Передача, распределение и накопление электроэнергии

Закон Ома — выясним, как работают в связке ток, напряжение, сопротивление

16 января 2024 г. в 12:10

Вербальная формулировка закона Ома

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи I = U R

Где:

  • I - сила тока,
  • U - напряжение,
  • R - сопротивление.

Большая российская энциклопедия о законе Ома

Закон Ома описывает линейную зависимость между силой тока I на участке цепи и электрическим напряжением U на этом участке U=RI.

Коэффициент пропорциональности R – электрическое омическое сопротивление – зависит от материала, температуры и геометрических размеров проводника.

Закон Ома установлен Георгом Омом в 1826 году, а опубликован в 1827 году и назван в его честь.

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.

Сколько всего законов Ома в физике?

Существует два закона Ома:

  1. Закон Ома для участка цепи.
  2. 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.

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 I = U R

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 I = ε/(r+R)

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.

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.

Треугольник закона Ома

Существует мнемоническое правило для запоминания этого закона, которое можно назвать треугольник Ома.

Изобразим все три характеристики (напряжение, сила тока и сопротивление) в виде треугольника.

В вершине которого находится напряжение, в нижней левой части – сила тока, а в правой – сопротивление.

Правило работы такое: Закрываем пальцем величину в треугольнике, которую нужно найти, тогда две оставшиеся дадут верную формулу для поиска закрытой.

Круговая диаграмма закона Ома

Существует еще один подход к определению параметров схемы с применением закона Ома, который представляет собой круговую диаграмму закона Ома.

Используя круговую диаграмму закона Ома, можно без труда запомнить все уравнения для нахождения напряжения – U, тока – I, сопротивления – R и мощности – P.

Перед вами круговая диаграмма, она демонстрирует взаимосвязь между напряжением, мощностью, током и сопротивлением.

Эта диаграмма разделена на четыре блока для мощности, напряжения, сопротивления и тока.

Каждый блок состоит из трех формул с двумя известными значениями для каждой формулы.

Из диаграммы для нахождения каждого параметра в цепи мы можем использовать любую из трех доступных формул.

Каждый блок состоит из трех формул с двумя известными значениями для каждой формулы.

Из диаграммы для нахождения каждого параметра в цепи мы можем использовать любую из трех доступных формул.

Источник: Компания ПАРТАЛ

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Информация о компании

Наша компания ПАРТАЛ, является оператором на рынке прецизионных сплавов, высоколегированных, цветных и черных металлов.
Куршин Андрей Иванович
Все новости и публикации пользователя Куршин Андрей в персональной ленте вашего личного кабинета на Elec.ru
Подписаться
Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Резисторы: мощные резисторы, подстроечные резисторы, чип резисторы

РЕЗИСТОР (resistor, от латинского resisto — сопротивляюсь), — пассивный элемент электрической цепи, в идеале характеризуемый только сопротивлением электрическому току, то есть для идеального резистора в любой момент времени должен выполняться закон Ома для участка цепи: мгновенное значение напряжения на резисторе пропорционально току проходящему через него ~U (t) = R \cdot I (t). На практике же резисторы в той или иной степени обладают также паразитной емкостью, паразитной индуктивностью и нелинейностью вольт-амперной характеристики.
Бахарев Денис · ПКС · Вчера · Россия · г Москва
Резисторы: мощные резисторы, подстроечные резисторы, чип резисторы

ПРОДАМ: Реле тока утечки РТУ-300-30

Сечение проводов для подключения 0,5…1,5 мм² Напряжение питания, В ~220 +10/-20%, 50 Диапазон рабочих температур (без конденсата), оС -40 … +60 °С Коммутируемый ток контакта (АС1 250 В) max 5 А Потребляемая мощность, не более 1 Вт Уставка тока утечки 5, 10, 20, 30, 50, 100, 150, 200, 250, 300 мА Гистерезис вкл./выкл. сигнализации на пороговых значениях, не более 5% Временная задержка на вкл. сигнализации при превышении уставки тока утечки (регулир.) 0-4 с Стойкость к воздействию механических ВВФ (ГОСТ 17516.1-90) М25 Масса, кг 0,15 кг Габаритные размеры, мм 35Х90Х60 мм Гарантия, мес 24 Реле тока утечки «РТУ-300-30» предназначено для: 1. Контроля дифференциального тока утечки в однофазных и трехфазных сетях переменного тока питания цифрового оборудования, где отключение питания является недопустимым. 2. Контроля уровня тока утечки в цепях системы защитного и рабочего (технологического, функционального) заземления. Трансформатор тока в комплекте. Преимущества Единственный производитель дифференциального реле в России Микропроцессорное управление Импульсный блок питания Конструкция Реле РТУ-300-30 выполнено в корпусе для установки на DIN-рейку. В комплекте с реле поставляется токовый трансформатор. На передней панели прибора находятся светодиодные индикаторы «Сеть», светодиодная шкала уровня тока утечки (дифференциального тока), переключатель уровня тока утечки, регулятор времени задержки на срабатывание, кнопка «ТЕСТ» и «СБРОС». Контакты «ТТ1» и «ТТ2» — подключение токового трансформатора, «N» и «L» — контакты подключения питания модуля, 14 и 11 — «сухие» контакты реле сигнализации. Цепи питания, измерения и контакты выходных реле гальванически разделены. Наши специалисты готовы провести консультации по электрооборудованию, помочь подобрать оптимальную модель, ответить на Ваши вопросы. Вы можете оформить заказ любым удобным для Вас способом. Наши приборы Вы можете купить оптом и в розницу. Наша компания осуществляет доставку по Москве и всей России...
Смолич Елена · НПК Электроэнергетика · Сегодня · Россия · Московская обл
Реле тока утечки РТУ-300-30

ПРОДАМ: Реле защиты от перегрузки

Кроме силового параметра цепей питания, существует и характеристика разности потенциалов в сети, поэтому на любом электрическом устройстве помимо максимального тока указывают номинальное напряжение. И в отличие от силовой характеристики, которая увеличивается параллельно с мощностью, напряжение питания допускает лишь незначительные колебания. В целях обеспечения защиты оборудования от перегрузок, связанных с повышением напряжения (попадание молнии или обрыв нулевой фазы), используют реле защиты от перегрузок. Суть работы рассматриваемого механизма заключается в постоянном контроле напряжения питания, и в случае превышения заданного диапазона происходит механическое воздействие на автоматический выключатель питания. Наша компания с 2005 года профессионально решает задачи на электротехническом рынке в области поставок низковольтного оборудования партнерам по всей России. Сегодня "Элснаб" является крупнейшим дистрибьютором и сервис-партнером чешского завода OEZ (Siemens AG) в России. Наши технические специалисты проводят обучающие семинары и презентации по всему оборудованию, осуществляют полную техническую поддержку и сервисное обслуживание. Электротехническое оборудование "Элснаб" приобретают крупнейшие предприятия и организации страны, работающие в различных отраслях хозяйства: электроэнергетике, атомной, лесной и химической промышленности, агропромышленном комплексе, машиностроении и судостроении, сферах связи и IT. Тщательно продуманная логистика, высокий сервис, надежные поставки, оперативная обработка клиентских запросов - все эти исключительные качества «Элснаб» помогают нашим партнерам реализовать крупные проекты и решать важные задачи в области электротехники. Благодаря собственному складу и сотрудничеству с ведущими транспортными компаниями, мы обеспечиваем быструю отгрузку и высокую скорость поставок в любой регион страны.
Отдел продаж · Элснаб · 16 апреля · Россия · г Москва
Реле защиты от перегрузки

ПРОДАМ: Индукционный регулятор напряжения ИР- 400 гц

Индукционный регулятор напряжения. Напряжние питающей сети 3ф. 220 вольт. Дапозон регулир. трехфазного напряжения на выходе от 160 до 230 вольт. Ток нагрузки до 10А. Частота напряжения 400Гц, ток холостого хода 1,6А, ток потребляыемый от сети не более 12А. ВЕС 12,5 кг. Применяется для плавного пуска электических двигателей и других электроустройств. Цена договорная.
Григорьев Андрей · 10 апреля

ПРОДАМ: ПН-04-063-320 IP 67 АСУ ТП.

Преобразователи напряжения ПН-01М-063-230 (ПН-04М-063-230, ПН-04М-063-320) выполняют функции управления и энергопитания постоянным током подвесных железоотделителей. Все преобразователи оснащены следующими возможностями: — Регулировка выходного напряжения постоянного тока; — Регулировка величины срабатывания защиты по току катушки электромагнита железоотделителя; — Защита силовых цепей при коротком замыкании в нагрузке, а также между выходными клеммами и «землей»; — Блокировка от случайного включения железоотделителя при кратковременном пропадании напряжения в питающей сети; — Световая индикация наличия питающей сети и аварийных режимов; — Возможность дистанционного управления железоотделителем в автоматическом режиме (по заказу); — Контроль тока нагрузки электромагнита и автоматическое отключение от сети в случае превышения номинального значения тока; — Наличие контрольно-измерительных приборов на двери шкафа преобразователя напряжения ПН-01М-063-230. По отдельному запросу возможно изготовление преобразователя напряжения ПН-01М-063-230 взрывозащищенного исполнения, антикоррозионного покрытия, а также подключения ПН к автоматизированной системе управления технологическим процессом (АСУ ТП). Также имеется возможность оснащения преобразователя напряжегния ПН-01М непрерывно-действующим саморазгружающимся железоотделителем и подачей электропитания на электропривод разгрузки.
Иванов Aндpeй · Электротехническое оборудование · Вчера · Россия · Новгородская обл
ПН-04-063-320 IP 67 АСУ ТП.
Компания ANDELI GROUP является производителем широкого спектра низковольтного, трансформаторного и высоковольтного оборудования, а также электромонтажной арматуры и сварочного оборудования. Ассортимент производимой продукции насчитывает более 300 серий и свыше 10000 наименований.