График зависимости силы тока от сопротивления: График зависимости силы тока от сопротивления проводника — задание. Физика, 8 класс.

Содержание

Зависимость силы тока от напряжения – график, формула закона

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 132.

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 132.

Электрический ток — это упорядоченное движение электрических зарядов или заряженных макроскопических тел. Направление электрического тока I совпадает с направлением движения положительно заряженных частиц: заряды движутся под воздействием электрического поля, которое создается в проводнике в результате приложенного к концам проводника напряжения U. Как величина силы тока зависит от величины напряжения? Попробуем разобраться.

Величина силы тока

По определению силой тока называется физическая величина равная величине заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника за время t:

$$ I = { q\over t } $$

Если сила тока не зависит от времени, то такой электрический ток называется постоянным. Рассмотрим далее именно такой случай, когда ток постоянен. Измерить величину заряда чрезвычайно трудно, поэтому в 1826 г. немецкий физик Георг Ом поступил следующим образом: в электрической цепи, состоящей из источника напряжения (батареи) и сопротивления, он измерял величину тока при разных значениях сопротивления. Затем, не меняя величину сопротивления, он стал изменять параметры источника напряжения, подключая сразу, например, два-три источника. Измеряя величину тока в цепи, он получил зависимости силы тока от напряжения U и от сопротивления R.

Рис. 1. Схема измерений тока и напряжения Георга Ома.

Закон Ома

В результате проведенных исследований Георг Ом обнаружил, что отношение напряжения U между концами металлического проводника, являющегося участком электрической цепи, к силе тока I в цепи есть величина постоянная:

$$ R= { U \over I } $$

где R электрическое сопротивление. Данная формула называется законом Ома, который до сих пор является основным расчетным инструментом при проектировании электрических и электронных схем.

Если по оси абсцисс отложить значения напряжения, а по оси ординат — значения тока в цепи при данных значениях напряжения, то получится график зависимости силы тока I от напряжения U.

Рис. 2. График зависимости силы тока от напряжения.

Из этого графика видно, что эта зависимость линейная. Угол наклона прямой зависит от величины сопротивления. Чем больше R, тем меньше угол наклона.

Рис. 3. График зависимости силы тока от сопротивления.

Если зафиксировать напряжение U и по оси абсцисс откладывать значения R электрического сопротивления, то из полученного графика видно, что эта зависимость уже нелинейная — с ростом сопротивления поведение тока описывает обратно пропорциональной функцией — гиперболой.

Закон Ома перестает работать при больших величинах тока, так как начинают работать дополнительные эффекты, связанные с тепловым разогревом вещества, ростом температуры. В газах при больших токах возникает пробой, ток растет лавинообразно, отклоняясь от линейного закона.

От чего зависит величина сопротивления

Эксперименты показывают, что сопротивление проводника прямо пропорционально его длине L и обратно пропорционально площади поперечного сечения S:

$$ R = ρ *{ L \over S } $$

где ρ удельное электрическое сопротивление вещества.

Единицы измерения

В международной системе единиц СИ единица измерения электрического сопротивления называется “ом” в честь физика Георга Ома. По определению электрическим сопротивлением 1 Ом обладает участок цепи, на котором падает напряжение 1 В при силе тока 1 А.

$$ [1 Ом] ={ [1 В]\over [1 А] } $$

Единица измерения удельного сопротивления получается производной от единиц величин, входящих в фориулу: сопротивления, длины и площади. То есть в системе СИ получатся, что если R = 1 Ом, S = 1 м2, а L = 1 м, то ρ = 1 .

Это и есть единица измерения удельного сопротивления. Но на практике оказалось, что у реальных проводов площади сечений гораздо меньше 1 м2. 2] \over [м]} $$

Величину тока измеряют амперметром, а величину напряжения — вольтметром. При проведении очень точных измерений, необходимо учитывать внутреннее сопротивление этих приборов.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что зависимость силы тока в электрической цепи описывается с помощью закона Ома. Сила тока I прямо пропорциональна величине U напряжения, и обратно пропорциональна сопротивлению R.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.


  • Im Posable

    10/10

Оценка доклада

3.9

Средняя оценка: 3.9

Всего получено оценок: 132.


А какая ваша оценка?

Закон Ома — физика процесса на примере движения воды. Формулы зависимости сопротивления, напряжения, силы тока и мощности

Давайте вместе разберемся в зависимости сопротивления, напряжения, силы тока и мощности на примере движения воды. В реальном времени на наших интерактивных примерах вы сможете увидеть как изменяется один из искомых параметров, если вы знаете величины двух других.


Существует всего 2 базовых формулы которые помогут вам понять взаимосвязь между силой тока(Амер), напряжением(Вольт), сопротивлением (Ом) и мощностью (Ватт).

Зная хотя бы два из перечисленных параметра вы всегда можете рассчитать два других.

 


ЗАКОН ОМА







Базовая формула

P=I*E

E=I*R

 

Расчет напряжения

E=P/I

E=I*R

E=SQR(P*R)

Расчет силы тока

I=P/E

I=E/R

I=SQR(P/R)

Расчет мощности

P=I*E

P=E 2 /R

P=I 2 *R

Расчет сопротивления

R=E 2 /P

R=E/I

R=P/I 2


P — Мощность (Ватт)

E — Напряжение (Вольт)

I — Сила тока (Ампер)

R — Электрическое сопротивление (Ом)

SQR — квадратный корень

 




Для справки:


Мы используем переменную E для обозначения напряжения, иногда вы можете встретить  обозначение V для напряжения. Не дайте себя запутать названиям переменных.


Изменение сопротивления:


На следующей схеме вы видите разность сопротивлений между системами изображенными на правой и левой стороне рисунка. Сопротивление давлению воды в кране противодействует задвижка, в зависимости от степени открытия задвижки изменяется сопротивление.


Сопротивление в проводнике изображено в виде сужения проводника, чем более узкий проводник тем больше он противодействует прохождению тока.


Вы можете заметить что на правой и на левой стороне схемы напряжение и давление воды одинаково.


Вам необходимо обратить внимание на самый важный факт.


В зависимости от сопротивления  увеличивается и уменьшается сила тока.


Слева при полностью открытой задвижке мы видим самый большой поток воды. И при самом низком сопротивлении, видим самый большой поток электронов (Ампераж) в проводнике.


Справа задвижка закрыта намного больше и поток воды тоже стал намного больше.


ужение проводника тоже уменьшилось вдвое, я значит вдвое увеличилось сопротивление протеканию тока. Как мы видим через проводник из за выского сопротивления протекает в два раза меньше электронов.




Для справки


Обратите внимание что сужение проводника изображенное на схеме используется только для примера сопротивления протеканию тока. В реальных условиях сужения проводника не сильно влияет на протекающий ток. Значительно большее сопротивление могут оказывать полупроводники и диэлектрики.


Сужающийся проводник на схеме изображен лишь для примера, для понимания сути происходящего процесса.

Формула закона Ома — зависимость сопротивления и силы тока


I = E/R

Как вы видите из формулы, сила тока обратнапропорциональна сопротивлению цепи.


Больше сопротивление = Меньше ток

 


* при условии что напряжение постоянно.

 


Изменение напряжения.


На изображенной схеме во всех системах сопротивление имеет одинаковую величину.

В этот раз на картинке изменяется сопротивление/давление.


Вы можете увидеть что при увеличении напряжения приводит к увеличению протекающего тока даже при постоянном сопротивлении.

Формула закона Ома — зависимость напряжения и силы тока


I = E/R

Обратите внимание что сила тока протекающего в проводнике прямопропорциональна напряжению.

Больше напряжение = Больше сила тока


 


* при условии что сопротивление постоянно.

 


Математический рассчет




Рассмотрим пример.

У нас есть аккумуляторная батарея с напряжением питания 12 Вольт. К ней напрямую подключен резистор (сопротивление) 10 Ом. Для того что бы рассчитать какая мощность приложена к нашему резистору, можно воспользоваться формулой.

P = E2/R

P = 122/10

P = 144/10.

P = 14.4 watts

Мощность рассеиваемая на резисторе состовляет 14,4 Ватта.

Если вы хотите определить величину тока протекающего через проводник, мы используем другую формулу

I = E/R

I = 12/10

I = 1.2 amps

Сила тока протекающего через цепь составляет 1,2 Ампера

—————-

Калькуляторы зависимости напряжения, силы тока и сопротивления.

 


1. Калькулятор рассеиваемой мощности  и протекающей силы тока в зависимости от сопротивления и приложенного напряжения.


 









Исходные параметры:

Сопротивление резистора

Ом

Напряжение

Вольт

Результат:

Мощность

Ватт

Сила тока

Ампер


 


 


2.

Калькулятор сопротивления по приложенному напряжению и протекающей силе тока


 








Исходные параметры:

Напряжение

Вольт

Сила тока

Ампер

Результат:

Сопротивление

Ом


3. Калькулятор напряжения и силы тока по сопротивлению цепи и рассеиваемой мощности.


 









Исходные параметры:

Мощность

Ватт

Сопротивление

Ом

Результат:

Напряжение

Вольт

Сила тока

Ампер




Демо закона Ома в реальном времени.

Для справки

В данном примере вы можете увеличивать напряжение и сопротивление цепи. Данные изменения в реальном времени будут изменять силу тока протекающего в цепи и мощность рассеиваемую на сопротивлении.

Если рассматривать аудио системы — вы должны помнить что усилитель выдает определенное напряжение на определенную нагрузку (сопротивление). Соотношение двух этих величин определяет мощность.

Усилитель может выдать ограниченную величину напряжения в зависимости от внутреннего блока питания и источника тока. Так же точно ограничена и мощность которую может подать усилитель на определенную нагрузку (к примеру 4 Ома).

Для того что бы получить больше мощности, вы можете подключить к усилителю нагрузку с меньшим сопротивлением (к примеру 2 Ома). Учтите что при использовании нагрузки с меньшим сопротивлением — скажем в два раза (было 4 Ома, стало 2 Ома) — мощность тоже возрастет в два раза.(при условии что данную мощность может обеспечить внутренний блок питания и источник тока).

Если мы возьмем для примера моно усилитель мощностью 100 Ватт на нагрузку 4 Ома, зная что он может выдать напряжение не более 20 Вольт на нагрузку.

Если вы поставите на нашем калькуляторе бегунки

Напряжение 20 Вольт

Сопротивление 4 Ома

Вы получите

Мощность 100 Ватт  

 

Если вы сдвинете бегунок сопротивления на величину 2 Ома, вы увидите как мощность удвоится и составит 200 Ватт.

В общем примере источником тока является аккумуляторная батарея (а не усилитель звука) но зависимости силы тока, напряжения, сопротивления и сопротивления одинаковы во всех цепях.

 


 

электрических цепей — Что представляет собой градиент графика зависимости 1/ток от графика сопротивления?

спросил

Изменено
1 год, 2 месяца назад

Просмотрено
27 тысяч раз

$\begingroup$

Я провел эксперимент, чтобы выяснить, как изменяется ток при изменении сопротивления, и нанес свои результаты на график зависимости 1/ток от сопротивления. График представляет собой прямую линию, показывающую, что $1/I$ прямо пропорциональна $R$. Может кто-нибудь, пожалуйста, скажите мне, что представляет собой градиент этой линии?

  • электрические цепи
  • электрические токовые
  • электрические сопротивления

$\endgroup$

$\begingroup$

Для вашей схемы $V = I\cdot R$. Вы рисуете (необычно) R по оси X и $\frac{1}{I}$ по оси Y, поэтому наклон равен $\frac{1}{V}$.

Тот факт, что этот наклон представляет собой прямую линию, говорит о том, что напряжение постоянно. Это означает, что (во всем диапазоне вашего эксперимента) ваш источник напряжения имеет низкое внутреннее сопротивление.

Представьте себе на мгновение источник напряжения с внутренним сопротивлением. Когда вы уменьшаете внешнее сопротивление, напряжение, которое может подавать источник, падает; это означает, что кривая вместо прямой линии, проходящей через оригинал, будет подниматься.

По мере того, как $R$ становится меньше, вы, в конце концов, достигнете точки, в которой вы «закорачиваете» свой источник питания; ток больше не будет масштабироваться с $R$, и фактически кривая будет пересекать ось Y в некотором значении. Это значение $y_0$ и номинальное напряжение источника $V$ можно использовать для оценки внутреннего импеданса источника напряжения — оно будет равно

$$R_{i} = V \cdot y_0$$

В качестве альтернативы можно продолжить прямую линию до точки, где она пересекает ось X. Это произойдет при отрицательном значении R, соответствующем внутреннему импедансу источника напряжения.

$\endgroup$

$\begingroup$

Если это простая схема, в которой действует закон Ома, то мы должны получить

$$V=IR$$

, поэтому мы видим, что

$$V/I = R$$

$$1/I=R/V$$

$$1/I = (1/V) \times R$$

Тогда градиент должен быть равен $1/V$. Кажется, что это немного причудливый сюжет, но если у вас есть прямая линия, то это, по крайней мере, упрощает математику!

$\endgroup$

$\begingroup$

Это просто означает, что когда вы строите график зависимости $1/I$ от $R$, вы получите прямолинейный график. Он обрежет ось Y на определенном значении. Экстраполируйте, чтобы получить внутреннее сопротивление, $r$. Градиент графика будет 1/E. Если там, где он пересекает ось y, находится A, то r может быть задан как $ r = A × 1 / E $.

$\endgroup$

$\begingroup$

$$
I = \ frac {E} {R + r}
\\
\frac{1}{I} = \frac{R+r}{E}
\\
\frac{1}{I} = \frac{1}{E} R + \frac{1}{E} r
$$

Из формы $y = mx + c$ определите

  • $y = 1/I$, независимая переменная
  • $m = 1/E$, наклон
  • $x = R$, зависимая переменная
  • $r/E = c$, точка пересечения

Наклон представляет собой обратную величину ЭДС ячейки.
Следовательно, ЭДС $E = 1/\text{slope}$ измеряется в вольтах, В.

$\endgroup$

1

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Электричество — Ток в зависимости от графика, обратного сопротивлению, $I = V/R +c$

спросил

Изменено
2 месяца назад

Просмотрено
10 тысяч раз

$\begingroup$

Если у меня есть график зависимости тока (ось $y$) от 1/сопротивления (ось $x$).

Цепь, в которой он измеряется, представляет собой просто 2 резистора, подключенных параллельно к батарее, где потенциал на резисторах составляет $1 В$. Один резистор остается постоянным, а второй меняется, сопротивление нанесенное на график это только сопротивление второго резистора.

Означает ли это, что градиент будет напряжением, но будет ли оно $1V$ или меньше, так как сопротивление на графике только одно от одного из резисторов?

И что будет означать перехват $y$? $I = V/R +c$, что означает $c$?

  • электричество
  • электрические цепи
  • потенциал
  • электрическое сопротивление
  • электрический ток

$\endgroup$

$\begingroup$

Подсказка: используйте закон Ома $I=\frac{V}{R_p}$ и формулу $\frac{1}{R_p}=\frac{1}{R}+\frac{1}{R_0}$ для параллельных резисторов для построения прямой линии на диаграмме $I$-$\frac{1}{R}$

$$ I~=~V \left(\frac{1}{R}+\frac{1 }{R_0}\справа).


Опубликовано

в

от

Метки:

Комментарии

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *