В конце XVIII столетия А.Вольтом была изобретена первая химическая батарейка. Ее появление вызвало необходимость проведения точных расчетов электрических цепей, поскольку многочисленные попытки их создания заканчивались авариями и пожарами. На поиски закономерностей ученые порядка трех десятилетий. Удача улыбнулась немцу Георгу Ому, именем которого и названы базовые законы электротехники.
Содержание
Определение закона Ома
Электрические цепи состоят из проводов, источников питания, переключателей, резисторов и иных элементов, через которые идут направленные потоки заряженных частиц. Положительные заряды, которые мы и называем током, движутся в направлении отрицательного полюса. Что вполне логично, поскольку одинаково заряженные частицы отталкиваются друг от друга.
Ключевое слово в данном случае «поток». Он присутствует в типовой водопроводной системе и регулируется вентилем. Один раз крутанули – потекла тонкая струйка, еще разок – ручеек, а открыли полностью – полноводная река.
В электроцепи роль вентиля отдана сопротивлению. Отсюда простая формулировка: увеличение сопротивления (чем больше закручиваете вентиль) неизбежно ведет к уменьшению силы тока. Однако при этом не учитываются особенности источника (батарейки) и труб (проводников). Они учитываются, соответственно, вторым и третьим законами Ома. Напомним, что они касаются постоянного тока. Для переменных токов существуют отдельные формулы.
Первый Закон Ома
Своим первым законом (для участка цепи) Ом установил однозначную зависимость, связавшую воедино силу тока с сопротивлением и напряжением (без учета двух вышеуказанных факторов). Она пропорционально первому и обратно пропорциональна второму. Математически это записывается как I = U/R.
Второй (полный) Закон Ома
Он учитывает особенности источника питания, обладающего неким внутренним сопротивлением (пусть и ничтожно малым). Генерируемое напряжение имеет определенную зависимость от подключенной нагрузки, поэтому вводится понятие «электродвижущей силы». Итоговая формула принимает вид I = E/R+r, в которой Е (ЭДС), измеряемая в Вольтах, а r – сопротивление источника.
Примеры задач на закон Ома
- В цепи сопротивлением 10 Ом протекает ток силой 2 А. Какое напряжение будет на этом участке цепи? Ответ: U = I * R = 2 * 10 = 20 В.
- В цепи сопротивлением 5 Ом протекает ток силой 3 А. Какое сопротивление будет на этом участке цепи? Ответ: R = U / I = 15 / 3 = 5 Ом.
- В цепи есть источник тока с напряжением 12 В и два последовательно соединенных сопротивления, сопротивление первого 4 Ом, а второго 6 Ом. Какое напряжение будет на каждом из сопротивлений? Ответ: Сумма напряжений на сопротивлениях должна быть равна напряжению на источнике тока, то есть U_1 + U_2 = U_источник. Используя закон Ома, можно записать U_1 = I * R_1 = (12 / (4 + 6)) * 4 = 4 В, а U_2 = I * R_2 = (12 / (4 + 6)) * 6 = 6 В.
Источник:
- Секрет «вечной» батарейки, над разгадкой которого ученые бьются более 70 лет
- Сила трения
- Учёный утверждает, что понимает язык животных
- Самое важное о законах Ньютона
- 5 интересных фактов о жизни великих учёных
"2. В цепи сопротивлением 5 Ом протекает ток силой 3 А. Какое сопротивление будет на этом участке цепи? Ответ: R = U / I = 15 / 3 = 5 Ом."
Кэп мне подсказывает, что и без рассчётов понятно, что в цепи сопротивлением 5 Ом, сопротивление будет 5 Ом.
Афтор, ты дурак?
Направление тока от плюса к минусу - принято условно! Это вовсе не значит, что электрический ток - это ВСЕГДА положительные заряды, которые движутся к минусу!!!
Электрический ток направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц!
В металлах, где мы чаще всего наблюдаем и пользуемся этим явлением, это электроны! Электроны имеют отрицательный заряд!
Чо?
В задаче 2 не сходится дано и решение тоже ладно.
Но вот сравнивать электрический ток и водопровод - это совсем не дело. Да в банальном представлении ток в проводнике и вода в трубе похожи, но это совсем не так. Как минимум лезть в электронику с представлением о том, что ток течет как вода по трубам, точно не надо. Для примера вопрос, который не укладывается в такую аналогию: токи высокой частоты очень плохо передаются по проводникам, нужны уже всяческие волноводы и тд, и какое свойство у жидкости аналогично частоте тока?
А никакое. В принципе, в аналогии с трубопроводом вообще не учитывается частота электрического тока.
Между тем как ток "течет" в проводнике это тоже довольно дискуссионный вопрос - большинство склоняется к тому, что ток "течет" не в объеме проводника, а по поверхности проводника. Этим кстати пытаются объяснить "скин-эффект" для высокочастотных токов.
--------
Шта?
Вспомнилось.
Анекдот вспомнился:
Задание в ВУЗе
Напряженность магнитного поля измеряется в:
а) Амперах
б) Вольтах
в) Омах
Задание в техникуме:
Электрическое напряжение измеряется:
а)Амперах
б) Вольтах
в) Омах
Задание в ПТУ
Электрическое напряжение измеряется в Вольтах?
а) Да
б) Нет
в) Затрудняюсь ответить
Задание в военном училище
Электрическое напряжение измеряется в Вольтах!
а) Есть!
б) Так точно!
в) Разрешите идти!
"Итоговая формула принимает вид I = E/R+r, в которой Е (ЭДС), измеряемая в Вольтах, а r – сопротивление источника."
Должно быть: I = E/(R+r) , а иначе насчитают... :)
В цепи сопротивлением 5 Ом протекает ток силой 3 А. Какое сопротивление будет на этом участке цепи? Ответ: R = U / I = 15 / 3 = 5 Ом.
А не это ваше U_1 + U_2 = U_источник. Используя закон Ома, можно записать U_1 = I * R_1 = (12 / (4 + 6)) * 4 = 4 В, а U_2 = I * R_2 = (12 / (4 + 6)) * 6 = 6 В.