Закон Ома для участка цепи

В § 8-и мы начали знакомство с физической величиной «электрическое сопротивление». Продолжим его – проделаем опыт. Нам потребуются источник электроэнергии, амперметр, вольтметр, реостат и два резистора (две нихромовые спирали) с различными сопротивлениями.

Соберём цепь, как показано на рисунке слева или на схеме в конце параграфа. Перемещая движок реостата, поочерёдно установим значения силы тока 0,4 А, 0,6 А, 0,8 А, 1 А. Запишем показания амперметра и вольтметра в таблицу. Повторим опыт, заменив резистор, и дополним таблицу:

	Первый резистор				Второй резистор
I , A	0,4	0,6	0,8	1,0	0,4	0,6	0,8	1,0
U , В	1,6	2,4	3,2	4,0	2,4	3,6	4,8	6,0
Поделив напряжение на силу тока, обнаружим закономерность:
R = U/I	4	4	4	4	6	6	6	6

Закономерность в том, что вне зависимости от значений напряжения и силы тока их частное остаётся постоянным для каждого резистора. Проверьте: после деления каждого числа строки (U, В) на расположенное над ним число строки (I, А) получаются одинаковые результаты во всех колонках левой половины таблицы: 4 В/А и во всех колонках правой половины таблицы: 6 В/А. Это показывает, что величина R является характеристикой именно изучаемого участка цепи – резистора.

Заметим, что эта закономерность всегда справедлива для металлических проводников в твёрдом или жидком состоянии; для других проводников она справедлива не всегда. Однако величину R, равную отношению U/I, всегда называют электрическим сопротивлением проводника независимо от его материала и состояния, а 1 В/А называют 1 Ом. Следовательно, 1 Ом – сопротивление такого проводника, в котором возникнет ток 1 А, если на концах проводника напряжение 1 В.

Связь между величинами U, I, R обычно записывается в виде формулы, известной как закон Ома для участка цепи:

» border=»0″ cellspacing=»0″ cellpadding=»0″>

	I   =	U			I   – сила тока в участке цепи, А U – приложенное напряжение, В R – сопротивление участка цепи, Ом
		R

Чтобы выяснить, как следует прочитать эту формулу, вспомним знания по алгебре о видах пропорциональности величин.

прямая пропорциональность:	Y  =  k · X	→	I  =  1/R · U
обратная пропорциональность:	Y  =  k / X	→	I  =  U / R

Из первой строки следует: при постоянном сопротивлении величина ¹/_R тоже постоянна, поэтому сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах участка цепи. Из второй строки: при постоянном напряжении сила тока обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи. Объединяя это, получаем формулировку закона Ома для участка цепи: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

Примечание. С точки зрения алгебры, формулу закона Ома можно записать в такой форме: U=I·R. Применим её для изучения цепи, изображённой на схеме. Допустим, клеммы A и B присоединены к источнику с напряжением 10 В, однако вольтметр позволяет измерить напряжение не более 6 В (см. рисунок в начале параграфа). Поэтому нам нужно создать падение напряжения на реостате на 4 В или более. Как это сделать? Чем правее мы смещаем движок, тем больше сопротивление реостата, и, согласно формуле U=I·R, больше напряжение на реостате, которое и называют падением напряжения. В результате на резисторе напряжение снижается и может стать менее 6 В, что нам и нужно.

Опубликовано в разделах: 8 класс, Постоянный электрический ток

Закон Ома для участка цепи. Сопротивление. Соединение проводников

Для каждого проводника — твёрдого, жидкого и газообразного — существует определённая зависимость силы тока от приложенной разности потенциалов на концах проводника.

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 — это вольт-амперная характеристика. Зависимость силы тока в проводнике от напряжения, подаваемого на него, называют вольт-амперной характеристикой проводника.

Измеряя силу тока амперметром, а напряжение вольтметром, можно убедиться в том, что сила тока прямо пропорциональна напряжению.

Закон Ома для участка цепи: Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна приложенному к нему напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка R.   

Электрическое сопротивление проводника

Основная электрическая характеристика проводника — сопротивление. От этой величины зависит сила тока в проводнике при заданном напряжении. Свойство проводника ограничивать силу тока в цепи, т. е. противодействовать электрическому току, называют электрическим сопротивлением проводника. 

На рисунке приведены графики вольт-амперных характеристик двух проводников. Очевидно, что сопротивление проводника, которому соответствует график 2, больше, чем сопротивление проводника, которому соответствует график 1. Сопротивление проводника не зависит от напряжения и силы тока.

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

Единицу сопротивления проводника устанавливают на основе закона Ома и называют её омом (Ом).

Удельное сопротивление проводника  зависит от рода вещества и его состояния, например, температуры. Удельное сопротивление для определенного вещества имеет постоянное табличное значение.

Закон Ома — основа расчётов электрических цепей в электротехнике.

 К наиболее простым и часто встречающимся соединениям проводников относятся последовательное и параллельное соединения.

Эти правила можно применить для любого числа соединённых проводников:

В осветительной сети обычно поддерживается напряжение 220 В. На это напряжение рассчитаны приборы, потребляющие электрическую энергию. Поэтому параллельное соединение — самый распространённый способ соединения различных потребителей. В этом случае выход из строя одного прибора не отражается на работе остальных, тогда как при последовательном соединении выход из строя одного прибора размыкает цепь.

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

Опубликовано 10/12/202010/12/2020Автор adminРубрики к урокуМетки Закон Ома для участка цепи, параллельное, последовательное, соединение проводников, сопротивление

Сегмент F: Закон Ома | Общественное вещание Грузии

СМОТРЕТЬ В ПРЯМОМ РЕЖИМЕ | Пятая неделя флаг-футбола GPB Sports, начало в 17:30. С Мэри Персонс В. Сполдинг

Теги: 

• Образование

• Физика в движении
• Раздел 5: Электричество и магнетизм

Закон Ома исследуется качественно и математически, и определяются такие термины, как напряжение, ток, сопротивление и цепь.

Сегмент F: Закон Ома

Из журнала Physics in Motion, Unit 5

Раздел F: Закон Ома

Закон Ома исследуется качественно и математически, а также определяются такие термины, как напряжение, ток, сопротивление и цепь.

Наука

Получение, оценка и передача информации о взаимодействии электрических и магнитных сил.

Спланируйте и проведите исследование соотношения между напряжением, током и мощностью для цепей постоянного тока.

Получение, оценка и передача информации для объяснения свойств и взаимосвязей между электричеством и магнетизмом.

SPS10.a

Используйте математическое и вычислительное мышление, чтобы обосновать утверждение о зависимости между напряжением, током и сопротивлением.

— Дайте определение Закону Ома словесно и математически.

-Определить напряжение, ток и сопротивление.

-Обсудите, при каких обстоятельствах закон Ома точен, а когда нет.

-Исследуйте, как Ом нашел зависимость между напряжением и током в проводе заданного сопротивления.

цепь — замкнутый контур, по которому могут непрерывно течь электрические заряды.

ток (I)  — поток электрического заряда в единицу времени; Единицей СИ является ампер (А).

электрический потенциал (В)  — также известное как напряжение, энергоемкость единицы заряда; единицей СИ является вольт (В).

Закон Ома  — закон, сформулированный Георгом Омом, который связывает ток, напряжение и сопротивление в цепи; напряжение равно произведению тока на сопротивление.

сопротивление (R)  — сопротивление материала протеканию электрического тока; единицей СИ является ом (Ом).

Набор инструментов для учителя Physics in Motion  содержит инструкции и ключи к ответам на учебные вопросы, практические задачи, лабораторные работы по всем семи блокам обучения.

GPB предлагает набор инструментов для учителей бесплатно для преподавателей Грузии. Чтобы заказать набор инструментов для учителей, заполните и отправьте эту форму, чтобы запросить набор инструментов для учителей. Вам нужно отправить эту форму только один раз, чтобы получить материалы для всех семи блоков.

Сегменты физики в движении

Раздел 5: Электричество и магнетизм

Модуль 1. Введение в физику. Модуль 2. Описание движения. Модуль 3. Силы. Модуль 4. Импульс и энергия. Модуль 5. Электричество и магнетизм. Модуль 6. Волны и оптика. Модуль 7. Ядерная физика.

Итак, давайте поговорим о законе Ома. Что такое закон Ома? Что ж, закон Ома дает нам конкретную зависимость между разностью потенциалов и протекающим током. Итак, как это сделать? Ну, у нас есть основные отношения. Это удовлетворяет всем материалам, которые являются так называемыми омическими материалами, и это соотношение говорит нам, что плотность тока, которая представляет собой ток, деленный на площадь, равна проводимости, которая зависит только от материала.

Итак, у меди есть проводимость, у серебра есть проводимость, какая угодно, умноженная на электрическое поле. Поэтому, когда я прикладываю электрическое поле, я умножаю на проводимость, и это говорит мне, какой ток течет.

Хороший проводник имеет очень-очень большую проводимость, а это значит, что даже крошечное электрическое поле создаст большую плотность тока. Хорошо. Теперь давайте попробуем превратить это во что-то, что связано с током, а не с плотностью тока. И что-то, что связано с разностью потенциалов, а не с электрическим полем, потому что это вещи, которые мы можем легко измерить, ток и разность потенциалов. Мы не хотим измерять плотность тока и электрическое поле, потому что они больше раздражают. Хорошо.

Итак, возьмем вот такой провод. У него есть площадь поперечного сечения a, и мы собираемся приложить к нему электрическое поле. Теперь мы собираемся рассмотреть длину l этого провода. Итак, разность потенциалов на этом проводе определяется как отрицательное электрическое поле, умноженное на длину.

И это точно так же, как рабочие отношения. Работа равна перемещению точки силы, и тогда потенциальная энергия или изменение потенциальной энергии равняется минус работа. Так вот откуда этот минус. Хорошо.

Итак, мы можем решить это для электрического поля, а затем включить это в это омическое соотношение. И это дает нам j равно минус сигма, умноженное на дельта v по сравнению с l. Теперь мы решим это для дельты v, и это даст нам дельту v, равную минус j, деленную на сигму, умноженную на l. Хорошо. Теперь помните, что плотность тока была делением тока на площадь. Так что, если я подключу это, я получу отрицательный ток, а затем умножу этот маленький на сигму, умноженный на длину провода, деленную на площадь поперечного сечения. Хорошо, это выглядит раздражающим. Итак, мы собираемся дать ему имя. Мы собираемся назвать это r, сопротивление. Хорошо. Давайте продолжим здесь.

Итак, сопротивление равно единице больше сигмы, единице больше проводимости, это называется удельным сопротивлением, умноженное на длину провода, деленную на площадь поперечного сечения. Самое приятное в этом то, что это удельное сопротивление зависит только от материала. Это не зависит от размера провода, его длины или всех геометрических свойств провода. Это зависит только от того, из чего он сделан. Хорошо. Это означает, что если у меня есть толстый провод с большой площадью поперечного сечения, то это даст мне очень маленькое сопротивление. Если у меня есть длинный провод, очень длинный, то это даст мне большое сопротивление. Хорошо. Мы можем снова подумать об этом с точки зрения трафика. Толстая проволока — это как много полос движения, так что людям будет легче проехать по ней. Длинная проволока — это очень длинная дорога, меньше людей выберут этот вариант. Хорошо.

Итак, давайте решим несколько задач. О, у нас дельта v равно минус i r. Это то, что люди обычно имеют в виду, когда говорят о законе Ома. Изменение разности потенциалов равно минус i r. Так что же означает этот минус? Знак минус означает, что ток течет в сторону уменьшения потенциала. Итак, если я иду через резистор в направлении тока, это означает, что потенциал уменьшается. Поэтому изменение потенциала будет отрицательным. Хорошо. Давайте решим какую-нибудь задачку.

Итак, какова разность потенциалов на резисторе сопротивлением 3 Ом, через который проходит ток силой 4 ампера? Хорошо. Закон Ома напрямую. Разность потенциалов равна минус или равна минус, какова сила тока? 4 ампера. Какое сопротивление? 3 Ом. Значит будет 12 вольт. Заметьте, мне не нужно беспокоиться о единицах, потому что все в единицах СИ. Значит, это разность потенциалов, это вольты. Сделанный. Хорошо.

Определите ток в резисторе сопротивлением 5 Ом при разности потенциалов на нем 30 вольт. Хорошо. Теперь хочу ток. Итак, я снова начну с закона Ома. Дельта v равна i r. Минус меня не беспокоит, ну поставлю. Но на самом деле это не имеет значения, с чем это связано. Хорошо. Итак, мы скажем, что 30 вольт равно минус i умноженное на сопротивление, 5 Ом. Значит, ток должен быть равен 6 ампер. Опять же, знак «минус» немного раздражает, на самом деле у меня должен быть знак «минус», но неважно.