Закон Ома для участка цепи теория и практика

Как надо правильно понимать закон Ома? Нужно просто один раз четко разобраться в том, что есть что в этом определении. И начать следует с определения напряжения, силы тока и сопротивления.

Напряжение U, или точнее разность потенциалов - эта такая электротехническая величина, которая заставляет электроны двигаться. Потенциал характеризует способность электрического поля совершать работу по переносу заряда из одной точки в другую. Так, между двумя любыми точками проводника существует разность потенциалов, и электрическое поле совершает некоторую работу по переносу заряда.

Измеряется эта величина в Вольтах. Один Вольт – это напряжение, которое при перемещении заряда в один Кл совершает работу, равную один Джоуль.

Сила тока I. Если в каком-то проводнике протекает ток. То есть осуществляется направленное движение заряженных частиц например, электронов. Каждый из которых обладает элементарным электрическим зарядом, то через некоторую поверхность за заданный промежуток времени протечет конкретный электрический заряд, равный сумме всех зарядов прошедших электронов.

Отношение заряда к времени и называ.n силой тока. Чем больший заряд следует через проводник за некоторое время, тем больше будет сила тока. Она измеряется в Амперах.

Итак, для понимания закона Ома, нам надо вспомнить еще один электротехнический параметр называемый - сопротивление.

Как известно, ток течет в проводнике. Двигаясь по нему под действием электрического поля, электроны сталкиваются с атомами этого проводника, он от этого нагревается, атомы в его кристаллической решетке начинают колебаться, создавая носимтелям заряда еще большее препятствие для свободного передвижения. Именно этот процесс и называют сопротивлением. Оно зависит от материала, температуры и сечения проводника, а измеряется в Омах.

Далее, вернемся к рассмотрению простой электрической цепи из прошлой лекции.

И зачитаем для нее Закон немецкого учителя Георга Ома его словами в переводе с немецкого: Сила тока на участке цепи прямо пропорционально напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

Георг Ом вывел этот закон экспериментальным путем в таком далеком 1826 году. В соответствиии с законом Ома, чем больше сопротивление участка цепи, тем меньше будет сила тока. Поэтому, чем больше напряжение, тем и ток будет больше протекать в этой цепи.

Данная формулировка закона Ома — на мой взгляд очень простая и подходит для любого участка цепи. Под «участком цепи» мы подразумеваем, некоторый однородный участок, на котором отсутствуют источники тока с ЭДС. Т.е, он содержит определенное сопротивление, но на нем нет батарейки, обеспечивающей протекание самого тока.

И еще раз, но уже с формулами:

Закон Ома для участка цепи

Из предыдущих лекций по основам электротехники мы уже поняли, что электрический ток, то есть поток свободных электронов, появляется в электрической цепи между двумя точками с разными потенциалами. Тогда можно сказать, что чем выше разность потенциалов, тем больше свободных электронов устремиться из точки с низким потенциалом (в данном случае Б) в точку с высоким потенциалом (А). Электрический ток выражается арифметической суммой зарядов прошедших через заданную точку и увеличение приложенного напряжения (разности потенциалов) к сопротивлению R, приведет к увеличению тока протекающего через резистор.

Но как мы знаем сопротивление препятствует прохождению электрического тока. Тогда можно сказать, что чем выше сопротивление, тем ниже будет средняя скорость движения свободных электронов в цепи, а это снижает уровень тока протекающий через резистор

Совокупность этих зависимостей известна как закон Ома для участка цепи и записывается следующей формулой:

Это выражение можно озвучить следующим образом: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

Надеюсь вы помните, что: I – величина тока, протекающего через участок цепи; U – величина напряжения приложенного к участку цепи; R – сопротивление участка цепи.

Расчет электрической цепи с помощью закона Ома

Рассчитаем приложенное напряжение к участку электрической цепи, смотри рисунок выше.

Но при этом мы должны знать значение протекающего тока и сопротивление участка цепи.

Если мы знаем значения тока и напряжения, то очень легко рассчитать и сопротивление электрической цепи.

Как запомнить закон Ома для участка цепи

Для того, что бы вы могли быстро и правильно переводить соотношение, которое является законом Ома, не путать, когда требуется делить, а когда необходимо умножать входящие в формулу величины, поступают следующим образом. Рисуем на листе бумаги величины, из которых состоит закон Ома

Закон Ома для участка цепи примеры расчета

Пример 1: На участке цепи, с сопротивлением 5 Ом, действует напряжение 25 В. Надо вычислить значение тока на этом участке.

Пример 2: На участке цепи действует напряжение 12 В, и протекает ток, равный 20 мА. Каково будет сопротивление?

Пример 3: Через участок цепи сопротивлением 10 кОм (10000 Ом) течет ток 20 мА (0,02 А). Каково напряжение, действующее на этом участке цепи?

Если рассматривать закон Ома для полной цепи, то формулировка его будет уже другой.

Пусть у нас есть электрическая цепь, в ней есть источник тока, создающий напряжение, и какое-то сопротивление. Хотя нет на сегодня хватит. Закон Ома для участка цепи рассмотрим в следующей лекции по электротехнике.

Закон Ома для полной цепи

С помощью его можно посчитать значение тока в реальной цепи, который зависит не только от номинала сопротивления нагрузки, но и от сопротивления самого источника питания. Другими словами это закон предназначен для замкнутой цепи. Рассмотрим физический смысл его, но уже для полной цепи и чуть более детально.