Законы ома все: формула, определение простыми словами, задачи с решением

формула, определение простыми словами, задачи с решением

Физика — наука эмпирическая. Ее основные законы вытекают из практического опыта и частенько много лет не имеют теоретических обоснований. Именно так обстоит дело с главным законом электротехники, который открыл в 1826 году выдающийся немецкий ученый Георг Симон Ом.

Электрические явления люди наблюдали сотни лет. Но никак не связывали между собой заряженность потертого янтаря и молнию. Только на исходе XVIII столетия электричество стали внимательно исследовать. В 1795 году Алессандро Вольта изобрел «вольтов столб», химическую батарею, и обнаружил появление тока в проводнике, соединяющем ее полюса. Сферы применения электричества стремительно множились, и появилась острая необходимость в расчетных формулах для инженеров. Эту задачу решали многие ученые, но первым сформулировал главную формулу электротехники именно Георг Ом. Он ввел в обиход понятие сопротивления и опытным путем установил зависимость между основными характеристиками электрической цепи.

Определение закона Ома простыми словами

Электрическая цепь состоит из двухполюсного источника напряжения, то есть батареи, аккумулятора или генератора. Если полюса источника соединить проводами, то по ним потечет электрический ток. Его величина определяется сопротивлением проводников. Наглядное представление этой зависимости — обыкновенный водопровод. Аналогом источника напряжения является насос или водонапорная башня, создающая давление в магистрали, количество воды, прошедшее по трубе, — подобие силы тока, а кран соответствует сопротивлению. Полностью открытый, он не ограничивает поток, по мере закручивания отверстие для воды уменьшается, пока не закроется совсем.

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

Где 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

Где 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.

это интересно

Сила трения

Единицы измерения силы трения, от чего она зависит и какие виды существуют

подробнее

Задача на закон Ома с решением

Задача для участка электрической цепи

Электрочайник, включенный в сеть с напряжением 220 В, потребляет ток 1,1 А. Каково сопротивление электрочайника.

Дано:
U = 220 В
I = 1,1 А

Решение:
Согласно закону Ома для участка цепи:
R=U/I=220/1,1=200 Ом

Ответ: R = 200 Ом.

Задача для полной замкнутой цепи

Источник постоянного тока с ЭДС E = 24 В и внутренним сопротивлением r = 1,5 Ом замкнут на внешнее сопротивление R = 11 Ом. Определить силу тока в цепи.

Дано:
Е=24 В, r=1,5 Ом, R = 11 Ом

Решение:
По закону Ома для замкнутой цепи: I = E/(R + r) = 24/(11+1,5) = 1,92 А.

Ответ: I=1, 92 А.

Популярные вопросы и ответы

Отвечает Николай Герасимов, старший преподаватель физики в Домашней школе «ИнтернетУрок».

Сколько всего законов Ома в физике?

Существует два закона Ома: закон Ома для участка цепи и 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.

Для чего нужен закон Ома?

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.

В каком классе проходят закон Ома?

В школьном курсе ученики впервые знакомятся с электрическими явлениями и законом Ома для участка цепи в 8 классе. Более подробно о причинах возникновения электрического тока и его источниках ученики знакомятся в курсе старшей школы (10 или 11 класс, в зависимости от программы). Здесь же ученики впервые встречаются и с законом Ома для полной (замкнутой) цепи.

Законы Ома для участка цепи и для полной цепи

Автор Alexey На чтение 4 мин Просмотров 28.9к. Опубликовано 02.12.2015
Обновлено 10.01.2016

Содержание

1. Закон Ома для участка цепи
2. Закон Ома для замкнутой цепи
3. Закон Ома для неоднородного участка цепи
4. Закон Ома для переменного тока

В 1826 году немецкий ученый Георг Ом совершил открытие и описал
эмпирический закон о соотношении между собой таких показателей как сила тока, напряжение и особенности проводника в цепи. Впоследствии, по имени ученого он стал называться закон Ома.

В дальнейшем выяснилось, что эти особенности не что иное, как сопротивление проводника, возникающее в процессе его контакта с электричеством. Это внешнее сопротивление (R). Есть также внутреннее сопротивление (r), характерное для источника тока.

Закон Ома для участка цепи

Согласно обобщенному закону Ома для некоторого участка цепи, сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах участка и обратно пропорциональна сопротивлению.

I = U/ R

Где U – напряжение концов участка,I– сила тока, R– сопротивление проводника.

Беря во внимание вышеприведенную формулу, есть возможность найти неизвестные значенияUиR, сделав несложные математические операции.

U = I*R

R = U / I

Данные выше формулы справедливы лишь когда сеть испытывает на себе одно сопротивление.

Закон Ома для замкнутой цепи

Сила тока полной цепи равна ЭДС, деленной на сумму сопротивлений однородного и неоднородного участков цепи.

Замкнутая сеть имеет одновременно сопротивления внутреннего и внешнего характера. Поэтому формулы отношения будут уже другими.

I = E/ Rвн+r

Где E – электродвижущая сила (ЭДС), R- внешнее сопротивление источника, r-внутреннее сопротивление источника.

Закон Ома для неоднородного участка цепи

Замкнутая электрическая сеть содержит участки линейного и нелинейного характера. Участки, не имеющие источника тока и не зависящие от стороннего воздействия являются линейными, а участки, содержащие источник – нелинейными.

Закон Ома для участка сети однородного характера был изложен выше. Закон на нелинейном участке будет иметь следующий вид:

I = U/ R = f1 – f2 + E/ R

Где f1 – f2 – разница потенциалов на конечных точках рассматриваемого участка сети

R – общее сопротивление нелинейного участка цепи

ЭДС нелинейного участка цепи бывает больше нуля или меньше. Если направление движения тока, идущего из источника с движением тока в электрической сети, совпадают, будет преобладать движение зарядов положительного характера и ЭДС будет положительная. В случае же совпадения направлений, в сети будет увеличено движение отрицательных зарядов, создаваемых ЭДС.

Закон Ома для переменного тока

При имеющейся в сети емкости или инертности, необходимо учитывать при проводимых вычислениях, что они выдают свое сопротивление, от действия которого ток приобретает переменный характер.

Закон Ома для переменного тока выглядит так:

I = U/ Z

  где Z – сопротивление по всей длине электрической сети. Его еще называют импеданс. Импеданс составляют сопротивления активного и реактивного характера.

Закон Ома не является основным научным законом, а лишь эмпирическим отношением, причем в некоторых условиях оно может не соблюдаться:

• Когда сеть обладает высокой частотой, электромагнитное поле меняется с большой скоростью, и при расчетах необходимо учитывать инертность носителей заряда;
• В условиях низкой температуры с веществами, которые обладают сверхпроводимостью;
• Когда проводник сильно нагревается проходящим напряжением, отношение тока к напряжению становится переменным и может не соответствовать общему закону;
• При нахождении под высоким напряжением проводника или диэлектрика;
• В светодиодных лампах;
• В полупроводниках и полупроводниковых приборах.

В свою очередь элементы и проводники, соблюдающие закон Ома, называются омическими.

Закон Ома может дать объяснение некоторым явлениям природы. Например, когда мы видим птиц, сидящих на высоковольтных проводах, у нас возникает вопрос – почему на них не действует электрический ток? Объясняется это довольно просто. Птицы, сидя на проводах, представляют собой своеобразные проводники. Большая часть напряжения приходится на промежутки между птицами, а та доля, что приходится на сами «проводники» не представляет для них опасности.

Но это правило работает лишь при единичном соприкосновении. Если птица заденет клювом или крылом провод или телеграфный столб, она неминуемо погибнет от огромного количества напряжения, которое несут в себе эти участки. Такие случаи происходят повсеместно. Поэтому в целях безопасности в некоторых населенных пунктах установлены специальные приспособления, защищающие птиц от опасного напряжения. На таких насестах птицы находятся в полной безопасности.

Закон Ома также широко применятся на практике. Электричество смертельно опасно для человека при одном лишь касании к оголенному проводу. Но в некоторых случаях сопротивление человеческого тела может быть разным.

Так, например, сухая и неповрежденная кожа обладает большим сопротивлением к воздействию электричества нежели рана или кожа, покрытая потом. В следствие переутомления, нервного напряжения и опьянения, даже при небольшом напряжении тока человек может получить сильный удар током.

В среднем, сопротивление тела человека – 700 Ом, значит, для человека является безопасным напряжение в 35 В. Работая с большим напряжением, специалисты используют специальные средства защиты.

Расчеты, формулы, все, что вам нужно знать » Electronics Notes

Познакомьтесь с законом Ома и его уравнением с помощью этого полезного руководства, которое включает в себя формулу, как использовать расчеты, треугольник закона Ома, калькулятор и т.

д.

---

Учебное пособие по сопротивлению Включает:
Что такое сопротивление
Закон Ома
Омические и неомические проводники
Сопротивление лампы накаливания
Удельное сопротивление
Таблица удельных сопротивлений для обычных материалов
Температурный коэффициент сопротивления
Коэффициент сопротивления по напряжению, VCR
Электрическая проводимость
Последовательные и параллельные резисторы
Таблица параллельных резисторов

---

Закон Ома — один из самых фундаментальных и важных законов, регулирующих электрические и электронные цепи.

Закон Ома связывает ток, напряжение и сопротивление для линейного устройства, так что если известны два, можно рассчитать третий.

Поскольку ток, напряжение и сопротивление являются тремя основными величинами цепи, это означает, что закон Ома также чрезвычайно важен

Закон Ома используется во всех отраслях электротехники и электроники, особенно при проектировании электронных схем. Он используется для расчета значений резисторов, необходимых в цепях, а также может использоваться для определения тока, протекающего в цепи, где можно легко измерить напряжение на известном резисторе.

Закон Ома используется в огромном количестве расчетов во всех формах электрических и электронных цепей, фактически везде, где протекает ток. Здесь мы приводим уравнения, треугольник закона Ома в качестве памятки и калькулятор закона Ома для тех случаев, когда значения не так просто вычислить.

Открытие закона Ома

Существует математическое соотношение, связывающее ток, напряжение и сопротивление. Немецкий ученый по имени Георг Ом провел множество экспериментов, пытаясь показать связь между этими тремя явлениями. В те дни, когда он проводил свои эксперименты, не было измерителей в том виде, в каком мы их знаем сегодня.

Несмотря на то, что Георг Ом знал, что между разностью потенциалов, током и резистивными свойствами материала существует взаимосвязь, установить, что это такое, было действительно трудно, хотя сегодня это кажется совершенно очевидным.

Ому потребовались значительные усилия, чтобы сделать свою первую попытку обнаружить взаимосвязь, но вскоре выяснилось, что это неверно — вероятно, причиной было внутреннее сопротивление батарей, которые он использовал.

Затем, со второй попытки, ему удалось разработать то, что мы знаем сегодня как закон Ома.

Примечание о Георге Оме:

Георг Ом родился в Эрлангене, примерно в 50 милях к северу от Мюнхена, в 1879 г. дирижер — этот закон теперь называется законом Ома, в честь проделанной им работы.

Подробнее о Георг Ом.

Что такое закон Ома?

Закон Ома описывает, как ток протекает через материал при приложении различных уровней напряжения. Некоторые материалы, такие как электрические провода, оказывают небольшое сопротивление току, и этот тип материала называется проводником. Следовательно, если этот проводник поместить, например, непосредственно на батарею, будет протекать большой ток.

В других случаях другой материал может препятствовать прохождению тока, но все же пропускать его. В электрических цепях эти компоненты часто называют резисторами. Тем не менее, другие материалы практически не пропускают ток, и эти материалы называются изоляторами.

По сути, закон Ома связывает три основных электрических параметра, а именно напряжение или разность потенциалов, ток и сопротивление.

Три величины, связанные законом Ома
Количество	Символ	Единицы	Символ единицы измерения
Текущий	я	ампер	А
Напряжение	Э или В	вольт	В
Сопротивление	Р	Ом	Ом

Чтобы получить первое представление о том, что происходит, можно сравнить электрическую ситуацию с потоком воды в трубе. Напряжение представлено давлением воды в трубе, ток представлен количеством воды, протекающей через трубу, и, наконец, сопротивление эквивалентно размеру трубы.

Можно представить, что чем шире труба, тем больше воды будет течь. Причина этого в том, что через более широкую трубу легче пройти большему количеству воды, чем через более узкую — более узкая труба оказывает большее сопротивление потоку воды. Кроме того, если в трубе больше давление, то по той же трубе будет течь больше воды.

Ом определил, что для обычных материалов удвоение напряжения удваивает ток для данного компонента. Разные материалы или одни и те же материалы разной формы будут оказывать разное сопротивление потоку тока.

Определение закона Ома

Закон Ома гласит, что ток, протекающий в цепи, прямо пропорционален приложенной разности потенциалов и обратно пропорционален сопротивлению в цепи.

Другими словами, при удвоении напряжения в цепи ток также удвоится. Однако, если сопротивление увеличить вдвое, ток упадет вдвое.

В этом математическом соотношении единица сопротивления измеряется в Омах.

Формула закона Ома

Формула или уравнение закона Ома очень простое.

Закон Ома можно выразить в математической форме:

Где:
    В = напряжение, выраженное в вольтах
    I = ток, выраженный в Амперах
    R = сопротивление, выраженное в Омах

Формулу можно изменить так, чтобы, если известны любые две величины, можно было рассчитать третью.

Треугольник закона Ома

Чтобы помочь запомнить формулу, можно использовать треугольник с одной горизонтальной стороной и вершиной наверху, как у пирамиды. Это иногда называют треугольником закона Ома.

В верхнем углу треугольника закона Ома стоит буква V, в левом углу — буква I, а в правом нижнем углу — R.

Чтобы использовать треугольник, закройте неизвестное количество, а затем вычислите его из двух других. Если они находятся в ряду, то они умножаются, а если один над другим, то их следует разделить. Другими словами, если необходимо рассчитать ток, напряжение делится на сопротивление, т.е. V/R и так далее.

Если необходимо рассчитать напряжение, то его можно найти путем умножения тока на сопротивление, т. е. I x R.

Пример расчета закона Ома

Если напряжение 10 вольт подается на резистор 500 Ом, определите величину тока, который будет течь.

Глядя на треугольник Закона Ома, ток является неизвестным, а напряжение и сопротивление остаются известными значениями.

Таким образом, ток находится путем деления напряжения на сопротивление.

I = VR =10500=0,02 А=20 мА

Если значения не легко рассчитать, воспользуйтесь калькулятором внизу страницы.

Пример 2
Аналогичным образом можно использовать закон Ома для определения сопротивления, если известны ток и напряжение. Возьмем, к примеру, напряжение 10 вольт, а ток 0,1А. Используя треугольник закона Ома, можно увидеть, что:

R=VI=100,1=100 Ом

Пример 3
Наконец, другая комбинация заключается в том, что если сопротивление и ток известны, то можно рассчитать ожидаемое напряжение на сопротивлении. Возьмем в качестве примера расстояние 250 Ом, через которое протекает ток 0,1 А, тогда напряжение можно рассчитать следующим образом:

В=I R=0,1×250=25 вольт

Калькулятор закона Ома

Хотя расчеты для закона Ома просты, иногда очень полезно иметь калькулятор на веб-сайте для расчета фактических значений, особенно если значения не точны, и в любом случае потребуется какой-либо калькулятор.

Наш калькулятор очень прост. Просто добавьте два значения, которые у вас есть, а затем нажмите клавишу возврата, чтобы вычислить третье. Также можно использовать стрелки вверх и вниз в полях.

---

Ток (I)
Напряжение (В)
Сопротивление (R)

---

Калькулятор закона Ома определит значения сопротивления в омах, силы тока в амперах или напряжения в вольтах, если известны два из трех значений.

Омические и неомические проводники

Используя закон Ома, можно увидеть, что если бы напряжение и ток были нанесены на график для постоянного резистора или длины провода и т. д., то была бы прямая линия.

Видно, что удвоение напряжения удваивает ток, проходящий через конкретный элемент цепи.

График напряжения и тока для линейного сопротивления

На графике есть две линии, одна для более высокого сопротивления — эта требует большего напряжения для данного протекающего тока. Соответственно, это должно иметь более высокое сопротивление. Наоборот, кривая для более низкого сопротивления показывает компонент, который требует применения более низкого напряжения для данного тока.

Компоненты, имеющие линейную или прямую линию, подчиняются закону Ома и называются омическими проводниками. Однако не все электрические электронные компоненты имеют прямолинейный график напряжения и тока. По разным причинам они могут иметь разную вольтамперную характеристику. Эти проводники часто называют неомическими.

Подробнее о . . . . Омические и неомические проводники.

Закон Ома является одним из самых основных понятий в области электротехники и электронной техники. Концепция элемента, имеющего определенное сопротивление, которое определяет количество тока, протекающего через него при определенном напряжении, является ключом к работе практически всех цепей.

Дополнительные основные понятия и руководства по электронике:
Напряжение
Текущий
Власть
Сопротивление
Емкость
Индуктивность
Трансформеры
Децибел, дБ
Законы Кирхгофа
Q, добротность
РЧ-шум
Сигналы

    Вернуться в меню основных понятий электроники . . .

Закон Ома

Закон Ома гласит, что

«ток в проводнике между двумя точками прямо пропорционален разности потенциалов или напряжению в двух точках, и обратно пропорциональна сопротивлению между ними».

Закон Ома может быть выражен как 37 I = ток (ампер, А)

U = электрический потенциал (вольты, В)

R = сопротивление (Ом, Ом )

Пример. Закон Ома0037 18 Ом

. Ток в электрической цепи можно рассчитать как

I  = (12 вольт) / (18 Ом)

    = 0,67 ампер 0290 скачать закон Ома в формате pdf

Эквивалентные выражения закона Ома

Закон Ома (1) также может быть выражен как

U = RI                         (2)
      009

R = U / I                       (3)

Скачайте и распечатайте диаграмму закона Ома!

Пример — сопротивление электрической цепи

Ток 1 ампер протекает через электрическую цепь 230 В . На диаграмме выше это показывает сопротивление 

R ≈ 220 Ом

Альтернативно это можно рассчитать по закону Ома

R = (230 В) / (1 A)

   = 230 Ом

Пример. Закон Ома, кратные и дольные числа

Токи, напряжения и сопротивления в электрических цепях часто могут быть очень малыми или очень большими, поэтому часто используются кратные и дольные числа.

Напряжение, необходимое для подачи на резистор 3,3 кОм для создания тока 20 мА , можно рассчитать как

U = (3,3 кОм) (1000 Ом/кОм) (20 мА) (10 ^-3 А/мА)

   = 66 В

Номограмма электрического сопротивления

Скачайте и распечатайте номограмму электрического сопротивления в зависимости от вольта и ампера!

Значения по умолчанию в приведенной выше номограмме указывают 230 вольт , сопротивление 24 Ом и ток 10 ампер .

Мощность

Электрическая мощность может быть выражена как

P = U I

  = R I ²  

30

2 / Р                     (4)

где

P = электрическая мощность (Вт, Вт)

P = (12 В) ² / (18 Ом)

   =  8 Вт

Пример.