различных форм сигнала.

Слева направо нарисованы диаграммы синусоидального сигнала, меандра (прямоугольный сигнал со скважностью, равной 2), сигнала треугольной формы, сигнала пилообразной формы.
Глядя на рисунок можно осмыслить, что амплитудное значение приведённых сигналов — это максимальное значение, которого достигает амплитуда в пределах положительной, или отрицательной (в наших случаях они равны) полуволны.

Рассчитываем действующее значение напряжение интересующей нас формы:

Для синуса U = Uд = Uа/√2;
для треугольника и пилы U = Uд = Uа/√3;
для меандра U = Uд = Uа.

С этим разобрались!

Теперь посмотрим, как будет выглядеть формула закона Ома при наличии индуктивности или ёмкости в цепи переменного тока.
В общем случае смотреться это будет так:

А формула остаётся прежней, просто в качестве сопротивления R выступает полное сопротивление цепи Z, состоящее из активного, ёмкостного и индуктивного сопротивлений.
Поскольку фазы протекающего через эти элементы тока не одинаковы, то простым арифметическим сложением сопротивлений этих трёх элементов обойтись не удаётся, и формула приобретает вид:
Реактивные сопротивления конденсаторов и индуктивностей мы с Вами уже рассчитывали на странице ссылка на страницу и знаем, что величины эти зависят от частоты, протекающего через них тока и описываются формулами: XC = 1/(2πƒС) ,   XL = 2πƒL .

Нарисуем таблицу для расчёта полного сопротивления цепи для переменного тока.
Количество вводимых элементов должно быть не менее одного, при наличии индуктивного или емкостного элемента — необходимо указать значение частоты f !

КАЛЬКУЛЯТОР ДЛЯ ОНЛАЙН РАСЧЁТА ПОЛНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЦЕПИ.

Теперь давайте рассмотрим практический пример применения закона Ома в цепях переменного тока и рассчитаем простенький бестрансформаторный источник питания.

Токозадающими цепями в данной схеме являются элементы R1 и С1.

Допустим, нас интересует выходное напряжение Uвых = 12 вольт при токе нагрузки 100 мА.
Выбираем стабилитрон Д815Д с напряжением стабилизации 12В и максимально допустимым током стабилизации 1,4А.
Зададимся током через стабилитрон с некоторым запасом — 200мА.
С учётом падения напряжения на стабилитроне, напряжение на токозадающей цепи равно 220в — 12в = 208в.
Теперь рассчитаем сопротивление этой цепи Z для получения тока, равного 200мА: Z = 208в/200мА = 1,04кОм.
Резистор R1 является токоограничивающим и выбирается в пределах 10-100 Ом в зависимости от максимального тока нагрузки.
Зададимся номиналами R1 — 30 Ом, С1 — 1 Мкф, частотой сети f — 50 Гц и подставим всё это хозяйство в таблицу.
Получили полное сопротивление цепи, равное 3,183кОм. Многовато будет — надо увеличивать ёмкость С1.
Поигрались туда-сюда, нашли нужное значение ёмкости — 3,18 Мкф, при котором Z = 1,04кОм.

Всё — закон Ома выполнил свою функцию, расчёт закончен, всем спать полчаса!

 

Задачи. Сила тока, напряжение, сопротивление.

Задачи. Сила тока, напряжение, сопротивление.

Самые простые

1. Определите количество электронов, проходящих через поперечное сечение спирали электроплитки, если через спираль проходит электрический заряд 320 Кл.

2. Найти силу тока в цепи, если в ней за 1,5 мин протекает электрический заряд

180 Кл.

3. Определить силу тока в электроплитке, если через нее за 5 мин проходит электрический заряд 300 Кл.

4. Какое количество электричества пройдет через обмотки электродвигателя за

3 мин, если сила тока в них 4 А?

5. Какой электрический заряд протекает через катушку гальванометра, включенного в цепь на 2 мин, если сила тока в цепи 12 мА?

6. Какое количество электричества протекает через катушку,

включенную в цепь на 1,5 мин, если сила тока в цепи 18 мкА?

7. За какое время через спираль электролампы протекает электрический заряд

150 Кл, если сила тока в ней 0,5 А?

8. Сколько электронов проходит через поперечное сечение нити лампочки за

2,5 мин при силе тока 0,6 А?

9. Какое количество электронов проходит через поперечное сечение спирали электроутюга, если в течение 3 мин 20 с через нее протекает ток с силой 5 А?

10. Какое количество электронов пройдет через поперечное сечение медного провода за 1 мин, если сила тока равна 10 А?

11. При напряжении на резисторе, равном 55 В, сила тока в нем равна 2 А. Какое напряжение нужно подать на резистор, чтобы сила тока в нем стала равной 8 А?

12. При напряжении 0,2 В на концах проводника сила тока в цепи равна 40 мА. Какая сила тока будет в цепи, если напряжение увеличить до 0,3 В?

13. При напряжении 110 В, подведенном к резистору, сила тока в

нем равна 5 А. Какова будет сила тока в резисторе, если напряжение на нем увеличить на 10 В?

14. Найти силу тока в лампочке сопротивлением 240 Ом, если

напряжение на ней 120 В.

15. Найти силу тока в спирали электропаяльника, если он включен

в сеть напряжением 220 В, а ее сопротивление 440 Ом.

16. На концы провода подано напряжение 17 В. Найти силу тока,

если сопротивление провода 8,5 Ом.

17. Обмотка вольтметра имеет сопротивление 50 кОм. Вычислить

силу тока в ней при напряжении 250 В.

18. Электролампа, рассчитанная на напряжение 127 В, имеет сопротивление

254 Ом. Найти силу тока в лампе.

19. Какое нужно приложить напряжение к проводнику сопротивлением 0,25 Ом, чтобы в проводнике была сила тока 30 А?

20. Определить напряжение на концах проводника сопротивлением

20 Ом, если сила тока в проводнике 0,3 А.

21. Определить напряжение на участке телеграфной линии длиной

900 м, если сопротивление этого участка 6 Ом, а сила тока, питающего цепь равна 0,007 А.

22. Найти напряжение на концах нагревательного элемента электрочайника, если его сопротивление 44 Ом, а сила тока 5 А.

23. При каком напряжении в сети будет гореть полным накалом электролампа, если необходимая для этого сила тока равна 0,25 А, сопротивление лампы равно 480 Ом.

24. Определить сопротивление электролампы, сила тока в которой 0,5 А при напряжении 120 В.

25. При напряжении 1,2 кВ сила тока в цепи одной из секций телевизора равна

50 мА. Найти сопротивление цепи этой секции.

26. При напряжении 220 В сила тока в спирали плитки равна 5 Определить сопротивление спирали.

27. Определить сопротивление проводника, если при напряжении

на его концах 10 В сила тока 0,5 А.

28. Найти сопротивление спирали электролампы, у которой цоколе написано

«6,3 В, 0,22 А».

29. Сила тока в спирали электрокипятильника 4 А. Найти сопротивление спирали, если напряжение на клеммах кипятильника 220 В.

30. Найти сопротивление обмотки амперметра, у которой сила тока равна 30 А при напряжении на зажимах 0,05 В.

31. Медная антенна имеет длину 50 м и площадь поперечного сечения 100 мм2. Найти ее сопротивление.

32. Каким сопротивлением обладает нихромовый проводник длиной 5 м и площадью поперечного сечения 0,75 мм2?

33. Чему равно сопротивление константановой проволоки длиной 8 м и площадью поперечного сечения 2 мм2?

34. Найти сопротивление стального провода телефонной линии

длиной 780 км и площадью поперечного сечения 200 мм2.

35. Вычислить сопротивление алюминиевого кабеля длиной 10 км и площадью поперечного сечения 2 см2.

36. Найти длину нихромовой проволоки, необходимой для изготовления спирали электроплитки, если площадь поперечного сечения проволоки 0,3 мм2, а сопротивление спирали 22 Ом.

37. Найти длину никелинового провода площадью поперечного сечения 0,1 мм2, необходимого для изготовления катушки с сопротивлением 180 Ом.

38. Какой длины надо взять медную проволоку площадью поперечного сечения

0,5 мм2, чтобы сопротивление ее было равно 34 Ом?

39. Как изготовить резистор сопротивлением 8,6 Ом из константановой проволоки сечением 0,2 мм2?

40. Сопротивление изолированной нейзильберовой проволоки, намотанной на катушку, 100 Ом. Сколько метров проволоки площадью поперечного сечения

0,35 мм2 намотано на катушку?

41. Обмотка реостата, изготовленная из никелиновой проволоки, имеет сопротивление 36 Ом. Какой длины эта проволока, если площадь ее поперечного сечения равна 0,2 мм2?

42. Какой длины медная проволока намотана на катушку электро-

звонка, если сопротивление ее равна 0,68 Ом, а площадь поперечного сечения

0,35 мм2?

43. Какого сечения нужно взять константановую проволоку длиной

10 м, чтобы она имела сопротивление 50 Ом?

44. Нить накаливания электролампы изготовлена из вольфрама. Ее длина 100 мм, а сопротивление в холодном состоянии 55 Ом. Вычислить площадь поперечного сечения нити.

45. Какой площади поперечного сечения нужно взять железную проволоку длиной 10 м, чтобы она имела сопротивление 2 Ом?

46. Какой площади поперечного сечения нужно взять стальную

проволоку длиной 100 м, чтобы она имела сопротивление 150 Ом?

47. Металлическая проволока длиной 2 м и сечением 0,5 мм2 имеет

сопротивление 0,6 Ом. Что это за металл?

48. Проводник длиной 1 м и сечением 0,2 мм2 имеет сопротивление 2,5 Ом. Каково название сплава металлов, из которого изготовлен проводник?

49. Проводник длиной 20 м и сечением 0,2 мм2 имеет сопротивление 10 Ом. Из какого материала изготовлена проволока?

50. Моток металлической проволоки сечением 0,02 мм2 и длиной 40 м имеет сопротивление 34 Ом. Что это за металл?

Сложнее.

51. Найти силу тока в спирали электроплитки, если через сечение спирали прошло 1024 электронов за 8 мин 20 с.

52. Какой электрический заряд пройдет через сечение провода за 10 мин, если на концы провода сопротивлением 40 Ом подано напряжение 80 В?

53. Какой электрический заряд пройдет через обмотки электродвигателя за

1,5 мин, если напряжение на его клеммах 220 В и сопротивление обмоток 55 Ом?

54. Напряжение на концах спирали 220 В, ее сопротивление 44 Ом, время пропускания тока 5 мин. Сколько электронов пройдет через сечение спирали?

55. Сколько электронов пройдет через сечение медного провода за 1 мин, если сопротивление провода 10 Ом, а напряжение на его концах 5 В?

56. Найти напряжение на концах нагревательного элемента электрочайника, если его сопротивление 44 Ом и за 1 мин через сечение элемента прошел электрический заряд 300 Кл.

57. Через сечение провода за 3 мин прошел электрический заряд 360 Кл. Найти напряжение на его концах, если сопротивление провода 5 Ом.

58. Найти сопротивление провода, если при напряжении на его концах 12 В по нему за 1,5 мин прошел электрический заряд 180 Кл.

59. Найти сопротивление провода, если при напряжении на его концах 10 В через его поперечное сечение в течение 10 с проходит электрический заряд 5 Кл.

60. Найти силу тока в спирали электроплитки, если напряжение в сети 220 В. Ее нагревательный элемент сделан их нихромовой проволоки длиной 10 м и сечением 0,5 мм2 .

61. Электропечь включена в сеть с напряжением 120 В. Какой силы ток проходит по никелиновой спирали длиной 5 м и сечением 0,1 мм2 в момент включения печи?

62. Найти силу тока, проходящего через реостат, изготовленного из никелиновой проволоки длиной 50 м и сечением 1 мм2, если напряжение на зажимах реостата

45 В.

63. Найти силу тока, проходящего по медному проводу длиной 100 м и сечением 0,5 мм2 при напряжении 6,8 В.

64. На концы медного провода длиной 1 км и сечением 1 мм2 подано напряжение 17 В. Определить силу тока в нем.

65. Найти напряжение на концах стального проводника длиной 140 см и сечением 0,2 мм2, в котором сила тока 250 мА.

66. Реостат изготовлен из константановой проволоки длиной 20 м и сечением

0,5 мм2. Найти напряжение на реостате, если сила тока 2,4 А.

67. Через проволоку длиной 2 м и сечением 0,5 мм2 проходит ток силой 2 А, если на ее концах напряжение 10,4 В. Из какого материала изготовлена проволока?

68. Спираль изготовлена из вещества длиной 5 м и сечением 0,5 мм2. При напряжении на ее концах 22 В, сила тока равна 2 А. Что это за вещество?

69. Камнедробилка находится от подстанции на расстоянии 0,8 км.

Определить сечение подводящих медных проводов, если при силе тока 40 А напряжение на проводах 20 В.

70. Никелиновая проволока длиной 120 Ом включена в цепь с напряжением 127 В. Определить сечение проволоки, если по проводнику течет ток силой 1,3 А.

71. За какое время через сечение спирали нагревательного элемента при силе тока 400 А проходит 1023 электронов?

72. Через сечение проводника прошло 1020 электронов при силе тока 0,4 А. Найти время прохождения электронов.

73. За какое время через сечение проводника сопротивлением 5,5 Ом проходит электрический заряд 900 Кл, если напряжение на его концах 16,5 В?

74. Сколько метров фехралевой проволоки сечением 0,065 мм2 нужно взять для изготовления спирали, чтобы при напряжении 220 В через нее шел ток силой 5 А?

75. Манганиновая проволока сечением 0,8 мм2 включена в цепь аккумулятора. Напряжение на полюсах аккумулятора 1,3 В, сила тока в цепи 0,3 А. Какова длина проволоки?

Надо подумать.

76. Определите количество электричества, прошедшее за 1 мин через поперечное сечение площадью 2 мм2 стального провода массой 0,2 кг при напряжении 20 В.

77. Определите массу медного провода длиной 1 км, если при силе тока 2 А напряжение на его концах 2 В.

78. Определите площадь поперечного сечения алюминиевого провода массой 54 г, если при напряжении 0,2 В по нему идет ток силой 2 А.

79. Определите площадь поперечного сечения алюминиевого трамвайного провода массой 540 кг, если при подаче на него напряжения 5,8 В сила тока равна 10 А.

80. Определите массу медного провода длиной 200 м, если при подаче на его концы напряжения 0,5 В сила тока равна 2 А.

81. Определите, какое количество электронов пройдет через поперечное сечение спирали электроплитки, если спираль изготовлена из нихрома, ее сечение 0,8 мм2, длина 32 м, напряжение на концах спирали 220 В, время пропускания тока 10 мин.

82. Определите, какое количество электронов пройдет через поперечное сечение медного провода за 1 мин, если сечение провода 0,2 мм2 масса провода 1,78 кг, приложенное напряжение 10 В.

83. Определите, какой заряд пройдет через обмотки электродвигателя за 1 мин, если напряжение на его клеммах 220 В, а обмотки сделаны из медного провода сечением 0,34 мм2 и длиной 1200 м.

84. Какой электрический заряд проходит за 10 мин. через попе-

речное сечение медного провода площадью 2 мм2 длиной 500 м при напряжении на его концах 1 В?

85. Определите, какой электрический заряд пройдет через поперечное сечение провода за 10 мин, если на концах провода из меди массой 890 г и длиной 10 м подано напряжение 17 В.

86. На концы провода подано напряжение 17 В. Определить силу тока, если медный провод длиной 100 м и имеет массу 890 г.

87. Найти напряжение на концах нагревательного элемента электрочайника, если он сделан из нихромового провода длиной 10 м, сечением 0,5 мм2 и при этом за

5 мин через его поперечное сечение прошло 3000 Кл количества электричества.

88. Через поперечное сечение провода за 1 мин прошло 120 Кл количества электричества. Определить напряжение на его концах, если провод из меди длиной 100 м имеет массу 340 г.

89. Найдите сопротивление провода, если при напряжении на его концах 16 В через его поперечное сечение за 1 мин прошло 1019 электронов.

90. Определите сопротивление медного проводника длиной 400 м и

массой 890 г.

91. Из какого материала изготовлена проволока длиной 2 м и сечением 0,5 мм2, если при напряжении на ее концах 3 В по ней проходит за 2 мин электрический заряд

60 Кл.

92. Определите массу медной проволоки длиной 100 м, если при напряжении 10 В за 1 мин через ее поперечное сечение проходит 5 Кл количества электричества.

93. Определите массу медной проволоки сечением 0,2 мм2, если при напряжении на ее концах 10 В сила тока равна 2 А.

94. Определите массу медной проволоки сечением 0,4 мм2, если при напряжении

5 В за 4 мин через поперечное сечение проходит электрический заряд 10 Кл.

95. Определите длину медного провода в катушке массой 1,78 кг, если при пропускании тока силой 0,25 А напряжение на его концах 3,4 В.

96. 1 км контактного провода для пригородных электричек имеет массу 890 кг. Каково сопротивление этого провода?

97. Найти массу медной проволоки длиной 100 м и сопротивлением

100 Ом.

98. Найти массу медной проволоки длиной 50 м и сопротивлением

30 Ом.

99. Найти массу стальной проволоки сечением 0,6 мм2 и сопротивлением 60 Ом.

100. Найти массу алюминиевой проволоки сечением 2 мм2 и сопротивлением

14 Ом.

Закон

Ома … взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением

Время чтения: 5 минут

Теоретические термины и определения

Следующие определения относятся к основной теории электричества. Важно, чтобы установщики и инспекторы обладали практическими знаниями теории электричества. Такие знания часто имеют жизненно важное значение для определения правильного сечения проводов для цепей с различной нагрузкой.

Вольт — единица электрического давления — это давление, необходимое для того, чтобы заставить один ампер пройти через сопротивление в один ом; сокращенно «E», первая буква термина электродвигатель сила .

Ампер — единица измерения электрического тока, который протекает через один Ом под давлением в один вольт за одну секунду; сокращенно «I», первая буква термина сила тока .

Ом — единица электрического сопротивления — это сопротивление, через которое один вольт заставит один ампер; сокращенно «R», первая буква термина сопротивление .

Вт — это единица измерения энергии, протекающей в электрической цепи в любой данный момент.Это также объем работы, выполняемой в электрической цепи. Термины ватт или киловатт использовались чаще для выражения объема работы, выполняемой в электрической цепи, а не джоулей . Ватты — это произведение вольт и ампер, которое иногда называют вольт-ампер. Одна тысяча вольт-ампер упоминается как один киловольт-ампер или одна кВА.

Закон Ома

Джордж Саймон Ом обнаружил взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением в электрической цепи в 1826 году.Он обнаружил экспериментальным путем, что давление равно произведению силы тока и сопротивления; это соотношение называется законом Ома. Этот закон является практической основой большинства электрических расчетов. Формула может быть выражена в различных формах и ее использовании, как в трех примерах, показанных на рисунке 1.

Рис. 1. Основные примеры и применение закона Ома

Если известны любые два значения, третье можно найти с помощью формулы. Например, если известны сопротивление и напряжение, ток можно определить, разделив напряжение на сопротивление.Это может быть полезно при определении величины тока, который будет протекать в цепи, для правильного определения размеров проводников, а также устройств перегрузки по току.

л.с. Механическая мощность обычно выражается в лошадиных силах, а электрическая мощность — в ваттах. Термин лошадиных сил возник как объем работы, которую сильная лондонская тягловая лошадь могла выполнять за короткий промежуток времени. Он также использовался для измерения мощности паровых двигателей. Одна лошадиная сила, сокращенно «HP», равна работе, необходимой для подъема 33 000 фунтов на один фут (33 000 фут-фунтов) за одну минуту.Это то же самое, что поднимать один фут на 550 фунтов за секунду.

Часто необходимо преобразовать мощность от одного устройства к другому, и уравнение на рисунке 2 используется для преобразования мощности в ватты или ваттов в лошадиные силы.


Рисунок 2. Базовая формула HP

Формула л.с. применима к лабораторным условиям, поскольку двигатели потребляют больше мощности, чем доставляют. Это связано с тем, что мощность, потребляемая двигателем в виде тепла, преодолевает трение в подшипниках, сопротивление ветру и другие факторы.Например, двигатель мощностью 1 л.с. (746 Вт) может потреблять почти 1000 Вт, разница расходуется на преодоление уже указанных факторов. Для определения истинной мощности однофазных двигателей необходимо учитывать коэффициент полезного действия двигателя (см. Рисунок 3).


Рисунок 3. Основные формулы коэффициента мощности

Колесо Ватт

Колесо Ватта было разработано и опубликовано во многих руководствах и в нескольких вариантах для иллюстрации ватт или мощности и их связи с элементами закона Ома.Как показано в этом тексте, это верно для цепей постоянного тока и для резистивных нагрузок цепей переменного тока, где коэффициент мощности близок к 100 процентам или единице (см. Рисунок 4). Не пытайтесь использовать его для нагрузок двигателя, поскольку в формуле необходимо учитывать как коэффициент мощности, так и КПД двигателя (см. Рисунок 3).


Рисунок 4. Колесо Ватта и закон Ома

В цепях переменного тока мы используем термин импеданс , а не Ом для обозначения сопротивления цепи. Импеданс — это полное сопротивление току в цепи переменного тока; он измеряется в омах.Импеданс включает сопротивление, емкостное реактивное сопротивление и индуктивное реактивное сопротивление. Последние два фактора уникальны для цепей переменного тока и обычно могут игнорироваться в цепях, таких как лампы накаливания и цепи нагревателя, состоящие из резистивных нагрузок. Подробное объяснение емкостного реактивного сопротивления и индуктивного реактивного сопротивления выходит за рамки этого текста, но его можно найти во многих прекрасных текстах по теории электричества.

Закон Ома и основная электрическая теория

Электрический ток, протекающий через любую электрическую цепь, можно сравнить с водой под давлением, протекающей через пожарный шланг.Вода, протекающая через пожарный шланг, измеряется в галлонах в минуту (GPM), а электричество, протекающее через контур, измеряется в амперах (A).

Вода течет по шлангу, когда на него оказывается давление и открывается клапан. Давление воды измеряется в фунтах на квадратный дюйм (psi). Электрический ток течет по электрическому проводнику, когда к нему прикладывается электрическое давление, и создается путь для прохождения тока. Подобно тому, как «фунты на квадратный дюйм» (давление) вызывают поток галлонов в минуту, так «вольт» (давление) заставляет течь «амперы» (ток).

Чтобы пропустить такое же количество воды через маленький шланг, требуется большее давление, чем через шланг большего размера. Маленький шланг, к которому приложено такое же давление, по сравнению с большим шлангом, будет пропускать гораздо меньше воды за определенный период. Отсюда следует, что маленький шланг оказывает большее сопротивление потоку воды.

В электрической цепи большее электрическое давление (вольт) заставит определенное количество тока (в амперах) через небольшой проводник (сопротивление), чем то, которое требуется для протекания того же количества тока (в амперах) через проводник большего размера (сопротивление) .Проводник меньшего размера позволит проходить меньшему току (в амперах), чем проводник большего размера, если к каждому проводнику в течение того же периода приложить одинаковое электрическое давление (вольт). Можно предположить, что меньший проводник имеет большее сопротивление (Ом), чем провод большего размера. Таким образом, мы можем определить сопротивление как «свойство тела, которое сопротивляется или ограничивает поток электричества через него». Сопротивление измеряется в Ом — термин, аналогичный трению в шланге или трубе.

Выдержка из Электрические системы для одно- и двухквартирных домов , 8 -е издание . Эта книга доступна по адресу www.iaei.org/web/shop или Amazon.com .

Что такое амперы, ватты, вольт и омы?

В электрической системе увеличение тока или напряжения приведет к увеличению мощности. Допустим, у вас есть система с 6-вольтовой лампочкой, подключенной к 6-вольтовой батарее. Выходная мощность лампочки составляет 100 Вт.Используя уравнение I = P / V , мы можем рассчитать, какой ток в амперах потребуется, чтобы получить 100 Вт от этой 6-вольтовой лампы.

Вы знаете, что P = 100 Вт, а V = 6 В. Итак, вы можете изменить уравнение, чтобы найти I и подставить числа.

I = 100 Вт / 6 В = 16,67 А

Что произойдет, если вы используете 12-вольтовую батарею и 12-вольтовую лампочку, чтобы получить мощность 100 Вт?

I = 100 Вт / 12 В = 8,33 ампера

Итак, последняя система вырабатывает ту же мощность, но с половиной тока.Преимущество заключается в использовании меньшего тока для получения того же количества энергии. Сопротивление в электрических проводах потребляет мощность, а потребляемая мощность увеличивается по мере увеличения тока, проходящего по проводам. Вы можете увидеть, как это происходит, немного изменив два уравнения. Что вам нужно, так это уравнение мощности с точки зрения сопротивления и тока. Давайте изменим первое уравнение:

I = V / R можно переформулировать как V = I * R

Теперь вы можете подставить уравнение для V в другое уравнение:

P = V * I, подставив V, мы получим P = I * R * I, или P = I 2 * R

Это уравнение говорит вам о том, что мощность, потребляемая проводами, увеличивается, если сопротивление проводов увеличивается (например, если провода становятся меньше или изготовлены из менее проводящего материала).Но он резко возрастает, если ток, протекающий по проводам, увеличивается. Таким образом, использование более высокого напряжения для уменьшения тока может сделать электрические системы более эффективными. КПД электродвигателей также повышается при более высоких напряжениях.

Это повышение эффективности заставило автомобильную промышленность в 1990-х годах задуматься о переходе с 12-вольтовых электрических систем на 42-вольтовые системы. По мере того как все больше автомобилей поставлялись с электрическими приборами — видеодисплеями, обогревателями сидений, «умным» климат-контролем, им требовались толстые пучки проводов для обеспечения достаточного тока.Переключение на систему с более высоким напряжением обеспечит большую мощность при более тонкой проводке.

Переключения не произошло, потому что автопроизводители смогли повысить эффективность с помощью цифровых технологий и более эффективных электрических насосов на 12 вольт. Но в некоторых новых моделях используются гибридные системы с отдельным 48-вольтовым генератором для обеспечения дополнительных функций, таких как отключение на холостом ходу, при одновременном повышении общей эффективности системы.

Чтобы узнать больше об электричестве и связанных темах, воспользуйтесь ссылками на следующей странице.

Цепи серии

— базовое электричество

Три закона для последовательных цепей

Существует три основных соотношения, касающихся сопротивления, тока и напряжения для всех последовательных цепей. Важно, чтобы вы усвоили три основных закона для последовательных цепей.

Сопротивление

Когда отдельные сопротивления соединяются последовательно, они действуют так же, как одно большое комбинированное сопротивление. Поскольку существует только один путь для протекания тока в последовательной цепи, и поскольку каждый из резисторов находится в линии, чтобы действовать как противодействие этому протеканию тока, общее сопротивление представляет собой комбинированное сопротивление всех резисторов, установленных в линию.

Общее сопротивление последовательной цепи равно сумме всех отдельных сопротивлений в цепи .

Rt = R1 + R2 + R3…

Используя эту формулу, вы обнаружите, что полное сопротивление цепи равно:

RT = 15 Ом + 5 Ом + 20 Ом = 40 Ом

Рисунок 16. Последовательная схема

Текущий

Поскольку существует только один путь для электронного потока в последовательной цепи, ток имеет одинаковую величину в любой точке цепи.

Общий ток в последовательной цепи такой же, как ток через любое сопротивление цепи.

IT = I1 = I2 = I3…

Учитывая 120 В в качестве общего напряжения и определив общее сопротивление цепи как 40 Ом, теперь вы можете применить закон Ома для определения полного тока в этой цепи:

IT = 120 В / 40 Ом = 3 А

Этот общий ток цепи останется неизменным для всех отдельных резисторов цепи.

Напряжение

Прежде чем какой-либо ток будет протекать через сопротивление, должна быть доступна разность потенциалов или напряжение. Когда резисторы соединены последовательно, они должны «делить» общее напряжение источника.

Общее напряжение в последовательной цепи равно сумме всех индивидуальных падений напряжения в цепи.

Когда ток проходит через каждый резистор в последовательной цепи, он устанавливает разность потенциалов на каждом отдельном сопротивлении.Это обычно называется падением напряжения, и его величина прямо пропорциональна величине сопротивления. Чем больше значение сопротивления, тем выше падение напряжения на этом резисторе.

ET = E1 + E2 + E3…

Используя закон Ома, вы можете определить напряжение на каждом резисторе.

3 А × 15 Ом = 45 В

3 А × 5 Ом = 15 В

3 А × 20 Ом = 60 В

Общее напряжение источника равно сумме отдельных падений напряжения:

45 В + 15 В + 60 В = 120 В

Обрыв в последовательной цепи

При появлении обрыва ток в цепи прерывается.Если нет тока, падение напряжения на каждом из резистивных элементов равно нулю. Однако разность потенциалов источника очевидна. Если вольтметр подключен через разрыв, показания такие же, как если бы он был подключен непосредственно к клеммам источника питания.

Рисунок 17. Обрыв цепи

Влияние обрыва линии и потери линии

Медь и алюминий используются в качестве проводников, потому что они мало препятствуют прохождению тока.Хотя сопротивлением часто пренебрегают при простом анализе цепей, в практических приложениях может возникнуть необходимость учитывать сопротивление линий.

Line Drop

Рисунок 18. Падение напряжения

Когда ток 10 А протекает через каждую линию с сопротивлением 0,15 Ом, на каждой линии появляется небольшое падение напряжения. Это падение напряжения на линейных проводниках обычно обозначается как линейное падение .

Поскольку есть две линии, общее падение составляет 2 × 1.5 В = 3 В. Напряжение сети на нагрузке (117 В) меньше напряжения источника.

В некоторых ситуациях может потребоваться использование более крупных проводов с меньшим сопротивлением, чтобы падение напряжения в линии не слишком сильно уменьшало напряжение нагрузки.

Потеря линии

Еще один термин, связанный с проводниками, — потери в линии. Это потеря мощности, выраженная в ваттах, и связана с рассеиванием тепловой энергии, когда ток течет через сопротивление проводов линии.Потери в линии рассчитываются с использованием одного из уравнений мощности.

Используя предыдущий пример:

P = I 2 × R

P = (10A) 2 × 0,3 Ом

P = 30 Вт

* Помните:

  • Падение напряжения в линии выражается в вольтах.
  • Потери в линии выражаются в ваттах.

Атрибуция

Учебное пособие по физике: Комбинированные схемы

Ранее в Уроке 4 было упомянуто, что существует два разных способа соединения двух или более электрических устройств в цепь.Они могут быть соединены посредством последовательного или параллельного соединения. Когда все устройства в цепи соединены последовательным соединением, эта схема называется последовательной схемой. Когда все устройства в цепи соединены параллельными соединениями, тогда цепь называется параллельной цепью. Третий тип схемы предполагает двойное использование последовательного и параллельного соединений в схеме; такие схемы называются составными схемами или комбинированными схемами.Схема, изображенная справа, является примером использования как последовательного, так и параллельного соединения в одной цепи. В этом случае лампочки A и B подключаются параллельно, а лампочки C и D подключаются последовательно. Это пример комбинированной схемы .

При анализе комбинированных цепей критически важно иметь твердое понимание концепций, относящихся как к последовательным цепям, так и к параллельным цепям.Поскольку оба типа соединений используются в комбинированных схемах, концепции, связанные с обоими типами схем, применяются к соответствующим частям схемы. Основные понятия, связанные с последовательными и параллельными цепями, представлены в таблице ниже.

Цепи серии
  • Ток одинаков во всех резисторах; этот ток равен току в батарее.
  • Сумма падений напряжения на отдельных резисторах равна номинальному напряжению батареи.
  • Общее сопротивление набора резисторов равно сумме отдельных значений сопротивлений,
R до R 1 R 2 R 3 + …
Параллельные цепи
  • Падение напряжения одинаково на каждой параллельной ветви.
  • Сумма тока в каждой отдельной ветви равна току вне ветвей.
  • Эквивалентное или полное сопротивление набора резисторов определяется уравнением 1 / R экв = 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3

Каждое из вышеперечисленных понятий имеет математическое выражение. Комбинирование математических выражений вышеуказанных понятий с уравнением закона Ома (ΔV = I • R) позволяет провести полный анализ комбинированной схемы.

Анализ комбинированных цепей

Основная стратегия анализа комбинированных схем включает использование значения эквивалентного сопротивления для параллельных ветвей для преобразования комбинированной схемы в последовательную. После преобразования в последовательную схему анализ можно проводить обычным образом. Ранее в Уроке 4 описывался метод определения эквивалентного параллельного сопротивления, затем общее или эквивалентное сопротивление этих ветвей равно сопротивлению одной ветви, деленному на количество ветвей.

Этот метод соответствует формуле

1 / R экв. = 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3 + …

, где R 1 , R 2 и R 3 — значения сопротивления отдельных резисторов, подключенных параллельно. Если два или более резистора, находящиеся в параллельных ветвях, не имеют одинакового сопротивления, необходимо использовать приведенную выше формулу.Пример этого метода был представлен в предыдущем разделе Урока 4.

Применяя свое понимание эквивалентного сопротивления параллельных ветвей к комбинированной схеме, комбинированную схему можно преобразовать в последовательную. Затем понимание эквивалентного сопротивления последовательной цепи можно использовать для определения общего сопротивления цепи. Рассмотрим следующие диаграммы ниже. Схема A представляет собой комбинированную схему с резисторами R 2 и R 3 , размещенными в параллельных ветвях.Два параллельных резистора 4 Ом эквивалентны сопротивлению 2 Ом. Таким образом, две ветви можно заменить одним резистором с сопротивлением 2 Ом. Это показано на диаграмме B. Теперь, когда все резисторы включены последовательно, можно использовать формулу для общего сопротивления последовательных резисторов для определения общего сопротивления этой цепи: Формула для последовательного сопротивления составляет

. R до R 1 R 2 R 3 + …

Итак, на схеме B полное сопротивление цепи составляет 10 Ом.

После определения общего сопротивления цепи анализ продолжается с использованием закона Ома и значений напряжения и сопротивления для определения значений тока в различных местах. Весь метод проиллюстрирован ниже на двух примерах.

Пример 1:

Первый пример — самый простой — резисторы, включенные параллельно, имеют одинаковое сопротивление. Цель анализа — определить ток и падение напряжения на каждом резисторе.

Как обсуждалось выше, первым шагом является упрощение схемы путем замены двух параллельных резисторов одним резистором с эквивалентным сопротивлением. Два последовательно подключенных резистора 8 Ом эквивалентны одному резистору 4 Ом. Таким образом, два резистора ответвления (R 2 и R 3 ) можно заменить одним резистором с сопротивлением 4 Ом. Этот резистор 4 Ом включен последовательно с R 1 и R 4 . Таким образом, общее сопротивление составляет

. R до = R 1 + 4 Ом + R 4 = 5 Ом + 4 Ом + 6 Ом

R до = 15 Ом

Теперь уравнение закона Ома (ΔV = I • R) можно использовать для определения полного тока в цепи.При этом необходимо использовать общее сопротивление и общее напряжение (или напряжение батареи).

I tot = ΔV tot / R tot = (60 В) / (15 Ом)

I до = 4 А

Расчет тока 4 А представляет собой ток в месте расположения батареи. При этом резисторы R 1 и R 4 включены последовательно, и ток в последовательно соединенных резисторах везде одинаков.Таким образом,

I до = I 1 = I 4 = 4 А

Для параллельных ветвей сумма тока в каждой отдельной ветви равна току вне ветвей. Таким образом, I 2 + I 3 должен равняться 4 ампер. Существует бесконечное количество возможных значений I 2 и I 3 , которые удовлетворяют этому уравнению. Поскольку значения сопротивления равны, значения тока в этих двух резисторах также равны.Следовательно, ток в резисторах 2 и 3 равен 2 А.

I 2 = I 3 = 2 А

Теперь, когда известен ток в каждом отдельном месте резистора, можно использовать уравнение закона Ома (ΔV = I • R) для определения падения напряжения на каждом резисторе. Эти расчеты показаны ниже.

ΔV 1 = I 1 • R 1 = (4 А) • (5 Ом)
ΔV 1 = 20 В

ΔV 2 = I 2 • R 2 = (2 А) • (8 Ом)

ΔV 2 = 16 В

ΔV 3 = I 3 • R 3 = (2 А) • (8 Ом)

ΔV 3 = 16 В

ΔV 4 = I 4 • R 4 = (4 А) • (6 Ом)

ΔV 4 = 24 В

На этом анализ завершен, и его результаты представлены на диаграмме ниже.

Пример 2:

Второй пример — более сложный случай — резисторы, включенные параллельно, имеют другое значение сопротивления. Цель анализа та же — определить ток и падение напряжения на каждом резисторе.

Как обсуждалось выше, первым шагом является упрощение схемы путем замены двух параллельных резисторов одним резистором с эквивалентным сопротивлением.Эквивалентное сопротивление резистора 4 Ом и 12 Ом, включенного параллельно, можно определить, используя обычную формулу для эквивалентного сопротивления параллельных ветвей:

1 / R экв = 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3

1 / R экв = 1 / (4 Ом) + 1 / (12 Ом)

1 / R экв. = 0,333 Ом -1

R экв = 1 / (0,333 Ом -1 )

R экв = 3.00 Ом

На основании этого расчета можно сказать, что два резистора ответвления (R 2 и R 3 ) можно заменить одним резистором с сопротивлением 3 Ом. Этот резистор 3 Ом включен последовательно с R 1 и R 4 . Таким образом, общее сопротивление составляет

. R до = R 1 + 3 Ом + R 4 = 5 Ом + 3 Ом + 8 Ом

R до = 16 Ом

Теперь уравнение закона Ома (ΔV = I • R) можно использовать для определения полного тока в цепи.При этом необходимо использовать общее сопротивление и общее напряжение (или напряжение батареи).

I tot = ΔV tot / R tot = (24 В) / (16 Ом)

I до = 1,5 А

Расчет тока 1,5 А представляет собой ток в месте расположения батареи. При этом резисторы R 1 и R 4 включены последовательно, и ток в последовательно соединенных резисторах везде одинаков.Таким образом,

I до = I 1 = I 4 = 1,5 А

Для параллельных ветвей сумма тока в каждой отдельной ветви равна току вне ветвей. Таким образом, I 2 + I 3 должно быть равно 1,5 А. Существует бесконечное количество значений I 2 и I 3 , которые удовлетворяют этому уравнению. В предыдущем примере два параллельно включенных резистора имели одинаковое сопротивление; таким образом, ток распределялся поровну между двумя ветвями.В этом примере неравный ток в двух резисторах усложняет анализ. Ветвь с наименьшим сопротивлением будет иметь наибольший ток. Для определения силы тока потребуется использовать уравнение закона Ома. Но для его использования сначала необходимо знать падение напряжения на ветвях. Таким образом, направление решения в этом примере будет немного отличаться от более простого случая, проиллюстрированного в предыдущем примере.

Чтобы определить падение напряжения на параллельных ветвях, сначала необходимо определить падение напряжения на двух последовательно соединенных резисторах (R 1 и R 4 ).Уравнение закона Ома (ΔV = I • R) можно использовать для определения падения напряжения на каждом резисторе. Эти расчеты показаны ниже.

ΔV 1 = I 1 • R 1 = (1,5 А) • (5 Ом)
ΔV 1 = 7,5 В

ΔV 4 = I 4 • R 4 = (1,5 А) • (8 Ом)

ΔV 4 = 12 В

Эта схема питается от источника 24 В.Таким образом, совокупное падение напряжения заряда, проходящего по контуру цепи, составляет 24 вольта. Будет падение 19,5 В (7,5 В + 12 В) в результате прохождения через два последовательно соединенных резистора (R 1 и R 4 ). Падение напряжения на ответвлениях должно составлять 4,5 В, чтобы компенсировать разницу между общим значением 24 В и падением 19,5 В на R 1 и R 4 . Таким образом,

ΔV 2 = V 3 = 4,5 В

Зная падение напряжения на параллельно соединенных резисторах (R 1 и R 4 ), можно использовать уравнение закона Ома (ΔV = I • R) для определения тока в двух ветвях.

I 2 = ΔV 2 / R 2 = (4,5 В) / (4 Ом)
I 2 = 1,125 А

I 3 = ΔV 3 / R 3 = (4,5 В) / (12 Ом)

I 3 = 0,375 A

На этом анализ завершен, и его результаты представлены на диаграмме ниже.

Разработка стратегии

Два приведенных выше примера иллюстрируют эффективную концептуально-ориентированную стратегию анализа комбинированных схем.Такой подход требовал твердого понимания концепций последовательностей и параллелей, обсуждавшихся ранее. Такие анализы часто проводятся, чтобы решить физическую проблему для указанного неизвестного. В таких ситуациях неизвестное обычно меняется от проблемы к проблеме. В одной задаче значения резистора могут быть заданы, а ток во всех ветвях неизвестен. В другой задаче могут быть указаны ток в батарее и несколько значений резистора, и неизвестная величина становится сопротивлением одного из резисторов.Очевидно, что разные проблемные ситуации потребуют небольших изменений в подходах. Тем не менее, каждый подход к решению проблем будет использовать те же принципы, что и при подходе к двум приведенным выше примерам проблем.

Начинающему студенту предлагаются следующие предложения по решению задач комбинированной схемы:

  • Если схематическая диаграмма не предоставлена, найдите время, чтобы построить ее. Используйте условные обозначения, такие как те, что показаны в примере выше.
  • При решении проблемы, связанной с комбинированной схемой, найдите время, чтобы организовать себя, записав известные значения и приравняв их к символу, например I до , I 1 , R 3 , ΔV 2 и т. Д. Схема организации, использованная в двух приведенных выше примерах, является эффективной отправной точкой.
  • Знать и использовать соответствующие формулы для эквивалентного сопротивления последовательно соединенных и параллельно соединенных резисторов. Использование неправильных формул гарантирует неудачу.
  • Преобразуйте комбинированную схему в строго последовательную, заменив (на ваш взгляд) параллельную часть на один резистор, значение сопротивления которого равно эквивалентному сопротивлению параллельной части.
  • Используйте уравнение закона Ома (ΔV = I • R) часто и надлежащим образом. Большинство ответов будет определено с использованием этого уравнения. При его использовании важно подставлять в уравнение соответствующие значения. Например, при вычислении I 2 важно подставить в уравнение значения ΔV 2 и R 2 .

Для дальнейшей практики анализа комбинированных схем рассмотрите возможность анализа проблем в разделе «Проверьте свое понимание» ниже.

Мы хотели бы предложить … Зачем просто читать об этом и когда можно с этим взаимодействовать? Взаимодействие — это именно то, что вы делаете, когда используете одну из интерактивных функций The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего интерактивного средства построения цепей постоянного тока.Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Построитель цепей постоянного тока предоставляет учащемуся набор для построения виртуальных цепей. Вы можете легко перетащить источники напряжения, резисторы и провода на рабочее место, а также расположить и подключить их так, как захотите. Вольтметры и амперметры позволяют измерять падение тока и напряжения. Нажатие на резистор или источник напряжения позволяет изменять сопротивление или входное напряжение. Это просто. Это весело. И это безопасно (если вы не используете его в ванне).


Проверьте свое понимание

1. Комбинированная схема показана на схеме справа. Используйте диаграмму, чтобы ответить на следующие вопросы.

а. Ток в точке A равен _____ (больше, равен, меньше) току в точке B.

г. Ток в точке B равен _____ (больше, равен, меньше) ток в точке E.

г. Ток в точке G равен _____ (больше, равен, меньше) ток в точке F.

г. Ток в точке E равен _____ (больше, равен, меньше) току в точке G.

e. Ток в точке B равен _____ (больше, равен, меньше) ток в точке F.

ф. Ток в точке A равен _____ (больше, равен, меньше) току в точке L.

г. Ток в точке H равен _____ (больше, равен, меньше) ток в точке I.

2. Рассмотрим комбинированную схему на схеме справа. Используйте диаграмму, чтобы ответить на следующие вопросы. (Предположим, что падение напряжения в самих проводах пренебрежимо мало.)

а. Разность электрических потенциалов (падение напряжения) между точками B и C составляет _____ (больше, равно, меньше) разности электрических потенциалов (падение напряжения) между точками J и K.

г. Разность электрических потенциалов (падение напряжения) между точками B и K составляет _____ (больше, равно, меньше) разности электрических потенциалов (падение напряжения) между точками D и I.

г. Разность электрических потенциалов (падение напряжения) между точками E и F составляет _____ (больше, равно, меньше) разности электрических потенциалов (падение напряжения) между точками G и H.

г. Разность электрических потенциалов (падение напряжения) между точками E и F составляет _____ (больше, равно, меньше) разности электрических потенциалов (падение напряжения) между точками D и I.

e. Разность электрических потенциалов (падение напряжения) между точками J и K составляет _____ (больше, равно, меньше) разности электрических потенциалов (падение напряжения) между точками D и I.

ф. Разность электрических потенциалов между точками L и A составляет _____ (больше, равно, меньше) разности электрических потенциалов (падение напряжения) между точками B и K.


3.Используйте концепцию эквивалентного сопротивления, чтобы определить неизвестное сопротивление идентифицированного резистора, которое сделало бы схемы эквивалентными.




4. Проанализируйте следующую схему и определите значения общего сопротивления, общего тока, а также тока и падения напряжения на каждом отдельном резисторе.


5. Обращаясь к диаграмме в вопросе №4, определите …

а. … номинальная мощность резистора 4.

г. … скорость, с которой энергия потребляется резистором 3.

Расчет тока в последовательно-параллельных цепях

Расчет тока в последовательно-параллельных цепях


Рисунок 1. Последовательно-параллельные резисторы.

В цепи с резисторами, включенными как последовательно, так и параллельно, рассматривать схему как комбинацию параллельных частей и последовательных части.

Используйте формулы сопротивления для определения общего сопротивления серийных и параллельных частей. Затем используйте закон Ома, чтобы вычислить напряжение падает поперек и токи через каждую часть.

В схеме на Рисунке 1 сначала используйте параллельное сопротивление формула для нахождения эквивалентного сопротивления R 123 .

Тогда формула последовательного сопротивления говорит нам R TOT = R 123 + R 4 . Итак, закон Ома дает полный ток цепи:

I TOT равняется как текущим I 4 хотя R 4 и текущему I 123 вход / выход из параллельной части. Используя закон Ома:

Итак, зная значение В 123 , снова применим закон Ома, чтобы найти ток I 1 через параллельный резистор R 1 :

и аналогично для I 2 и I 3 .

Пример

Для схемы на рисунке 1 предположим, что E = 9 В, R 1 = 500 Ом, R 2 = 1,0 кОм, R 3 = 1,5 кОм и R 4 = 220 Ом. Тогда R 123 = 273 Ом и R TOT = 493 Ом, поэтому

и, следовательно,

Аналогично для I 2 и I 3 .

Примечание: Важно осторожно обращаться с единицами измерения с метрическими префиксами. Выше мы отрегулировали десятичную точку и единицы измерения так, чтобы наша формула для тока давала вольт / Ом = ампер.

Напряжение, ток, сопротивление и закон Ома | ОРЕЛ

С возвращением, молодой мастер электроники. В нашем предыдущем блоге мы узнали о простой схеме и ее месте в нашем мире электроники. Но чтобы понять истинную сущность электричества, нужно понять, как управлять и измерять напряжение, ток и сопротивление.Вот где приходит этот блог. Мы поднялись на самые высокие вершины, чтобы найти правильную аналогию, объясняющую природу того, как электричество работает в цепи. И вместо того, чтобы проводить еще одну аналогию с водой, мы подумали, что будем более личными, с нашими телами в движении.

Напряжение — все дело в потенциале

Представьте, что вы просыпаетесь утром. Вы лежите в постели, хотите еще несколько часов поспать, но знаете, что настало время для страшной утренней пробежки. Вы знаете, что это хорошо для вас, и вы будете чувствовать себя прекрасно, когда начнете двигаться, но каждое утро вам нужно делать выбор.Вы можете либо остаться в постели и поспать немного дольше, либо встать и начать двигаться.

Это сущность напряжения; все дело в разнице потенциалов. У всех нас есть потенциал, и когда дело доходит до бега, этот потенциал заключается в выборе: бежать или спать. Если вы не решите бегать сегодня утром, ваш потенциал будет бездействовать, но если вы это сделаете, то этот потенциал вырвется наружу, побуждая вас бежать на несколько миль и заряжая энергией остаток дня.

Напряжение в сети

Подобно наличию потенциала движения или нет, напряжение накапливает электрическую энергию с потенциалом движения . Именно эта сила напряжения побуждает электроны течь по цепи и заставляет их работать час за часом.

Voltage просто ждет, пока мы задействуем его потенциал. Посмотрите на каждую неиспользуемую розетку в вашем доме — в розетках гудит напряжение, готовые сделать за вас работу.Но, как и при выборе бежать, у вас есть выбор, подключать ли этот источник напряжения к вашей розетке. Если оставить его в покое, то напряжение останется там, где оно есть, никогда не реализуя свой полный потенциал.

В электрической цепи напряжение измеряется путем определения так называемой разности потенциалов между двумя точками с помощью мультиметра. Возьмем, например, 9-вольтовую батарею. Если вы измеряете положительный и отрицательный полюсы, вы получите разность потенциалов 9 вольт (или близкую к ней).Положительный конец измеряется при 9 В, а отрицательный конец — при 0 В. Минус два числа, и вы получите разность потенциалов.

Вы можете использовать мультиметр для быстрого измерения напряжения или разности потенциалов в батарее. (Источник изображения)

Напряжение бывает двух разных форм: постоянного (постоянного тока) напряжения, которое обеспечивает постоянный поток отрицательного электричества, или переменного (переменного тока) напряжения, которое постоянно переключается с отрицательного на положительное.Вот символы, которые вы хотите найти на схеме для напряжения постоянного и переменного тока и батареи:

Вот некоторые символы напряжения, на которые следует обратить внимание на следующей схеме: батареи, постоянный и переменный ток.

Отец напряжения — Алессандро Вольта

Человек часа, которому приписывают открытие напряжения — Алессандро Вольта (Источник изображения)

Человеком, первым обнаружившим напряжение, был итальянский физик Алессандро Вольта. Он также обнаружил массу других интересных вещей, в том числе:

  • Обнаружение того, что если вы смешиваете метан с воздухом, вы можете создать электрическую искру, которая положила начало знаменитому ныне двигателю внутреннего сгорания.
  • Обнаружение того, что электрический потенциал, хранящийся в конденсаторе, пропорционален его электрическому заряду.
  • Вольте также приписывают создание первой электрической батареи, названной Voltaic Pile, которая позволила ученым того времени создать устойчивый поток электронов.

Пример гальванической батареи, впервые созданной Вольтой, позволяющей ученым создавать устойчивый поток электронов. (Источник изображения)

Однако

Volta не был лишен своих причуд.Пока ему не исполнилось четыре года, он не произнес ни слова, и его родители опасались, что он либо умственно отсталый. Хорошо, что они ошибались!

Ток — плывя по течению

Возвращаясь к нашей аналогии с бегом, представьте, что вы сделали выбор в пользу утренней пробежки. Вы в обуви и шортах и ​​выходите за дверь, чтобы отправиться в путь. На этом этапе у вас есть какое-то движение, когда вы начинаете бег, поток.

Вот ток, движущийся в наших телах, кто знал, что электричество может быть таким личным?

Может быть, через час пробежки вы начнете бежать, готовые пробежать мили.Когда вы бежите, ваши умные часы точно измеряют, как далеко вы прошли и как быстро вы прошли. Этот процесс запуска и измерения процесса — вот что такое Current .

Ток в электричестве

Как и шаги для завершения утренней пробежки, ток — это постоянное движение или поток электричества в цепи . Электрический ток, протекающий по вашей цепи, всегда измеряется в амперах или амперах. Но что заставляет этот ток двигаться?

Это напряжение, о котором мы говорили ранее.Точно так же, как вам нужно сказать себе, чтобы продолжать бегать, когда вы устали, напряжение является движущей силой тока, которая поддерживает его движение. Есть две школы мысли о том, как ток течет в цепи; Обычный поток или Электронный поток , давайте посмотрим на оба:

Традиционный поток — Традиционный поток был первым в период научных открытий, когда люди не понимали электроны и то, как они текут в цепи. В рамках этой модели предполагалось, что электричество перетекает с положительного на отрицательный.

Обычный поток с электричеством, протекающим с положительной стороны на отрицательную сторону батареи.

Вы все еще увидите, что этот менталитет используется в схемах и сегодня, и хотя он не совсем точен, его немного легче понять, чем Electron Flow. В конце концов, если мы вернемся к нашей аналогии с бегом, вы начнете с положительного источника энергии и бежите до тех пор, пока энергия не иссякнет. Это отношение положительное к отрицательному, как и многое в жизни.

Электронный поток — Электронный поток был продолжением обычного потока. Эта модель точно описывает электроны как движущиеся в противоположном направлении, от отрицательного к положительному. Поскольку электроны по своей природе отрицательны, они всегда будут выходить из отрицательного и бесконечно пытаться найти свой путь к положительной стороне источника питания с низким напряжением.

И более текущий поток электронов, при этом электроны текут, как в действительности, от отрицательного к положительному.

Имеет ли значение, каким образом вы показываете ток, протекающий в цепи? Не совсем. Вы, вероятно, увидите, что это представлено в обоих направлениях, если взглянуть на множество схем. Взгляните на диоды или транзисторы на следующей схеме, которую вы исследуете; все они будут указывать в направлении обычного потока.

Человек, стоящий за течением — Андре-Мари Ампер

Андре-Мари Ампер, самоучка человек, который совершил гораздо больше, чем просто открытие Ампера.(Источник изображения)

Ампер был французским физиком и математиком, а также одним из основоположников науки о классическом электромагнетизме. Вы можете поблагодарить Ампера за несколько замечательных вещей, в том числе:

  • Его главное открытие — демонстрация того, что провод, по которому проходит электрический ток, может притягивать или отталкивать другой провод, по которому также течет ток, без использования физических магнитов.
  • Он также был первым, кто высказал идею о существовании частицы, которую мы все признаем электроном.
  • Он также организовал химические элементы по их свойствам в периодическую таблицу за полвека до того, как появилась современная периодическая таблица Менделеева.

Интересный факт об образовании Ампера — у него не было никакого формального образования! Вместо этого отец позволял ему делать то, что ему заблагорассудится, узнавая что угодно. Хотя это могло вызвать лень и чрезмерное увлечение видеоиграми у остальных из нас, Ампер обнаружил естественную любовь к знаниям, пожирая как можно больше книг из семейной библиотеки и даже заучивая страницы из энциклопедии.

Сопротивление — это материальный мир

Наша последняя концепция — Сопротивление. Представьте себя снова на беговой дорожке, по какой поверхности вы бежите? Если вам повезет, то вы, возможно, путешествуете по мягкой траве или грунтовой дороге. Или, может быть, вы предпочитаете твердость улицы или тротуара. Но что, если он начнет литься наружу? Тогда вы можете застрять в густой грязи

Независимо от того, по какой дороге вы бежите, ваши ноги сталкиваются с некоторым сопротивлением, когда вы продолжаете двигаться вперед.Естественно, не все пути сопротивления созданы равными. Бег по грязи значительно снижает вашу способность к бегу по сравнению с бегом по грунтовой дороге или улице. В этом вся суть сопротивления, тяга и тяга материального мира.

Сопротивление электричеству

Какой бы материал ни проходил через электричество, он столкнется с трением, препятствующим его движению. Проще говоря, сопротивление замедляет ток . Хотя в электрической цепи есть определенные компоненты, такие как резистор, единственная задача которого — сопротивление электричеству, любой физический материал будет оказывать некоторое сопротивление.

Вы обнаружите, что сопротивление измеряется в Ом Ом, и оно напрямую связано с током и напряжением. Вот простой пример: чем больше у вас сопротивление, тем меньше тока может протекать по цепи. Это похоже на бег: чем гуще грязь, тем медленнее ты будешь бежать. Обратное также работает, если вы увеличиваете напряжение, чтобы ваш ток двигался быстрее, чем ваше сопротивление будет меньше влиять на вашу схему.

Мастер сопротивления — Георг Симон Ом

Георг Ом — Человек, который объединил напряжение, ток , ток и сопротивление в знаменитом ныне законе Ома.(Источник изображения)

Г-н Ом был немецким физиком и математиком, и именно в то время, когда он был школьным учителем, он начал свои исследования с использованием новой электрической батареи, изобретенной Вольтой. С помощью собственного оборудования Ом смог обнаружить прямую зависимость между напряжением, приложенным к проводнику (например, медному проводу), и возникающим в результате электрическим током. Это стало известно как известный ныне закон Ома, на который мы все сегодня полагаемся.

Интересно отметить, что Ом представил свои открытия в своей первой книге «Гальваническая цепь, исследуемая математически», но колледж, в котором он работал в то время, не заботился об этом.Так что же сделал Ом? Он ушел в отставку и устроился на новую работу в Политехническую школу Нюрнберга. К счастью, именно здесь его работа привлекла заслуженное внимание.

Объединяем все вместе с законом Ома

Хорошо, пришло время объединить все наши концепции. Вот с чем нам предстоит работать:

  • Напряжение (В) — это накопленное электричество, имеющее потенциал для движения. Когда этот потенциал активируется, напряжение действует как своего рода давление, проталкивая ток по цепи.
  • Ток (I) — Поток электричества в цепи. Его можно измерить непосредственно в амперах, и существует две школы мысли о том, как протекает ток — обычный поток и электронный поток.
  • Сопротивление (R) — Сопротивление, с которым электричество сталкивается, просто протекая через какой-то физический материал. Измеряется в Ом.

Собирая все это вместе, мы приходим к закону Ома:

В этом уравнении V = напряжение, I = ток и R = сопротивление.Гибкость закона Ома впечатляет, и его можно использовать для нахождения любого из этих трех значений, когда известны только два из них. Давайте рассмотрим пример, чтобы увидеть, как это работает.

Использование треугольника Ома

Посмотрите на треугольник Ома ниже. Он дает простое и наглядное представление о том, как можно манипулировать законом Ома, чтобы получить нужные ответы. Чтобы использовать его, все, что вам нужно сделать, это скрыть букву значения, которое вам нужно выяснить, а оставшиеся буквы покажут вам, как этого добиться.

Треугольник Ома, ваш удобный инструмент, чтобы точно определить, какой вариант закона Ома необходимо использовать.

Взгляните на схему ниже. У нас есть батарея 9V, подключенная к светодиоду и резистору. Единственная проблема заключается в том, что нам нужно выяснить, каково значение резистора.

Наша тренировочная схема, чтобы познакомиться с законом Ома. Мы можем использовать известные значения ампер и вольт, чтобы получить значение резистора.

Для этого давайте посмотрим на треугольник Ома.Закрыв R, мы видим, что у нас V над I или V, деленное на I. Итак, разделив эти два числа, мы получим номинал нашего резистора. Давайте подставим эти числа в это уравнение: R = V / I.

  • Начнем с самого очевидного, у нашей батареи напряжение 9 вольт.
  • Глядя на техническое описание нашего светодиода, мы можем увидеть рекомендуемый максимальный ток 16 мА (миллиампер), который преобразуется в 0,016 ампер.
  • Подставляя эти два числа в наше уравнение, мы получаем R = 9V / 0.016A, что равно 473,68. Это означает, что для включения светодиода нам понадобится резистор на 473 Ом!

Сопротивление бесполезно

Понимать, как напряжение, ток и сопротивление работают вместе, было не так уж и сложно, не так ли? Мы надеемся, что в следующий раз, когда вы отправитесь на утреннюю пробежку, у вас будет новый взгляд на электричество. Почувствуйте, как ваши ноги летят по тротуару или грязи, и помните, что это сопротивление. А когда вы проверяете, как далеко вы пробежали, то наблюдаете за движущимся потоком! И та сила, которая вытащила вас из постели и заставила бежать? Напряжение.

Готовы сделать свой первый круг сегодня? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно!

Как легко рассчитать преобразование в вольтах, амперах и ваттах

Как легко рассчитать преобразование в вольтах, амперах и ваттах

B согласно основной теории электричества:

Вольт — это мера силы или давления, под которым течет электричество.

Ампер — это измерение текущего расхода электронов.

Вт — это показатель создаваемой электрической мощности. 1 ватт равен одному джоулю энергии в секунду.

I В солнечной промышленности возможность простого преобразования вольт, ватт и ампер необходима для каждой части бизнеса, от определения размера системы до закупки солнечных панелей, инверторов и баланса компонентов системы, таких как разъемы и проводка.

M коллега Стюарт Уодсворт, преподаватель из «Boots on the Roof», познакомил нас с использованием легко запоминающейся таблицы для расчета вольт, ампер и ватт.

T Чтобы использовать эту таблицу преобразования, вам понадобятся как минимум два из трех требуемых электрических значений для конкретной нагрузки. Отсюда вы можете рассчитать третий. Просто нарисуйте треугольник, затем поместите W для ватт вверху. Затем поместите V для вольт в один из нижних углов и A для ампер в оставшийся угол.

A — это пример того, как работает таблица преобразования, допустим, солнечная панель рассчитана на 60 Вт, 12 В и 5 ампер.

T Формула для Вт: вольт умноженный на ампер. Чтобы использовать диаграмму, закройте W на диаграмме пальцем и используйте оставшееся видимое вычисление диаграммы: V , умноженное на A. Используя наши данные панели образца, 12 вольт, умноженное на 5 ампер, равняется 60 ваттам.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *