Закон Ома для участка и полной цепи. Сопротивление.

Закон Ома для участка и полной цепи. Сопротивление.

Металлический проводник, подключенный к источнику тока является примером однородного участка цепи.

Немецкий физик Георг Симон Ом экспериментально изучил зависимость силы тока в металлических проводниках от напряжения, пришел к выводу: если состояние проводника с течением времени не меняется, а его температура постоянна, то для каждого проводника существует однозначная связь между I и U — вольт-амперная характеристика.

Закон Ома для участка цепи:

Электрическое сопротивление проводника

Это физическая скалярная величина, характеризующая свойство проводника уменьшать скорость упорядоченного движения свободных зарядов.

Сопротивление однородного металлического проводника постоянного сечения зависит от его геометрических размеров, формы и вещества, из которого изготовлен проводник.

Удельное сопротивление проводника  зависит от рода вещества и его состояния, например, температуры.

Удельное сопротивление для определенного вещества имеет постоянное табличное значение.

Величина, обратная сопротивлению, называется электрической проводимостью данного проводника.

Параллельное и последовательное соединение проводников

Резистор — элемент электрической цепи, характеризуемый только сопротивлением электрическому току. На схемах резистор обозначается прямоугольником: 

Реостат — прибор, служащий для регулировки и получения требуемой величины сопротивления. Обозначение на схемах: 

Резисторы Реoстат

Замкнутая (полная) электрическая цепь состоит из источника тока и сопротивления.

Источник тока имеет ЭДС () и сопротивление (r), которое называют внутренним. ЭДС (электродвижущая сила) — работа сторонних сил по перемещению положительного заряда по замкнутой цепи (физический смысл аналогичен напряжению, потенциалу). Полное сопротивление цепи — R+r.

1) Напряжение на зажимах источника, а соответственно и во внешней цепи

,
где величина  — падение напряжения внутри источника тока.

2) Если внешнее сопротивление замкнутой цепи равно нулю, то такой режим источника тока называется 

коротким замыканием.

3) Для полной цепи закон Джоуля-Ленца

Коэффициент полезного действия

Мощность, выделяемая на внешнем участке цепи, называется полезной

При условии R=r мощность, выделяемая во внешней цепи, максимальная для данного источника и равна

Полная мощность — сумма полезной и теряемой мощности

Коэффициент полезного действия источника тока — отношение полезной мощности к полной

П Р О В Е Р Ь     С Е Б Я

Главная страница

Подписаться на: Сообщения (Atom)

§ 11. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление проводников. Напряжение.

Если в однородном участке цепи (т.

е. участке, в котором отсутствуют сторонние силы) создать электрическое поле, то в этом участке возникнет электрический ток. Созданное электрическое поле можно охарактеризовать напряжением U, приложенным к участку цепи, или, что то же самое, разностью потенциалов φ₁ — φ₂ между концами участка (U= φ₁ — φ₂)

В 1826 г. был экспериментально установлен закон Ома.

Закон Ома: сила тока I в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению U, приложенному к участку, и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению

R этого участка (проводника):

Согласно электронной теории сопротивление металлических проводников электрическому току возникает вследствие того, что носители тока — электроны проводимости при своем движении испытывают соударения с ионами кристаллической решетки. При этом движущиеся электроны передают ионам часть своей энергии, приобретенной ими при свободном пробеге в электрическом поле. Энергия, переданная ионам, превращается в энергию беспорядочного колебания ионов (увеличивается амплитуда колебания) т. е. во внутреннюю энергию. Различие в сопротивлении различных металлов объясняется различием средних свободных пробегов электронов и количества свободных электронов в единице объема металла.

Единицей сопротивления в системе единиц СИ служит ом (Ом), равный сопротивлению такого проводника, в котором при напряжении 1 В течет ток силы 1 А. Величина, обратная ому, называется сименсом (См).

В случае цилиндрического проводника сопротивление

где 1 — длина проводника, S— площадь его поперечного сечения, ρ — удельное сопротивление материала, из которого изготовлен проводник.

Числовое значение ρ равно сопротивлению проводника, длина которого равна 1 м, а площадь поперечного сечения равна 1 м2. Единица ρ носит название «ом-метр» (Ом ·Ом). Величина, обратная ρ, называется удельной электрической проводимостью материала:

Единицей проводимости σ служит сименс на метр (См/м).

Наличие примесей в металлическом проводнике увеличивает его удельное сопротивление; например, примеси в меди могут увеличить удельное сопротивление медного провода в несколько раз. В тех случаях, где требуется малое сопротивление проводов, применяется химически чистая медь. Металлические сплавы имеют значительно большее удельное сопротивление, чем чистые металлы, из которых состоят сплавы. Сплавы применяются в тех случаях, где требуется большое сопротивление проводника.

Обобщенный закон Ома для участка цепи принимает вид:

где R — сопротивление внешнего участка цепи, r — сопротивление источника. ЭДС берется со знаком «—», так как выбранное направление силы тока I пересекает источник от «+» к «—» (в противном случае — наоборот).

Потенциалы точек (φ₁, φ₂) проставляют в формуле в порядке, соответствующем направлению тока.

Обратная величина импеданса: (A) Активная проводимость (B) Проводимость (C) Адмиттанс (D) крутизна течение тока. Индуктивность и емкость также играют большую роль в противодействии протеканию тока. Комбинация сопротивления и емкости, или комбинация индуктивности и сопротивления, или комбинация всех трех в цепи, вызывающая ограничение протекания тока, называется импедансом.

Полный пошаговый ответ
Когда в цепи есть комбинация катушки индуктивности, резистора и конденсатора, эффективное сопротивление цепи, обусловленное комбинацией этих трех элементов, называется импедансом цепи. В цепи переменного тока сопротивление, вызванное емкостью, называется емкостным реактивным сопротивлением, а сопротивление, вызванное катушкой индуктивности, называется индуктивным реактивным сопротивлением.
Полное сопротивление цепи означает ограничение протекания тока. Обратная величина импеданса называется полной проводимостью цепи.
Импеданс означает эффективную оппозицию, с которой сталкивается ток в цепи, а проводимость означает, какой ток может протекать через цепь.

Ответ: Вариант (C): Адмиттанс

Дополнительная информация
Единица импеданса Ом $\Omega $
Мы знаем, что адмиттанс является обратной величиной импеданса, поэтому единица адмиттанса равна мОм, $\мхо $.

Примечание
Существует возможность путаницы между электрической проводимостью, проводимостью и проводимостью цепи. Хотя смысл у всех один и тот же, они означают разные вещи. Обратная величина сопротивления называется проводимостью. Сопротивление обратно пропорционально индуктивности цепи или емкости цепи.

Недавно обновленные страницы

Рассчитать изменение энтропии, связанное с конверсией класса 11 химии JEE_Main

Закон, сформулированный доктором Нернстом, является первым законом термодинамики класса 11 химии JEE_Main

Для реакции при rm0rm0rmC и нормальном давлении класса A 11 химия JEE_Main

Двигатель, работающий между rm15rm0rm0rmC и rm2rm5rm0rmC класс 11 химия JEE_Main

Для реакции rm2Clg в rmCrmlrm2rmg признаки 11 класса химии JEE_Main

Изменение энтальпии перехода жидкой воды в химический класс 11 JEE_Main

Рассчитайте изменение энтропии при переходе в химический класс 11 JEE_Main

Закон, сформулированный доктором Нернстом, представляет собой Первый закон термодинамики 11-го класса химии JEE_Main

Для реакция при rm0rm0rmC и нормальном давлении А химический класс 11 JEE_Main

Двигатель, работающий между rm15rm0rm0rmC и rm2rm5rm0rmC химический класс 11 JEE_Main

0003

Изменение энтальпии для перехода к классу жидкой воды класса 11 Chemistry Jee_main

Трендовые сомнения

Ресурсы

Глобус, подключенные в параллельном

. на.

Удаление или добавление нагрузок в параллельную цепь не влияет на другие нагрузки в цепи.

Большинство электрических цепей в доме, в том числе осветительные и силовые, соединены параллельно.

К каждой электрической нагрузке в параллельной цепи приложено одинаковое напряжение. Это потому, что есть прямой путь к положительной и отрицательной стороне источника питания.

Ток, протекающий через каждую нагрузку, определяется сопротивлением нагрузки.

 

Схема цепи для трех резисторов, соединенных параллельно

 

Общее сопротивление в цепи меньше любого отдельного сопротивления в цепи.

Чем больше нагрузок (резисторов) включено в параллельную цепь, тем больше общий ток и меньше общее сопротивление.

 

Ток, протекающий через каждый отдельный резистор, будет рассчитываться с использованием закона Ома, например, I ₁ = ^В / _R1

Общий ток будет равен сумме токов через каждый резистор.

Текущий закон Кирхгофа

Закон Кирхгофа гласит, что ток, протекающий с одной стороны источника питания, должен быть равен току, протекающему с другой стороны. Таким образом, общий ток можно представить по следующей формуле:

I _T = I ₁ + I ₂ + I ₃ …

Поскольку каждая ветвь параллельной цепи имеет различный ток, параллельная цепь известна как делитель тока .

Общее сопротивление

Мы уже знаем, что ток и сопротивление противоположны друг другу. Если сопротивление увеличивается, ток уменьшается, а если сопротивление уменьшается, ток увеличивается. Иными словами, они взаимообратны друг другу. С точки зрения математики, обратная величина числа равна единице, деленной на это число, например, величина, обратная двум, равна единице, деленной на два, поэтому ответ равен половине (1/2 или 0,5), меньшему числу, чем исходное.

Из закона Кирхгофа мы знаем, что общий ток равен сумме токов, протекающих через каждое сопротивление в параллельной цепи. Kirchoff’s law can be rewritten by substitution with Ohm’s law (I = ^V / _R ), as follows:

^{V T} / _{R T} = ^{V 1} / _{R 1} + ^{В 2} / _{Р 2} + ^{В 3} / _{R 3} и т. д.

Поскольку все напряжения в параллельной цепи равны, они сокращаются, поэтому формула может быть записана как: + ¹ / _R2 + ¹ / _R3 и т. д.

Это известно как формула обратной связи, и ее можно использовать для любого количества резисторов любого номинала в параллельной цепи.

Пример

На схеме выше, если значения:

R ₁ = 60 Ом

R ₂ = 20 Ом

R ₃ = 30 Ом

Каково общее сопротивление?

¹ / _RT = ¹ / _R1 + ¹ / _R2 + ¹ / _R3

¹ / _RT = ¹ / ₆₀ + ¹ / ₂₀ + ¹ / ₃₀

¹ / _RT = ^{1 + 3 + 2} / ₆₀

¹ / _RT = ⁶ / ₆₀

R _T = ⁶⁰ / ₆

R _T = 10Ω

Рассеиваемая мощность

Мощность, рассеиваемая в параллельной цепи, равна сумме мощностей, рассеиваемых на каждом сопротивлении. Из раздела, посвященного мощности, вы знаете формулу:

P = VI

Таким образом, общая рассеиваемая мощность будет рассчитываться как:

P _T = P ₁ + P ₂ + P ₃ + …

Если известен ток, протекающий через каждый из резисторов, можно использовать:

P _{T = 9000 V T I 1 + V T I 2 + V T I 3}

Если известны только значения сопротивления и напряжения, можно использовать формулу:

3

Р _Т = (В _Т ² /r ₁ ) + (V _T ² /R ₂ ) + (V _T ² /R ₃ )

Пример

в Цире Если значения:

V _T = 20 В

R ₁ = 50 Ом

R ₂ = 20 Ом

R ₃ = 100 Ом

Что рассылается в мощности?

P ₁ = V _T ² /R ₁ = 20 ² /50 = 8W

P ₂ = V _T ² /R ₂ = 20 ² /20 = 20 Вт

P ₃ = V _T 111111111103 /10103 /2 /10103 /2 .