Сайт для электрика: Теория, Практика, Ремонт, Статьи: Законы электрического тока

Designed by Chengayev Dmitriy, Copyright ©2006

Частичная или полная перепечатка или иное использование материалов сайта допускается только с разрешения автора. Ссылка на источник обязательна. Нарушители преследуются по закону.

Теория Строение вещества Электрический ток Электрическое сопротивление Напряжение и потенциал Работа и мощность электрического тока Основные законы электричества О приборах для дома Холодильник Предохранители Нагревательный элемент Кипятильник Утюг Электрические плитки Осветительные лампы Инструмент Индикатор напряжения Умения Немного о паянии

Закон Ома. Установлен немецким ученым Г. Омом. Назван в его честь. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна сопротивленю участка. Это словесная формулировка закона. В виде формулы закон выглядит так: I=U/R. До открытия этого закона сопротивление тела можно было определить, зная его длину, площадь поперечного сечения и материал из которого оно сделано. И то определялось сопротивление приблизительно. Т.к. Точно измерить длину невозможно. После открытия закона задача упростилась. Теперь достаточно снять показания амперметром и вольтметром и посчитать сопротивление по формуле: R=U/I. Единица измерения В/А названа в честь Ома. Теперь Ом это единица измерения сопротивления.  Закон Джоуля — Ленца. Этот закон установили опытным путем два человека: английский физик Д.Джоуль и русский физик Э.Х. Ленц. Если через проводник пропускать электрический ток, он нагревается и соответственно отдает тепло окружающему миру. Опытным путем установлено, что вся работа совершенная электрическим током, идет на выделение теплоты. Т.е. Q=A. Отсюда формула Q=UIt или (из закона Ома U=IR) Q=I2Rt. Закон электромагнитной индукции. Значение данного закона трудно сравнить с чем либо. На его основе построена вся современная энергетика. Без него электрический ток не нашел бы такого применения, какое он находит в современном обществе. Невозможно было бы ни получить и не использовать электроэнергию. Суть закона в следующем: в замкнутом токопроводящем контуре при изменении магнитного поля возникает электрический ток. Т.е. если у нас есть замкнутый проводник электрического тока, и мы начнем перемещать над ним магнит, в проводнике возникнет электрический ток. Этот ток называют индукционным. Его направление определяют по правилу Ленца. Заключается это правило в следующем. Полученный индукционный ток создаст магнитное поле. Это поле всегда будет противонаправлена основному магнитному полю. По этому факту и определяется направление индукционного тока.

Основные законы электрического тока.

Чтобы понять законы электрического тока, условно распространим законы движения жидкости по трубам на электрическую цель.

Схемы гидравлической системы и электрической цепи:

а) гидравлическая система: 1 — насос; 2 — турбина; 3 ‑ расходомер; 4 — манометр; б) — электрическая цепь: 1 ‑ генератор электрического тока; 2 — сопротивление;

3 ‑ Амперметр: 4 ‑ вольтметр.

Чем больше будет разность давления жидкости, создаваемая насосом (рис.1), и чем меньше будет сопротивление протеканию жидкости (чем больше будет сечение труб), тем больше жидкости пройдет по трубе.

В электрической цепи движение электронов происходит под воздействием электродвижущей силы (э.д.с.), создаваемой генератором электрического тока. Чем больше будет э.д.с. генератора, тем больше пройдет электричества в единицу времени.

Как в гидравлической системе при движении жидкости давление падает по мере удаления от водонапорного бака, (часть давления расходуется на преодоление трения о стенки трубы), так и электродвижущая сила источника тока идет на преодоление сопротивления электрической цепи.

Часть э.д.с., идущей на преодоление сопротивления отдельных участков цепи, в том числе и в самом генераторе, называют падением напряжения.

Чем больше удален генератор от потребителя, тем больше падение напряжения в питающей цепи, тем меньше величина напряжения у потребителя электрической энергии.

Падение напряжения измеряется, как и напряжение, в вольтах.

Закон Ома.

Приложенное к цепи напряжение, протекающий по цепи ток и сопротивление цепи связаны между собой определенным соотношением, которое называется законом Ома, по имени открывшего его ученого.

Закон Ома гласит: сила тока, протекающего по цепи, прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению цепи.

Закон Ома выражается формулой

,

где: i – сила тока, а;

U – напряжение в сети, в;

R – сопротивление, ом.

Для определения напряжения и сопротивления цепи эту формулу можно представить так:

Пример: Какое нужно приложить напряжение, чтобы в цепи с сопротивлением 20 ом протекал ток силой 11 а?

в.

Пример:: Определить силу тока, если н цепи с сопротивлением 12 ом приложено напряжение 120 в?

а.

Последовательное и параллельное

Соединение проводников.

Последовательным соединением проводников называют такое соединение, при котором конец первого проводника соединен с началом второго, конец второго проводника соединен с началом третьего и т. д.

О бщее сопротивление цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных проводников, равно сумме сопротивлений отдельных проводников. Ток при последовательном соединении одинаков на всех участках такой цепи.

Подсчет общего сопротивления цепи при последовательном соединении производится по формуле

R = R₁ + R₂ + R₃

где: R – общее сопротивление цепи;

R₁, R₂, R₃ – сопротивление последовательно соединенных проводников.

Параллельным называют соединением проводников, при котором начала всех проводников соединены в одну точку, а концы в другую точку.

В параллельном соединении ток распределяется по нескольким ветвям обратно пропорционально сопротивлению каждой ветви.

При параллельном соединении проводников общее сопротивление определяется по формуле

,

где: R — общее сопротивление;

R₁, R₂, R₃ — сопротивления отдельных ветвей.

Общий ток при параллельном соединении равен сумме тоrов, протекающих по отдельным проводникам, и определяется по формуле

i = i₁ + i₂+ i ₃,

где: i — сила общего тока;

i₁ — сила тока в первом проводнике;

i₂— сила тока во втором проводнике;

i₃— сила тока в третьем проводнике.

Пример: Найти общее сопротивление трех параллельно включенных проводников: .

R₁ = 2 ом; R₂ = 4 ом; R₃ = 8 ом.

ом.

R = ом.

Основы теории электричества: основные законы электричества — Технические примечания

Общие законы, управляющие электричеством, немногочисленны и просты, но они применяются неограниченным числом способов.

Закон Ома

Ток в проводнике между двумя точками прямо пропорционален напряжению в двух точках.

I = V / R или V = IR или R = V/I

Где I — ток через проводник в амперах, В — это напряжение, измеренное на проводнике в единицах вольт, а R — сопротивление проводника в единицах Ом. В частности, закон Ома гласит, что R в этом отношении является постоянным и не зависит от тока.

1 Ом = сопротивление проводника, когда разность потенциалов в один вольт создает ток в один ампер через проводник.

---

Закон Ватта

Подобно закону Ома, закон Ватта устанавливает соотношение между мощностью (ватт), током и напряжением.

P = VI или P = I

² R

Связанный: Калькулятор закона Ома и закона Ватта заряд покидает узел, поскольку ему некуда идти, кроме как уйти, поскольку внутри узла заряд не теряется. Другими словами, алгебраическая сумма ВСЕХ токов, входящих и исходящих из узла, должна быть равна нулю.

Ток на входе = Ток на выходе

Дополнительная литература: Цепи делителей и законы Кирхгофа

---

Закон Кирхгофа о напряжении (KVL)

В любой сети с замкнутым контуром общее напряжение в контуре равно сумме всех падений напряжения в одном контуре, который также равен нулю. Другими словами, алгебраическая сумма всех напряжений внутри контура должна быть равна нулю.

Дополнительная литература: Делительные цепи и законы Кирхгофа

---

Закон Фарадея

Индуцированная электродвижущая сила в любой замкнутой цепи равна минусу скорости изменения магнитного потока, заключенного в цепи, во времени.

E=dB/dt

(Электродвижущая сила = изменение магнитного потока / изменение во времени)

Проще говоря, чем больше изменение магнитного поля, тем больше величина напряжения. Этот закон объясняет принцип работы большинства электрических двигателей, генераторов, электрических трансформаторов и катушек индуктивности.

Дополнительная литература: Закон электромагнитной индукции Фарадея

---

Закон Ленца

Направление тока, индуцируемого в проводнике изменяющимся магнитным полем в соответствии с законом индукции Фарадея, будет таким, что оно создаст магнитное поле, которое противодействует изменить , который его произвел. Проще говоря, величина ЭДС, наведенной в цепи, пропорциональна скорости изменения потока.

Дополнительная литература: Закон Ленца об электромагнитной индукции

---

Закон Кулона

Величина электростатической силы притяжения между двумя точечными зарядами прямо пропорциональна произведению величин зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Сила направлена ​​вдоль соединяющей их прямой. Если два заряда имеют один и тот же знак , электростатическая сила между ними отталкивающая; если они имеют различных знаков , сила притяжения между ними.

F = k q

₁ q ₂ / r ²

F результирующая сила между двумя зарядами. Расстояние между двумя зарядами, или радиус разделения, составляет r . Значения q ₁ и q ₂ представляют количество заряда в каждой из частиц. Константа уравнения равна k .

Дополнительная литература: Электрическая сила и закон Кулона

---

Закон Гаусса

Суммарный электрический поток, исходящий от замкнутой поверхности, равен заключенному заряду, деленному на диэлектрическую проницаемость. Электрический поток через площадь определяется как электрическое поле, умноженное на площадь поверхности, спроецированной на плоскость, перпендикулярную полю.

Интегральная форма закона Гаусса находит применение при расчете электрических полей вокруг заряженных объектов. Закон Гаусса является мощным инструментом для расчета электрических полей, когда они возникают из распределения зарядов достаточной симметрии, чтобы его можно было применить.

Дополнительная литература: Закон Гаусса и электрический поток

---

Обычный ток в сравнении с электронным током

Условный ток предполагает, что ток течет от положительного вывода через цепь к отрицательному выводу (+ > -) источника. Это соглашение было выбрано во время открытия электричества.

Теперь мы знаем, что это неверно. В проводниках носителем заряда является электрон, заряд которого равен отрицательный .

Поток электронов называется электронным током . Электроны вытекают из отрицательной клеммы , проходят через цепь и попадают в положительную клемму источника (+ < -).

На самом деле, не имеет значения в каком направлении течет ток, пока он используется последовательно. Направление тока не влияет на то, что делает ток.

Дополнительная литература: Обычный ток против электронного потока

---

Правила правой руки

Правило №1 определяет направления магнитной силы, условного тока и магнитного поля. При наличии любых двух тезисов можно найти третий.

1. Правой рукой: указать указательным пальцем в направлении скорости заряда (вспомним обычный ток).
2. Укажите средним пальцем в направлении магнитного поля.
3. Теперь ваш большой палец указывает в направлении магнитной силы.

Основы теории электричества Правила правой руки.

Правило №2 определяет направление магнитного поля вокруг провода с током и наоборот.

1. Правой рукой: согните пальцы в полукруг вокруг провода, они указывают в направлении магнитного поля.
2. Укажите большим пальцем в направлении обычного тока.

Дополнительная литература: Правила правой руки: руководство по определению направления магнитной силы

---

ELI the ICE Man

в то же время. Доля разности периодов между пиками, выраженная в градусах, называется разностью фаз.

ELI: Напряжение опережает ток в катушке индуктивности. E (напряжение) L (индуктор) I (ток)

Когда на катушку индуктивности подается напряжение, она сопротивляется изменению тока. Ток нарастает медленнее, чем напряжение, отставая по времени и фазе.

ICE: Ток опережает напряжение в конденсаторе. I (ток) C (конденсатор) E (напряжение)

Поскольку напряжение на конденсаторе прямо пропорционально заряду на нем, ток должен опережать напряжение по времени и фазе, чтобы обеспечить перенос заряда на пластины конденсатора и повысить Напряжение. Разность фаз в каждом случае равна или меньше 90 градусов.

Дополнительная литература: Фазовые и векторные диаграммы

2.1: Основная терминология и законы электричества

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

406376

• Дэвид Харви
• Университет ДеПау

Ток, \(I\), представляет собой движение заряда во времени и выражается в амперах, \(A\), где 1 ампер эквивалентен 1 кулону/сек. В этом разделе мы рассмотрим соглашение, используемое для описания токов в электрических цепях, и рассмотрим четыре закона электричества.

Обычные токи

Если мы соединим один конец провода с положительной клеммой батареи, а другой конец соединим с отрицательной клеммой той же батареи, то электроны будут двигаться по проводу, и по проводу будет течь ток. Электроны движутся от отрицательной клеммы батареи по проводу к положительной клемме батареи. Однако направление тока проходит от положительной клеммы батареи к отрицательной клемме батареи; то есть ток рассматривается как движение положительного заряда. Возможно, это покажется вам странным, но это просто отражение первоначального понимания тока, существовавшего до того, как был идентифицирован электрон. На рисунке \(\PageIndex{1}\) показана разница между этими двумя способами представления о текущем.

Рисунок \(\PageIndex{1}\). Два описания тока в электрической цепи. Условное обозначение токов:

Законы электричества

В этой главе нам важны четыре основных закона электричества: закон Ома, законы Кирхгофа и степенной закон. Давайте кратко рассмотрим каждый.

Закон Ома

Закон Ома объясняет взаимосвязь между током, \(I\), измеряемым в амперах (\(A\)), и сопротивлением, \(R\), измеряемым в омах (\(\Omega\)) , и потенциал, \(V\), измеренный в вольтах (\(V\)), и записывается как

\[V = I \times R \label{ohm} \]

Напряжение измеряется между любыми двумя точками цепи с помощью вольтметра.

Два закона Кирхгофа

Первый из двух законов Кирхгофа гласит, что сумма токов в любой точке цепи должна равняться нулю.

\[ \sum{I} = 0 \label{kirch2} \]

Второй закон гласит, что сумма напряжений в замкнутом контуре должна равняться нулю.

\[ \sum{V} = 0 \label{kirch3} \]

Степенной закон 92}{R} \label{power} \]

Примечание

Отличным ресурсом для этого и других разделов этой главы является Principles of Electronic Instrumentation , написанный A. James Diefenderfer и опубликованный W. B. Saunders Company, 1972.