Закон, устанавливающий связь между силой тока в проводнике и разностью потенциалов (напряжением) на его концах, был открыт Г. Омом опытным методом в 1826 году.
Закон Ома формулируется следующим образом.
Сила тока, текущего по однородному участку цепи, прямо пропорциональна приложенному напряжению и назад пропорциональна сопротивлению проводника,
Эту формулу еще именуют законом Ома в интегральной форме. Напомним, что в случае однородного участка цепи напряжение равно разности потенциалов
Сопротивление проводника находится в зависимости от материала и его геометрических размеров, т. е.
где l — длина проводника, S — площадь его поперечного сечения, ρ — удельное сопротивление проводника, которое находится в зависимости от рода вещества, также от его состояния (прежде всего, температуры). К примеру, при температуре 20 o С удельное сопротивление меди , а у фарфора .
Единицей сопротивления служит ом (Ом), .
Закон Ома справедлив для широкого класса материалов: металлов, угля, электролитов. Его обширно используют для расчета разных электрических цепей. Его применяют в почти всех других случаях, к примеру, в технике безопасности. Так, допустимое напряжение определяют, исходя из сопротивления человеческого тела и допустимого для него значения тока. Смертельным считается ток 100 мА. Более страшный путь его прохождения: правая рука — ноги. Сопротивление тела при увлажненной коже , при сухой . Высчитайте без помощи других допустимое напряжение.
Закон Ома в дифференциальной форме
Закон Ома в дифференциальной форме справедлив для хоть какой точки участка цепи как с неизменным, так и с переменным сечением.
Для однородного участка цепи плотность тока равна
Подставим эту формулу, также формулу для сопротивления (2.26) в закон Ома (2.24)
Учтем, что для однородного поля справедлива формула (2.19)
Величина, оборотная удельному сопротивлению, именуется удельной проводимостью, т. е.
В векторной форме формулу (2.27) можно записать следующим образом
Формула (2.28) выражает закон Ома в дифференциальной форме. Плотность тока пропорциональна напряженности электрического поля и имеет однообразное с ней направление (рис. 2.8).
В таковой форме закон Ома выражает связь между величинами, относящимися к данной точке, и потому применим к неоднородным проводникам.
Разъяснение закона Ома
Задачка физики — узнать природу явлений, описываемых физическими законами.
Для разъяснения закона Ома (2.28) сначала XIX в. была разработана традиционная теория электропроводности металлов. Согласно традиционным представлениям, электроны проводимости в металлах образуют так именуемый электронный газ. Подобно молекулам безупречного газа электроны в металле участвуют в хаотическом движении. При приложении электрического поля на хаотическое движение электронов накладывается упорядоченное движение. Среда оказывает сопротивление движению зарядов в определенном направлении. Потому в однородном веществе при неизменной напряженности поля заряды движутся с неизменной скоростью , пропорциональной напряженности поля
где μ — подвижность носителей, которая находится в зависимости от природы носителей, плотности и состояния вещества.
Подставим формулу (2.29) в (2.23) и получим закон Ома в дифференциальной форме
Основанная на этих представлениях традиционная теория электропроводности посодействовала осознать и разъяснить ряд физических явлений. Но необходимо подчеркнуть, что некоторые экспериментальные факты (к примеру, сверхпроводимость металлов, зависимость сопротивления от температуры, значение их теплоемкости и др.) можно разъяснить только при помощи квантовой теории. Но, традиционная теория электропроводности не утратила собственного значения и в наши деньки, так как в почти всех случаях (к примеру, при малой концентрации электронов проводимости и высочайшей температуре, как это имеет место для полупроводников) она дает правильные результаты.
Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных возможностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не меняются в течение жизни.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество воды на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Опора древесной одностоечной и методы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на нужной высоте над землей, водой.
Закон Ома. Для цепей и тока. Формулы и использование
Исходя из этого Ом стал экспериментировать с различными материалами проводника. Для того, дабы найти их проводимость он подключал их последовательно и подгонял их длину таким макаром, дабы сила тока была одинаковой во всех случаях.
В итоге нового опыта Ом пришел к формуле:
Тут X – интенсивность магнитного поля провода, l – длина провода, a – неизменная величина напряжения источника, b – неизменная сопротивления других частей цепи.
Если обратиться к современным терминам для описания данной формулы, то мы получим, что Х – сила тока, а – ЭДС источника, b + l – общее сопротивление цепи .
Закон Ома для участка цепи
Мировоззрение профессионала
It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике
Задавайте вопросы "Спецу по модернизации систем энергогенерации"
Определение и формула закона Ома для участков электрических цепей и неизменного тока В данном примере рассматривается изменение площади поперечного сечения S и сопротивления R при перемещении зоны наблюдения вдоль продольной оси. Спрашивайте, я на связи!
Закон Ома. Для цепей и тока. Формулы и использование
Закон Ома для отдельного участка цепи говорит: сила тока на участке цепи возрастает при возрастании напряжения и миниатюризируется при возрастании сопротивления этого участка.
Исходя из этой формулы, мы можем решить, что сопротивление проводника находится в зависимости от разности потенциалов. Исходя из убеждений арифметики, это верно, но неверно исходя из убеждений физики. Эта формула применима только для расчета сопротивления на отдельном участке цепи.
Дабы высчитать сопротивление проводника, необходимо перемножить его длину на удельное сопротивление его материала и поделить на площадь поперечного сечения.
Таким макаром формула для расчета сопротивления проводника воспримет вид:
Закон Ома для полной цепи
Отличие закона Ома для полной цепи от закона Ома для участка цепи состоит в том, что сейчас мы должны учесть два вида сопротивления. Это «R» сопротивление всех компонент системы и «r» внутреннее сопротивление источника электродвижущей силы. Формула таким макаром приобретает вид:
Закон Ома для переменного тока
Попробуем разобраться, в чем настоящая разница между реактивным и активным сопротивлением в цепи с переменным током. Вы уже должны были осознать, что значение напряжение и силы тока в таковой цепи изменяется с течением времени и имеют, грубо говоря, волновую форму.
Безупречный источник ЭДС
Электродвижущая сила (E) – физическая величина, определяющая степень воздействия наружных сил на перемещение в замкнутой цепи носителей заряда. Другими словами, от ЭДС будет зависеть то, как сильно ток стремится течь по проводнику.
Какое освещение Вы предпочитаете
Встроенное Люстра
При разъяснении схожих непонятных явлений российские школьные учителя обожают обращаться к способу гидравлических аналогий. Если проводник – это труба, а электрический ток – это количество протекающей по ней воды, то ЭДС – это давление, которое развивает насос, дабы качать жидкость.
По этой причине безупречный источник ЭДС – это быстрее абстрактное понятие либо физическая модель, не имеющая места в реальном мире, ведь внутреннее сопротивление элемента питания Rвн хоть и очень низкое, но всё же отлично от абсолютного нуля.
Мировоззрение профессионала
It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике
Задавайте вопросы "Спецу по модернизации систем энергогенерации"
Про закон Ома в пользующемся популярностью изложении » Веб-сайт для электриков — статьи, советы, примеры, схемы германский физик Георг Симон Ом определил закон, связывающий величины электрического тока, электродвижущей силы батареи и сопротивления обычной электрической цепи, составленной из батареи и соединяющих ее полюса последовательно включенных разнородных проводников. Спрашивайте, я на связи!
Электрическое сопротивление. закон ома для участка электрической цепи
Куцее замыкание
Движение носителей заряда в полной электрической цепи
Электрическая цепь: а — однородный участок;б — неоднородный участок; в — полный круг, содержащий внешнюю и внутреннюю части
Для перемещения зарядов посторонние силы делают подобающую работу А. Чем больше заряд перемещается, тем больше работа осуществляется. Другими словами, A ст ~ q либо, используя символ равенства, A ст = εq, где ε — неизменный коэффициент пропорциональности, характеризующий соответственный источник и называеющийся электродвижущей силой источника тока (сокращенно ЭДС).
Электродвижущая сила ε — это физическая величина, характеризующий энергию стороних сил источника тока и измеряется: работой посторониих сил (другими словами сил не электростатического происхождения), выполненной для перемещения единичного положительного электрического заряда, ε = A ст/q.
В итоге разделения снутри источника положительных и отрицательных зарядов, источник приобретает припас возможной электроэнергии, которая тратится на выполнение работы по перемещению зарядов по всей окружности. Работа посторониих сил равна сумме работ, выполняемых по перемещению заряда на внутренней и наружной участках цепи.
Работа поля по перемещению заряда вдоль замкнутой полосы напряженности не равна нулю.
Закон Ома в дифференциальной форме
Для удобства можно разглядеть представленный на картинке эталон. В реальности необязательно изменение геометрии проводника по пути прохождения тока. На электрическое сопротивление влияют разные примеси, значительно различающиеся температурные режимы в протяжении полосы определенной цепи.
Для определения электрических характеристик традиционная формула Ома преобразуется в дифференциальную форму. В данном примере рассматривается изменение площади поперечного сечения S и сопротивления R при перемещении зоны наблюдения вдоль продольной оси. Дабы упростить расчет, принимают равномерное рассредотачивание материала и малозначительное содержание сторонних примесей.
Дифференциальный метод, как показано на картинке, заключается в последовательном делении области опыта на маленькие участки. Продолжив процесс, на определенном уровне можно получить цилиндр с нескончаемо малой шириной. В таком образчике площадь поперечного сечения будет постоянной. Для расчета применяют выражение зависимостей:
Определение закона для участков электрических цепей и неизменного тока
На базе рассмотренных процессов можно сконструировать энерго утраты, которые делает однородный участок цепи. На перемещение зарядов между 2-мя точками с различными потенциалами будут потрачена мощность:
Мировоззрение профессионала
It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике
Задавайте вопросы "Спецу по модернизации систем энергогенерации"
Закон Ома Для теоретических расчетов и использования приобретенных результатов на практике оценивают силу тока, напряжения и сопротивление проводника. Спрашивайте, я на связи!
Закон Ома для полной и не полной эллектрической цепи, формула и правильное определение
Закон Ома в интегральной форме
Для работы с этой методикой можно пользоваться дифференциальным выражением (J = p*E).
Базисную формулу конвертируют следующим образом:
- в обе части добавляют множитель, учитывающий простый отрезок длины проводника (dL);
- взяв 1-ый интеграл по контрольным точкам, получают итоговое значение для сопротивления: R = p*(L/S);
- совмещают две формулы (1 и 2), делают математическое преобразование;
- интеграл 2-ой части обусловит значение напряжения.
Итоговый итог соответствует определению традиционного вывода Ома, где обоюдная связь u r I обусловлена результатом тестов (I = U/R).
Закон Ома для полной цепи
Формулировка закона Ома для полной цепи — сила тока прямо пропорциональна сумме ЭДС цепи, и назад пропорциональна сумме сопротивлений источника и цепи , где E – ЭДС, R- сопротивление цепи, r – внутреннее сопротивление источника.
В каждом источнике находится внутреннее сопротивление r, оно находится в зависимости от характеристик самого источника. В цепи также существует сопротивление R, оно находится в зависимости от характеристик самой цепи.
Формулу закона Ома для полной цепи можно представить в другом виде. А конкретно: ЭДС источника цепи равна сумме падений напряжения на источнике и на наружной цепи.
Для закрепления материала, решим две задачи на формулу закона Ома для полной цепи .
Отыскать силу тока в цепи, если понятно что сопротивление цепи 11 Ом, а источник присоединенный к ней имеет ЭДС 12 В и внутреннее сопротивление 1 Ом.
Источник ЭДС подключен к резистору сопротивлением 10 Ом при помощи медного провода длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм 2 . Отыскать силу тока, зная что ЭДС источника равно 12 В, а внутреннее сопротивление 1,9825 Ом.
Мировоззрение профессионала
It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике
Задавайте вопросы "Спецу по модернизации систем энергогенерации"
Инерционность переноса заряда Но огромное реактивное сопротивление характерно, сначала, массивным электрическим машинам и силовой преобразовательной технике. Спрашивайте, я на связи!
Закон ома для однородной цепи
Германский физик Г. Ом экспериментально установил закон, согласно которому сила тока, текущего по однородному (отсутствуют посторонние силы) железному проводнику, пропорциональна падению напряжения на проводнике:
.
Сопротивление проводника. Величина R именуется электрическим сопротивлением проводника. Единица сопротивления — 1 Ом. Для однородного цилиндрического проводника
,
где l — длина проводника; S — площадь его поперечного сечения; — зависящий от параметров материала коэффициент, именуемый удельным электрическим сопротивлением. В системе СИ единица измерения есть .
Дифференциальная форма закона Ома. Найдем связь между плотностью тока j и напряженностью поля Е в одной и той же точке проводника. В изотропном проводнике упорядоченное движение носителей тока происходит в направлении вектора Е. Потому направления векторов j и Е совпадают.
Разглядим в однородной изотропной среде простый объем с образующими, параллельными вектору Е, длиной , ограниченной 2-мя эквипотенциальными сечениями 1 и 2 (рис. 4.3).
Обозначим их потенциалы и , а среднюю площадь сечения через . Используя закон Ома, получим для тока , либо для плотности тока , поэтому
.
Перейдем к лимиту при , тогда рассматриваемый объем можно считать цилиндрическим, а поле снутри него однородным, так что
,
где Е — напряженность электрического поля снутри проводника. Беря во внимание, что j и Е совпадают по направлению, получаем
.
Это соотношение является дифференциальной формой закона Ома для однородного участка цепи. Величина именуется удельной проводимостью.
На неоднородном участке цепи на носители тока действуют, не считая электростатических сил , к тому же посторонние силы , поэтому, плотность тока в этих участках оказывается пропорциональной сумме напряженностей. Учет этого приводит к дифференциальной форме закон Ома для неоднородного участка цепи.
.
От закона Ома в дифференциальной форме просто перейти к интегральной форме. Разглядим неоднородный участок цепи. Снутри этого участка выберем контур тока, удовлетворяющий следующим условиям: в каждом сечении, перпендикулярном к контуру, величины имеют с достаточной точностью однообразные значения; векторы в каждой точке ориентированы по касательной к контуру.
Вследствие закона сохранения заряда сила неизменного тока в каждом сечении должна быть одинаковой. Потому величина постоянна вдоль контура. Тогда, заменяя j отношением , получаем
.
Умножим это соотношение на dl и проинтегрируем вдоль контура:
,
где представляет собой суммарное сопротивление участка цепи, 1-ый интеграл в правой части — разность потенциалов на концах участка, а 2-ой интеграл определяет ЭДС , действующую на участке цепи. Таким макаром .
ЭДС , как и сила тока I, величина алгебраическая. В случае, когда ЭДС содействует движению положительных носителей тока в избранном направлении (в направлении 1-2), . Если ЭДС препятствует движению положительных носителей в данном направлении, то :
.
Последняя формула выражает закон Ома для неоднородного участка цепи. Для замкнутой цепи закон Ома имеет вид
,
где R — сопротивление нагрузки, r — внутреннее сопротивление источника тока.
1) Какова связь между проводимостью и сопротивлением, удельной проводимостью и удельным сопротивлением
2) Какой вид имеет вольт-амперная черта железного элемента: линейный либо экспоненциальный
3) Каковы правила символов для силы тока и ЭДС при записи закона Ома для неоднородного участка цепи
4) Поясните когда нужно применять закона Ома и интергальной форме, а когда в дифференциальной
