Закон Ома для участка цепи. Закон Ома для полной электрической цепи
Открыт немецким учителем физики Георгом Омом в 1826 году.
�� Записывается следующей формулой: I = U / R.
Формула справедлива для постоянного тока, для переменного она имеет небольшие отличия!
Закон Ома для полной электрической цепи
�� Закон Ома для полной электрической сети звучит так: сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению.
Короткое замыкание — соединение концов участка цепи проводником, сопротивление которого очень мало по сравнению с сопротивлением участка цепи.
Мгновенное возрастание силы тока приводит к сильному нагреву, расплавлению металлов, а иногда и к пожарам.
�� Замечание: при коротком замыкании, когда R -> 0, сила тока возрастает в R/r раз.
Закон Ома для участка цепи
Закон Ома для участка цепи – полученный экспериментальным (эмпирическим) путём закон, который устанавливает связь силы тока на участке цепи с напряжением на концах этого участка и его сопротивлением. Строгая формулировка закона Ома для участка цепи записывается так: сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению на её участке и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.
Формула закона Ома для участка цепи записывается в следующем виде:
I – сила тока в проводнике [А];
U – электрическое напряжение (разность потенциалов) [В];
R – электрическое сопротивление (или просто сопротивление) проводника [Ом].
Исторически сложилось, что сопротивление R в законе Ома для участка цепи считается основной характеристикой проводника, так как зависит исключительно от параметров этого проводника. Необходимо отметить, что закон Ома в упомянутой форме справедлив для металлов и растворов (расплавов) электролитов и только для тех цепей, где нет реального источника тока или источник тока является идеальным. Идеальный источник тока – это такой источник, который не обладает собственным (внутренним) сопротивлением. Подробнее с законом Ома в применении к цепи с источником тока можно познакомится в нашей статье. Условимся считать положительным направлением слева направо (см. рисунок ниже). Тогда напряжение на участке равно разности потенциалов.
φ1 — потенциал в точке 1 (в начале участка);
φ2 — потенциал в точке 2 (а конце участка).
Если выполняется условие φ1 > φ2, то напряжение U > 0. Следовательно, линии напряженности в проводнике направлены от точки 1 к точке 2, а значит и ток течет в этом направлении. Именно такое направление тока будем считать положительным I > O.
Рассмотрим простейший пример определения сопротивления на участке цепи с помощью закона Ома. В результате эксперимента с электрической цепью амперметр (прибор, который показывает силу тока) показывает , а вольтметр . Необходимо определить сопротивление участка цепи .
По определению закона Ома для участка цепи
Изучая закон Ома для участка цепи в 8 классе школы, учителя часто задают ученикам следующие вопросы, чтобы закрепить пройденный материал:
Между какими величинами Закон Ома для участка цепи устанавливает зависимость?
— Правильный ответ: между силой тока [I], напряжением [U] и сопротивлением [R].
Отчего кроме напряжения зависит сила тока?
— Правильный ответ: От сопротивления
Как зависит сила тока от напряжения проводника?
— Правильный ответ: Прямо пропорционально
Как зависит сила тока от сопротивления?
— Правильный ответ: обратно пропорционально.
Данные вопросы задают для того, чтобы в 8 классе ученики смогли запомнить закон Ома для участки цепи, определение которого гласит, что сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах проводника, если при этом сопротивление проводника не меняется.
Закон ома для участка цепи формула
Уважаемый клиент!
Мы полностью обновили сайт, многие странички еще находятся в процессе переноса. Возможно на эту страничку попали из поисковых систем, где проиндексированы ссылки на разделы предыдущего сайта, который имеет немного другую структуру.
Мы Вам поможем найти то, зачем пришли!
“Каталог” , если хотели посмотреть предлагаемую продукцию
Хотели узнать о нас ? Тогда будет интересна страничка “О компании” .
Кстати, мы также производим товар, — “О производстве” или сразу в “Каталог НЭМЗ”
“Работа” для всех, кто хочет к нам в дружный коллектив
Чуть не забыли про наши “ Электромаркеты и торговые залы “ по всей России
Приятного Вам просмотра!
Закон Ома для полной цепи
Закон Ома для полного участка цепи: источник постоянного тока и вывод закона.
Рассмотрим источник постоянного тока, представленный сосудом с серной кислотой и внутри него – цинковым и угольным электродами. Под действием закона сохранения заряда цинк переходит в форму двухвалентных ионов, обретая отрицательный заряд. Для вывода закона Ома рассмотрим полный участок цепи, включая резистор, подключенный между электродами. Это приводит к установлению постоянного электрического тока: избыток электронов с цинкового электрода начинает движение к угольному. Химическая реакция влечет за собой работу A по передаче заряда q, которую можно выразить через ЭДС:
Также с учетом закона сохранения энергии эта работа расходуется на выделение тепла Q в нагрузке и в самом источнике:
Количество тепла, выделенное в источнике и нагрузке, определяется законом Джоуля-Ленца:
Q = I²• r • t, где r – сопротивление источника
Q = I²• R • t, где R – сопротивление нагрузки
Заряд q также можно выразить через силу тока I и время t:
Путем преобразований мы получаем выражение для ЭДС полной цепи:
ε • I • t = I²• r • t + I²• R • t
ε = I•r + I•R – из этого выражения выводится формула закона Ома для полной цепи:
Классическая формулировка закона Ома для полной цепи: сила тока полной цепи пропорциональна ЭДС и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.
В большинстве случаев сопротивление источника намного ниже сопротивления нагрузки: R ≫ r. В таких ситуациях приближенно можно считать ε ≈ U, а формула принимает вид уравнения закона Ома для участка цепи:
Интересно отметить, что изначально выбранные символы Георгом Омом отличаются от современных.
Закон Ома для переменного тока.
Рассмотрим случай токов, подчиняющихся гармоническому закону. В реальных цепях, помимо активной (резистивной) нагрузки, часто встречаются реактивные элементы: емкости и индуктивности, создавая колебательный контур. Эти элементы представляют реактивную составляющую нагрузки, усложняющую расчеты.
Рассмотрим последовательную цепь с резистором, конденсатором и катушкой в установившемся режиме, подключенную к источнику ЭДС с низким внутренним сопротивлением. Напряжение на резисторе и ток совпадают по направлению. В катушке возникает ЭДС индукции, противодействующая изменению напряжения, а в конденсаторе напряжение препятствует току. Фазы колебаний в них отличаются: в катушке напряжение опережает ток, в конденсаторе — наоборот.
За основу векторной диаграммы возьмем ток, так как он одинаков на всех элементах. В резисторе напряжение совпадает с током. В катушке — ЭДС индукции, а в конденсаторе — противодействие току.
Формула для результирующего напряжения:
U L = I ⋅ X L
U C = I ⋅ X C
где X C — емкостное сопротивление, X L — индуктивное сопротивление.
Полное сопротивление, называемое импедансом и обозначаемое Z, учитывает и активное и реактивное сопротивление. При установившемся режиме:
Z = √(R² + (X L — X C)²)
С учетом всех параметров можно записать закон Ома для полной цепи переменного тока:
Таким образом, закон Ома применяется не только для постоянного тока, но и для переменного тока, учитывая реактивные элементы и особенности колебательных контуров.