З а к о н О м а — э т о ф у н д а м е н т а л ь н ы й з а к о н э л е к т р о т е х н и к и , п оз в ол я ю щ и й п о н и м а т ь и п р о с ч и т ы в а т ь з а в и с и м о с т ь т ок а , н а п р я ж е н и я и с оп р о т и в л е н и я в э л е к т р и ч е с к и х ц е п я х .
З а к о н О м а м ож н о и с п ол ь з ов а т ь д л я в ы ч и с л е н и я л ю б ой и з и с к ом ы х в е л и ч и н , е с л и у ч е с т ь д в а о с т а в ш и х с я . Д л я э т ог о м ож н о и с п ол ь з ов а т ь т р е у г ол ь н и к О м а , г д е з а к р ы т а я в е л и ч и н а о п р е д е л я е т с я д в у м я д р у г и м и .
З а к о н О м а — о с н ов н о й закон в м и р е э л е к т р о т е х н и к и и е г о н е об х од и м о з н а т ь и у м е л о п р и м е н я т ь д л я р е ш е н и я п р а к т и ч е с к и х з а д а ч .
В этой статье мы рассмотрим закон Ома для участка цепи и расскажем, как использовать его для расчета параметров цепи.
Основным законом электротехники, при помощи которого можно изучать и рассчитывать электрические цепи, является закон Ома, устанавливающий соотношение между током, напряжением и сопротивлением. Необходимо отчетливо понимать его сущность и уметь правильно пользоваться им при решении практических задач. Часто в электротехнике допускаются ошибки из-за неумения правильно применить закон Ома.
Закон Ома для участка цепи гласит: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.
Если увеличить в несколько раз напряжение, действующее в электрической цепи, то ток в этой цепи увеличится во столько же раз. А если увеличить в несколько раз сопротивление цепи, то ток во столько же раз уменьшится. Подобно этому водяной поток в трубе тем больше, чем сильнее давление и чем меньше сопротивление, которое оказывает труба движению воды.
В популярной форме этот закон можно сформулировать следующим образом: чем выше напряжение при одном и том же сопротивлении, тем выше сила тока и в то же время чем выше сопротивление при одном и том же напряжении, тем ниже сила тока.
Чтобы выразить закон Ома математически наиболее просто, считают, что сопротивление проводника, в котором при напряжении 1 В проходит ток 1 А, равно 1 Ом.
Ток в амперах можно всегда определить, если разделить напряжение в вольтах на сопротивление в омах. Поэтому закон Ома для участка цепи записывается следующей формулой:
Магический треугольник
Любой участок или элемент электрической цепи можно охарактеризовать при помощи трёх характеристик: тока, напряжения и сопротивления.
Как использовать треугольник Ома: закрываем искомую величину — два других символа дадут формулу для её вычисления. Кстати, законом Ома называется только одна формула из треугольника – та, которая отражает зависимость тока от напряжения и сопротивления. Две другие формулы, хотя и являются её следствием, физического смысла не имеют.
Напряжение, Сопротивление, Сила тока. Проводник, РЕЗИСТОР, последовательное, параллельное соединение
Расчеты, выполняемые с помощью закона Ома для участка цепи, будут правильны в том случае, когда напряжение выражено в вольтах, сопротивление в омах и ток в амперах. Если используются кратные единицы измерений этих величин (например, миллиампер, милливольт, мегаом и т. д.), то их следует перевести соответственно в амперы, вольты и омы. Чтобы подчеркнуть это, иногда формулу закона Ома для участка цепи пишут так:
Можно также рассчитывать ток в миллиамперах и микроамперах, при этом напряжение должно быть выражено в вольтах, а сопротивление — в килоомах и мегаомах соответственно.
Открытие закона Ома
Георг Симон Ом был немецким физиком, жившим с 1789 по 1854 год. После школы он начал преподавать математику и физику, но все больше интересовался исследованиями в области электричества. В 1827 году он выступил с очень смелым заявлением о том, что ток, проходящий через электрическую цепь, прямо пропорционален напряжению.
Как связаны электрический ток, сопротивление и напряжение? Соотношения между этими величинами сегодня кажутся самоочевидными, но во времена их первооткрывателя Георга Ома доказать их было совсем не просто.
Коллеги-ученые с самого начала смеялись над этим просто сформулированным законом. Даже премия полученная Омом от Королевского общества в Лондоне в 1841 году не развеяла сомнений, хотя и принесла ее обладателю большую известность.
Георг Симон Ом (1789 — 1854)
Споры о справедливости закона Ома продолжались десятилетия после его смерти. Лишь через пятьдесят лет после публикации открытия закон Ома был окончательно подтвержден научной комиссией.
В 1881 году Международный физический конгресс в Париже решил, что единица электрического сопротивления будет называться омом.
Другие статьи про электричество в простом и доступном изложении:
Примеры применения закона Ома
Закон Ома справедлив для любого участка цепи. Если требуется определить ток в данном участке цепи, то необходимо напряжение, действующее на этом участке (рис. 1), разделить на сопротивление именно этого участка.
Рис 1. Применение закона Ома для участка цепи
Приведем пример расчета тока по закону Ома . Пусть требуется определить ток в лампе, имеющей сопротивление 2,5 Ом, если напряжение, приложенное к лампе, составляет 5 В. Разделив 5 В на 2,5 Ом, получим значение тока, равное 2 А. Во втором примере определим ток, который будет протекать под действием напряжения 500 В в цепи, сопротивление которой равно 0,5 МОм. Для этого выразим сопротивление в омах. Разделив 500 В на 500 000 Ом, найдем значение тока в цепи, которое равно 0,001 А или 1 мА.
Часто, зная ток и сопротивление, определяют с помощью закона Ома напряжение. Запишем формулу для определения напряжения
Из этой формулы видно, что напряжение на концах данного участка цепи прямо пропорционально току и сопротивлению . Смысл этой зависимости понять нетрудно. Если не изменять сопротивление участка цепи, то увеличить ток можно только путем увеличения напряжения. Значит при постоянном сопротивлении большему току соответствует большее напряжение. Если же надо получить один и тот же ток при различных сопротивлениях, то при большем сопротивлении должно быть соответственно большее напряжение.
Напряжение на участке цепи часто называют падением напряжения . Это нередко приводит к недоразумению. Многие думают, что падение напряжения есть какое-то потерянное ненужное напряжение. В действительности же понятия напряжение и падение напряжения равнозначны. Потери и падение напряжения — в чем различие?
Падение напряжения — постепенное падение потенциала вдоль цепи, по которой течет ток, обусловленное тем, что цепь обладает активным сопротивлением. По закону Ома падение напряжения в каком-либо участке цепи U равно произведению сопротивления этого участка цепи R на силу тока в нем I , т. е. U — RI. Таким образом, чем больше сопротивление участка цепи, тем больше падение напряжения в этом участке цепи при данной силе тока.
Расчет напряжения с помощью закона Ома можно показать на следующем примере. Пусть через участок цепи с сопротивлением 10 кОм проходит ток 5 мА и требуется определить напряжение на этом участке.
Умножив I = 0,005 А на R — 10 000 Ом, получим напряжение,равное 5 0 В. Можно было бы получить тот же результат, умножив 5 мА на 10 кОм: U = 50 В
В электронных устройствах ток обычно выражается в миллиамперах, а сопротивление — в килоомах. Поэтому удобно в расчетах по закону Ома применять именно эти единицы измерений.
По закону Ома рассчитывается также сопротивление, если известно напряжение и ток. Формула для этого случая пишется следующим образом: R = U/I.
Сопротивление всегда представляет собой отношение напряжения к току. Если напряжение увеличить или уменьшить в несколько раз, то ток увеличится или уменьшится в такое же число раз. Отношение напряжения к току, равное сопротивлению, остается неизменным.
Не следует понимать формулу для определения сопротивления в том смысле, что сопротивление данного проводника зависит оттока и напряжения. Известно, что оно зависит от длины, площади сечения и материала проводника. По внешнему виду формула для определения сопротивления напоминает формулу для расчета тока, но между ними имеется принципиальная разница.
Ток в данном участке цепи действительно зависит от напряжения и сопротивления и изменяется при их изменении. А сопротивление данного участка цепи является величиной постоянной, не зависящей от изменения напряжения и тока, но равной отношению этих величин.
Когда один и тот же ток проходит в двух участках цепи, а напряжения, приложенные к ним, различны, то ясно, что участок, к которому приложено большее напряжение, имеет соответственно большее сопротивление.
А если под действием одного и того же напряжения в двух разных участках цепи проходит различный ток, то меньший ток всегда будет на том участке, который имеет большее сопротивление. Все это вытекает из основной формулировки закона Ома для участка цепи, т. е. из того, что ток тем больше, чем больше напряжение и чем меньше сопротивление.
Расчет сопротивления с помощью закона Ома для участка цепи покажем на следующем примере. Пусть требуется найти сопротивление участка, через который при напряжении 40 В проходит ток 50 мА. Выразив ток в амперах, получим I = 0,05 А. Разделим 40 на 0,05 и найдем, что сопротивление составляет 800 Ом.
Закон Ома можно наглядно представить в виде так называемой вольт-амперной характеристики . Как известно, прямая пропорциональная зависимость между двумя величинами представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Такую зависимость принято называть линейной .
На рис. 2 показан в качестве примера график закона Ома для участка цепи с сопротивлением 100 Ом. По горизонтальной оси отложено напряжение в вольтах, а по вертикальной оси — ток в амперах. Масштаб тока и напряжения может быть выбран каким угодно. Прямая линия проведена так, что для любой ее точки отношение напряжения к току равно 100 Ом. Например, если U = 50 В, то I = 0,5 А и R = 50 : 0,5 = 100 Ом.
Рис. 2 . Закон Ома (вольт-амперная характеристика)
График закона Ома для отрицательных значений тока и напряжения имеет такой же вид. Это говорит о том, что ток в цепи проходит одинаково в обоих направлениях. Чем больше сопротивление, тем меньше получается ток при данном напряжении и тем более полого идет прямая.
Приборы, у которых вольт-амперная характеристика является прямой линией, проходящей через начало координат, т. е. сопротивление остается постоянным при изменении напряжения или тока, называются линейными приборами . Применяют также термины линейные цепи, линейные сопротивления.
Существуют также приборы, у которых сопротивление изменяется при изменении напряжения или тока. Тогда зависимость между током и напряжением выражается не по закону Ома, а более сложно. Для таких приборов вольт-амперная характеристика не будет прямой линией, проходящей через начало координат, а является либо кривой, либо ломаной линией. Эти приборы называются нелинейными .
Кроме закона Ома для участка цепи также существует обобщенный закон Ома (закон для полной цепи) определяет связь между основными электрическими величинами на участке цепи постоянного тока, содержащего резистор и идеальный источник ЭДС: Закон Ома для полной цепи
Мнемоническая диаграмма для закона Ома
Что нужно знать о законе Ома для контрольной или экзамена?
Все проводники оказывают некоторое сопротивление прохождению электрического тока. Тогда конкретное сопротивление зависит от нескольких факторов. Решающее значение имеет материал, из которого изготовлен проводник, а также его длина и толщина (соответственно величина площади перпендикулярного сечения).
Важно знать, что электрический ток, напряжение и сопротивление являются тесно связанными величинами. Закон Ома гласит, что электрический ток (I) прямо пропорционален напряжению (U) в электрической цепи с постоянным сопротивлением (R). Следовательно, электрическое сопротивление можно понимать как константу пропорциональности между током и напряжением.
- Связь между электрическим током, напряжением и сопротивлением в простой электрической цепи была открыта немецким физиком Георгом Симоном Омом в 1826 году.
- Закон Ома гласит, что электрический ток в цепи прямо пропорционален электрическому напряжению.
- Единицей электрического тока является Ампер [А].
- Электрический ток – это упорядоченное движение электрически заряженных частиц. Его можно измерить амперметром.
- Единицей электрического сопротивления является Ом [Ом].
- Электрическое сопротивление — это величина, выражающая способность проводника проводить электрический ток.
- 1 Ом — это значение электрического сопротивления, при котором создается падение 1 В при токе 1 А.
- Единицей электрического напряжения в системе СИ является 1 вольт [В].
- В разветвленной электрической цепи резисторы соединены рядом друг с другом. Когда электрический ток, протекающий через резистор, увеличивается вдвое, его электрическое сопротивление не изменяется.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Сопротивление зависит от размеров проводника
Еще один важный фактор, влияющий на величину сопротивления — это размеры самого проводника, по которому проходит электрический ток. Чем длиннее проводник и чем меньше его поперечное сечение, тем выше его сопротивление. Это можно объяснить тем, что при увеличении длины и уменьшении сечения возрастает количество столкновений электронов с атомами материала проводника, что затрудняет прохождение тока.
Температура тоже имеет значение
На величину сопротивления влияет и температура проводника. При повышении температуры интенсивность теплового движения атомов возрастает, и они чаще сталкиваются с движущимися электронами. Это приводит к увеличению сопротивления большинства проводниковых материалов.
Таким образом, подводя итог, от чего зависит сопротивление, можно сказать, что на него влияют: материал проводника, его размеры (длина и поперечное сечение) и температура.
Резисторы, ток и напряжение
В этой статье мы рассмотрим резистор и его взаимодействие с напряжением и током, проходящим через него. Вы узнаете, как рассчитать резистор с помощью специальных формул. В статье также показано, как специальные резисторы могут быть использованы в качестве датчика света и температуры. Представление об электричестве Новичок должен быть в состоянии представить себе электрический ток. Даже если вы поняли, что электричество состоит из электронов, движущихся по проводнику, это все еще очень трудно четко представить себе. Вот почему я предлагаю эту простую аналогию с водной системой, которую любой желающий может легко представить себе и понять, не вникая в законы. 
Обратите внимание, как электрический ток похож на поток воды из полного резервуара (высокого напряжения) в пустой(низкое напряжение). В этой простой аналогии воды с электрическим током, клапан аналогичен токоограничительному резистору.
Из этой аналогии можно вывести некоторые правила, которые вы должны запомнить навсегда:
— Сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает
— Для того чтобы протекал ток, на концах проводника должны быть разные потенциалы.
— Количество воды в двух сосудах можно сравнить с зарядом батареи. Когда уровень воды в разных сосудах станет одинаковым, она перестанет течь, и при разряде аккумулятора, разницы между электродами не будет и ток перестанет течь.
— Электрический ток будет увеличиваться при уменьшении сопротивления, как и скорость потока воды будет увеличиваться с уменьшением сопротивления клапана. Я мог бы написать гораздо больше умозаключений на основе этой простой аналогии, но они описаны в законе Ома ниже. Резистор 
Резисторы могут быть использованы для контроля и ограничения тока, следовательно, основным параметром резистора является его сопротивление, которое измеряется в Омах. Не следует забывать о мощности резистора, которая измеряется в ваттах (Вт), и показывает, какое количество энергии резистор может рассеять без перегрева и выгорания. Важно также отметить, что резисторы используются не только для ограничения тока, они также могут быть использованы в качестве делителя напряжения для получения низкого напряжения из большего. Некоторые датчики основаны на том, что сопротивление варьируется в зависимости от освещённости, температуры или механического воздействия, об этом подробно написано в конце статьи. Закон Ома 
Понятно, что эти 3 формулы выведены из основной формулы закона Ома, но их надо выучить для понимания более сложных формул и схем. Вы должны быть в состоянии понять и представить себе смысл любой из этих формул. Например, во второй формуле показано, что увеличение напряжения без изменения сопротивления приведет к росту тока. Тем не менее, увеличение тока не увеличит напряжение (хотя это математически верно), потому что напряжение — это разность потенциалов, которая будет создавать электрический ток, а не наоборот (см. аналогию с 2 емкостями для воды). Формула 3 может использоваться для вычисления сопротивления токоограничивающего резистора при известном напряжении и токе. Это лишь примеры, показывающие важность этого правила. Вы сами узнаете, как использовать их после прочтения статьи. Последовательное и параллельное соединение резисторов Понимание последствий параллельного или последовательного подключения резисторов очень важно и поможет вам понять и упростить схемы с помощью этих простых формул для последовательного и параллельного сопротивления: 
В этом примере схемы, R1 и R2 соединены параллельно, и могут быть заменены одним резистором R3 в соответствии с формулой:
В случае с 2-мя параллельно соединёнными резисторами, формулу можно записать так:
Кроме того, что эту формулу можно использовать для упрощения схем, она может быть использована для создания номиналов резисторов, которых у вас нет.
Отметим также, что значение R3 будет всегда меньше, чем у 2 других эквивалентных резисторов, так как добавление параллельных резисторов обеспечивает дополнительные пути
электрическому току, снижая общее сопротивление цепи. 
Последовательно соединённые резисторы могут быть заменены одним резистором, значение которого будет равно сумме этих двух, в связи с тем, что это соединение обеспечивает дополнительное сопротивление тока. Таким образом, эквивалентное сопротивление R3 очень просто вычисляется: R3=R1+R2 В интернете есть удобные он-лайн калькуляторы для расчета последовательного и параллельного соединения резисторов. Токоограничивающий резистор 
Самая основная роль токоограничивающих резисторов — это контроль тока, который будет протекать через устройство или проводник. Для понимания их работы, давайте сначала разберём простую схему, где лампа непосредственно подключена к 9В батареи. Лампа, как и любое другое устройство, которое потребляет электроэнергию для выполнения определенной задачи (например, светоизлучение) имеет внутреннее сопротивление, которое определяет его текущее потребление. Таким образом, отныне, любое устройство может быть заменено на эквивалентное сопротивление. 
Теперь, когда лампа будет рассматриваться как резистор, мы можем использовать закон Ома для расчета тока, проходящего через него. Закон Ома гласит, что ток, проходящий через резистор равен разности напряжений на нем, поделенное на сопротивление резистора: I=V/R или точнее так:
I=(V1-V2)/R
где (V1-V2) является разностью напряжений до и после резистора. 
Теперь обратите внимание на рисунок выше, где добавлен токоограничительный резистор. Он будет ограничивать ток идущий к лампе, как это следует из названия. Вы можете контролировать, количество тока протекающего через лампу, просто выбрав правильное значение R1. Большой резистор будет сильно снижать ток, а небольшой резистор менее сильно (так же, как в нашей аналогии с водой). Математически это запишется так:
Из формулы следует, что ток уменьшится, если значение R1 увеличится. Таким образом, дополнительное сопротивление может быть использовано для ограничения тока. Однако важно отметить, что это приводит к нагреву резистора, и вы должны правильно рассчитать его мощность, о чем будет написано дальше. Вы можете воспользоваться он-лайн калькулятором для расчета токоограничительного резистора светодиода. Резисторы как делитель напряжения 
Как следует из названия, резисторы могут быть использованы в качестве делителя напряжения, другими словами, они могут быть использованы для уменьшения напряжения путем деления его. Формула:
Если оба резистора имеют одинаковое значение (R1=R2=R), то формулу можно записать так:
Другой распространенный тип делителя, когда один резистор подключен к земле (0В), как показано на рисунке 6B.
Заменив Vb на 0 в формуле 6А, получаем:
Узловой анализ Теперь, когда вы начинаете работать с электронными схемами, важно уметь их анализировать и рассчитывать все необходимые напряжения, токи и сопротивления. Есть много способов для изучения электронных схем, и одним из наиболее распространенных методов является узловой, где вы просто применяете набор правил, и рассчитываете шаг за шагом все необходимые переменные. Упрощенные правила узлового анализа Определение узла 
Узел – это любая точка соединения в цепи. Точки, которые связаны друг с другом, без других компонентов между ними рассматриваются как единый узел. Таким образом, бесконечное число проводников в одну точку считаются одним узлом. Все точки, которые сгруппированы в один узел, имеют одинаковые напряжения. Определение ветви 
Ветвь представляет собой набор из 1 и более компонентов, соединенных последовательно, и все компоненты, которые подсоединены последовательно к этой цепи, рассматриваются как одна ветвь. 
Все напряжения обычно измеряются относительно земли напряжение на которой всегда равно 0 вольт. Ток всегда течет от узла с более высоким напряжением на узел с более низким. Напряжение на узле может быть высчитано из напряжения около узла, с помощью формулы:
V1-V2=I1*(R1)
Перенесем:
V2=V1-(I1*R1)
Где V2 является искомым напряжением, V1 является опорным напряжением, которое известно, I1 ток, протекающий от узла 1 к узлу 2 и R1 представляет собой сопротивление между 2 узлами. Точно так же, как и в законе Ома, ток ответвления можно определить, если напряжение 2х соседних узлах и сопротивление известно:
I 1=(V1-V2)/R1 Текущий входящий ток узла равен текущему выходящему току, таким образом, это можно записать так: I 1+ I3=I2 Важно, чтобы вы были в состоянии понимать смысл этих простых формул. Например, на рисунке выше, ток протекает от V1 до V2, и, следовательно, напряжение V2 должно быть меньше, чем V1.
Используя соответствующие правила в нужный момент, вы сможете быстро и легко проанализировать схему и понять её. Это умение достигается практикой и опытом. Расчет необходимой мощности резистора При покупке резистора вам могут задать вопрос: «Резисторы какой мощности вы хотите?» или могут просто дать 0.25Вт резисторы, поскольку они являются наиболее популярными.
Пока вы работаете с сопротивлением больше 220 Ом, и ваш блок питания обеспечивает 9В или меньше, можно работать с 0.125Вт или 0.25Вт резисторами. Но если напряжение более 10В или значение сопротивления менее 220 Ом, вы должны рассчитать мощность резистора, или он может сгореть и испортить прибор. Чтобы вычислить необходимую мощность резистора, вы должны знать напряжение через резистор (V) и ток, протекающий через него (I):
P=I*V
где ток измеряется в амперах (А), напряжение в вольтах (В) и Р — рассеиваемая мощность в ваттах (Вт) На фото предоставлены резисторы различной мощности, в основном они отличаются размером. 
Разновидности резисторов Резисторы могут быть разными, начиная от простых переменных резисторов (потенциометров) до реагирующих на температуру, свет и давление. Некоторые из них будут обсуждаться в этом разделе. Переменный резистор (потенциометр) 
На рисунке выше показано схематическое изображение переменного резистора. Он часто упоминается как потенциометр, потому что он может быть использован в качестве делителя напряжения. 
Они различаются по размеру и форме, но все работают одинаково. Выводы справа и слева эквивалентны фиксированной точке (например, Va и Vb на рисунке выше слева), а средний вывод является подвижной частью потенциометра, а также используется для изменения соотношения сопротивления на левом и правом выводах. Следовательно, потенциометр относится к делителям напряжения, которым можно выставить любое напряжение от Va к Vb.
Кроме того, переменный резистор может быть использован как тока ограничивающий путем соединения выводов Vout и Vb, как на рисунке выше (справа). Представьте себе, как ток будет течь через сопротивление от левого вывода к правому, пока не достигнет подвижной части, и пойдет по ней, при этом, на вторую часть пойдет очень мало тока. Таким образом, вы можете использовать потенциометр для регулировки тока любых электронных компонентов, например лампы. LDR (светочувствительные резисторы) и термисторы Есть много датчиков основанных на резисторах, которые реагируют на свет, температуру или давление. Большинство из них включаются как часть делителя напряжения, которое изменяется в зависимости от сопротивления резисторов, изменяющегося под воздействием внешних факторов. 
Терморезисторы 
Фоторезистор (LDR) Как вы можете видеть на рисунке 11A, фоторезисторы различаются по размеру, но все они являются резисторами, сопротивление которых уменьшается под воздействием света и увеличивается в темноте. К сожалению, фоторезисторы достаточно медленно реагируют на изменение уровня освещённости, имеют достаточно низкую точность, но очень просты в использовании и популярны. Как правило, сопротивление фоторезисторов может варьироваться от 50 Ом при солнце, до более чем 10МОм в абсолютной темноте. 
Как мы уже говорили, изменение сопротивления изменяет напряжение с делителя. Выходное напряжение можно рассчитать по формуле:
Если предположить, что сопротивление LDR изменяется от 10 МОм до 50 Ом, то Vout будет соответственно от 0.005В до 4.975В. Термистор похож на фоторезистор, тем не менее, термисторы имею гораздо больше типов, чем фоторезисторы, например, термистор может быть либо с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), сопротивление которого уменьшается с повышением температуры, или положительным температурным коэффициентом (PTC), сопротивление которого будет увеличиваться с повышением температуры. Сейчас термисторы реагируют на изменение параметров среды очень быстро и точно. Схемотехническое обозначение резисторов 
Про определение номинала резистора используя цветовую маркировку можно почитать здесь. Оригинал статьи
Теги:
Шпакунов А. 
Опубликована: 2012 г. 
0 
2
Вознаградить Я собрал 0 2
Закон Ома
Описание закона Ома
Закон Ома – это основной закон электрической цепи, который описывает связь между напряжением, силой тока и электрическим сопротивлением. Согласно закону Ома, сила тока (I) в электрической цепи прямо пропорциональна напряжению (U) и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению (R).
Математическая формула закона Ома
Математически закон Ома записывается следующей формулой:
- I – сила тока, измеряемая в амперах (A)
- U – напряжение, измеряемое в вольтах (V)
- R – электрическое сопротивление, измеряемое в омах (Ω)
Примеры применения закона Ома
Закон Ома применяется во множестве устройств и ситуаций. Например:
- При подключении лампочки к источнику питания, сила тока, протекающего через лампочку, будет зависеть от напряжения и сопротивления лампочки.
- При использовании электрического нагревателя, сила тока, протекающего через нагреватель, будет зависеть от напряжения и сопротивления нагревателя.
- При расчете электрической цепи, можно использовать закон Ома для определения силы тока, напряжения или сопротивления.
Единицы измерения напряжения и электрического сопротивления
Вольт
Вольт (V) – это единица измерения напряжения. Она обозначает силу электрического поля, которая действует на электрический заряд в электрической цепи. Например, напряжение батареи может быть измерено в вольтах.
Ом
Ом (Ω) – это единица измерения электрического сопротивления. Она обозначает сопротивление, которое представляет собой препятствие для протекания электрического тока в электрической цепи. Например, сопротивление лампочки может быть измерено в омах.
Множители единиц измерения
Для удобства измерения больших и малых значений напряжения и сопротивления, используются множители единиц измерения. Например:
- Кило (k) – это множитель, который увеличивает значение на тысячу. Например, 1 киловольт (1 kV) равен 1000 вольтам.
- Мега (M) – это множитель, который увеличивает значение на миллион. Например, 1 мегаом (1 MOhm) равен 1000000 омам.
- Микро (μ) – это множитель, который уменьшает значение на миллион. Например, 1 микровольт (1 μV) равен 0.000001 вольта.
Использование множителей позволяет удобно работать с различными значениями напряжения и сопротивления в электрических цепях.
Закон Ома для участка цепи
Опытным путем исследователь установил взаимосвязь характеристик электрической цепи. Классическая формулировка закона Ома звучит так:
«Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению».
Формула закона Ома для участка цепи I = U R
- I – сила тока, измеряемая в Амперах (А),
- U – напряжение, измеренное в Вольтах (В),
- R – сопротивление, измеряемое в Омах (Ом).
В таком виде закон Ома приведен в школьных учебниках физики.
Согласно этой простой формуле, для определения уровня тока в проводнике достаточно величину напряжения на его сторонах разделить на некий условно постоянный коэффициент, то есть на сопротивление.
Почему «условно»? Потому что величина сопротивления может меняться в зависимости от температуры.
Поэтому, кстати, лампы накаливания чаще всего перегорают при включении.
Сопротивление холодной спирали ниже, чем нагретой, скачок тока при подаче напряжения вызывает ее резкое расширение и разрыв.
Но если этот момент преодолен и нить накала уцелела, то ее сопротивление растет, и ток ограничивается. А при температуре жидкого гелия, например, сопротивление падает до нуля, наступает сверхпроводимость.
Закон Ома для замкнутой полной цепи
Предыдущая формулировка годится только для участка цепи, где отсутствует сам источник электродвижущей силы.
В реальности ток течет по замкнутому контуру, где обязательно есть батарея или генератор, имеющий собственное внутреннее сопротивление.
Поэтому формула закона Ома для полной цепи выглядит несколько сложнее.
Формула закона Ома для замкнутой полной цепи I = ε/(r+R)
- I – сила тока, измеряемая в Амперах (А),
- Е – электродвижущая сила, измеренная в Вольтах (В),
- R – сопротивление, измеряемое в Омах (Ом),
- r – внутреннее сопротивление источника ЭДС.
Применение закона Ома
Георг Ом дал в руки инженеров средство для решения задач, связанных с электрическими цепями.
Тепловые и световые приборы, электродвигатели, генераторы, линии электропередач, кабели связи рассчитываются на основе этой простой формулы.
Нет такой области электротехники, где она не находит применения.
Даже в радиотехнике используется закон Ома, но в дифференциальной форме.
«Все гениальное – просто», как считали Еврипид, Леонардо да Винчи, Наполеон Бонапарт и Альберт Эйнштейн, несомненные гении. Закон Ома целиком и полностью подтверждает эту истину.
Как сопротивление может влиять на напряжение?
Чем больше сопротивление подключенного в цепь прибора, тем больше напряжение. Как на молекулярном уровне сопротивление влияет на напряжение? Поправьте если не прав, я новичок.
- Вопрос задан более трёх лет назад
- 8847 просмотров
Комментировать
Решения вопроса 1
Любые ответы на любые вопросы
Судя по вашим вопросам, вам следует полистать учебники по физике, с 7 по 11 класс средней общеобразовательной школы.
Написанное вами в тексте вопроса утверждение является следствием закона Ома для полной цепи, но не является первичным утверждением, из которого легко объяснить природу электрического сопротивления.
Самый простой для понимания случай — это электрическое сопротивление металла:
Высокая электропроводность металлов связана с тем, что в них имеется большое количество носителей тока — электронов проводимости, образующихся из валентных электронов атомов металла, которые не принадлежат определённому атому. Электрический ток в металле возникает под действием внешнего электрического поля, которое вызывает упорядоченное движение электронов. Движущиеся под действием поля электроны рассеиваются на неоднородностях ионной решётки (на примесях, дефектах решётки, а также нарушениях периодической структуры, связанной с тепловыми колебаниями ионов). При этом электроны теряют импульс, а энергия их движения преобразуются во внутреннюю энергию кристаллической решётки, что и приводит к нагреванию проводника при прохождении по нему электрического тока.
В других средах (полупроводниках, диэлектриках, электролитах, неполярных жидкостях, газах и т. д.) в зависимости от природы носителей заряда физическая причина сопротивления может быть иной. Линейная зависимость, выраженная законом Ома, соблюдается не во всех случаях.
Эти из википедии.
Для удобства рассуждения примем, что первично в данном случае напряжение — оно формирует электрическое поле, которое заставляет носители заряда протискиваться через вещество. В зависимости от того, насколько проводимо это вещество, формируется ток той или иной силы
Иногда полезно использовать водопроводную аналогию — в данном случае — сопротивление — не до конца открытый водяной кран, а напряжение — избыточное к атмоферному давление в трубе до крана и после крана.
Напряжение на сопротивлении — это разность избыточных давлений. Таким образом, когда кран перекрыт — величина этой разности равна давлению в водопроводе, постепенно открывая кран, мы уменьшаем разность избыточных давлений, при полном открытии — до нуля.
Ответ написан более трёх лет назад
Нравится 5 1 комментарий
Спасибо. Ещё нахожусь на стадии средней образовательной школы.
Ответы на вопрос 2
Программист, энтузиаст
А мне нравится другая метафора.
Представьте, что у вас в школе есть длинный коридор (это проводник).
Коридор полон слоняющихся в нём туда-сюда школьников (это электроны). В среднем в коридоре ток равен нулю.
Вдруг (прозвенел звонок) и в коридор с одного конца стали ломиться новые школьники, движимые желанием идти нахрен подальще от класса (минус «батарейки»). Напор школьников — это потенциал. Он разный в начале и в конце коридора.
Школьники давят с одного конца, а второй конц коридора открыт на улицу (плюс).
Разница потенциалов (напоров) между началом и концом коридора — это напряжение.
Представьте, что перед звонком в коридоре хаотично расставили стулья.
Стулья мешают — это сопротивление. Школьники спотыкаются, ломают стулья, накаляют обстановочку (часть энергии желания школьников погулять тратится на это).
Чем больше стульев, тем больше разница давления школьников между началом и концом коридора.
Это был закон Ома для участка цепи.
На примере школьников проще объяснять, чем на примере гидравлики. Так можно рассказать и про полупроводники, транзисторы, правило Кирхгофа. да что угодно.
Ответ написан более трёх лет назад
Нравится 14 16 комментариев
Что в этой метафоре сила тока?
uvelichitel, сила тока = сколько школьников пройдут через дверь в конце коридора за 1 секунду
Boris Korobkov, ну или через сечение коридора, да.
С помощью закона Ома можно рассчитать ток в цепи. Силой тока будет ток который будет в конце цепи или в начале? Или который максимум может пройти через цепь?
totorialman, Сила тока в цепи всегда одинаковая. Школьники идут плотнячком, сгуститься или разрядиться они не могут (особые такие школьники). В цепи у нас нет ёмкостей (конденсаторов), где школьники могли бы скапливаться. Поэтому ток во всех точках коридора будет одинаков. Сколько школьников «выщелкнулось» через выход, столько защёлкнулось на входе.
Сергей Паньков, А за счёт чего совершается работа допустим лампочки в цепи?
totorialman, У коридора низкое сопротивление. Стульев там мало, школьники плотной толпой протекают через него без особых помех и грохота.
Но если где-то в коридоре сделать участок с бОльшим сопротивлением (сильнее загромождённый стульями), школьники через него просачиваются с большим грохотом.
Страшная толчея и бедлам в этом сужении может вовсе привести к обрушению. Узкое место будет вовсе завалено обломками. Сопротивление участка вырастет до бесконечности и ток школьников прекратится вовсе.
Напряжение по краям «разорванного» участка станет почти таким же как по краям большого просторного коридора. Почти — это за вычетом мизерного падения напряжения на ненулевом, всё же, сопротивлении этого просторного коридора. Но речь не об этом.
Грохот и беспорядок в узком месте — это и есть работа. Спираль лампочки — это часть проводника, которая накаляется (из-за тока) до свечения.
Падение напряжения на нагрузке — это разность потенциалов (давления толпы) до и после «сужения».
В какой-то момент метафора с дальнейшим уточнением начинает себя исчерпывать.
Школьники у нас уже малосжимаемая жесткая жидкость. Тут гидравлика уже выглядит куда привычнее. Вода почти не сжимаема и не растяжима, в отличие от школьников. Давайте дальше понимать на гидравлике.
Если вы пользовались кёрхером, то знаете. что струя из него вылетает тёплая или даже горячая потому, что проходя под большим давлением через узкое отверстие вода трётся о его стенки очень интенсивно и нагревает их. Ток (количество воды за единицу времени проходящее через сечение), очевидно, одинаковый что вначале шланга кёрхера, что в любом его месте. Воде-то деться больше некуда и взяться лишней не откуда, кроме как идти от начала канала до конца.
Нагревание сопла (и любого сужения в канале) это неизбежность. Спираль лампы накаливания — это такое же узкое место, через которое проходит за единицу времени такое же количество электронов, как через толстые провода до и после лампочки.
Работа — это энергия. Ток — это скорость протекания (литров за секунду; Кулонов за секунду).
Мы упоминали, что расход воды в каждом сечении нашего шланга одинаков. Но самая большая работа (нагревание) совершается в узком месте (в сопле, в спирали). Это потому, что там большое сопротивление. Много энергии тратится на нагрев. От этого есть разница давления (потенциалов) до и после сужения .
Насосу, который толкает жидкость в этой системе, трудно. Он совершает работу и эта работа (=энергия) тратится на протяжении шланга, и большая часть в сужении на нагрев.
Вот тут все нужные формулы про это.
Формулировка и объяснение закона Ома
Закон немецкого учителя Георга Ома очень прост. Он гласит:
Сила тока на участке цепи прямо пропорционально напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.
Георг Ом вывел этот закон экспериментально (эмпирически) в 1826 году. Естественно, чем больше сопротивление участка цепи, тем меньше будет сила тока. Соответственно, чем больше напряжение, тем и ток будет больше.
Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы
Данная формулировка закона Ома – самая простая и подходит для участка цепи. Говоря «участок цепи» мы подразумеваем, что это однородный участок, на котором нет источников тока с ЭДС. Говоря проще, этот участок содержит какое-то сопротивление, но на нем нет батарейки, обеспечивающей сам ток.
Если рассматривать закон Ома для полной цепи, формулировка его будет немного иной.
Пусть у нас есть цепь, в ней есть источник тока, создающий напряжение, и какое-то сопротивление.
Закон запишется в следующем виде:
Объяснение закона Ома для полой цепи принципиально не отличается от объяснения для участка цепи. Как видим, сопротивление складывается из собственно сопротивления и внутреннего сопротивления источника тока, а вместо напряжения в формуле фигурирует электродвижущая сила источника.
Кстати, о том, что такое что такое ЭДС, читайте в нашей отдельной статье.
Как понять закон Ома?
Чтобы интуитивно понять закон Ома, обратимся к аналогии представления тока в виде жидкости. Именно так думал Георг Ом, когда проводил опыты, благодаря которым был открыт закон, названный его именем.
Представим, что ток – это не движение частиц-носителей заряда в проводнике, а движение потока воды в трубе. Сначала воду насосом поднимают на водокачку, а оттуда, под действием потенциальной энергии, она стремиться вниз и течет по трубе. Причем, чем выше насос закачает воду, тем быстрее она потечет в трубе.
Отсюда следует вывод, что скорость потока воды (сила тока в проводе) будет тем больше, чем больше потенциальная энергия воды (разность потенциалов)
Сила тока прямо пропорциональна напряжению.
Теперь обратимся к сопротивлению. Гидравлическое сопротивление – это сопротивление трубы, обусловленное ее диаметром и шероховатостью стенок. Логично предположить, что чем больше диаметр, тем меньше сопротивление трубы, и тем большее количество воды (больший ток) протечет через ее сечение.
Сила тока обратно пропорциональна сопротивлению.
Такую аналогию можно проводить лишь для принципиального понимания закона Ома, так как его первозданный вид – на самом деле довольно грубое приближение, которое, тем не менее, находит отличное применение на практике.
В действительности, сопротивление вещества обусловлено колебанием атомов кристаллической решетки, а ток – движением свободных носителей заряда. В металлах свободными носителями являются электроны, сорвавшиеся с атомных орбит.
В данной статье мы постарались дать простое объяснение закона Ома. Знание этих на первый взгляд простых вещей может сослужить Вам неплохую службу на экзамене. Конечно, мы привели его простейшую формулировку закона Ома и не будем сейчас лезть в дебри высшей физики, разбираясь с активным и реактивным сопротивлениями и прочими тонкостями.
Если у Вас возникнет такая необходимость, Вам с удовольствием помогут сотрудники нашего студенческого сервиса. А напоследок предлагаем Вам посмотреть интересное видео про закон Ома. Это действительно познавательно!
Мы поможем сдать на отлично и без пересдач
- Контрольная работа от 1 дня / от 120 р. Узнать стоимость
- Дипломная работа от 7 дней / от 9540 р. Узнать стоимость
- Курсовая работа от 5 дней / от 2160 р. Узнать стоимость
- Реферат от 1 дня / от 840 р. Узнать стоимость
Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.
