Лекция 6 - Закон Ома - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

Формула для закона Ома записывается в следующей форме:

Содержание

Лекция 6 – Закон Ома

В электротехнике закон Ома, основанный на экспериментах, является основным законом, который связывает силу электрического тока с сопротивлением и напряжением.

Закон Ома – это экспериментально выведенный (эмпирический) закон, который определяет зависимость между током в проводнике и напряжением на концах проводника и его сопротивлением. Он был открыт в 1826 году немецким физиком-экспериментатором Георгом Омом.

Закон Ома для участка цепи

Строгая формулировка закона Ома можно записать следующим образом:

Ток в проводнике прямо пропорционален напряжению на его концах (разности потенциалов) и обратно пропорционален сопротивлению этого проводника.

Формула для закона Ома записывается в следующей форме:

I – это ток, протекающий в проводнике, а единицей измерения тока является ампер [A];

U – электрическое напряжение (разность потенциалов), единица измерения напряжения – вольт [В];

R – электрическое сопротивление проводника, единица измерения электрического сопротивления – ом [Ом].

Согласно закону Ома, например, удвоение напряжения при постоянном сопротивлении проводника приведет к удвоению тока

И наоборот, уменьшение тока вдвое при постоянном напряжении будет означать, что сопротивление увеличилось вдвое.

Рассмотрим простейший случай применения закона Ома.

Пусть сопротивление проводника равно 3 Ом, а напряжение – 12 вольт. Тогда, согласно определению закона Ома, этот проводник проводит ток, равный:

мнемоническое правило для запоминания этого который можно назвать треугольником Ома. Треугольник Ома . Представим все три характеристики (напряжение, ток и сопротивление) в виде треугольника. Вершина треугольника содержит напряжение, левая нижняя сторона – ток, а правая – сопротивление.

Эмпирическое правило таково: закройте пальцем значение в треугольнике, которое вы хотите найти, тогда два других дадут правильную формулу для нахождения замкнутого.

Где Ω – удельное сопротивление, Ω – длина проводника и Ω – площадь поперечного сечения.

Объяснение закона Ома в классической теории

Формула закона, знакомая всем со школьных времен, выглядит следующим образом:

Отсюда легко вывести формулы для определения ∗:

∗ и определить ∗ :

Единицами измерения тока являются амперы, напряжения – вольты, а сопротивления – омы.

Этот закон верен для линейного участка цепи, имеющего стабильное сопротивление.

Математический символ для каждой величины также важен. “R” для сопротивления и “V” для напряжения говорят сами за себя (“Resistance” и “Voltage”, соответственно), в то время как “I” для тока кажется немного странным. “I” должна представлять “Интенсивность”. (поток заряда). Исследования, которые мне удалось провести, показали, что существуют некоторые разногласия по поводу значения слова “я”. Второй символ напряжения, “E”, означает “электродвижущая сила”. Символы “E” и “V” в основном взаимозаменяемы, хотя в некоторых текстах “E” используется для обозначения напряжения на источнике (например, батарее или генераторе), а “V” – для обозначения напряжения на любом другом элементе.

Нелинейные элементы и цепи

Закон Ома не является фундаментальным законом природы и может быть использован в ограниченных случаях, например, для большинства проводников. Его нельзя использовать для расчета напряжения и тока в полупроводниковых или вакуумных приборах, где зависимость не пропорциональна и может быть определена только по вольт-амперной характеристике (ВАХ).

К этой категории компонентов относятся все полупроводниковые приборы (диоды, транзисторы, стабилитроны, тиристоры, варикапы и т.д.) и электронные лампы. Эти элементы и цепи, в которых они используются, называются нелинейными.

Из-за их линейности ток также будет гармоническим, но со сдвигом фаз <2>>” width=”” height=”” />:

“Реактивный” закон Ома.

Когда ток протекает через такие элементы, как конденсаторы и индукторы, закон Ома не выполняется для мгновенных токов и напряжений. Однако, если рассмотреть действие на такие элементы напряжения, подчиняющегося гармоническому закону:

” width=”” height=””>

в силу их линейности, ток также будет гармоническим, но со сдвигом фаз <2>>>” width=”” height=””>:

<2>>).>” width=”” height=””>

Значения амплитуды напряжения alt=””” width=”” height=”” /> и текущий alt=””” width=”” height=”” /> будут пропорциональны (при отрицательном фазовом сдвиге их значение будет отрицательным), поэтому для них можно записать следующую формулу

” width=”” height=””>

где коэффициент пропорциональности ” width=”” height=””> называется реактивностью. Его можно рассчитать по формулам:

=2pi fL=omega L>” width=”” height=””> для катушки индуктивности ” width=”” height=””> и =-<2pi fC>>=->>” width=”” height=””> для конденсатора емкостью ” width=”” height=””>,

где alt=””” width=”” height=”” /> – это частота в герцах, alt=”””” width=”” height=”” /> – круговая частота гармонического сигнала.

ydm1 BTC 14.07.2007 06:28 Ответить

закон Ома

Электрическое сопротивление проводника не зависит от приложенного к нему напряжения.

Что такое электрическое сопротивление? Проще всего объяснить это по аналогии с водопроводной трубой. Представьте, что вода – это своего рода электрический ток, созданный направленным движением электронов в проводнике, а напряжение аналогично давлению (напору) воды. Сопротивление – это сила сопротивления среды их движению, которую электроны или вода должны преодолеть, в результате чего совершается работа и выделяется тепло. Именно такая модель была представлена Георгу Ому в 1820-х годах, когда он исследовал природу происходящего в электрических цепях.

В водопроводных трубах, чем выше давление воды, тем относительно большая часть энергии затрачивается на преодоление сопротивления в трубах, так как увеличивается турбулентность поток. Это послужило отправной точкой для экспериментов Ома по измерению зависимости между током и напряжением. Вскоре выяснилось, что в электрических проводниках такого не происходит: сопротивление материи электрическому току к электрическому току в целом. от приложенного напряжения. Это в основном закон Ома, который (для одного участка цепи) записывается очень просто:

Где V – напряжение, приложенное к участку цепи, I – ток, а R – электрическое сопротивление участка цепи.

Сегодня мы знаем, что электропроводность обусловлена движением свободных электронов, а сопротивление – столкновениями этих электронов с атомами решетки (см. Теория проводимости электронов). Во время каждого такого столкновения часть энергии свободного электрона передается атому, который, соответственно, вибрирует более интенсивно, а проводник нагревается электрическим током. Увеличение напряжения в цепи не влияет на долю таких тепловых потерь, а отношение напряжения к электрическому току остается постоянным.

Однако, когда Георг Ом экспериментально открыл свой закон, атомистическая теория строения материи находилась в зачаточном состоянии, а до открытия электрона оставались десятилетия. Поэтому для него формула V = IR был чисто экспериментальным результатом. Сегодня у нас есть достаточно стройная, но сложная теория проводимости, и мы понимаем, что закон Ома в его первоначальной форме является лишь приближением. Однако это не мешает успешно применять его для расчета самых сложных электрических цепей в промышленности и в быту. Единицей электрического сопротивления в СИ является ом в честь этого выдающегося ученого.

Немецкий физик. Он родился в Эрлангене в 1789 году (в других источниках говорится о 1787 годе). Он окончил местный университет. Он преподавал математику и естественные науки. Признание в научных кругах он получил только в 1849 году, став профессором Мюнхенского университета, хотя уже в 1827 году он опубликовал закон, который сегодня носит его имя. Помимо электричества, он занимался акустикой и изучением человеческого слуха.

kent10000 alt=”|” />27.05.2005 alt=”|” />19:41 ОтветитьКибер-Кот kent10000 25.10.2006 20:37 Ответитьsanyok9228 kent10000 27.10.2006 17:57 ОтветитьBTC alt=”|” />08.11.2005 alt=”|” />22:32 Ответитьydm1 BTC 14.07.2007 06:28 ответилиPower alt=”|” />28.01.2006 alt=”|” />11:15 PM ReplyDimon_vdl alt=”|” />11.06.2008 alt=”|” />22:07 PM Reply

В школе нам говорили, что закон Ома работает следующим образом:
“Сила электрического тока в проводнике прямо пропорциональна разности потенциалов (напряжению), приложенной к его концам. Коэффициент пропорциональности – это проводимость, свойство, характеризующее проводник. Обратная величина проводимости называется сопротивлением проводника электрическому току.

А еще нам сказали, что “говорить, что закон Ома – это U=I*R, неправильно, потому что это не закон, а просто уравнение. Ом никому не говорил, что U=IR”. Наверное, у нас в голове была полная неразбериха.

Metajamm alt=”|” />09/11/2008 alt=”|” />09:42 Replyxfv78 alt=”|” />26.01.2009 alt=”|” />18:30 pm Reply

Урок физики в 9 классе по этой теме:
Закон Ома.
Цель урока: представить закон Ома и его применение при решении задач. Развитие междисциплинарных связей между математикой и физикой.
Оборудование: вольтметр, амперметр, резистор, реостат, источник питания, соединительные кабели.

План урока.
1. Организационное время. (Подготовка класса к уроку).
2) Проверка домашнего задания. Поговорим о резисторах.
3. презентация по математике по темам: прямая пропорциональность, график, обратная пропорциональность, график.
Как давно известно, математика зародилась тысячи лет назад и была создана для решения многих практических задач, как в жизни каждого человека, так и в жизни человеческих сообществ. Наиболее интересными для практики являются формулы, т.е. реальные уравнения, описывающие отношения между величинами.
Отношения между величинами бывают разными: 1) если две величины изменяются таким образом, что отношение их соответствующих значений остается постоянным числом, то такие величины называются прямо пропорциональными. Пример: Связь между расстоянием и временем при равномерном движении прямо пропорциональна: s = υ*t.
Прямо пропорциональные величины также можно описать следующим образом: при умножении (уменьшении) одной величины другая величина увеличивается (уменьшается) в то же число раз.
2). Если две величины изменяются таким образом, что произведение их соответствующих значений остается постоянным числом, то эти величины называются обратно пропорциональными. Обратно пропорциональные величины можно охарактеризовать следующим образом: когда одна величина увеличивается (уменьшается) на кратный коэффициент, другая величина уменьшается (увеличивается) на тот же коэффициент.
Все мы знаем график зависимости между y = x и y=1/x. Давайте вернемся к ним и поработаем с графиками.
Два студента строят графики функций: y=6/x; y=12/x; y=24/x; y=36/x – первый.
y=x; y=2x; y=4x; y=5x – второй.
Остальные работают с учителем по карточкам:
Постройте формулу, которая описывает связь между этими величинами. Что это за зависимость?
1) Лыжник движется со скоростью 6 км/ч, какое расстояние он пройдет за 2,5 ч? за какое время он преодолеет 27 км?
2) Килограмм картофеля стоит 6 рублей. Сколько мы должны заплатить за 2,5 кг картофеля? Сколько картофеля можно купить на 27 рублей?
3) За одну минуту через кран протекает 6 литров воды. Сколько воды выльется из этого крана за 2,5 минуты? За какое время через кран проходит 27 литров воды?
4) Минутная стрелка поворачивается на угол 6° за 1 минуту. На какой угол он повернется за 2,5 минуты? За какое время минутная стрелка изменит свой угол на 27°?
Постройте графики на рисунках (графики, составленные двумя студентами). Используйте их для определения коэффициентов пропорциональности и их формул. Как расположение графика функции зависит от коэффициента пропорциональности? Теперь используйте эти знания на уроке физики.

Работа в классе с учителем физики.
4. Вольт-амперные характеристики проводника.
(a) Эксперимент, объясняющий зависимость между током и напряжением при постоянном сопротивлении: I

(b) Эксперимент, объясняющий зависимость тока от сопротивления при постоянном напряжении: I

1/R I=U/R.
Ток в участке цепи прямо пропорционален напряжению на этом участке и обратно пропорционален его сопротивлению.

5. короткое замыкание – это соединение двух точек в электрической цепи под напряжением через короткий проводник, имеющий очень малое сопротивление.
6. решение задач . На рисунке показаны графики 1,2 зависимости I от U для двух проводников. Какой из этих проводников имеет большее сопротивление?
I,A

U,V
7. домашнее задание 12 ?45,47,50.
8. вывод 1. Как изменится сила тока в цепи, если напряжение на концах цепи увеличить, а сопротивление оставить прежним?
2. как изменится ток в цепи, если увеличить сопротивление цепи при том же напряжении?
3. какая формула используется для определения напряжения, если известны ток и сопротивление участка?
4. что называется коротким замыканием? Почему увеличивается ток?

С другой стороны, метод метрологии также работает с любой электрической цепью. Для этого амперметр и вольтметр включаются в электрическую цепь. Они используются для измерения тока и напряжения. Но закон Ома применим и здесь, поскольку сопротивление нельзя измерить напрямую, но его можно будет рассчитать, когда будут измерены значения тока и напряжения.

“Треугольник Ома

Взаимосвязь между отдельными величинами, вытекающими из закона Ома, можно представить в виде так называемого “треугольника Ома”.

В вершине треугольника находится напряжение U, слева – сопротивление R, справа – ток I.

Треугольник Ома

Если вы хотите определить недостающую величину, закройте ее мысленно или пальцем, а затем посмотрите на две другие величины. Если два “незамкнутых” количества находятся рядом друг с другом, они перемножаются. С другой стороны, если они находятся друг над другом, то верхнее значение делится на нижнее.

Например, мы “замыкаем” напряжение U на вершине “треугольника Ома”. Две другие величины, т.е. сопротивление R и ток I, находятся рядом друг с другом. Чтобы получить напряжение U, умножьте сопротивление R на силу тока I. Это в точности соответствует формуле для закона Ома в цепи.

Читайте далее: