Закон ома для участка полной цепи: Закон Ома для полной цепи | Полезные статьи — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Закон ⭐ Ома для полной цепи простыми словами: определение и формула

Закон Ома для полной цепи: кто придумал, определение

Определение 1

Закон Ома — физический закон, определяющий связь электродвижущей силы (или электрического напряжения) с силой тока, протекающей в проводнике, и сопротивлением проводника. Установлен физиком Георгом Омом в 1826 году, назван в его честь.

Для полной цепи записывается в виде: I=ε/(R+r)

Закон Ома для переменного и постоянного тока

Закон Ома для постоянного тока показывает, от чего зависит сила тока.

Величина силы тока:

Прямо пропорциональна разности потенциалов (напряжению или ЭДС источника тока).
Обратно пропорциональна сопротивлению.

I=U/R

При подключении к электроцепи источника переменного тока сила тока будет определяться по формуле:

I=U/Z, где:

U — напряжение в Вольтах(В),

Z — полное сопротивление имеет две составляющие: активную (R) и реактивную (Xc — сопротивление емкости, Xl — сопротивление индуктивности).

Реактивное сопротивление цепи зависит:

От формы тока в цепи.
От значений реактивных элементов.
От частоты тока.

Формулировки и основные формулы

Точное определение закона для участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению в проводнике и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Отсюда можно сделать два вывода:

Чем выше напряжение, тем выше сила тока.
Чем выше сопротивление, тем меньше сила тока.

Выражение силы тока для участка цепи:

I=U/R

Расшифровка каждого обозначения (в скобках указана единица измерения):

I — сила тока в амперах (А).

U — напряжение в вольтах (В).

R — сопротивление в омах (Ом).

Примечание 1

Формулировка закона для полной цепи: сила тока в цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи.

Формула силы тока для полной цепи (полная цепь — электрическая цепь, по которой проходит электроток):

I=ε/(R+r), где:

I — сила тока в амперах (А),

ε — ЭДС источника напряжения в вольтах (В),

R — сопротивление внешних элементов цепи в омах (Ом),

r — внутреннее сопротивление источников напряжения в омах (Ом).

Объяснение закона Ома в классической теории

Простое пояснение понятным языком:

По закону Ома I=U/R.

Отсюда можно вывести формулу нахождения напряжения U=IR, а также формулу нахождения сопротивления R=U/I

Важное утверждение: данный закон верен для линейного участка цепи, где зафиксировано стабильное сопротивление.

Схема участка цепи:

Примеры решения задач.

Пример 1

Определить силу тока в цепи с лампочкой сопротивлением 2,4 Ом и источником тока, ЭДС которого равно 10 В, а внутреннее сопротивление 0,1 Ом.

Решение: воспользуемся формулой закона Ома для полной цепи I=ε/(R+r)=10/(2,4+0,1)=4 А

Ответ: 4 А.

Пример 2

Определить внутреннее сопротивление источника тока с ЭДС 52 В. Известно, что при подключении этого источника тока к цепи с сопротивлением 10Ом амперметр показывает значение равное 5 А.

Решение: из формулы закона Ома для полной цепи выразим внутренней сопротивление. Следует записать:

I=ε/(R+r) ⇒ R+r=ε/I ⇒ r=(ε/I)-R=(52/5)-10=0,4 Ом

Ответ:0,4 Ом.

Советуем выбрать в интернете задачи для самостоятельного решения.

Эдс закон ома для полной цепи. ЗАКОН ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ. ПОНЯТИЕ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ ИСТОЧНИКА ТОКА. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ПОЛНОЙ ЦЕПИ.

ГлавнаяРазноеЭдс закон ома для полной цепи

ЭДС. Закон Ома для полной цепи

Вот мы и нашли ток в цепи:

Формула (3.63) называется законом Ома для полной цепи.

Если соединить клеммы источника проводом пренебрежимо малого сопротивления (R = 0), то получится короткое замыкание. Через источник при этом потечёт максимальный ток ток короткого замыкания:

Iкз =r :

Из-замалости внутреннего сопротивления ток короткого замыкания может быть весьма большим. Например, пальчиковая батарейка разогревается при этом так, что обжигает руки.

Зная силу тока (формула (3.63)), мы можем найти напряжение на резисторе R с помощью

закона Ома для участка цепи:	ER
U = IR =		:	(3. 64)
	R + r

Это напряжение является разностью потенциалов между точками a и b (рис. 2). Потенциал точки a равен потенциалу положительной клеммы источника; потенциал точки b равен потенциалу отрицательной клеммы. Поэтому напряжение (3.64) называется также напряжением на клеммах источника.

Мы видим из формулы (3.64), что в реальной цепи будет U < E ведь E умножается на дробь, меньшую единицы. Но есть два случая, когда U = E.

1.Идеальный источник тока. Так называется источник с нулевым внутренним сопротивлением. При r = 0 формула (3.64) даёт U = E.

2.Разомкнутая цепь. Рассмотрим источник тока сам по себе, вне электрической цепи. В этом случае можно считать, что внешнее сопротивление бесконечно велико: R = 1. Тогда величина R + r неотличима от R, и формула (3.64) снова даёт нам U = E.

Смысл этого результата прост: если источник не подключён к цепи, то идеальный вольтметр16, подсоединённый к полюсам источника, покажет его ЭДС.

3.12.3КПД электрической цепи

Нетрудно понять, почему резистор R называется полезной нагрузкой. Представьте себе, что это лампочка. Теплота, выделяющаяся на лампочке, является полезной, так как благодаря этой теплоте лампочка выполняет своё предназначение даёт свет.

Количество теплоты, выделяющееся на полезной нагрузке R за время t, обозначим Qполезн. Если сила тока в цепи равна I, то

Qполезн = I2Rt:

Некоторое количество теплоты выделяется также на источнике тока:

Qист = I2rt:

Полное количество теплоты, которое выделяется в цепи, равно:

Qполн = Qполезн + Qист = I2Rt + I2rt = I2(R + r)t:

КПД электрической цепи это отношение полезного тепла к полному:

	Q			I2Rt		R
=	полезн	=			=		:
=	Q	=	I2		=		:
	Q		I2	(R + r)t R + r
	полн

КПД цепи равен единице лишь в том случае, если источник тока идеальный (r = 0).

16Вольтметр называется идеальным, если его сопротивление бесконечно велико. Подключение идеального вольтметра не приводит к искажениям тока в цепи.

studfiles.net

ЗАКОН ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ. ПОНЯТИЕ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ ИСТОЧНИКА ТОКА. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ПОЛНОЙ ЦЕПИ.

Закон Ома для участка цепи. Немецкий физик Георг Ом (1787—1854) в 1826 г. обнаружил, что отношение напряжения U между концами металлического проводника, являющегося участком электрической цепи, к силе тока I в цепи есть величина постоянная:

Эту величину R называют электрическим сопротивлением проводника.

Единица электрического сопротивления в СИ — ом (Ом). Электрическим сопротивлением 1 Ом обладает такой участок цепи, на котором при силе тока 1 А напряжение равно 1 В:

Опыт показывает, что электрическое сопротивление проводника прямо пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади S поперечного сечения:

Постоянный для данного вещества параметр называется удельным электрическим сопротивлением вещества.

Экспериментально установленную зависимость силы тока I от напряжения U и электрического сопротивления R участка цепи называют законом Ома для участка цепи:

Сила тока I прямо пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению R участка цели.

Последовательное и параллельное соединение проводников. Проводники в электрических цепях постоянного тока могут соединяться последовательно и параллельно. При последовательном соединении проводников конец первого проводника соединяется с началом второго и т. д. При этом сила тока I одинакова во всех проводниках, а напряжение U на концах всей цепи равно сумме напряжений на всех последовательно включенных проводниках. Например, для трех последовательно включенных проводников 1, 2, 3 (рис. 150) с электрическими сопротивлениями R1, R2 и R3 получим

U = U1 + U2 + U3. (43.4)

По закону Ома для участка цепи

U1 = IR1, U2 = IR2, U3 = IR3 и U = IR, (43.5)

где R — полное сопротивление участка цепи из последовательно включенных проводников.

Из выражений (43.4) и (43.5) будем иметь IR = I(R1 + R2 + R3). Таким образом,

R = R1 + R2 + R3 . (43.6)

При последовательном соединении проводников их общее электрическое сопротивление равно сумме электрических сопротивлений всех проводников.

Из соотношений (43.5) следует, что напряжения на последовательно включенных проводниках прямо пропорциональны их сопротивлениям :

При параллельном соединении проводников 1, 2, 3 (рис. 151) их начала и концы имеют общие точки подключения к источнику тока.

При этом напряжение U на всех проводниках одинаково, а сила тока I в неразветвленной цепи равна сумме сил токов во всех параллельно включенных проводниках. Для трех параллельно включенных проводников сопротивлениями R1, R2 и R3 на основании закона Ома для участка цепи запишем

Обозначив общее сопротивление участка электрической цепи из трех параллельно включенных проводников через R, для силы тока в неразветвленной цепи получим

Так как

то из выражений (43. 7), (43.8) и (43.9) следует, что

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям всех параллельно включенных проводников.

Параллельный способ включения широко применяется для подключения ламп электрического освещения и бытовых электроприборов к электрической сети.

Работа и мощность электрического тока. Работу сил электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока. Работа А сил электрического поля или работа электрического тока на участке цепи с электрическим сопротивлением R за время равна

Мощность электрического тока равна отношению работы тока А ко времени , за которое эта работа совершена:

Работа электрического тока выражается в джоулях, мощность — в ваттах.

Если на участке цепи под действием электрического поля не совершается механическая работа и не происходят химические превращения веществ, то работа электрического поля приводит только к нагреванию проводника.

При этом работа электрического тока равна количеству теплоты, выделяемому проводником с током:

Закон (43.12) был экспериментально установлен английским ученым Джеймсом Джоулем (1818—1889) и русским ученым Эмилием Христиановичем Ленцем (1804— 1865), поэтому носит название закона Джоуля — Ленца.

Электродвижущая сила.Полная работа сил электростатического поля при движении зарядов по замкнутой цепи постоянного тока равна нулю. Следовательно, вся работа электрического тока в замкнутой электрической цепи оказывается совершенной за счет действия сторонних сил, вызывающих разделение зарядов внутри источника и поддерживающих постоянное напряжение на выходе источника тока. Отношение работы , совершаемой сторонними силами по перемещению заряда q вдоль цепи, к значению этого заряда называется электродвижущей силой источника (ЭДС) :

Где — переносимый заряд.

Электродвижущая сила выражается в тех же единицах, что и напряжение или разность потенциалов, т.

е. в вольтах.

Закон Ома для полной цепи.Если в результате прохождения постоянного тока в замкнутой электрической цепи происходит только нагревание проводников, то по закону сохранения энергии полная работа электрического тока в замкнутой цепи, равная работе сторонних сил источника тока, равна количеству теплоты, выделившейся на внешнем и внутреннем участках цепи:

Сила тока в электрической цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника тока и обратно пропорциональна сумме электрических сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи. Выражение (43.19) называется законом Ома для полной цепи.

lektsia.com

Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Энергетика Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи

просмотров — 126

Электродвижущая сила. Роль источника тока: разделить заряды за счет совершения работы сторонними силами. Любые силы, действующие на заряд, за исключением потенциальных сил электростатического происхождения (т. е. кулоновских) называют сторонними силами. (Сторонние силы объясняются электромагнитным взаимодействием между электронами и ядрами)
ЭДС — энергетическая характеристика источника. Это физическая величина, равная отношению работы, совершенной сторонними силами при перемещении электрического заряда по замкнутой цепи, к этому заряду: Измеряется в вольтах (В).
Еще одна характеристика источника — внутреннее сопротивление источника тока: r.
Закон Ома для полной цепи.
Энергетические преобразования в цепи: — закон сохранения энергии (А — работа сторонних сил; Авнеш.- работа тока на внешнем участке цепи сопротивлением R; Авнутр.- работа тока на внутреннем сопротивлении источникаr.)

Закон Ома: Сила тока в цепи постоянного тока прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению электрической цепи.
Следствия:
1. В случае если R>>r, то ε =U. Измеряютε высокоомным вольтметром при разомкнутой внешней цепи.
2.В случае если R<<r, то ток — максимальный ток для данной цепи (ток короткого замыкания). Опасно, т.к. — возрастает
3. На внутреннем участке цепи: Aвнутр=U1q , на внешнем участке цепи:Aвнеш=U2q. A=Aвнутр+ Aвнеш. Тогда: eq=U1q+U2q. Следовательно: e= U1+U2ЭДС источника тока равна сумме падений напряжений на внешнем и внутреннем участках цепи.	ε= U1+U2
4. В случае если R растет, то I уменьшается. — при уменьшении силы тока в цепи напряжение увеличивается!
5. Мощность: а) Полная.. б) Полезная. . в) Теряемая. . г) КПД .
Соединение источников тока.
1. Последовательное соединение источников: полная ЭДС цепи равна алгебраической сумме ЭДС отдельных источников, полное внутреннее сопротивление равно сумме внутренних сопротивлений всех источников тока. В случае если все источники одинаковы и включены в одном направлении, то . Тогда з-н Ома запишется в виде:
2. Параллельное соединение источников: один из источников (с наибольшей ЭДС) работает как источник, остальные — как потребители (на этом принципе основана зарядка аккумулятора). Расчет по правилам Кирхгофа (см.). В случае если все источники одинаковы , то закон Ома запишется в виде:.
Закон Ома для неоднородного участка цепи.
— знаки «+» или «-» выбираются в зависимости от того, в одну или в противоположные стороны направлены токи создаваемые источником ЭДС и электрическим полем.
Правила Кирхгофа. (дополнительно)
1. Алгебраическая сумма сил токов в каждом узле (точке разветвления) равна 0. — следствие закона сохранения электрического заряда.
2. В любом замкнутом контуре цепи алгебраическая сумма произведений сил токов в отдельных участках на их сопротивления равна алгебраической сумме ЭДС источников в этих контурах. — следствие закона Ома для неоднородного участка цепи.
Направление токов выбирают произвольно. В случае если после вычислений значение силы тока отрицательно, то направление противоположно. Замкнутый контур обходят в одном направлении. В случае если направление обхода совпадает с направлением тока, то IR>0. В случае если при обходе приходят к «+» источника, то его ЭДС отрицательна. В полученную систему уравнений должны входить все ЭДС и все сопротивления. Т.о. система должна состоять из одного уравнения для токов и k-1 — го уравнения для ЭДС (k — количество замкнутых контуров).

44. Тепловое действие электрического тока. Закон Джоуля – Ленца

Электрический ток нагревает проводник. Это явление нам хорошо известно. Объясняется оно тем, что свободные электроны в металлах, перемещаясь под действием электрического поля, взаимодействуют с ионами или атомами вещества проводника и передают им свою энергию. В результате работы электрического тока увеличивается скорость колебаний ионов и атомов и внутренняя энергия проводника увеличивается. Опыты показывают, что в неподвижных металлических проводниках вся работа тока идет на увеличение их внутренней энергии.

Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающим телам, но уже путем теплопередачи. Значит, количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока. Мы знаем, что работу тока рассчитывают по формуле:

А = U·I·t

Обозначим количество теплоты буквой Q. Согласно сказанному выше Q = A, или Q = U·I·t.

Пользуясь законом Ома, можно количество теплоты, выделяемое проводником с током, выразить через силу тока, сопротивление участка цепи и время. Зная, что U = IR, получим: Q = I·R·I·t, ᴛ.ᴇ.

Q=I2 ·R·t

oplib.ru

Закон ома для полной цепи…

Закон Ома для полной цепи связывает величину силы тока в ней, величину электродвижущей силы (ЭДС) и полное сопротивление цепи. Выражается формулой: I = E / (R+r), где I — сила тока E — электродвижущая сила R — внешнее сопротивление цепи (т. е. сопротивление той части цепи, которая находится за пределами источника ЭДС) r — внутреннее сопротивление источника ЭДС ЭДС — работа сторонних сил (т. е. сил неэлектрического происхождения) по перемещению заряда в цепи отнесенная к величине этого заряда. Единицы измерения: ЭДС — вольты Ток — амперы Сопротивления (R и r) — омы Вот, если вкратце.

ЭДС источника тока равна произведению силы тока в цепи на сумму внутреннего сопротивления источникаи тока и внешнего сопротивления цепи U=Y(R+r)

I = E/(R + г) . Эту зависимость опытным путем получил Георг Ом, называется она законом Ома для полной цепи и читается так: сила тока в полной цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи. При разомкнутой цепи ЭДС равна напряжению на зажимах источника и, следовательно, может быть измерена вольтметром.

Какая из приведенных размерностей соответствует напряжен-ности электрического поля.

touch.otvet.mail.ru

Лампы светодиодные отличие от энергосберегающих
Провод 4 квадрата какой диаметр
Какие бывают узо
Высота вытяжки
Какие бывают утюги
Кввг бронированный
Схема подключения рн 106
Схема сварочного аппарата
Что делать если на ноутбуке динамики не работают
Телевизионная антенна для дачи своими руками
Ампервольтваттметр д552 инструкция

Закон

Ом – Электроника в музыкальных технологиях

Закон Ома

Некоторые основы электроники

Чтобы иметь возможность немного больше понимать электронику и схемы, которые показаны на этом или других веб-сайтах, на самом деле необходимо понимать Закон Ома – он заставляет жить немного проще. Вы должны понимать, что происходит с током, напряжением и сопротивлением. Все эти три переменные связаны между собой и составляют часть «Закона Ома».

Напряжение [В] является произведением тока {А] умноженного на сопротивление [Ом])

А, если посмотреть на графическое представление этой формулы: треугольника с одного из трех углов, вы «видите» формулы для каждой переменной. Если вы посмотрите сверху, вы «увидите» U = I*R. Глядя из левого угла внизу, вы «видите» I=U/R.

Другими словами: чем выше номинал резистора, тем меньше ток при постоянном напряжении (аккумулятор). Если сопротивление равно 0 Ом, мы называем это коротким замыканием. Короткое замыкание приведет к неопределенному значению (слишком большому) тока (деление на ноль невозможно)

Предположим, у вас есть батарея на 9В. Если вы подключите параллельно резистор 1 кОм (= 1000 Ом), результирующий ток будет:
I = (U / R) = 9 / 1000 =
9 мА = 0,009 Ампер (А) (9 миллиампер)

В электронике значения, которые мы используем, будут варьироваться от T эра (= 1000000000000) или 10 ¹² (единица с 12 нулями) до p ico: 0,000000000001. Инженерные значения всегда имеют шаг «3» цифры, чтобы сохранить чистоту обозначений и избежать ошибок.

Серия

Делитель напряжения

Если резисторы соединены последовательно (см. рисунок ниже), общее сопротивление является суммой всех резисторов. Таким образом, общее сопротивление в приведенном ниже примере составляет: R1+R2 . Если несколько резисторов подключены последовательно, просто добавьте их. Если у вас есть общее сопротивление, ток в этой цепи можно рассчитать по закону Ома.

Ток (I) в последовательной цепи (см. выше) одинаков во всей цепи. Есть только одна ветвь. Однако напряжение делится на эквивалентные части. Другое название схемы выше — Делитель напряжения . Ток через резистор вызывает «падение напряжения», поэтому с двумя резисторами напряжение делится на два значения. Если последовательные резисторы имеют одинаковое значение (скажем, 1 кОм), значение напряжения, параллельного резисторам, одинаково — напряжение делится на равные части. В приведенном ниже примере 10 В источника питания делятся на два умноженных на 5 В.

Помните о значениях, которые вы используете для таких вычислений. Старайтесь использовать «технические ценности» и избегайте переноса запятых. См. рисунок ниже.

Если мы посмотрим на последовательную цепь, определяющую вход и выход, батарея будет входом, а напряжение, параллельное резистору R2, будет определено как выход. Это важное определение, когда мы начинаем говорить о фильтрах!

Выход этой последовательной схемы можно определить следующим образом:

Параллельный

Делитель тока

Если резисторы расположены параллельно (см. рисунок ниже), они делят ток в эквивалентных частях — отсюда и название делителя тока. Напряжение, параллельное двум резисторам, одинаково для обоих резисторов — это один электрический узел (= электрическая точка). Однако ток разделяется на два отдельных потока тока. Величина тока определяется номиналом резистора. См. рисунок.

Общее сопротивление параллельно включенных резисторов равно обратному значению сопротивления последовательно включенных резисторов. Чтобы рассчитать общее сопротивление, вы должны просуммировать обратные значения. Это означает, что при параллельном соединении резисторов общее сопротивление упадет до . Предположим, у нас есть 2 резистора по 1 кОм, размещенных параллельно, общее сопротивление будет 500 Ом.

Вопрос викторины 🙂

Ниже схема с последовательными и параллельными соединениями. Напряжение батареи 10В постоянного тока. Все резисторы имеют одинаковое значение 1 кОм. Вопрос викторины: какое напряжение параллельно резистору R4? Удачи!

PS: символ в нижней части схемы указывает на заземление.

Сопротивление и простые схемы – главы физики колледжа 1–17

20 Электрический ток, сопротивление и закон Ома

Резюме

Объясните происхождение закона Ома.
Расчет напряжения, тока или сопротивления по закону Ома.
Объясните, что такое омический материал.
Опишите простую схему.

Что управляет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, настенные розетки и т. д., которые необходимы для поддержания тока. Все такие устройства создают разность потенциалов и в широком смысле называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он применяет разность потенциалов [латекс]\boldsymbol{V}[/латекс], которая создает электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на заряды, вызывая ток.

Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению [латекс]\boldsymbol{V}[/латекс]. Немецкий физик Георг Симон Ом (1787–1854) первым экспериментально продемонстрировал, что сила тока в металлической проволоке прямо пропорциональна приложенному напряжению :

[латекс]\boldsymbol{I \propto V}. [/латекс]

Это важное соотношение известно как закон Ома. Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, где напряжение является причиной, а ток — следствием. Это эмпирический закон, аналогичный закону трения — экспериментально наблюдаемому явлению. Такая линейная зависимость не всегда имеет место.

Если напряжение управляет током, что этому препятствует? Электрическое свойство, препятствующее току (грубо похожее на трение и сопротивление воздуха), называется сопротивлением RR размером 12{R} {}. Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами в веществе передают энергию веществу и ограничивают ток. Сопротивление определяется как обратно пропорциональное току, или

[латекс]\boldsymbol{I \propto}[/латекс] [латекс]\boldsymbol{\frac{1}{R}}.[/латекс]

Так, например, ток уменьшается вдвое, если сопротивление удваивается. Сочетание отношений тока к напряжению и тока к сопротивлению дает

[латекс]\boldsymbol{I =}[/латекс] [латекс]\boldsymbol{\frac{V}{R}}. [/латекс]

Это соотношение также называют законом Ома. Закон Ома в этой форме действительно определяет сопротивление для определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не является универсальным. Многие вещества, для которых выполняется закон Ома, называются омическими. К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах. Омические материалы обладают сопротивлением [латекс]\boldsymbol{R}[/латекс], которое не зависит от напряжения [латекс]\boldsymbol{V}[/латекс] и тока [латекс]\boldsymbol{I}[/латекс]. Объект, который имеет простое сопротивление, называется резистор , даже если его сопротивление мало. Единицей сопротивления является ом, который обозначается символом [латекс]\Омега[/латекс] (греческая омега в верхнем регистре). Перестановка [латекс]\boldsymbol{I = V/R}[/латекс] дает [латекс]\boldsymbol{R = V/I}[/латекс], поэтому единицами сопротивления являются 1 Ом = 1 вольт на ампер:

[латекс]\boldsymbol{1 \;\Omega = 1}[/латекс] [латекс]\boldsymbol{\frac{V}{A}}[/латекс]

На рис. 1 показана схема простой цепи. Простая схема имеет один источник напряжения и один резистор. Можно предположить, что провода, соединяющие источник напряжения с резистором, имеют незначительное сопротивление, или их сопротивление можно включить в [latex]\boldsymbol{R}[/latex].

Рисунок 1. Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь для протекания тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими проводами), соединяющими нагрузку с клеммами батареи, представленными красными параллельными линиями. Зигзагообразный символ представляет одиночный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения.

Пример 1. Расчет сопротивления: автомобильная фара

Каково сопротивление автомобильной фары, через которую протекает ток 2,50 А при подаче на нее напряжения 12,0 В?

Стратегия

Мы можем преобразовать закон Ома, как указано в [latex]\boldsymbol{I=V/R}[/latex], и использовать его для нахождения сопротивления. {-5} \;\Омега}[/латекс], а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они не омический). Сопротивление связано с формой объекта и материалом, из которого он состоит, как будет показано в главе 20.3 Сопротивление и удельное сопротивление.

Дополнительные сведения можно получить, решив [латекс]\жирныйсимвол{I = V/R}[/латекс], что даст

[латекс]\boldsymbol{V = IR}.[/латекс]

Это выражение для [latex]\boldsymbol{V}[/latex] можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, вызванное протеканием тока [latex]\boldsymbol{I}[/latex]. Для обозначения этого напряжения часто используется фраза [латекс]\boldsymbol{IR}[/латекс] drop . Например, фара в примере 1 имеет падение [латекс]\жирный символ{ИК}[/латекс] 12,0 В. Если измерить напряжение в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается в источнике напряжения и уменьшается у резистора. Напряжение аналогично давлению жидкости. Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывающему ток — поток заряда. Резистор подобен трубе, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления. Сохранение энергии имеет здесь важные последствия. Источник напряжения поставляет энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, в тепловую энергию). В простой схеме (с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, поскольку [latex]\boldsymbol{PE = q \Delta V}[/latex] и тот же qq size 12{q} {} проходит через каждый. Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны. (См. рис. 2.)

Рисунок 2. Падение напряжения на резисторе в простой цепи равно выходному напряжению батареи.

Соединения: сохранение энергии

В простой электрической цепи единственный резистор преобразует энергию, поступающую от источника, в другую форму. О сохранении энергии здесь свидетельствует тот факт, что вся энергия, подаваемая источником, преобразуется в другую форму одним только резистором. Мы обнаружим, что закон сохранения энергии имеет и другие важные применения в цепях и является мощным инструментом анализа цепей.

PhET Исследования: Закон Ома

Посмотрите, как формула закона Ома соотносится с простой цепью. Отрегулируйте напряжение и сопротивление и посмотрите, как изменится ток в соответствии с законом Ома. Размеры символов в уравнении изменяются в соответствии с принципиальной схемой.

Рис. 3. Закон Ома

Простая цепь — это цепь, в которой есть один источник напряжения и одно сопротивление.
Одно из утверждений закона Ома дает взаимосвязь между током [латекс]\boldsymbol{I}[/латекс], напряжением [латекс]\жирныйсимвол{V}[/латекс] и сопротивлением [латекс]\жирныйсимвол{R}[/ латекс] в простой схеме должен быть [латекс]\boldsymbol{I = \frac{V}{R}}[/латекс].
Сопротивление выражается в омах ([латекс]\boldsymbol{\Omega}[/латекс]), связанных с вольтами и амперами как [латекс]\жирныйсимвол{1 \;\Omega = 1 \;\textbf{V} / \ textbf{A}}[/латекс].