Участок цепи постоянного тока

Участок цепи постоянного тока

Основным законом электротехники, при помощи которого можно изучать и рассчитывать электрические цепи, является закон Ома, устанавливающий соотношение между током, напряжением и сопротивлением. Необходимо отчетливо понимать его сущность и уметь правильно пользоваться им при решении практических задач. Часто в электротехнике допускаются ошибки из-за неумения правильно применить закон Ома.

Закон Ома для участка цепи гласит: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

Если увеличить в несколько раз напряжение, действующее в электрической цепи, то ток в этой цепи увеличится во столько же раз. А если увеличить в несколько раз сопротивление цепи, то ток во столько же раз уменьшится. Подобно этому водяной поток в трубе тем больше, чем сильнее давление и чем меньше сопротивление, которое оказывает труба движению воды.

В популярной форме этот закон можно сформулировать следующим образом: чем выше напряжение при одном и том же сопротивлении, тем выше сила тока и в то же время чем выше сопротивление при одном и том же напряжении, тем ниже сила тока.

Чтобы выразить закон Ома математически наиболее просто, считают, что сопротивление проводника, в котором при напряжении 1 В проходит ток 1 А, равно 1 Ом.

Ток в амперах можно всегда определить, если разделить напряжение в вольтах на сопротивление в омах. Поэтому закон Ома для участка цепи записывается следующей формулой:

Любой участок или элемент электрической цепи можно охарактеризовать при помощи трёх характеристик: тока, напряжения и сопротивления.

Как использовать треугольник Ома: закрываем искомую величину — два других символа дадут формулу для её вычисления. Кстати, законом Ома называется только одна формула из треугольника – та, которая отражает зависимость тока от напряжения и сопротивления. Две другие формулы, хотя и являются её следствием, физического смысла не имеют.

Расчеты, выполняемые с помощью закона Ома для участка цепи, будут правильны в том случае, когда напряжение выражено в вольтах, сопротивление в омах и ток в амперах. Если используются кратные единицы измерений этих величин (например, миллиампер, милливольт, мегаом и т. д.), то их следует перевести соответственно в амперы, вольты и омы. Чтобы подчеркнуть это, иногда формулу закона Ома для участка цепи пишут так:

Можно также рассчитывать ток в миллиамперах и микроамперах, при этом напряжение должно быть выражено в вольтах, а сопротивление — в килоомах и мегаомах соответственно.

Другие статьи про электричество в простом и доступном изложении:

Закон Ома справедлив для любого участка цепи. Если требуется определить ток в данном участке цепи, то необходимо напряжение, действующее на этом участке (рис. 1), разделить на сопротивление именно этого участка.

Рис 1. Применение закона Ома для участка цепи

Приведем пример расчета тока по закону Ома . Пусть требуется определить ток в лампе, имеющей сопротивление 2,5 Ом, если напряжение, приложенное к лампе, составляет 5 В. Разделив 5 В на 2,5 Ом, получим значение тока, равное 2 А. Во втором примере определим ток, который будет протекать под действием напряжения 500 В в цепи, сопротивление которой равно 0,5 МОм. Для этого выразим сопротивление в омах. Разделив 500 В на 500 000 Ом, найдем значение тока в цепи, которое равно 0,001 А или 1 мА.

Читайте также:  Сколько стоит акб 60 ампер

Часто, зная ток и сопротивление, определяют с помощью закона Ома напряжение. Запишем формулу для определения напряжения

Из этой формулы видно, что напряжение на концах данного участка цепи прямо пропорционально току и сопротивлению . Смысл этой зависимости понять нетрудно. Если не изменять сопротивление участка цепи, то увеличить ток можно только путем увеличения напряжения. Значит при постоянном сопротивлении большему току соответствует большее напряжение. Если же надо получить один и тот же ток при различных сопротивлениях, то при большем сопротивлении должно быть соответственно большее напряжение.

Напряжение на участке цепи часто называют падением напряжения . Это нередко приводит к недоразумению. Многие думают, что падение напряжения есть какое-то потерянное ненужное напряжение. В действительности же понятия напряжение и падение напряжения равнозначны. Потери и падение напряжения — в чем различие?

Расчет напряжения с помощью закона Ома можно показать на следующем примере. Пусть через участок цепи с сопротивлением 10 кОм проходит ток 5 мА и требуется определить напряжение на этом участке.

Умножив I = 0,005 А на R —10 000 Ом, получим напряжение,равное 5 0 В. Можно было бы получить тот же результат, умножив 5 мА на 10 кОм: U = 50 В

В электронных устройствах ток обычно выражается в миллиамперах, а сопротивление — в килоомах. Поэтому удобно в расчетах по закону Ома применять именно эти единицы измерений.

По закону Ома рассчитывается также сопротивление, если известно напряжение и ток. Формула для этого случая пишется следующим образом: R = U/I.

Сопротивление всегда представляет собой отношение напряжения к току. Если напряжение увеличить или уменьшить в несколько раз, то ток увеличится или уменьшится в такое же число раз. Отношение напряжения к току, равное сопротивлению, остается неизменным.

Не следует понимать формулу для определения сопротивления в том смысле, что сопротивление данного проводника зависит оттока и напряжения. Известно, что оно зависит от длины, площади сечения и материала проводника. По внешнему виду формула для определения сопротивления напоминает формулу для расчета тока, но между ними имеется принципиальная разница.

Ток в данном участке цепи действительно зависит от напряжения и сопротивления и изменяется при их изменении. А сопротивление данного участка цепи является величиной постоянной, не зависящей от изменения напряжения и тока, но равной отношению этих величин.

Когда один и тот же ток проходит в двух участках цепи, а напряжения, приложенные к ним, различны, то ясно, что участок, к которому приложено большее напряжение, имеет соответственно большее сопротивление.

А если под действием одного и того же напряжения в двух разных участках цепи проходит различный ток, то меньший ток всегда будет на том участке, который имеет большее сопротивление. Все это вытекает из основной формулировки закона Ома для участка цепи, т. е. из того, что ток тем больше, чем больше напряжение и чем меньше сопротивление.

Расчет сопротивления с помощью закона Ома для участка цепи покажем на следующем примере. Пусть требуется найти сопротивление участка, через который при напряжении 40 В проходит ток 50 мА. Выразив ток в амперах, получим I = 0,05 А. Разделим 40 на 0,05 и найдем, что сопротивление составляет 800 Ом.

Читайте также:  От чего зависит вкус картошки

Закон Ома можно наглядно представить в виде так называемой вольт-амперной характеристики . Как известно, прямая пропорциональная зависимость между двумя величинами представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Такую зависимость принято называть линейной .

На рис. 2 показан в качестве примера график закона Ома для участка цепи с сопротивлением 100 Ом. По горизонтальной оси отложено напряжение в вольтах, а по вертикальной оси — ток в амперах. Масштаб тока и напряжения может быть выбран каким угодно. Прямая линия проведена так, что для любой ее точки отношение напряжения к току равно 100 Ом. Например, если U = 50 В, то I = 0,5 А и R = 50 : 0,5 = 100 Ом.

Рис. 2 . Закон Ома (вольт-амперная характеристика)

График закона Ома для отрицательных значений тока и напряжения имеет такой же вид. Это говорит о том, что ток в цепи проходит одинаково в обоих направлениях. Чем больше сопротивление, тем меньше получается ток при данном напряжении и тем более полого идет прямая.

Приборы, у которых вольт-амперная характеристика является прямой линией, проходящей через начало координат, т. е. сопротивление остается постоянным при изменении напряжения или тока, называются линейными приборами . Применяют также термины линейные цепи, линейные сопротивления.

Существуют также приборы, у которых сопротивление изменяется при изменении напряжения или тока. Тогда зависимость между током и напряжением выражается не по закону Ома, а более сложно. Для таких приборов вольт-амперная характеристика не будет прямой линией, проходящей через начало координат, а является либо кривой, либо ломаной линией. Эти приборы называются нелинейными .

Немецкий физик Георг Симон Ом (1787—1854) открыл основной закон электрической цепи.

Закон Ома для участка цепи:

Определение: Cила тока I на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению U на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлению R.

  1. I — сила тока (в системе СИ измеряется — Ампер)
    • Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.
    • Формула: I=frac
    • U — напряжение (в системе СИ измеряется — Вольт)

      Падение напряжения на участке проводника равно произведению силы тока в проводнике на сопротивление этого участка.

      Формула: U=IR

    • R— электрическое сопротивление (в системе СИ измеряется — Ом).
      • Электрическое сопротивление R это отношение напряжения на концах проводника к силе тока, текущего по проводнику.
      • Формула R=frac
      • Определение единицы сопротивления — Ом

        1 Ом представляет собой электрическое сопротивление участка проводника, по которому при напряжении 1(Вольт) протекает ток 1 (Ампер).

        Закон Ома для полной цепи

        Определение: Сила тока в цепи пропорциональна действующей в цепи ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника

        Формула I=frac <varepsilon>

        • varepsilon — ЭДС источника напряжения, В;
        • I — сила тока в цепи, А;
        • R — сопротивление всех внешних элементов цепи, Ом;
        • r — внутреннее сопротивление источника напряжения, Ом.

        Как запомнить формулы закона Ома

        Треугольник Ома поможет запомнить закон. Нужно закрыть искомую величину, и два других символа дадут формулу для её вычисления.

        .

        • U — электрическое напряжение;
        • I — сила тока;
        • P — электрическая мощность;
        • R — электрическое сопротивление

        Смотри также:

        Для закрепления своих знаний решай задания и варианты ЕГЭ по физике с ответами и пояснениями.

        сопротивление, или резистор

        Читайте также:  Как правильно пользоваться паяльной кислотой

        контакты, или зажимы

        — идеальный проводник (R=0)

        Закон Ома: Сила тока в однородном проводнике пропорционально приложенному напряжению и обратно пропорционально сопротивлению проводника

        Коэффициент пропорциональности R в законе Ома является свойством проводника и называется электрическим сопротивлением. Единица измерения сопротивления проводника Ом; Ом=В/А.

        Условия, необходимые для возникновения тока. ЭДС источника тока. Закон Ома для замкнутой цепи.

        Постоянный электрический ток может быть создан только в замкнутой цепи, в которой свободные носители заряда циркулируют по замкнутым траекториям. Мы знаем, что работа электрического поля по перемещению заряда вдоль замкнутого контура равна нулю. Поэтому невозможно переместить заряд по замкнутой электрической цепи под действием только сил электрической природы.

        Для существования постоянного тока необходимо наличие в электрической цепи устройства, способного создавать и поддерживать разность потенциалов на участке цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения.

        Такие устройства называются источниками постоянного тока.

        Сторонними силами называются силы неэлектростатического происхождения, действующие на свободные носители заряда со стороны источников тока.

        При перемещении электрических зарядов по цепи постоянного тока сторонние силы, действующие внутри источников тока, совершают работу.

        Природа сторонних сил может быть различной.

        источник сторонних сил природа сторонних сил
        электрогенераторы электромагнитная
        батареи, аккумуляторы химическая
        солнечные батареи фотоэлектрическая

        ЭДС источника тока

        Электродвижущей силой источника (ЭДС) называется физическая величина, равная отношению работы Aст сторонних сил при перемещении заряда q от отрицательного полюса источника тока к положительному к величине этого заряда

        Электродвижущая сила, как и разность потенциалов, измеряется в вольтах (В).

        При перемещении единичного положительного заряда по замкнутой цепи постоянного тока работа сторонних сил равна сумме ЭДС, действующих в этой цепи, а работа электростатического поля равна нулю.

        Закон Ома для полной цепи

        Полная цепь постоянного тока

        R — внешний участок цепи, или нагрузка

        r- сопротивление источника тока, или внутреннее сопротивление.

        Закон Ома: Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению.

        Сопротивление. Зависимость сопротивления резистора от температуры. Понятие о сверхпроводимости. Реостат.

        Сопротивление проводника зависит от материала проводника и его геометрических размеров. Сопротивление проводника не зависит от напряжения и силы тока в цепи.

        Для однородного цилиндрического проводника длинойL и площадью поперечного сечения S сопротивление равно

        где удельное сопротивление проводника, Ом*м или Ом*м/мм 2

        Зависимость сопротивления проводника от температуры

        Опыт показывает, что сопротивление металлов при нагревании увеличивается по линейному закону. При этом величина

        или

        является постоянной. Здесь

        температурный коэффициент сопротивления, зависящий от материала.

        Rсопротивление при температуре Т,

        R –при температуре Т= Т+DТ

        DТ – разница температур.

        После простых преобразований можно получить

        (1+ t)

        где ρудельное сопротивление, измеренное при 0 0 С,

        t – температура, измеренная по шкале Цельсия.

        У некоторых сплавов, например у сплава меди с никелем (константан), температурный коэффициент сопротивления очень мал — 10 -5 . Это удобно для изготовления эталонных сопротивлений.

        Последовательное и параллельное соединение проводников.

        Соединения проводников

        Последовательное соединение проводников

        При последовательном соединении проводников сила тока во всех проводниках одинакова. Участок цепи не имеет разветвлений.

        Сила тока постоянна I = I1=I2=…

        Напряжение U = U1+U2+…

        Сопротивление R = R1+R2+…..

        Последнее изменение этой страницы: 2016-09-20; Нарушение авторского права страницы

        Ссылка на основную публикацию
        Усилитель постоянного напряжения на операционном усилителе
        Практическое применение операционных усилителей.Часть первая. Автор: Опубликовано 01.01.1970 Всем привет. В этой статье мы обсудим некоторые аспекты практического применения операционных...
        Трубчатое сверло для стекла и керамики
        Бренд: Зубр Тип изделия: Дрели и оснастка Материал обработки: Кафель , Стекло Вес товара (Вес нетто), кг: 0,019 Серия инструмента:...
        Трубы rehau технические характеристики
        Современный рынок строительных материалов для создания инженерных коммуникаций в частных домах и квартирах представлен огромным выбором труб различного назначения. Трубы...
        Усилитель с алиэкспресс для s90
        Приветствую уважаемых членов данного сообщества!Чтобы не закидали помидорами, сразу предупрежу, что в данной теме я лузер, в технических аспектах не...
        Adblock detector