Закон Ома — определение, заявление, формула, ограничение

Делиться — значит заботиться!

Оцените этот пост

Содержание

Что такое закон Ома?

• Немецкий физик и математик Георг Симон Ом обнаружил, что существует прямая пропорциональность между разностью потенциалов (напряжение), приложенной к проводнику, и результирующим электрическим током . Это соотношение называется законом Ома.

Определение закона Ома

• Закон Ома гласит, что напряжение на проводнике прямо пропорционально току , протекающему через него , при условии, что все физические условия и температура остаются постоянными

Формула закона Ома

• Математически соотношение тока и напряжения записывается как В=IR , где R — сопротивление.

• Три формулы для расчета тока, напряжения и сопротивления:
– V = IR
– I = V / R
– R = V / I

Уравнение закона Ома

• Предположим, что по проводнику течет ток I, а разность потенциалов между двумя концами проводника равна V. Тогда закон Ома Закон гласит:

В ∝ I
• Разность потенциалов прямо пропорциональна силе тока в проводнике.

или, V = R I
• Здесь R — сопротивление и, постоянная для омического проводника.

Объяснение закона Ома со схемой

• Предположим, что к металлическому проводу приложена разность потенциалов 10 вольт, в результате чего протекает ток силой 5 ампер.

• Теперь, если сделать разность потенциалов 20 вольт, ток увеличится с 5 ампер до 10 ампер. Из-за большой разности потенциалов больше электронов перетекает с одного конца на другой.

• Таким образом, ток прямо пропорционален разности потенциалов на металлическом проводнике.

• Эта зависимость между напряжением и током была открыта немецким физиком и математиком Георгом Симоном Омом. И этот закон называется законом Ома.

Принципиальная схема закона Ома

Принципиальная схема закона Ома

Экспериментальная проверка закона Ома

• Закон Ома можно легко проверить с помощью легкого и простого эксперимента.

Инструменты, необходимые для этого эксперимента

Вольтметр
Амперметр
Резистор
Реостат
Батарея
Ключ-вилка

Схема для этого эксперимента а реостат настраивают на получение минимальных показаний амперметра А и вольтметра V.

• Теперь медленно увеличивайте ток в цепи с помощью скользящих клемм реостата.

• Во время процесса ток, протекающий в цепи, и соответствующее значение разности потенциалов на резистивных проводах регистрируются с помощью амперметра и вольтметра соответственно.

• Таким образом, амперметр и вольтметр получают различные наборы значений тока и напряжения.

• Теперь рассчитайте отношение V/I. Вы заметите, что отношение V/I почти одинаково в каждом случае. Итак, V/I = R, что является константой.

• Если построить график зависимости силы тока от разности потенциалов, то это будет прямая линия. Это указывает на то, что ток пропорционален разности потенциалов.

График закона Ома

График закона Ома

Ограничения закона Ома

• Закон Ома не применяется к однонаправленным электрическим компонентам, таким как диоды и транзисторы, поскольку они позволяют току течь только в одном направлении.

• Для нелинейных электрических элементов с такими параметрами, как емкость, сопротивление и т. д., отношение напряжения к току не будет постоянным во времени, что затрудняет использование закона Ома.

• Таким образом, закон Ома неприменим к изоляторам, вакуумным лампам, полупроводникам, транзисторам, термисторам и нитям накаливания лампочки.

Расчет электрической мощности с использованием закона Ома

• Электрическая мощность — это скорость, с которой электрическая энергия передается по электрической цепи. Единицей мощности является Ватт.

• Электрическая мощность может быть рассчитана с использованием закона Ома и подстановки значений напряжения, тока и сопротивления.

Формула силы

P = V × I
• Когда заданы значения напряжения и тока.

P = V ² / R
• Когда даны значения напряжения и сопротивления.

P = I ² R
• Если указаны значения тока и сопротивления.

Треугольник мощности

• Треугольник мощности можно использовать для определения значений электрической мощности, напряжения и тока, когда нам известны значения двух других параметров.

• В треугольнике мощностей мощность (P) находится вверху, а ток (I) и напряжение (V) — внизу.

Power Triangle

• Формула мощности (P) для заданных значений напряжения (V) и тока (I).
♦ P = VI

• Формула тока (I) для заданных значений напряжения (V) и мощности (P).
♦ I=P/V

• Формула напряжения (В) для заданных значений тока (I) и мощности (P).
♦ V=P/I

Таблица матрицы закона Ома

• У нас есть 4 параметра: напряжение, ток, мощность и сопротивление. В этой таблице представлены отдельные уравнения 3 параметров, чтобы мы могли легко понять, какую формулу мы можем использовать для определения значения того или иного параметра.

Таблица матрицы закона Ома

Применение закона Ома

Основными приложениями закона Ома являются:

• Для определения напряжения, сопротивления и силы тока в электрической цепи.

• Для определения напряжения на резисторе в электрической цепи.

• Закон Ома поддерживает желаемое падение напряжения на электронных компонентах, таких как конденсаторы, катушки индуктивности, диоды, диоды, транзисторы, транзисторы и генераторы, электромеханические компоненты, такие как реле и переключатели, ИС и разъемы.

• Закон Ома используется в типичной схеме светодиодов для определения соответствующего резистора для безопасного освещения светодиода.