Разъясняем закон Ома буквально на пальцах и картинках
Belka_16
Автор:
Belka_16
15 июня 2017 14:20
Метки: Закон Ома длиннопост сопротивление фишки-мышки
100558
5
Всем, кто забыл, а по сути никогда и не понимал его, посвящается. Закон Ома — один из самых важных и часто используемых на практике, в электронике, в частности.
Источник:
Вспоминаем формулировку закона Ома: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку, и обратно пропорциональна сопротивлению.
Теперь разберем эту, не самую, на первый взгляд простую, формулировку.
Первое понятие: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку.
Это понять довольно несложно: прямая зависимость: чем выше прикладываем напряжение, тем большую получаем величину тока! Выше напряжение — сильнее ток!
Второе понятие: и обратно пропорциональна сопротивлению.
Тут тоже довольно понятно: чем выше сопротивление, тем ниже сила тока.
Формула закона Ома
Источник:
Источник:
Легко и быстро находить нужные вам значения по этой формуле помогают такие вот подсказки, основанные на «магическом треугольнике».
А теперь — веселые картинки
Чтобы еще легче было понять, давайте рассмотрим его на знакомом примере из жизни — с водопроводной водой.
«Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку».
Вода — это ток. Течение — сила тока, давление воды — это напряжение, а труба — это проводник. Ясно, что чем выше мы поднимем бачок, тем выше станет давление воды (напряжение) и тем сильнее станет течение воды (сила тока). Опусти мы бачок — уменьшится давление (напряжение) и соответственно, ниже станет течение (сила тока).
Теперь проверим на жизненных реалиях вторую часть формулировки закона Ома, добавим в нашу водопроводную схему понятие сопротивления. То есть нарисуем в трубе с водой заслонку.
«Сила тока на участке цепи обратно пропорциональна сопротивлению.»
Чем выше сопротивление — тем меньше сила тока, чем ниже сопротивление, тем выше сила тока. Логично.
Источник:
Ссылки по теме:
- Простой стульчик из фанеры
- С меня хватит!
- Быстрый рецепт домашней шавермы
- Машинка в подарок с помощью станка ЧПУ
- Газелькин. Не довезем, а доведем
Метки: Закон Ома длиннопост сопротивление фишки-мышки
Новости партнёров
реклама
Закон Ома для переменного тока
Приветствую всех на нашем сайте! В этот раз речь пойдёт про закон Ома для переменного тока.
Когда-то люди жили без электричества. Потом научились делать батарейки, и так появился постоянный электрический ток. Есть у электриков шутка: «Что такое переменный ток? Это нет-нет, да шарахнет…» А вот тут возникает логичный вопрос: «Почему не остановились на постоянном токе, раз он безопаснее»? Исключительно с экономической точки зрения.
Переменный ток гораздо удобнее и дешевле преобразовывать, то есть повышать или понижать. Точнее не сам ток, а напряжение. Когда протекает ток, он совершает работу, работа сопровождается выделением тепла. Мощность, это произведение тока и напряжения, а значит, повышая напряжение и понижая ток мы передадим ту же мощность, но с меньшим тепловыделением, а значит и с меньшими потерями. А ещё, чем выше напряжение, тем меньше сопротивление проводов, по которым протекает ток, это оказывает влияние на потери напряжения. Как-нибудь поговорим более подробно об этом. А пока обратимся к школьному курсу физики – ток протекает только по замкнутому контуру и возможен только при условии, что к этому контуру будет приложено напряжение и контур будет иметь какое-то сопротивление. Подробно об этом вы можете прочитать в статье Закон Ома для замкнутой цепи. А мы двинемся дальше.
Сейчас вы поймете, почему так важен и что даёт закон Ома для цепи переменного тока. В современной жизни без этого закона никак не обойтись.
Поскольку ток, это работа, а работа есть выделение тепла, то существенная задача электротехники в том, чтобы соблюдался термический режим, проще говоря, чтобы не произошло перегрева электроцепей. Итак, закон Ома гласит, что:
Измерить напряжение довольно просто, для этого понадобится вольтметр, в нашем случае для переменного напряжения. В цепях постоянного тока измерить сопротивление тоже не составляет сложности, для этого потребуется омметр. Почему же возникают сложности с переменным током? А проблема, именно, в его переменности, а точнее понятиях емкости и индукции, которые ведут себя при переменном токе несколько иначе, нежели при постоянном.
Формула Закона Ома для переменного тока:
Кому-то эта формула может показаться неожиданной, потому что все привыкли видеть другую формулу:
Теперь давайте разберёмся, что такое полное сопротивление цепи и всё сразу встанет на свои места. В цепях постоянного тока конденсаторы могут только накапливать заряд, а катушки индуктивности становятся обычным проводом, но в цепях переменного тока они становятся сопротивлениями.
Поэтому в переменном токе существует две составляющие: активный ток и реактивный. Как это происходит, сейчас увидите.
Ёмкостное сопротивление. При подаче напряжения на конденсатор сначала возникает сильный ток и потом поднимается напряжение, то есть в идеальных условиях ток опережает напряжение на угол 90. Другими словами, ток совершает работу из-за наличия сопротивления в цепи, которое можно посчитать по формуле:
Таким образом, чем выше частота переменного тока и чем выше емкость конденсатора, тем меньше ёмкостное сопротивление.
Индуктивное сопротивление. Здесь все происходит наоборот, сначала возникает напряжение, затем запускается индукционный процесс который препятствует возрастанию тока. Подробнее об этом читайте в статьях про индукцию.
Поэтому здесь мы видим уже обратную картину – чем выше частота и чем больше индуктивность катушки, тем больше индуктивное сопротивление переменному току.
Почему эти понятия не встречаются в цепях постоянного тока? Ответ можно узнать, посмотрев на формулы. Если ток постоянный, то f=0. То есть, емкостное сопротивление станет бесконечно большим, а это значит, что конденсатор в цепи постоянного тока становится похож на выключатель, который размыкает цепь и ток по ней не идёт, но при этом, конденсатор будет пропускать переменный ток. А индуктивное сопротивление станет равно нулю, значит, у нас останется просто провод, который имеет свое собственное сопротивление, которое еще называется активным, и его можно измерить обычным омметром. В отличие от конденсатора, у которого нет активного сопротивления, сопротивление катушки, если оно довольно большое, должно приниматься в расчёт. Как правило, активное сопротивление катушки очень маленькое по сравнению с индуктивным, поэтому его в расчёт не берут, но всё же правильно формула сопротивления катушки выглядит так:
По такому принципу в электронике изготавливают фильтры, которые должны отсечь переменный ток от постоянного, то есть пропускать только переменный ток или наоборот заглушить переменный ток, оставив только постоянный, или даже заглушить токи какой-то одной или нескольких частот.
А сейчас совсем вас запутаю… И катушка может иметь ёмкостные свойства и конденсатор – индуктивные, но как правило они слишком малы и носят паразитический характер.
Ну а сейчас мы рассмотрим закон Ома для электрической цепи переменного тока наглядно.
Допустим, у нас есть цепь из последовательно включенных резистора (активное сопротивление), конденсатора (реактивное ёмкостное сопротивление) и катушка (активно-реактивное индуктивное сопротивление). Теперь, чтобы узнать силу тока в цепи нам нужно правильно посчитать полное сопротивление цепи.
Осталось применить всё изложенное выше.
Реактивное сопротивление Х это разница между индуктивным сопротивлением XL и ёмкостным сопротивлением XC. Ну а дальше векторным сложением можем узнать полное реактивное сопротивление
следовательно:
дальнейший расчет:
или:
Что можно сказать в заключении. Как вы можете видеть, закон Ома для переменного тока точно такой же, как и для постоянного.
Разница лишь в том, как считать сопротивление. Если в постоянном токе мы имеем только активное сопротивление, то в переменном токе добавляется еще и реактивное, а именно индуктивное и емкостное. И, кстати говоря, реактивный ток – явление, с которым в электротехнике стараются бороться различными методами, поскольку эти токи паразитные и не несут полезной нагрузки. Об этом мы поговорим в других статьях. Пока сообщу лишь, что идеальный вариант, к которому пока никто не смог приблизиться, чтобы нагрузка была исключительно активной.
Закон Ома
Если у вас есть современный компьютер и быстрое подключение к Интернету, это сообщение вскоре должно быть заменено веб-страницей, которую вы хотите просмотреть. Если это сообщение отображается в течение длительного периода времени, это может быть связано со следующими причинами:
Тремя наиболее фундаментальными свойствами электрических цепей являются: напряжение, ток
и сопротивление. В резисторе три связаны простой математической зависимостью.
Три самых фундаментальных понятия в электричестве: напряжение, ток и сопротивление. Если вы изначально боролись с пониманием разницы между напряжением и током, вы не одиноки. Люди знали о электричества тысячи лет. Они оценили, что это может быть очень мощным (как в случае молнии) или едва заметным (как в статических силах). которые притягивают пыль к поверхности). Хотя было ясно, что сила электричество могло меняться, не было ясно, что было больше одного параметр, описывающий эту силу.
Все изменилось в начале 1800-х благодаря таким людям, как Георг Ом. Он
описал, как характеризуется электричество, протекающее по металлическим проводникам
двумя совершенно разными величинами, которые мы теперь называем напряжением и током.
Мы
обычно используют V для представления уровня постоянного напряжения, а I для
описать силу тока.
Ом изучал ток, проходящий через обычный металлический проводник. Проводник имеет свойство, называемое сопротивлением. Напряжение, ток и сопротивление в этих цепях связаны друг с другом, уравнением, которое мы теперь называем законом Ома \[V = ИК\] Где V — напряжение в вольтах, I — ток в амперах (или просто амперах). R — сопротивление в омах.
Довольно легко получить напряжения и токи, которые быстро
изменять значения, значительно колеблясь в секундах, миллисекундах,
или даже быстрее. Однако сопротивление обычно определяется физическим
свойства, которые не изменяются быстро, такие как размер, химический состав и
температура.
Закон Ома по-прежнему действует при колебаниях напряжения и тока, просто написано немного по другому \[х(т) = Ри(т)\]
Хотя закон Ома чрезвычайно полезен, пожалуйста, запомните его только
относится к резисторам. Есть много других видов
электрические компоненты, такие как катушки индуктивности, конденсаторы, диоды, транзисторы,
и т. д. Все компоненты будут иметь напряжение на них и ток, проходящий
через них. Закон Ома не описывает зависимость напряжения/силы тока.
для этих остальных компонентов — только для резисторов.
электрический ток — Путаница в законе Ома $V = IR$
Задавать вопрос
спросил
Изменено 7 лет, 1 месяц назад
Просмотрено 3к раз
$\begingroup$
Закон ома ясно гласит, что
разность потенциалов прямо пропорциональна току, протекающему по проводу
или
В прямо пропорционально I ______ (i)
, поэтому полученная формула выглядит так:
$$V =IR \tag{1}$$
, и теперь из этого мы можем сказать, что
$$I =\frac{V}{R}\tag{ 2}$$
Итак, из уравнения 2
I(ток) обратно пропорционален сопротивлению ____________ (ii)
теперь мой вопрос (из уравнения 1):
если $I$ (ток) обратно пропорционален сопротивлению и прямо пропорционален напряжению, тогда:
Если сопротивление удвоится, то ток уменьшится вдвое
поэтому (i) напряжение уменьшится вдвое.
… но из уравнения 1 напряжение также прямо пропорционально сопротивлению (поскольку $V = IR$), тогда сопротивление также должно уменьшиться вдвое…. но ранее мы удвоили сопротивление, поэтому эта формула противоречит сам себе
короче….
когда мы удвоим сопротивление, то ток уменьшится вдвое, тогда напряжение тоже уменьшится вдвое и если напряжение уменьшится вдвое, то сопротивление тоже уменьшится вдвое.
Так как же разрешить это противоречие?
- электрический ток
- электрическое сопротивление
- напряжение
$\endgroup$
3
$\begingroup$
Выберите значение, которое будет оставаться постоянным.
Предположим, мы снабжаем схему постоянным источником питания, например батареей $9$ $V$.
Если вы удвоите сопротивление цепи, ток, потребляемый от источника питания, уменьшится вдвое.
Предположим, мы заменили батарейку $9$ $V$ на источник питания $18$ $V$ при неизменном сопротивлении, ток удвоится.
Это не цепная реакция, как вы думаете. Все происходит «в один шаг». Напряжение всегда будет отражать ток и сопротивление в данный момент.
Только потому, что я добавляю большее сопротивление, потеря тока не изменит мою батарею $9$ $V$ на батарею $4,5$ $V$.
Ток уменьшился вдвое, ПОТОМУ ЧТО это все еще батарея за 9$ $V$ с удвоенным сопротивлением.
$\endgroup$
$\begingroup$
Проблема возникает из-за того, что $V$, $I$ и $R$ являются непрерывными переменными, поэтому $V=IR$ само по себе не утверждает, что $V$ пропорционально $I$. Утверждение, что $A$ пропорционально $B$, математически сродни утверждению $A = kB$ (или $A=k/B$, если обратное), где $k$ — некоторая константа. В утверждении «если сопротивление удвоится, то ток уменьшится вдвое» вы предположили, что напряжение остается постоянным, поскольку это математическое требование пропорциональности.
Следовательно, противоречие возникает, когда все три переменные меняются из-за нарушения определяющей аксиомы пропорциональности.
Надеюсь, это поможет.
$\endgroup$
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
