Силата на тока в секцията на веригата е пряко пропорционална на напрежението и обратно пропорционална на електрическото съпротивление на тази верига.

Законът на Ом е написан по формулата:

Къде: I - сила на тока (A), U - напрежение (V), R - съпротивление (Ohm).

Имайте предвид това законът на Ом е основен   (основен) и може да се приложи към всяка физическа система, в която потоци от частици или полета действат за преодоляване на съпротивлението. Може да се използва за изчисляване на хидравлични, пневматични, магнитни, електрически, светлинни, топлинни потоци.

Законът на Ом определя връзката на три основни величини: ток, напрежение и съпротивление. Той твърди, че силата на тока е пряко пропорционална на напрежението и обратно пропорционална на съпротивлението.

Токът тече от точка с излишък на електрони до точка с дефицит на електрони. Пътят, който следва токът, се нарича електрическа верига. Всички електрически вериги са съставени от източник на ток, товари   и проводници. Сегашният източник осигурява потенциална разликакоето позволява да тече ток. Източникът на ток може да бъде батерия, генератор или друго устройство. Натоварването издържа на текущия поток, Това съпротивление може да бъде високо или ниско, в зависимост от целта на веригата. Токът във веригата протича през проводниците от източника към товара, Проводникът трябва да раздава лесно електрони. Повечето проводници използват мед.

Пътят на електрическия ток към товара може да премине през три типа вериги: серийна верига, паралелна или серия-паралелна верига Електронният ток във веригата протича от отрицателния терминал на източника на ток, през натоварването до положителния терминал на източника на ток.

Докато този път не бъде прекъснат, веригата се затваря и тече ток.

Ако обаче прекъснете пътя, веригата ще се отвори и токът няма да може да премине през нея.

Силата на тока в електрическата верига може да бъде променена чрез промяна на приложеното напрежение или съпротивлението на веригата. Токът се променя в същите пропорции като напрежението или съпротивлението. Ако напрежението се увеличи, токът също се увеличава. Ако напрежението намалее, токът също намалява. От друга страна, ако съпротивлението се увеличи, токът намалява. Ако съпротивлението намалее, токът се увеличава. Тази връзка между напрежение, сила на тока и съпротивление се нарича закон на Ом.

Законът на Ом гласи, че токът във верига (серия, паралел или серия-паралел) е пряко пропорционален на напрежението и обратно пропорционален на съпротивлението

Когато определяте неизвестни количества във верига, следвайте следните правила:

1. Начертайте схема и посочете всички известни количества.
2. Извършете изчисления за еквивалентни вериги и пречертайте веригата.
3. Изчислете неизвестни стойности.

Запомнете: Законът на Ом е валиден за всяка част от веригата и може да се прилага по всяко време. Същият ток протича през серийната верига и същото напрежение се прилага към всеки клон на паралелната верига.

История на закона на Ом

Георг Ом, провеждайки експерименти с проводника, установи, че силата на тока в проводника е пропорционална на напрежението, приложено към неговите краища. Коефициентът на пропорционалност се нарича електрическа проводимост, а стойността обикновено се нарича електрическо съпротивление на проводника. Законът на Ом е открит през 1826г.

Следват анимации на диаграми, илюстриращи закона на Ом. Моля, обърнете внимание, че (на първата снимка) Амперметърът (A) е идеален и има нулево съпротивление.

Тази анимация показва как се променя токът във веригата при промяна на приложеното напрежение.

Следващата анимация показва как се променя силата на тока във веригата при промяна на съпротивлението.

За електротехника и инженера по електроника един от основните закони е Законът на Ом. Всеки ден работата създава нови предизвикателства пред специалиста и често е необходимо да изберете заместител на изгорял резистор или група елементи. Електротехникът често трябва да сменя кабели, за да избере правилния, е необходимо да "оцени" тока в натоварването, така че трябва да използвате най-простите физически закони и взаимоотношения в ежедневието. Стойността на закона на Ом в електротехниката е огромна, между другото, повечето дипломни работи по специалности по електротехника се изчисляват на 70-90% по една формула.

Исторически произход

Годината на откриването е Законът на Ом - 1826 г. от немския учен Георг Ом. Той емпирично определи и описа закона за съотношението на силата на тока, напрежението и вида на проводника. По-късно се оказа, че третият компонент не е нищо друго освен съпротива. Впоследствие този закон е наречен в чест на откривателя, но законът не спира дотук, той е кръстен на името и физическите си размери, като почит към неговата работа.

Стойността, в която се измерва съпротивлението, е кръстена на Георг Ом. Например, резисторите имат две основни характеристики: мощност във ватове и съпротивление - мерна единица в ома, кило-оми, мегаоми и др.

Закон на Ом за верижна секция

Законът на Ом за част от верига може да се използва за описание на електрическа верига, която не съдържа EMF. Това е най-простата форма на запис. Изглежда така:

Където I е токът, измерен в ампери, U е напрежението във волта, R е съпротивлението в Ом.

Тази формула ни казва, че токът е пряко пропорционален на напрежението и обратно пропорционален на съпротивлението - това е точната формулировка на Закона на Ом. Физичният смисъл на тази формула е да опише зависимостта на тока през секция на верига с известното й съпротивление и напрежение.

Внимание!Тази формула е валидна за постоянен ток, за променлив ток има леки разлики, ще се върнем към това по-късно.

В допълнение към съотношението на електрическите величини, тази форма ни казва, че графиката на тока спрямо напрежението в съпротивлението е линейна и уравнението на функцията е изпълнено:

f (x) \u003d ky или f (u) \u003d IR или f (u) \u003d (1 / R) * I

Законът на Ом за една верига се използва за изчисляване на съпротивлението на резистор в верига или за определяне на тока през него при известно напрежение и съпротивление. Например имаме резистор R със съпротивление 6 ома, към клемите му се прилага напрежение 12 В. Трябва да разберете какъв ток ще тече през него. Изчисляваме:

I \u003d 12 V / 6 Ohms \u003d 2 A

Идеалният проводник няма съпротивление, но поради структурата на молекулите на веществото, от което се състои, всяко проводимо тяло има съпротива. Например, това предизвика прехода от алуминиеви към медни проводници в домашните електрически мрежи. Съпротивлението на медта (Ом на 1 метър дължина) е по-малко от това на алуминия. Съответно медните проводници се загряват по-малко, издържат на големи токове, което означава, че можете да използвате жица с по-малко напречно сечение.

Друг пример - спиралите на отоплителните устройства и резисторите имат голямо съпротивление, защото са изработени от различни метали с висока устойчивост, като нихром, кантал и др. Когато носителите на заряда се движат през проводника, те се сблъскват с частици в кристалната решетка, в резултат на това се отделя енергия под формата на топлина и проводникът се нагрява. Колкото по-ток - колкото повече сблъсъци - толкова повече отопление.

За да се намали нагряването, проводникът трябва или да се скъси, или дебелината му да се увеличи (площ на напречното сечение). Тази информация може да бъде написана като формула:

R проводник \u003d ρ (L / S)

Където ρ е съпротивлението в Ом * mm 2 / m, L е дължината в m, S е площта на напречното сечение.

Закон на Ом за паралелна и серийна верига

В зависимост от вида на връзката се наблюдава различен модел на текущия поток и разпределението на напрежението. За секция от серия верига от елементи напрежението, токът и съпротивлението се намират по формулата:

Това означава, че един и същ ток тече във верига от произволен брой елементи, свързани последователно. В този случай напрежението, приложено към всички елементи (сумата от спада на напрежението), е равно на изходното напрежение на източника на захранване. Всеки елемент се прилага отделно със собствена стойност на напрежението и зависи от силата на тока и специфичното съпротивление:

U el \u003d I * R елемент

Съпротивлението на веригата за паралелно свързани елементи се изчислява по формулата:

1 / R \u003d 1 / R1 + 1 / R2

За смесено съединение веригата трябва да се доведе до еквивалентна форма. Например, ако един резистор е свързан към два паралелно свързани резистора, първо изчислете съпротивлението на паралелно свързаните. Ще получите общото съпротивление на двата резистора и просто трябва да го добавите към третия, който е свързан последователно с тях.

Закон на Ом за цялата верига

Пълна схема изисква източник на захранване. Идеален източник на енергия е устройство, което има една характеристика:

• напрежение, ако е източник на ЕМП;
• сила на тока, ако е източник на ток;

Такъв източник на енергия е в състояние да достави всяка мощност с постоянни изходни параметри. В реално захранване има и параметри като мощност и вътрешно съпротивление. Всъщност вътрешното съпротивление е въображаем резистор, инсталиран последователно с източника на емф.

Формулата на закона на Ом за цялата верига изглежда подобна, но вътрешното съпротивление на IP е добавено. За пълна схема напишете:

I \u003d ε / (R + r)

Където ε е EMF във волта, R е съпротивлението на натоварването, r е вътрешното съпротивление на източника на енергия.

На практика вътрешното съпротивление е фракция от ома, а при галваничните източници се увеличава значително. Наблюдавахте това, когато двете батерии (нови и мъртви) имат едно и също напрежение, но една от тях произвежда необходимия ток и работи правилно, а втората не работи, защото провисва при най-малко натоварване.

Законът на Ом в диференциална и интегрална форма

За хомогенна част от веригата горните формули са валидни, за нехомогенен проводник е необходимо да се раздели на възможно най-кратки сегменти, така че промените в размерите му да бъдат сведени до минимум в този сегмент. Това се нарича Закон на Ом в различна форма.

С други думи: плътността на тока е пряко пропорционална на силата и проводимостта за безкрайно малка част от проводника.

В неразделна форма:

Закон на Ом за променлив ток

При изчисляване на променливотокови вериги вместо понятието съпротивление се въвежда понятието "импеданс". Импедансът се обозначава с буквата Z, включва съпротивлението на натоварване R a и реактивността X (или R r). Това се дължи на формата на синусоидалния ток (и токове на всякакви други форми) и параметрите на индуктивните елементи, както и законите за превключване:

1. Токът във веригата с индуктивност не може да се промени незабавно.
2. Напрежението във веригата с капацитета не може да се промени незабавно.

Така токът започва да изостава или да изпреварва напрежението, а общата мощност се разделя на активна и реактивна.

X L и X C са реактивни компоненти на товара.

В тази връзка се въвежда стойността cos Φ:

Тук Q е реактивната мощност, дължаща се на променлив ток и индуктивно-капацитивни компоненти, P е активната мощност (разпределена на активните компоненти), S е привидната мощност, cos Φ е коефициентът на мощност.

Може би сте забелязали, че формулата и нейното представяне се пресичат с теоремата на Питагор. Това наистина е така, а ъгълът F зависи от това колко голям е реактивният компонент на товара - колкото е по-голям, толкова по-голям е. На практика това води до факта, че токът, който действително тече в мрежата, е по-голям от този, считан от електромера за домакинствата, докато предприятията плащат за пълна мощност.

В този случай съпротивлението се представя в сложна форма:

Тук j е въображаема единица, която е характерна за сложната форма на уравнения. По-рядко се нарича i, но в електротехниката е посочена и ефективната стойност на променливия ток, следователно, за да не се объркате, е по-добре да използвате j.

Въображаемата единица е √-1. Логично е, че при квадратиране няма такова число, което може да доведе до отрицателен резултат от "-1".

Как да си спомним закона на Ом

За да запомните Закона на Ом, можете да запомните формулировката с прости думи като:

Колкото по-високо е напрежението, толкова по-голям е токът, толкова по-голямо е съпротивлението, толкова по-нисък е токът.

Или използвайте мнемоничните снимки и правила. Първият е представяне на закона на Ом под формата на пирамида - кратко и ясно.

Мнемоничното правило е опростен оглед на концепция, за нейното просто и лесно разбиране и изучаване. Тя може да бъде или устна, или графична. За да намерите правилната формула правилно, затворете желаната стойност с пръст и получете отговора под формата на произведение или коефициент. Ето как работи:

Второто е карикатурно изпълнение. Тук е показано: колкото повече Ом се опитва, толкова по-трудно преминава Ампер и колкото повече Волт - толкова по-лесно преминава Ампер.

Законът на Ом е един от основните в електротехниката, без негово знание повечето изчисления са невъзможни. И в ежедневната работа често се налага да превеждате или определяте тока чрез съпротива. Абсолютно не е необходимо да се разбира нейното заключение и произхода на всички количества - но окончателните формули са необходими за разработване. В заключение искам да отбележа, че сред електриците има стара комична поговорка: "Не знам Ом - седи вкъщи."И ако във всяка шега има дял от истината, то тук този дял от истината е 100%. Научете теоретичните основи, ако искате да станете професионалист на практика, а други статии от нашия сайт ще ви помогнат в това.

Харесвам ( 0 ) Не ми харесва ( 0 )

За частта от схемата - може би най-приложимият закон в електрониката и електротехниката. Сложността на формулировката му се състои в простотата и изяществото на нейното приложение.

Той се формулира по следния начин: величината на тока в секцията на веригата е пряко пропорционална на напрежението, приложено към тази секция, и обратно пропорционална на нейното съпротивление:

Запомнянето на тази формула е много лесно, но ако все още не се получи, направете такъв триъгълник върху картона, както на снимката в началото на статията. Това е вълшебният триъгълник от закона на Ом - достатъчно е да затворите количеството, което трябва да се намери, а останалата част от триъгълника ще покаже формулата за намирането му.

например знаем напрежението на крушката и нейния работен ток (на крушките за фенерчета те са посочени директно на основата). Каква е устойчивостта на нишките на тази крушка? Всичко е много просто, затворете съпротивлението в триъгълника и вижте, че напрежението остава разделено на тока.

А сега нека разберем какво означават всички тези сложни думи в определението.

И така, две интересни непроизнасящи думи, по-точно фрази: пряко пропорционални и обратно пропорционални.

Какво означава "величина на тока, пряко пропорционална на напрежението"? А това означава, че с увеличаване на напрежението в една част от веригата, силата на тока в тази секция също се увеличава. Тоест, колкото по-голямо е напрежението, толкова по-голям е токът. Това е вярно за част от верига със същото напрежение.

Що се отнася до "обратно пропорционалната на неговата съпротива", тук е обратното. Колкото по-голямо е съпротивлението на секцията на веригата, толкова по-малко ток ще тече през нея. Това е вярно, ако към този раздел се прилага същата устойчивост.

Нека разгледаме прилагането на този закон с прост пример. Вземете обикновен фенер с лампа с нажежаема жичка, в която са поставени три "кръгли" батерии. Схемата на такова фенерче ще изглежда по следния начин.

В тази схема GB1 - GB3 са три батерии, S1 е превключвател, HL1 е крушка.

И така, както ни се казва закон на Ом:   величината на тока в секцията на веригата е пряко пропорционална на напрежението, приложено към тази секция, и обратно пропорционална на нейното съпротивление. Вземаме за разглеждане част от веригата, състояща се от техните електрически крушки.

Сега един прост въпрос: какво определя яркостта на крушката? Точно така - от силата на тока, преминаващ през нишката на тази електрическа крушка. Тоест, яркостта на крушката, която можем да използваме като индикатор за тока във веригата на фенерчето.

И наистина, какво ще се случи с блясъка на крушката, ако премахнем една батерия и вместо нея поставим джъмпер?

Всяка електрическа верига задължително съдържа източник на електрическа енергия и нейния приемник. Като пример, помислете за най-простата електрическа верига, състояща се от батерия и крушка с нажежаема жичка.

Акумулаторът е източник на електрическа енергия, крушка е неговият приемник. Има потенциална разлика между полюсите на източника на електроенергия (+ и -), когато веригата е затворена, започва процесът на нейното изравняване под въздействието на електромоторна сила, накратко - ЕМП. Електрическият ток тече през веригата, върши работа - чрез нагряване на спиралата на електрическа крушка спиралата започва да свети.

Така става преобразуването на електрическата енергия в топлинна и светлинна енергия.
  Електрическият ток (J) е подредено движение на заредени частици, в случая - електрони.
   Електроните имат отрицателен заряд и следователно тяхното движение се насочва към положителния (+) полюс на източника на енергия.

В този случай винаги се образува електромагнитно поле, разпространяващо се от източника (+) до (-) (към движението на електроните) през електрическата верига със скоростта на светлината. Традиционно се приема, че електрическият ток (J) се движи от положителния (+) полюс към отрицателния (-).

Подреденото движение на електрони през кристалната решетка на вещество, което е проводник, не преминава безпрепятствено. Електроните взаимодействат с атомите на веществото, което го нагрява. Така веществото има   съпротивление(R), електрически ток, преминаващ през него. И колкото по-голяма е стойността на съпротивлението, при една и съща стойност на тока - толкова по-силно е нагряването.

Електрическото съпротивление е стойност, която характеризира противопоставянето на електрическа верига (или нейната част) на електрически ток, измерена в   ома, електрически   волтаж(U) е потенциалната разлика на източника на електрически ток. електрически   волтаж(U) електрически   съпротивление(R) електрически   ток(J) - това са основните свойства на най-простата електрическа верига, между тях те са в определена връзка.

Използвайки калкулатора на закона на Ом, разположен по-горе, можете лесно да изчислите стойностите на тока, напрежението и съпротивлението на всеки приемник на електрическа енергия. Също така, замествайки стойностите на напрежението и тока, можете да определите неговата мощност и обратно.

Например, трябва да знаете текущата консумирана по електронна поща. чайник с мощност 2,2 кВт.
В колоната "Напрежение" заместваме стойността на напрежението на нашата мрежа във волта - 220.
   В колоната "Мощност", съответно, въвеждаме стойността на мощността във ватове 2200 (2,2 кВт) Кликнете върху бутона "Разберете силата на тока" - получаваме резултата в ампери - 10. Ако след това натиснете бутона "Съпротивление", можем да разберем в допълнение електрическото съпротивление на нашия чайник, по време на работата му - 22 ома.

С помощта на калкулатора по-горе можете лесно да изчислите   обща стойност на съпротивлението   за две съпротивления, свързани паралелно.

Вторият закон на Кирхоф гласи: в затворена електрическа верига алгебраичната сума на ЕМП е равна на алгебраичната сума на паданията на напрежението в отделни секции на веригата. Според този закон, за схемата, показана на фигурата по-долу, можете да напишете:

R около \u003d R1 + R2

Тоест, когато елементите на веригата са свързани последователно, общото съпротивление на веригата е равно на сумата от съпротивленията на съставните й елементи, а напрежението се разпределя между тях, пропорционално на съпротивлението на всеки.
  Например в коледна гирлянда, състояща се от 100 малки еднакви крушки, всяка от които е проектирана за напрежение от 2,5 волта, включени в 220-волтова мрежа, всяка крушка ще има 220/100 \u003d 2,2 волта.
  И, разбира се, в тази ситуация тя ще работи щастливо досега.

Променлив ток.

Променливият ток, за разлика от постоянен ток, няма постоянна посока. Например в обикновения домакински имейл. 220 волтови мрежи от 50 херца плюс и минус сменят местата 50 пъти в секунда. Законите на Ом и Кирхоф за верига на постоянен ток се прилагат и за вериги с променлив ток, но само за електрически приемници с   активен   устойчивост в най-чистата му форма, т.е. различни нагревателни елементи и крушки с нажежаема жичка.

Освен това всички изчисления се правят с   ток   стойности на ток и напрежение. Ефективната стойност на променливотоковия ток е числено равна на топлинния ефект на постоянния ток. Действителна стойност   Jperm. \u003d 0.707 * Jpost.   Действителна стойност   Umap \u003d 0.707 * Upost.    Например в нашата домашна мрежа токстойност на променливо напрежение - 220 волта    и нейната максимална (амплитудна) стойност \u003d 220 * (1 / 0.707) \u003d 310 волта.

  Ролята на законите на Ом и Кирххоф в ежедневието на електротехник.

Осъществявайки своята трудова дейност, електротехник (абсолютно всеки и всеки), ежедневно се сблъсква с последствията от тези основни закони и правила, можем да кажем - той живее в тяхната реалност. Използва ли теоретичните знания, придобити с големи затруднения в различни образователни институции, за да изпълнява ежедневните работни задължения?
  Като правило, не! По-често, отколкото не, просто - просто, при липса на нужда да се направи това.

За ежедневната работа на нормален електротехник, изобщо не се състои в умствени изчисления, а по-скоро от ясни, полирани през годините физически действия. Това не означава, че изобщо не е нужно да мислите. Точно обратното - в края на краищата последствията от необмислените действия в тази професия понякога са много скъпи.

Понякога сред електриците на дизайнера има любовници, те най-често са рационализатори. Тези хора използват от време на време теоретичните си познания в полза на бизнеса, разработвайки и конструирайки различни устройства, както за лични цели, така и в полза на родното производство. Без познаване на законите на Ом и Кирхоф, изчисленията на електрическите вериги, съставляващи веригата на бъдещото устройство, са напълно невъзможни.

Като цяло можем да кажем, че законите на Ом и Кирххоф са по-скоро „инструмент“ на инженер по проектиране, отколкото на електротехник.