Закон Ома связывает величину напряжения (либо ЭДС) и силы тока в цепях, обладающих сопротивлением.
Существует два варианта закона Ома — для участка цепи и для всей цепи.
- 1 Закон Ома для участка цепи
- 2 Закон Ома для всей цепи
- 3 Закон Ома для переменного тока
- 4 «Реактивный» закон Ома
- 5 Закон Ома для комплексных амплитуд
Закон Ома для участка цепи [ ]
Закон Ома для участка цепи гласит, что сила тока в участке цепи помноженная на сопротивление участка равна напряжению между его концами.
U — напряжение между концами участка цепи, I — сила тока, протекающий через участок цепи, R — сопротивление участка цепи.
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.
Как ВЖИВУЮ увидеть закон Ома? #секрет #энерголикбез #тайна
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.
Сколько всего законов Ома в физике?
Существует два закона Ома:
- Закон Ома для участка цепи.
- Закон Ома для полной (замкнутой) цепи.
Первый связывает сопротивление участка, силу тока в нём и разность потенциалов (напряжение) на его концах.
Кроме того, в нем отражено наличие в цепи источника тока.
Второй учитывает и потребителей электрического тока (электрические лампы, обогреватели, телевизоры и так далее), и его источники (генераторы, батарейки, аккумуляторы).
Дело в том, что любой источник тока обладает внутренним сопротивление, которое влияет на силу тока.
Именно это и учитывается в законе Ома для полной (замкнутой) цепи.
При каких условиях выполняется закон Ома?
Согласно закону Ома, существует линейная зависимость между силой тока в участке цепи и напряжением на его концах. Он отлично выполняется для металлических проводников при любых напряжениях, а вот для тока в вакууме, газе, растворах или расплавах электролитов, полупроводниках линейная зависимость нарушается, и применять закон Ома в том виде, в котором его изучают в школьном курсе, уже нельзя.
Трудно переоценить значимость этого закона. Он позволил производить расчет электрических цепей, без которых практически невозможно представить жизнь современного человека, так как они лежат в основе любого электроприбора, начиная от обычной лампы накаливания и заканчивая самыми современными компьютерами.
Закон Ома
Зако́н О́ма, линейная зависимость между силой тока I I I на участке электрической цепи и электрическим напряжением U U U на этом же участке: U = R I U = RI U = R I . Коэффициент пропорциональности R R R – электрическое (омическое) сопротивление – зависит от материала, температуры и геометрических размеров проводника. Закон Ома установлен Г. C. Омом в 1826 г.
Если постоянный электрический ток течёт между точками 1 и 2, то U = ϕ 1 − ϕ 2 + ε 12 U= phi_1 — phi_2 + varepsilon_ U = ϕ 1 − ϕ 2 + ε 12 , где ϕ 1 phi_1 ϕ 1 и ϕ 2 phi _2 ϕ 2 – электрические потенциалы в точках 1 и 2; ε 12 varepsilon_ ε 12 – электродвижущая сила (эдс) на участке 1–2. Для замкнутой электрической цепи ϕ 1 = ϕ 2 phi_1=phi_2 ϕ 1 = ϕ 2 и закон Ома принимает вид: ε = R I varepsilon=RI ε = R I , где ε varepsilon ε – сумма всех эдс, действующих в замкнутой цепи, R R R – полное сопротивление замкнутой цепи, включающее внутреннее сопротивление источников эдс. Закон Ома обобщается на случай разветвлённых электрических цепей .
Закон Ома может быть записан также в дифференциальной форме для произвольной точки проводника: j = 1 ρ ( E + E ∗ ) = σ ( E + E ∗ ) , boldsymbol j=frac(boldsymbol E+ boldsymbol E^*)=sigma(boldsymbol E+ boldsymbol E^*), j = ρ 1 ( E + E ∗ ) = σ ( E + E ∗ ) , где j j j – плотность электрического тока, E E E – напряжённость электростатического поля, E E E * – напряжённость поля сторонних сил (численно равна сторонней силе, действующей на единичный положительный заряд ), ρ rho ρ – удельное электрическое сопротивление, σ σ σ – удельная электрическая проводимость . Если сторонние силы отсутствуют, то j j j и E E E совпадают по направлению. В анизотропных средах (монокристаллические проводники , проводники в магнитном поле ) направления векторов j j j и E E E в общем случае не совпадают, а σ σ σ является тензором. Для цилиндрических проводников R R R и σ σ σ связаны соотношением R = l / ( S σ ) R = l/(Sσ) R = l / ( S σ ) , где l l l – длина проводника, S S S – площадь его поперечного сечения.
Закон Ома обобщается также на случай переменных синусоидальных квазистационарных токов . Если в участке электрической цепи протекает синусоидальный ток с круговой частотой ω ω ω , а сама цепь содержит ёмкость C C C и индуктивность L L L , то закон Ома записывается в комплексном виде: U ^ = Z ^ I ^ , hat U = hat Z hat I, U ^ = Z ^ I ^ , где U ^ hat U U ^ , I ^ hat I I ^ – комплексные напряжение и ток, зависящие от времени t t t по закону U ^ = U e i ω t hat U=Ue^ U ^ = U e iω t , I ^ = I e i ω t hat I=Ie^ I ^ = I e iω t ; Z ^ = R + i ( ω L − 1 / ( ω C ) ) hat Z=R + i(omega L — 1/(omega C)) Z ^ = R + i ( ω L − 1/ ( ω C )) – комплексное сопротивление, или импеданс . Мнимая часть импеданса называется реактивным сопротивлением, а действительная – активным сопротивлением. При этом истинные значения тока и напряжения равны действительным частям от их комплексных значений: I = Re I ^ I=text hat I I = Re I ^ ; U = Re U ^ U=text hat U U = Re U ^ .
Закон Ома с хорошей точностью выполняется для многих сред, например металлов и их сплавов . В общем случае зависимость тока от напряжения может быть нелинейной (например, в газовом разряде). Отклонения от закона Ома могут происходить также при увеличении частоты переменного тока, когда ток перестаёт быть квазистационарным.
Опубликовано 5 сентября 2023 г. в 12:57 (GMT+3). Последнее обновление 5 сентября 2023 г. в 12:57 (GMT+3). Связаться с редакцией
