Формулы тока напряжения сопротивления: Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи — урок. Физика, 8 класс.

Содержание

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.
 

 

Ток, напряжение, сопротивление

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД), инженерно технические системы (ИТС)

Электрический ток ( I ) — это упорядоченное движение заряженных частиц. Первая мысль, которая приходит в голову из школьного курса физики — движение электронов. Безусловно.

Однако электрический заряд могут переносить не только они, а, например, еще ионы, определяющие возникновение электрического тока в жидкостях и газах.

Хочу предостеречь также от сравнения тока с протеканием воды по шлангу. (Хотя при рассмотрении Закона Кирхгофа такая аналогия будет уместна). Если каждая конкретная частица воды проделывает путь от начала до конца, то носитель электрического тока так не поступает.

Если уж нужна наглядность, то я бы привел пример переполненного автобуса, когда на остановке некто, втискиваясь в заднюю дверь, становится причиной выпадения из передней менее удачливого пассажира.

Условиями возникновения и существования электрического тока являются:

  • Наличие свободных носителей заряда
  • Наличие электрического поля, создающего и поддерживающего ток.

Будем считать, что теперь про электрический ток Вы знаете все. Это, конечно, шутка. Тем более что еще ничего не сказано про электрическое поле, которое у многих ассоциируется с напряжением, что не верно.

Электрическое поле — это вид материи, существующей вокруг электрически заряженных тел и оказывающее на них силовое воздействие. Опять же, обращаясь к знакомому со школы «одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются» можно представить электрическое поле как нечто это воздействие передающее.

Это поле, равно как любое другое непосредственно ощутить нельзя, но существует его количественная характеристика — напряженность электрического поля.

Существует множество формул, описывающих взаимосвязь электрического поля с другими электрическими величинами и параметрами. Я ограничусь одной, сведенной к примитиву: E=Δφ.

Здесь:

  • E — напряженность электрического поля. Вообще это величина векторная, но я упростил все до скаляра.
  • Δφ=φ1-φ2 — разность потенциалов (рисунок 1).

Поскольку условием существования тока является наличие электрического поля, то его (поле) надо каким либо образом создать. Хорошо знакомые опыты электризации расчески, натирания тканью эбонитовой палочки, верчения ручки электростатической машины по вполне очевидным причинам на практике неприемлимы.

Поэтому были изобретены устройства, способные обеспечивать разность потенциалов за счет сил неэлектростатического происхождения (одно из них — хорошо всем известная батарейка), получившие название источник электродвижущей силы (ЭДС), которая обозначается так: ε.

Физический смысл ЭДС определяется работой, которую совершают сторонние силы, перемещая единичный заряд, но для того, чтобы получить первоначальное понятие что такое электрический ток, напряжение и сопротивление нам не нужно подробное рассмотрение этих процессов в интегральной и иных не менее сложных формах.

Напряжение ( U ).

Наотрез отказываюсь продолжать заморачивать Вам голову сугубо теоретическими выкладками и даю определение напряжения как разности потенциалов на участке цепи: U=Δφ=φ1-φ2, а для замкнутой цепи будем считать напряжение равным ЭДС источника тока: U=ε.

Это не совсем корректно, но на практике вполне достаточно.

Сопротивление ( R ) — название говорит само за себя — физическая величина, характеризующая противодействие проводника электрическому току. Формула, определяющая зависимость напряжения, тока и сопротивления называется закон Ома. Этот закон рассматривется на отдельной странице этого раздела.

Кроме того, сопротивление зависит от ряда факторов, например, материала проводника. Данные эти справочные, приводятся в виде значения удельного сопротивления ρ, определяемого как сопротивление 1 метра проводника/сечение. Чем меньше удельное сопротивление, тем меньше потери тока в проводнике.

Соответственно сопротивление проводника длиной L и площадью сечения S, будет составлять R=ρ*L/S.

Непосредственно из приведенной формулы видно, что сопротивление проводника также зависит от его длины и сечения. Температура тоже оказывает влияние на сопротивление.

Несколько слов про единицы измерения тока, напряжения, сопротивления. Основные единицы измерения этих величин следующие:

Ток — Ампер (А)
Напряжение — Вольт (В)
Сопротивление — Ом (Ом).

Это единицы измерения интернациональной системы (СИ) не всегда удобны. На практике применяются из производные (милиампер, килоом и пр.). При расчетах следует учитывать размерность всех величин, содержащихся в формуле. Так, если Вы, в законе Ома умножите ампер на килоом, то напряжение получите совсем не вольтах.

© 2012-2022 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов


Закон Ома

Закон Ома показывает линейную зависимость между напряжением и током в электрической цепи.

Падение напряжения и сопротивление резистора задают постоянный ток, протекающий через резистор.

По аналогии с потоком воды мы можем представить себе электрический ток как ток воды по трубе, резистор как тонкую трубку, которая ограничивает поток воды, напряжение как разница высот воды, которая обеспечивает поток воды.

  • Формула закона Ома
  • Закон Ома для цепи переменного тока
  • Калькулятор закона Ома

Формула закона Ома

Ток резистора I в амперах (А) равен напряжение V в вольтах (В), деленное на сопротивление R в омах (Ом):

В — падение напряжения на резисторе, измеренное в вольтах (В). В некоторых случаях закон Ома использует букву E для обозначения напряжения. E обозначает электродвижущую силу.

I — электрический ток, протекающий через резистор, измеренный в Амперах (А)

R — сопротивление резистора, измеренное в Омах (Ом)

Расчет напряжения

Когда мы знаем ток и сопротивление , мы можем рассчитать напряжение.

Напряжение V в вольтах (В) равно произведению тока I в амперах (А) на сопротивление R в омах (Ом):

Расчет сопротивления

Когда мы знаем напряжение и ток мы можем рассчитать сопротивление.

Сопротивление R в омах (Ом) равно напряжению V в вольтах (В), деленному на ток I в амперах (А):

Поскольку ток определяется значениями напряжения и сопротивления, формула закона Ома может показать, что:

  • Если мы увеличим напряжение, ток увеличится.
  • Если мы увеличим сопротивление, ток уменьшится.
Пример №1

Найдите силу тока в электрической цепи с сопротивлением 50 Ом и напряжением питания 5 Вольт.

Решение:

V = 5 В

R = 50 Ом

I = В / R = 5 В / 50 Ом = 0,1a = 100ma

Пример № 2

Найти противостояние. электрическая цепь с напряжением питания 10 вольт и током 5 мА.

Решение:

V = 10 В

I = 5MA = 0,005A

R = В / I = 10 В / 0,005A = 2000 Ом = 2Kω

ОГОМ.0019

Ток нагрузки I в амперах (A) равен напряжению нагрузки V Z =V в вольтах (В) деленному на импеданс Z в омах (Ом):

В падение напряжения на нагрузке, измеренное в вольтах (В)

I — электрический ток, измеренный в амперах (А)

Z — полное сопротивление нагрузки, измеренное в омах (Ом)

Пример # 3

Найти ток цепи переменного тока, имеющей напряжение питания 110В∟70° и нагрузку 0,5кОм∟20°.

Решение:

V = 110V∟70 °

Z = 0,5 КОМ -20 ° = 500 ОД20 °

I = В / Z = 110016 ОДВ. ∟20° = (110 В / 500 Ом) ∟ (70°-20°) = 0,22 А ∟50°

Калькулятор закона Ома (краткая форма)

Калькулятор закона Ома: вычисляет соотношение между напряжением, током и сопротивлением.

Введите 2 значений, чтобы получить третье значение, и нажмите кнопку Вычислить :

             
  Введите сопротивление: Р = Ом (Ом)  
  Введите ток: я = ампер (А)  
  Введите напряжение: В = вольт (В)  
             
   
             

 

Калькулятор закона Ома II ►

 


См.

также
  • Калькулятор закона Ома
  • Электрическое напряжение
  • Электрический ток
  • Электроэнергия
  • Электрическое сопротивление
  • Ом
  • Вольт
  • Ампер
  • Электрические символы

Что такое Закон Ома — формула уравнения калькулятор » Electronics Notes

Закон Ома является одним из самых фундаментальных законов теории электричества. Формула или уравнение закона Ома связывает напряжение и ток со свойствами проводника, то есть его сопротивлением в цепи.


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 было, было очень 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.

Заметка о Георге Оме:

Георг Ом родился в Эрлангене, примерно в 50 милях к северу от Мюнхена, в 1879 году. Он стал одним из тех, кто много исследовал новую науку, связанную с электричеством, открыв взаимосвязь между напряжением и током в 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