1.2. Закон Ома и его применение для расчета электрических цепей

F1: Электротехника и электроника

F2: Носов А. М.

F3: ГК, ТЭ, АП, ОД, ХМ, СН, ЭН

F4: Раздел; Тема;

V1: 1. Основные определения и методы расчета линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока

V2: 1.1. Основные определения и топологические параметры электрических цепей

I:

S: Электрическая цепь, у которой электрические напряжения и электрические токи связаны друг с другом линейными зависимостями, называется…

-: нелинейной электрической цепью

-: принципиальной схемой

+: линейной электрической цепью

-: схемой замещения

I:

S: Электрическая цепь, у которой электрические напряжения и электрические токи связаны друг с другом нелинейными зависимостями, называется…

-: принципиальной схемой

-:схемой замещения

+: нелинейной электрической цепью

-:линейной электрической цепью

I:

S: Идеальному источнику ЭДС соответствует внешняя характеристика под номером…

-:четыре

-:три

-:два

+: один

I:

S: Закон Ома графически выражается в виде…

-: прямой параллельной горизонтальной оси

+: прямой, проходящей через начало координат

-: прямой параллельной вертикальной оси

-: параболы

I:

S: При заданной вольт-амперной характеристике приемника его проводимость равна…

-: 0,2 См

-: 2 См

+: 0,5 См

-: 5 См

I:

S: Если напряжение U = 200 В, а ток 5 А, то сопротивление равно…

-: 1 кОм

+: 40 Ом

-: 0,025 Ом

-: 100 Ом

V2: 1.

3. Законы Кирхгофа и их применение для расчета электрических цепей

I:

S: Для узла “а” справедливо уравнение по первому закону Кирхгофа…

-:

+:

-:

-:

I:

S: Если токи в ветвях составляют , то ток  будет равен…

+: 7 А

-: 1 А

-: 5 А

-: 10 А

V2: 1.4. Анализ цепей постоянного тока с одним источником энергии

I:

S: Если сопротивления то на резисторах будут наблюдаться следующие напряжения…

+: на R₃→ max, на R₂→ min

-: на R₁→ max, на R₂→ min

-: на R₂→ max, на R₁→ min

-: на всех одно и то же напряжение

I:

S: Если сопротивления  то в ветвях будут наблюдаться следующие токи…

+: в R₂→ max, в R₃→ min

-: в R₁→ max, в R₂→ min

-: в R₂→ max, в R₁→ min

-: во всех один и тот же ток

I:

S: Показание амперметра рА составит…

-: 0,1 А

-: 2 А

-: 10 А

+: 1 А

V2: 1.

5. Мощность цепи постоянного тока. Баланс мощностей

I:

S: Источники ЭДС работают в следующих режимах…

-: – потребитель, а – генератор

+: – генератор, а – потребитель

-: оба в генераторном режиме

-: оба в режиме потребителя

I:

S: Источники ЭДС работают в следующих режимах…

-: – потребитель, а  – генератор

-: – генератор, а  – потребитель

+: оба в генераторном режиме

-: оба в режиме потребителя

I:

S: Уравнение баланса мощностей представлено выражением…

-:

-:

+:

-:

V2: 1.6. Расчет нелинейных цепей постоянного тока

I:

S: Статическое сопротивление нелинейного элемента при токе 2 А составит…

-: 32 Ом

+: 15 Ом

-: 60 Ом

-: 28 Ом

I:

S: Если статическое сопротивление нелинейного элемента при напряжении В равно 5 Ом, то сила тока составит…

+: 4 А

-: 0. 25 А

-: 25 А

-: 100 А

I:

S: При последовательном соединении линейного и нелинейного сопротивлений с характеристиками

а и б характеристика эквивалентного сопротивления…

            

-: пройдет ниже характеристики б

-: пройдет между ними

+: пройдет выше характеристики а

-: совпадет с кривой а

I:

S: При последовательном соединении нелинейных сопротивлений с характеристиками и , характеристика эквивалентного сопротивления …

-: совпадет с кривой

-: пройдет ниже характеристики

+: пройдет выше характеристики

-: пройдет между ними

V1: 2. Анализ и расчет линейных цепей переменного тока

V2: 2.1. Способы представления и параметры синусоидальных величин

I:

S: Угловая частота  при частоте синусоидального тока

f , равной 50 Гц, составит…

-: 0,01

+: 314

-: 628

-: 100

I:

S: Действующее значение электрической величины а(t) (ток, напряжение, ЭДС), изменяющейся во времени по синусоидальному закону

а(t) =sin( t+) определяется как…

-:

-: sin

-: / sin

+: /

I:

S: Действующее значение синусоидального электрического тока i(t)=1,41sin(314t+/2) А составляет…

-: 2 А

-: 0 А

+: 1 А

-: 1,41 А

I:

S: Комплексное действующее значение  тока i(t)=1,41sin(314

t —/2) А равно…

+: А

-: А

-: А

-: А

V2: 2.

2. Электрические цепи с резистивным, индуктивным и емкостным элементами

I:

S: Индуктивное сопротивление  при частоте тока f , равной 50 Гц, и величине L, равной 0,318 Гн, составит…

-: 0,00102 Ом

-: 0,318 Ом

+: 100 Ом

-: 314 Ом

I:

S: Амплитудное значение тока i(t), при напряжении u(t)=200sin(314t) В и величине , равной 100 Ом, составит…

-: 200 А

-: 1 А

+: 2 А

-: 282 А

I:

S: Действующее значение тока i(t) в индуктивном элементе, при напряжении  u(t)=141sin(314t) В и величине  , равной 100 Ом, составит…

-: 141 А

-: 100 А

+: 1 А

-: 314 А

I:

S: Амплитудное значение напряжения u(t) при токе i(t)=2sin(314t) А и величине  Ом равно…

-: 25 В

-: 100 В

+: 141 В

-: 200 В

Напряжение, ток и сопротивление в электротехнике

Электрическое напряжение равна разности потенциалов между двумя точками. U=f1-f2. С точки зрения логики, напряжение может быть как положительным, так и отрицательным значением. Единицей измерения является вольт (В).

Содержание

Закон Ома и взаимосвязь между R, I и U

Сначала мы рассмотрим определения основных электрических величин, а затем изучим законы, связывающие эти величины друг с другом с помощью формул и графических зависимостей. Таким образом, эта статья будет развиваться от простого к сложному.

Первое, что следует отметить, это то, что существуют цепи постоянного и переменного тока. Разница между ними заключается в характере протекания электрических величин – в цепях переменного тока ток и напряжение изменяются во времени по определенному закону (например, по синусоиде). В цепях постоянного тока, с другой стороны, значение остается постоянным с течением времени.

В обеих схемах основными величинами являются ток, напряжение и сопротивление.

Электрический ток – Упорядоченное движение заряженных частиц (электронов) по проводнику (проводящей среде) от точки с более высоким потенциалом к точке с более низким потенциалом. Обычно говорят, что в цепях постоянного тока ток течет от плюса к минусу. Измеряется в амперах и обозначается символом “i”.

Электрическое сопротивление Характеризует способность ограничивать величину электрического тока. Оно измеряется в омах и обозначается r. Обратной величиной сопротивления является проводимость. В зависимости от величины сопротивления материалы делятся на: проводники, диэлектрики и изоляторы.

Электрическое напряжение равна разности потенциалов между двумя точками. U=f1-f2. С точки зрения логики, напряжение может быть как положительным, так и отрицательным значением. Единицей измерения является вольт (В).

Связь между этими величинами описывается законом Ома:

Величина тока в электрической цепи прямо пропорциональна величине напряжения и обратно пропорциональна сопротивлению. I=U/R – эта формула применима к цепи постоянного тока. Зная две величины, мы всегда найдем третью.

Для переменного тока формула будет иметь вид I=U/Z, где Z – полное сопротивление цепи, которое состоит из активной, емкостной и индуктивной составляющих:

• R – активное (омическое) сопротивление
• XL – индуктивное сопротивление (характерно для катушек, обмоток, статора TH) – препятствует протеканию тока
• XC – Емкость (емкость, встречается в кабелях) – препятствует прохождению напряжения
• Z – Реактивное сопротивление (импеданс, импеданс) состоит из двух элементов: активного сопротивления (R) и реактивного сопротивления (X). Реактивное сопротивление (X) уже состоит из индуктивного сопротивления (XL) и емкостного сопротивления (XC).

Взаимосвязь между сопротивлениями можно представить графически в виде правильного треугольника (векторное представление).

В цепях переменного тока значения тока и напряжения изменяются во времени по определенному закону. Например, в соответствии с синусоидой:

В этой формуле I – мгновенное значение тока, Im – амплитудное значение.

Значение амплитуды – это максимальное значение, амплитудное значение, которое принимает величина за данный период. В приведенных выше формулах это значение с подстрочным индексом “m” – максимальный тип.

Немедленно – это значение величины в определенный момент времени. Максимальное из мгновенных значений является амплитудным значением.

Эффективная стоимость – это значение переменного тока, при котором за один период в резисторе выделяется столько же тепла, сколько в цепи постоянного тока. Это те значения, которые показывают наши вольтметры и амперметры. Для синусоидальной волны эффективное значение составляет 0,707 от амплитудного значения. 1/корень(2)=0,707.

В зависимости от преобладания данной характеристики сопротивления, векторы тока и напряжения будут смещены друг относительно друга:

Чисто активное сопротивление – ток и напряжение совпадают по фазе.

Индуктивная составляющая преобладает – поэтому, как написано выше, ток протекает труднее и отстает от напряжения.

Преобладает емкостная составляющая – ток исчезает, напряжение подавляется емкостью.

Цепи переменного тока могут быть однофазными и трехфазными. В трехфазных цепях используются обозначения фаз: фаза А (желтая, U), фаза В (зеленая, V) и фаза С (красная, W). Как недавно сообщил один из железнодорожных порталов: фаза А идет до Минска.

Фазы могут быть соединены друг с другом в различных вариантах: звезда, треугольник, зигзаг и другие более редкие.

Электрическое напряжение:

Основные электрические формулы. Мощность. Сопротивление. Текущий. Напряжение. Закон Ома.

Ниже приведены некоторые формулировки закона Ома для участка цепи:

Электрическое напряжение:

• U = R * I – закон Ома для участка цепи
• U = P / I
• U = (P*R) 1/2

Электрическая энергия:

• P= U* I
• P= R* I 2
• P = U 2 / R

Электрический ток:

• I = U / R
• I = P / E
• I = (P / R) 1/2

Электрическое сопротивление:

• R = U / I
• R = U 2 / P
• R = P / I 2

НЕ ЗАБЫВАЙТЕ: Законы Кирхгофа и правила Кирхгофа для тока и напряжения.

Цепь синусоидально переменного тока с частотой ω.

Применимость формул: Мы игнорируем зависимость сопротивления от тока и частоты.

Напомним, что любой сигнал можно с любой точностью разложить в ряд Фурье, т.е. предполагая, что параметры сети не зависят от частоты – эта формулировка применима ко всем гармоникам любого сигнала.

Закон Ома для цепей переменного тока:

U=I*Z

Конечно, в случае цепей переменного тока можно говорить и об активной/реактивной мощности.

X_C=-j<1/<C>>.” />

Теоретические основы электротехники – TE. Пособия для студентов.

. ” /> или
Уравнения расположены в соответствии со вторым законом Кирхгофа для контурных токов.
Токи ветвей выражаются в терминах циркулирующих токов в соответствии с первым законом Кирхгофа.
Количество выбираемых контуров и количество решаемых уравнений равно количеству уравнений по второму закону Кирхгофа: .
Сумма сопротивлений всех резистивных элементов каждой цепи со знаком плюс – коэффициент при токе цепи имеет следующие показатели: или

Активная мощность:
Реактивная мощность:

=0;” />


где – резонансная частота напряжения, определяемая из условия

Затем

.
Для противотока:

.


Для мгновенных значений:


Где

При расчетах всегда приводите все значения в одних единицах, например, если вы рассчитываете мощность в ваттах, то соответственно напряжение в вольтах, сопротивление в омах. и т.д.

Сложная мощность обозначается буквой S со знаком многоточия (тильда) над ней.

• А теперь электротехнические формулы, которые часто используются для расчетов (дома, на работе), В порядке от простого к очень простому, Для студенческого сообщества я размещу отдельно сложные и очень сложные, а по TEC напишу целую лекцию.

ФОРМЫ ДС

Закон Ома для участка цепи и всей цепи постоянного тока:

Пример расчета сопротивления проводника (Подробнее об удельном сопротивлении проводников см. на стр. 18 и 19. . Концепции и определения):

Мощность в цепи постоянного тока, здесь нет ничего сложного, как и все в постоянном токе, я просто отмечу, что значения тока и напряжения постоянны и равны мгновенным значениям в каждый момент времени, единица мощности (Р) составляет -1 кВт = 1000 ватт:

• • В качестве напоминания, длядля любознательных,вы можете например, электрическая энергия может быть, например, преобразована из электрической энергии в механическую энергию и наоборот: 1 кВт/ч = 367000 кгс*м; 1 кВт = 102 кгс*м/с, т.е. на 1 кВт/ч. То есть, вы можете поднять массу 367 кг на высоту 1 км или 102 кг за 1 секунду на расстояние в один метр.

  ФОРМУЛЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

  В отличие от постоянного тока, особенностью переменного тока является то, что электрический ток изменяет свою величину и направление с течением времени. Элементы этой электрической цепи влияют на амплитуду тока и его фазу. Символ переменного тока в электрооборудовании ̴ ( eng. попеременно текущий и обозначается латинскими буквами AC):

  Электромагнитные процессы, происходящие в электрических устройствах, обычно довольно сложны, поэтому приведенные ниже формулы будут скорее учебными, чем практическими, т.е. для студентов и любознательных.

  Преобразование (конвертация) мощности (P в W), тока (I в A), сопротивления (R в Ом) и напряжения (U в V) может быть выполнено, как показано ниже, на простом примере (см. рисунок ниже):

  Обратите внимание, что если в цепи 220 В есть электродвигатели, трансформаторы и т.д. Обратите внимание, что если в цепи 220 В есть электродвигатели, трансформаторы и т.д. (индуктивные или емкостные нагрузки – реактивные компоненты), то необходимо учитывать следующее cos φ , например:

  В цепи 380 В необходимо добавить U √3 (корень из трех равен – 1,73), напр:

  для тока: I = P/(√3*U*cos φ), или I = P/(1,73*U*cos φ), для мощности: P = √3*U*I*cos φ.

  Продолжение формулы пальцев ног:

  См. также продолжение формулы ниже:

  перейти на: формула палец ноги 1 краткое содержание страницы – электрический ток (I, ампер), электродвижущая сила (ЭДС, E=A/q=J/Q=V, вольт), электрическое напряжение (U, вольт), электрическая энергия и мощность (Eq, J, джоуль) и ватты (P, W, ватт)….

  перейти на: Формула пальцев 2 краткое описание страницы — Пассивные элементы цепи (резистор, индуктор и конденсатор), их основные характеристики и параметры….

  Автор этой страницы надеется, что вы найдете полезную информацию, как простую, так и более глубокую, в других разделах сайта. Не забудьте проверить рекламу google, реклама бесплатна для вас и для меня, чтобы развивать сайт, удачи.

  Напряжение в параллельной цепи будет везде одинаковым и может быть рассчитано по закону Ома: V = IR (где I – ток, а R – сопротивление).

  Полное сопротивление в цепи переменного тока Обычно цепь переменного тока содержит активное сопротивление, емкость и индуктивность. Общее сопротивление (Z) – это векторная сумма всех сопротивлений: активного, емкостного и индуктивного. … – индуктивное сопротивление.

  Согласно закону Ома, ток (I) пропорционален напряжению (U) и обратно пропорционален сопротивлению (R), а мощность (P) рассчитывается как произведение напряжения и тока. Из этого рассчитывается ток в сечении проводника: I = P/U.

  Значение полезной мощности может быть рассчитано по трем формулам: P = I 2R, P = U2 / r, P = IU, где I – сила тока на данном участке цепи; U – напряжение на клеммной части (зажимах) источника тока, а R – сопротивление нагрузки или внешней цепи.

  Формулы для постоянного тока

  Постоянный электрический ток не меняет своей величины или направления. Он используется для расчета замкнутого контура, однородной цепи, мощности и других параметров. Поэтому важно знать его формулы и основные законы, связанные с ним.

  Основной список формул

  Закон Ома для участка однородной цепи

  Для того чтобы существовал электрический ток, необходимо поле. Чтобы создать его, нужны потенциалы или разность потенциалов, выраженная в виде напряжения. Ток будет направлен к более низким потенциалам, а электроны начнут свое движение в обратном направлении. В 1826 году Г. Ом провел испытания и пришел к выводу, что чем выше напряжение, тем больше тока проходит через поле.

  Внимание! Соседние проводники проводят электричество по-разному. Это означает, что каждый элемент имеет разную проводимость, или электрическое сопротивление.

  Следовательно, согласно теореме Ома, ток через участок однородной цепи будет прямо пропорционален напряжению на нем и обратно пропорционален сопротивлению проводника.

  закон Ома

  Используя формулу I = U / R, где I считается силой тока, U – напряжение, а R – электрическое сопротивление, последнее значение можно найти, если p * l / S, где p – сопротивление проводника, l – длина проводника, а S – площадь поперечного сечения проводника.

  Закон Ома для замкнутой цепи с источником тока

  Закон Ома также дает формулу для замкнутой цепи. Согласно ему, ток на этом участке от источника тока с внутренним и внешним сопротивлением нагрузки равен делению электродвижущей силы источника на сумму внутреннего и внешнего сопротивлений. Это выглядит следующим образом: I = e / R + r, где I – сила тока, e – ЭДС, R – сопротивление и r – внутреннее сопротивление источника напряжения.

  Примечание. В физическом смысле, согласно этому закону, чем выше ЭДС, тем выше источник энергии, тем выше скорость заряда. Чем выше удельное сопротивление, тем меньше величина тока.

  Закон Ома для замкнутой цепи

  Работа с постоянным током

  Энергия, проходя через проводник, упорядоченно перемещается к носителю. Во время движения он совершает работу. Следовательно, работа постоянного тока – это действие поля по перемещению электрических зарядов по проводнику. Она равна произведению I и работы, совершенной напряжением и временем.

  Закон Джоуля-Ленца

  Когда электрический ток проходит через проводник с сопротивлением, всегда выделяется тепло. Количество тепла, которое выделяется за определенное время, определяется законом Джоуля-Ленца. Согласно формуле, тепловая мощность равна плотности электрической энергии, умноженной на напряжение – w = j * E = oE(2).

  Примечание. На практике этот закон влияет на снижение потерь электроэнергии, выбор проводника для электрической цепи, выбор электронагревателя и использование предохранителя для защиты электрической сети.

  Закон Джоуля-Ленца

  Полная мощность, развиваемая источником тока

  Мощность – это работа, выполняемая за одну секунду времени. Электрическая мощность – это физическая величина, характеризующая скорость передачи электрической энергии с преобразованием.

  Работа, совершаемая источником электрической энергии в цепи, является полной мощностью. Его можно определить по формуле P = El, где E – ЭДС, а I – значение токовой характеристики.

  Обратите внимание! Если нагрузка линейна, то полная мощность равна квадратному корню из квадратов активной и реактивной работы источника. Если нагрузка нелинейная, то она равна квадратному корню из квадратов активной и неактивной работы источника.

  Общая мощность

  В практических измерениях эта работа выражается в киловаттах в час. Он используется для измерения потребления электроэнергии в бытовых и промышленных условиях и для определения электроэнергии, вырабатываемой электроприборами.

  Полезная мощность

  Максимальная или полезная мощность – это мощность, которая рассеивается во внешнем разрыве цепи, т.е. когда резистор нагружен. Его можно применить к любой задаче. Аналогичная концепция может быть использована для расчета работы электродвигателя или трансформатора, который может потреблять активные и реактивные компоненты.

  Полезная мощность

  Полезная мощность может быть рассчитана по трем формулам: P = I 2R, P = U2 / r, P = IU, где I – сила тока на данном участке цепи; U – напряжение на клеммной части (зажимах) источника тока, а R – сопротивление нагрузки или внешней цепи.

  Эффективность источника тока

  КПД источника тока – это отношение полезной мощности, отдаваемой источником, к полной мощности. Если внутреннее сопротивление источника равно внешнему сопротивлению, то половина результатов всей работы будет теряться в источнике, а другая половина будет выделяться на нагрузку. В этой ситуации КПД составит 50%.

  В наиболее понятной форме, когда электрические заряды движутся в замкнутой цепи, источник тока совершает некоторую полезную и общую работу. Выполняя первое из этих действий, он перемещает заряды во внешний контур. Совершая вторую работу, он перемещает заряженные частицы по контуру.

  Эффективность источника питания

  Обратите внимание! Полезная работа достигается, когда сопротивление внешней цепи будет иметь определенное значение, зависящее от источника и нагрузки. Отношение полезной работы к общей работе выражается формулой: η = A полезно / Apoln = P полезно / Apoln = U/ε = R / (R + r).

  Первый закон Кирхгофа

  Первый закон Кирхгофа гласит, что сумма токов в любой части цепи равна нулю. Направленный заряд к узлу положителен, а от узла – отрицателен. Алгебраическая сумма токов зарядов, направленных к узлу, равна сумме токов зарядов, направленных от него. Если перевести это правило, то получится следующее определение: сколько тока втекает в узел, столько же вытекает из него. Это правило вытекает из закона сохранения заряженных частиц.

  Решая линейные уравнения на основе правила Кирхгофа, можно найти все токи и напряжения для постоянного, переменного и квазистационарного электрических токов.

  Обратите внимание! В электротехнике правило Кирхгофа имеет особое значение, поскольку оно повсеместно используется для решения многих задач теории электрических цепей. Его можно использовать для расчета сложных электрических цепей. Используя его, можно получить систему линейных уравнений для токов или напряжений во всех соединенных ветвях цепи.

  Первое правило Кирхгофа

  Второй закон Кирхгофа

  Второе правило Кирхгофа следует из первого и третьего уравнений Максвелла. Согласно ему, алгебраическая сумма напряжений на резистивных элементах замкнутой цепи равна сумме ЭДС, содержащихся в ней. Если на участке нет ЭДС, то сумма падений напряжения равна нулю. Проще говоря, когда цепь полностью шунтирована, потенциал цепи изменяется. Он возвращается к своему первоначальному значению.

  Обычным случаем для одного участка цепи является закон Ома. При составлении уравнений напряжения для цепи требуется положительное шунтирование. Для этого следует знать, что при выборе байпаса падение напряжения в ответвлении будет положительным, если направление байпаса в ответвлении совпадает с ранее выбранным. Если они не совпадают, падение напряжения на ответвлении будет отрицательным.

  Важно! Второе правило Кирхгофа может быть применено к линейной или нелинейной линеаризованной цепи для любого изменения токов и напряжений.

  Второй закон Кирхгофа

  В результате, чтобы понять основы физики явлений, электричества, электродинамики и успешно применять знания в жизни, необходимо знать выведенные теоремы, законы, формулы и принципы в области электричества, изложенные выше. Например, представив, как выглядит та или иная формула, можно решить любую задачу из учебника физики или из жизни.

 

Читайте далее:

• Лекции по ТЭ – #27 Явление резонанса в электрических цепях.
• 1 Понятие электромагнитного поля и его различные проявления. Материальность – Работа в школе.
• Полное сопротивление цепи переменного тока – Основы электроники.
• Значение слова ЭЛЕКТРОТЕХНИКАЦИЯ. Что такое ЭЛЕКТРОТЕХНИКА?.
• Разветвленные цепи. Правило обхода цепи – Электричество и магнетизм – Киберфорум.
• Законы Кирхгофа таковы. Что такое законы Кирхгофа?.
• Что такое реактивная мощность и как с ней бороться; Сайт для электриков – статьи, советы, примеры, диаграммы.

Знакомство с законом Ома и примерами — производство печатных плат и сборка печатных плат

Вам интересно узнать, не разряжается ли аккумулятор вашего автомобиля? Сколько энергии от настенной розетки идет на вашу кофеварку? Или, может быть, вы боретесь с проектом в области электричества и нуждаетесь в переподготовке! Что бы это ни было, этот пост в блоге научит вас основам закона Ома.

В изучении электричества ключевую роль играет взаимосвязь между различными электрическими величинами. Эти электрические величины включают ток, напряжение, сопротивление, емкость, индуктивность и т. д. Мы рассмотрим взаимосвязь между сопротивлением, напряжением и током в электрической установке. Закон Ома был сформулирован в 1827 году физиком Георгом Симоном Омом, который изучал, как электродвижущая сила, сопротивление и ток связаны с электрической цепью. Его исследование привело к формулировке и публикации закона Ома, который в значительной степени опирался на вдохновение предыдущих ученых, анализировавших сопротивление и другие связанные теории. В качестве источника напряжения использовалась термопара, температура перехода которой пропорциональна напряжению на ее клеммах в этой формулировке. Мы можем начать с определения закона Ома, а затем изучить различные его принципы, а затем углубиться в его взаимосвязь с другими формулировками, его приложениями, а также его ограничениями, если они существуют.

Что такое закон Ома?

Определение закона Ома иллюстрирует связь между разностью потенциалов, электрическим током и сопротивлением. Согласно закону Ома, величина стабильного тока, протекающего через электрический материал, прямо пропорциональна или зависит от разности потенциалов (напряжения) на его концах. Другими словами, закон Ома гласит, что разность потенциалов на концах электропроводного материала прямо пропорциональна количеству электрического тока, протекающего через него, и обратно пропорциональна его общему сопротивлению, если его температура, а также физические условия соблюдены. поддерживается постоянным. Однако в некоторых материалах, таких как нить накаливания лампы, ее температура увеличивается с увеличением тока через них, и, следовательно, закон Ома может быть неприменим.

Анализ закона Ома с использованием аналогии с водопроводной трубой

Люди придумали определенные сравнения с целью достижения ясности закона Ома. Например, представление о воде, текущей по трубам, может объяснить соотношение закона Ома в электрической цепи. В этом случае мы принимаем напряжение за давление воды, количество воды, проходящей через трубу, представляет собой общий ток в цепи, а размер трубы представляет собой сопротивление. В большой трубе (более низкое сопротивление) приложение большего давления (напряжения) заставляет больше воды (тока) течь по трубе. Следовательно, когда сопротивление поддерживается постоянным, увеличение напряжения на концах материала приводит к соответствующему увеличению количества, протекающего через материал. Ясно, что это показывает, что разность потенциалов на концах материала прямо пропорциональна количеству электрического тока, протекающего через материал.

Какое математическое выражение закона Ома?

Математически мы обозначаем закон Ома как V = IR,

, где V представляет собой напряжение на концах материала, измеренное в вольтах (В), I представляет электрический ток, проходящий через материал, измеренный в амперах (А) , а R представляет собой сопротивление материала, измеренное в омах (Ом).

Из уравнения V=IR ток (I) можно выразить через разность потенциалов (V) и сопротивление (R) следующим образом:

Мы также можем выразить сопротивление материала (R) через разность потенциалов, (В) через материал и электрический ток (I) через материал следующим образом:

Магический треугольник для формулы закона Ома

Мы представляем уравнения закона Ома в виде простого треугольника, отображающего три переменные, разность потенциалов (V), ток (I) и сопротивление (R), как показано на рисунке ниже:

С помощью этого треугольника, учитывая два переменных, третью можно легко вычислить, покрыв рассматриваемую переменную, а затем используя два других с оператором между ними. Например, зная разность потенциалов и сопротивление в цепи, мы можем найти формулу для расчета тока в цепи, покрыв I треугольником и взяв V и R с оператором между ними. Следовательно, I=V/R. 9Пример 1 Найдите разность потенциалов на электрическом чайнике.

Решение

. разница(В) 9Пример 2 Если через резистор протекает ток 5,0 А, рассчитайте значение сопротивления этого резистора. (В этом случае предположим, что проводники, используемые в установке, имели незначительное сопротивление)

Решение

Здесь, v = 20,0 В

I = 5,0a

по закону Ом,

, что делает r субъектом этой формулы,

Следовательно,

= 4,0 Ом

Пример 3 9 99999999999 .

Резистивная лампочка с сопротивлением 10,0 Ом подключена к батарее, создающей ЭДС 12,0 В. Рассчитайте количество электрического тока, протекающего через лампочку.

Решение

В этой задаче даны сопротивление (R) и разность потенциалов (V).

R= 10,0 Ом

V= 12,0 В

Применяя закон Ома: левая часть уравнения на R.

Следовательно, уравнение принимает вид:

   =1.2A

Запросить производство и сборку печатных плат

Графическое представление закона Ома V) по всему материалу.

Например, при следующих данных:

Напряжение (В)	0,0	1,0	2,0	3,0 6 1 91604 2
Current(A)	0.0	1.0	2.0	3.0	4.0

The graph of Voltage against the current will be a straight line with a positive gradient as shown below:

We можно описать сопротивление проводящего материала как отношение изменения разности потенциалов на его концах к соответствующему изменению электрического тока, протекающего через него.

Экспериментально проверяем закон Ома.

Давайте теперь посмотрим, как мы можем легко проверить закон Ома экспериментально.

Аппаратура

• Источник постоянного тока
• Соединительные провода
• Амперметр
• Реостат
• Вольтметр
• Ключ-заглушка
• Резистор

Процедура

Цепь подключена, как показано на рисунке ниже:

В этом эксперименте первым шагом является замыкание ключа K и регулировка реостата для получения минимальных показаний амперметра и вольтметра. Затем вы постепенно перемещаете клемму реостата, чтобы увеличить электрический ток в цепи, и в то же время записываете значения тока, протекающего через цепь, и соответствующую разность потенциалов на проводе сопротивления. Таким образом, происходит сбор различных значений данных о напряжении и электрическом токе. Затем рассчитывается и записывается отношение V/I. Как вы заметите, это соотношение дает почти одинаковые значения для каждого набора данных. Поскольку это отношение дает константу, оно получает представление R, обозначающее сопротивление электрической цепи. Следовательно, V/I=R.

Использование закона Ома для расчета электроэнергии

Мы можем определить электрическую мощность (P) как скорость, с которой электрическая энергия в цепи преобразуется в другие формы энергии, например, в тепло, механическую энергию или магнитные поля. Мы выражаем электрическую мощность в единицах, известных как ватты (Вт). Применяя закон Ома, можно легко рассчитать электрическую мощность в определенной цепи при условии, что заданы значения тока, напряжения и сопротивления.

Мы используем следующую формулу для определения электрической мощности в данной цепи:

P=VI

По закону Ома, V=IR. Следовательно, мы можем выразить электрическую мощность (P) как:

P=(IR)I

Следовательно, при раскрытии скобок уравнение принимает вид:

P=I ² R

в некоторых случаях указаны напряжение (В) и сопротивление (R). Таким образом, мы рассчитываем электрическую мощность, как показано ниже:

P=VI

Но по закону Ома ток (I) можно выразить как  

Подставив в формулу для электрической мощности P=VI

= v ()

= V ² /R

The Power Triangle

Учитывая разность потенциалов (V) и значения электрического тока (i), мы можем легко рассчитать электрическую энергию, используя простую. треугольник, известный как треугольник власти. Мы можем выразить, как показано на рисунке ниже:

Чтобы получить одну из трех переменных, учитывая две другие, вы покрываете рассматриваемую переменную и берете две другие с оператором между ними. Например, зная электрический ток и разность потенциалов, мы можем вычислить электрическую мощность, покрыв P треугольником мощности и взяв I и V с оператором между ними. Следовательно, P=V x I.

Примеры проблем с электричеством

Пример 1

Электрический утюг подключен к источнику ЭДС напряжением 120,0 В. Рассчитайте потребляемую им электрическую мощность, если сила тока через него равна 6,0 А.

Решение

В этой задаче V = 120,0 В и I = 6,0 А.

Используя формулу мощности,

p = vi

= 120,0 x 6,0

= 720,0 Вт

Пример 2

Актуальное сопротивление. 12,0В. Далее рассчитайте полную электрическую мощность в этой электрической цепи.

Решение

Здесь V дается как 120,0 В, а R дается как 20,0 Ом

Therefore, we can get the electrical power P by applying the formula:

P= V ² /R

  =120. 0 ² / 20.0

  =720.0W

Example 3

В резистивной электрической цепи ток, протекающий по цепи, составил 10,0 А. Если общее сопротивление в цепи было 30,0 Ом, рассчитайте полную электрическую мощность, рассеиваемую в этой электрической цепи.

Решение

Учитывая, что ток (I) = 10,0 А, а полное сопротивление (R) = 30,0 0 Ом, мы можем рассчитать электрическую мощность по формуле: P = I ² R

= 10,0 ² x 30,0

= 100,0 x 30,0 = 3000,0 Вт

Пефужа для ОХМ. , электродвижущая сила, мощность и сопротивление. Например, мы представляем круговую диаграмму, как показано на рисунке ниже:

Матричная таблица для закона Ома

Мы также можем объединить все уравнения для закона Ома в простую матричную таблицу, которая упрощает использование при расчете различных значений.

Известные	Сопротивление (R)	Ток (I)	Напряжение (В)	Мощность (P)
Сопротивление и1 ток	. . . . . . . . . . . . . .	. . . . . . . . . . . . . .	В = I x R	P = I 2  x R
Ток и напряжение	R = V / I	. . . . . . . . . . . . . .	. . . . . . . . . . . . . .	P = V x I
Мощность и ток	R = P/I 2	. . . . . . . . . . . . . .	В = П/Я	. . . . . . . . . . . . . .
Сопротивление и напряжение	. . . . . . . . . . . . . .	И = В / Р	. . . . . . . . . . . . . .	P = V 2 / R
Сопротивление и мощность	. . . . . . . . . . . . . .	I = √ (P / R)	V = √ (Z x R)	. . . . . . . . . . . . . .
Напряжение и мощность	R = В 2 / P	I = P / V	. . . . . . . . . . . . . .	. . . . . . . . . . . . . .

Закон Ома и закон Ньютона 2

^nd закон движения

В то время как закон Ома имеет дело с взаимосвязью между сопротивлением (R), напряжением (V) и током (I) в электрических цепях, закон Ньютона 2 ^nd  сосредоточен на связи между силой ( F), ускорение (а) и массу (м). Однако уравнения двух отношений могут основываться на одном и том же принципе, управляющем силой, действующей на разные частицы и вещество целиком. Взаимосвязь между механической энергией и электрической энергией очевидна, поскольку мы часто используем электрическую энергию для выработки энергии для работы механических систем, например, в электрических лифтах и ​​электромобилях. Точно так же мы используем механические системы для производства электроэнергии. Из-за этого отношения были разработаны новые единицы, объединяющие их. В механических системах, например, мы измеряем движение частицы как скорость в метрах в секунду (м/с).

Усовершенствованная формула

Напротив, мы измеряем ток электрона в электрической системе в амперах (А). Если мы рассматриваем заряд как волну, его амплитуда представляет собой просто смещение. В этом случае единицы кулонов (C), таким образом, могут быть преобразованы в единицы перемещения, метры (м) и, следовательно, выравнивание единиц, и поэтому связь ясна. Разрушающая и конструктивная интерференция — это свойства волн, которые позволяют зарядам объединяться или нейтрализовать друг друга в зависимости от характера интерференции. Таким образом, единицы измерения могут заменить единицы Кулон (C) для расстояния, метров (м), заряда (е). Единицы, следовательно, будут . Следовательно, мы можем заменить единицы измерения всех составляющих закона Ома, как показано ниже:

Мы измеряем мощность в ваттах в электрической системе, P = VI. В механических системах мы измеряем мощность в ваттах. Therefore, we can express the units of power as follows:

The table below summarizes the relationship between electrical and mechanical systems and their corresponding corrected units:

	Electrical  system		Механическая система	Исправленный  Units
Power (P)	watts	=	watts
Voltage (V	volts	=	newtons
Current (I)	amperes	=	velocity
Resistance (R)	ohms	=	mass/time

В приведенной выше таблице ток был преобразован в скорость, а напряжение в силу в ньютонах (Н). Мощность сохранила свои единицы как для электрических, так и для механических систем.

Неомические и омические проводники

Согласно закону Ома, если отложить ток и напряжение на оси, получится прямолинейный график. Увеличение разности потенциалов на проводящем материале увеличивает электрический ток, протекающий через него. Однако некоторые проводники имеют более высокое сопротивление и поэтому требуют приложения большего напряжения для получения определенного тока. С другой стороны, другие проводники требуют применения более низкого напряжения для получения определенного количества тока. Проводники, графики которых линейны и подчиняются закону Ома, являются омическими проводниками. Однако некоторые электрические компоненты могут отображать разные характеристики тока/напряжения, и их графики могут не быть линейными. Такие проводники называются неомическими проводниками. На рисунке ниже показаны формы линейных графиков как для омических, так и для неомических проводников.

Например, медные соединительные провода, используемые для электрических компонентов, являются хорошими примерами омического проводника. Это связано с тем, что его температура остается постоянной при нормальных условиях, поскольку рассеиваемое тепло очень мало. В результате разность потенциалов между клеммами проводов мала, что приводит к меньшему сопротивлению. Однако провод по-прежнему подчиняется закону Ома. Резисторы, используемые в электронных компонентах, также являются хорошим примером омических проводников. Они состоят из омической свинцовой металлической пленки. Омические резисторы используются в электронных компонентах для обеспечения фиксированного сопротивления в цепи и, следовательно, для установки напряжения и ограничения величины тока через эти компоненты.

Есть показательный пример?

Хорошим примером неомического проводника является лампа накаливания. Эти лампы эффективно преобразуют электрическую энергию в энергию света. Однако они выделяют много тепла, поскольку нагреваются до высоких температур, раскаляются добела и излучают свет. Повышение температуры приводит к увеличению сопротивления нити накала. В результате ток через нить накала уменьшается, переводя лампу в нормальный режим работы.

Полупроводниковый диод также является примером неомического проводника. Он состоит из p-n-перехода и позволяет току течь через него только в одном направлении. Он практически не имеет прямого сопротивления и существенно большого сопротивления в противоположном (реверсивном) направлении. Большинство полупроводниковых приборов являются неомическими проводниками. Например, варисторы, используемые для защиты от переходных процессов в сети или сетевого питания, имеют высокое сопротивление, которое падает только при превышении определенного установленного напряжения, поглощая переходные процессы и защищая блоки питания.

Применение закона Ома

• Закон Ома обычно применяется при управлении скоростью вентиляторов, чего можно добиться, изменив положение регулятора с конечной точки на начальную. Кроме того, можно добиться тока, протекающего через вентилятор, с помощью регулятора для управления сопротивлением. Мы можем измерить мощность, сопротивление и ток, протекающий через вентилятор, применяя закон Ома.
• Автоматические выключатели и плавкие предохранители включаются последовательно с электроприборами для защиты цепи. Следовательно, мы можем определить электрический ток, протекающий через предохранитель, применяя закон Ома.
• В электроприборах, таких как электрические утюги и чайники, многие резисторы ограничивают количество протекающего через них электрического тока и при этом обеспечивают необходимое количество тепла. Подходящий размер используемых резисторов определяется по закону Ома.
Закон Ома
• применим в электронагревателях, имеющих металлические катушки с высоким сопротивлением, для определения мощности, потребляемой нагревателями во время их работы.

Ограничения закона Ома

1. Для неметаллических проводников, таких как графит, мы не можем применить закон Ома, поскольку он работает только для металлических проводников.
2. Односторонние электрические компоненты, такие как транзисторы и диоды, пропускают ток только в одном направлении. Поэтому к таким элементам нельзя применить закон Ома.
3. В диодах, например, если величина напряжения сохраняется, но вы меняете его направление, величина производимого тока будет отличаться от тока, создаваемого в противоположном направлении. Таким образом, закон Ома не будет выполняться в обоих направлениях, поскольку соотношение между током (I) и напряжением (V) зависит от характера V. То есть оно зависит от того, положительный или отрицательный знак V.
4. Закон Ома нельзя применять для электрических цепей с нелинейными электрическими компонентами, такими как резисторы, конденсаторы и т. д., поскольку ток через них и разность потенциалов на них могут не быть постоянными на всем протяжении. Для нелинейных элементов, таких как тиристоры и электрическая дуга, приложенное напряжение не пропорционально величине тока через них. Следовательно, сопротивление будет изменяться при изменении значений тока и разности потенциалов, а значит, применение закона Ома будет затруднено.

Заключение

Как мы видели в этой статье, закон Ома является основной концепцией в изучении и применении электричества, одной из областей физики. Мы часто взаимодействуем с электричеством в нашей повседневной деятельности, работая с различными электроприборами. Поэтому очень важно понимать основные принципы функционирования этих приборов. В этой статье мы рассмотрели закон Ома, его математическое и графическое выражение и то, как его можно проверить экспериментально. Мы также рассмотрели другие аналогии, объясняющие закон Ома, такие как взаимосвязь закона Ома и закона Ньютона.0246 nd закон движения. Таким образом, взаимосвязь приводит к новым блокам, которые соединяют между собой механические и электрические системы. Мы также рассмотрели круговую диаграмму Ома, треугольник Ома и матрицу закона Ома как другие способы представления закона Ома.

При расчете электрической мощности мы можем использовать закон Ома для упрощения операций. Мы рассмотрели различные области, в которых мы можем применять закон Ома в нашей повседневной деятельности, и выявили его ограничения.

Очевидно, что Закон Ома невероятно важен и должен быть частью общих знаний каждого инженера. Надеюсь, теперь вы лучше понимаете закон Ома и можете применять его в своих собственных приложениях.

Что такое закон Ома? Определение и его ограничения

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

2 года назад

ЭЛЕКТРОМАШИН

Содержание

В этой статье мы обсудим, что такое закон Ома?. И после прочтения этой статьи вы сможете понять, что такое закон Ома, графическая форма закона Ома, неправильные представления о законе Ома и ограничения закона Ома.

Введение

Закон Ома является наиболее фундаментальным законом электротехники, данным немецким физиком Георгом Симоном Омом. В 1827 году Георг Симон Ом провел серию экспериментов, и результаты этих экспериментов установили связь между током в проводнике и разностью потенциалов, приложенной к концам этого проводника.

Закон Ома является основным законом, определяющим зависимость между напряжением и током резистора. Чтобы понять концепцию закона Ома, мы должны сначала понять взаимосвязь между сопротивлением, напряжением и током.

Взаимосвязь между сопротивлением, напряжением и током

Сопротивление — это свойство материала сопротивляться протеканию через него тока. Единицей сопротивления Si является единица измерения Ом (Ом). Ом определяется как электрическое сопротивление между любыми двумя точками проводника, при котором при приложении к этим точкам разности потенциалов в 1 вольт возникает ток силой 1 ампер.

Ом также определяется как вольт на ампер. Поэтому ом также записывается как

Ом = вольт/ампер

Записав приведенную выше формулу в виде величин, мы получим

R = V/I…………уравнение (1)

Или, V = I R… ……уравнение(2)

Опять же, I = V/R …….уравнение(3)

Все вышеприведенные три уравнения являются наиболее фундаментальными и считаются наиболее важными уравнениями в электротехнике, поскольку это∝ уравнение дает связь между тремя фундаментальными величинами: сопротивлением (R), током (I) и разностью потенциалов (V).

Определение закона Ома

Закон Ома гласит, что электрический ток (I) через электрический проводник прямо пропорционален разности потенциалов (V), приложенной к концам проводника, когда температура и другие физические параметры поддерживаются постоянными.

Математически закон Ома выражается как

I ∝ V

I = V/R

Где R= постоянная пропорциональности, называемая сопротивлением.

V= I R
Из вышеприведенного уравнения делаем вывод, что отношение разности потенциалов (v) и между любыми двумя точками проводника к электрическому току (I), протекающему между этими точками проводника, постоянно обеспечивается что температура проводника остается постоянной. = G V

Здесь G — константа пропорциональности, называемая проводимостью проводника. А проводимость равна обратной величине сопротивления (G = 1/R). Единицей проводимости Си является Сименс (с).

Неверное представление о законе Ома

Многие студенты неправильно поняли определение закона Ома. Учащиеся формулируют закон Ома, поскольку сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению, приложенному к проводнику, и обратно пропорциональна его сопротивлению.

т.е. I = V/R

Приведенное выше уравнение говорит нам только о значении тока для определенного значения разности потенциалов и сопротивления. Приведенное выше уравнение применимо при любых обстоятельствах, независимо от того, следует ли схема закону Ома или нет.

Следовательно, это не действительное определение закона Ома.

Графическая форма закона Ома

Закон Ома графически представлен, как показано на графике ниже. На графике ниже напряжение показано как независимая переменная, а ток как зависимая переменная. Наклон линии на графике обратно пропорционален сопротивлению (1/R) и называется проводимостью.

 V-I График проводника

График проводника по закону Ома представляет собой прямую линию.