Формулировка закона Ома для полных замкнутых цепей и электрических контурах > Флэтора
Золотая квартира    

Формулировка закона Ома для полных замкнутых цепей и электрических контурах

cdcaed2a

Содержание

В любой сфере знаний или научной дисциплине имеются свои основополагающие факты. Они, как фундамент, удерживают на себе всё новые и новые открытия. В электродинамике подобным фактом служит закон Ома для полной цепи. Открытый Георгом Омом в 1826 году он и по сей день является основным правилом, согласно которому объясняются все процессы в электрических цепях.

Закон Ома

Идеальный источник ЭДС

Электродвижущая сила (E) – физическая величина, определяющая степень воздействия внешних сил на перемещение в замкнутой цепи носителей заряда. Иными словами, от ЭДС будет зависеть то, как сильно ток стремится течь по проводнику.

При объяснении подобных непонятных явлений отечественные школьные учителя любят обращаться к методу гидравлических аналогий. Если проводник – это труба, а электрический ток – это количество протекающей по ней воды, то ЭДС – это давление, которое развивает насос, чтобы качать жидкость.

Термин электродвижущая сила родственен такому понятию, как напряжение. Она, ЭДС, так же измеряется в вольтах (ед. изм. – «В»). Каждый источник питания, будь то батарейка, генератор или солнечная панель, обладает своей собственной электродвижущей силой. Зачастую эта ЭДС близка к выходному напряжению (U), но всегда немного меньше его. Вызвано это внутренним сопротивлением источника, на котором неизбежно падает часть вольтажа.

По этой причине идеальный источник ЭДС – это скорее абстрактное понятие или физическая модель, не имеющая места в реальном мире, ведь внутреннее сопротивление элемента питания Rвн хоть и весьма низкое, но всё же отлично от абсолютного нуля.

Идеальный и реальный источник ЭДС

Внутреннее сопротивление источника ЭДС

Закон Ома для участка цепи

Электрическое сопротивление (R) измеряется в омах (ед. изм. – «ом»). Данная физическая величина характеризует свойство проводников препятствовать прохождению через них носителей заряда (тока). По вышеуказанной аналогии сопротивление – это сечение трубы, чем оно меньше, тем сложнее прокачать большой объём воды.

Сопротивлением обладают все материалы. Если это диэлектрики, то оно может исчисляться колоссальными величинами порядка 108-1013 ом (стекло). Если проводники, то сопротивление составляет сотые, а то и тысячные доли ома, т.е. 10-2-10-3. Именно поэтому провода, выводы источников питания, цоколя лампочек сделаны из металла, ведь он отлично пропускает ток (слабо ему препятствует).

Источники питания изготовлены из материалов, которые хорошо и не очень проводят ток. В случае с автомобильным свинцово-кислотным аккумулятором его внутреннее сопротивление обусловлено свойствами электролита, решёток, их соединений и выходных клемм. Ниже приведено схематичное строение АКБ. Схема иллюстрирует ЭДС аккумулятора, его внутреннее сопротивление и то, как эти величины взаимодействуют между собой.

Схема аккумулятора

Суть закона Ома для полной цепи

Резонанс в электрической цепи

Имея дело с реальными электрическими цепями, приходиться принимать во внимание внутреннее сопротивление источников питания. Для данных расчётов применяется формула закона Ома для полной цепи. С точки зрения математики, она имеет следующую формулировку:

I = E/(R+r),

где:

  • I – ток, протекаемый в цепи (единица измерения – ампер, А);
  • E – электродвижущая сила источника питания;
  • R – сопротивление нагрузки или потребителя;
  • r – внутреннее сопротивление источника ЭДС.
Иллюстрация закона Ома

Данная формула описывает процессы, происходящие в электрических контурах постоянного тока. Однако часто этого недостаточно. Если ЭДС источника носит переменный гармонический характер, например, как от генератора, то стоит учитывать индуктивное и ёмкостное сопротивление нагрузки.

Описываемое в вышеуказанном выражении сопротивление R зависит от формы и материала проводника, по которому течёт ток. Поэтому отдельно принято отмечать закон Ома в дифференциальном виде. Он исключает влияние геометрических размеров проводника и учитывает только его электрические свойства:

J = бE,

где:

  • J – плотность тока, точнее её вектор;
  • E – напряжённость электрического поля в исследуемой точке среды;
  • б – «сигма», удельная проводимость вещества.

Дополнительная информация. Существует закон Ома для отдельного участка цепи. На практике он используется гораздо чаще. Одновременно он более прост и понятен для восприятия. Его определение можно сформулировать следующим образом: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна приложенному к нему напряжению и обратно пропорциональна его сопротивлению. В таком случае эта величина будет определяться по выражению: I = U/R.

Просадка напряжения

Закон Кирхгофа

Если мультиметром померить напряжение на заряженном автомобильном аккумуляторе, то оно составит величину порядка 12-12,2 В. Такой вольтаж считается оптимальным для этих приборов в режиме холостого хода. Однако под нагрузкой дела обстоят иначе.

Если к аккумулятору подключить мощную галогенную лампу и снова произвести замер, то можно увидеть, что разность потенциалов на клеммах аккумулятора уменьшилась на 0,2-0,3 В и теперь составляет 11,7-11,8 вольт. Данное явление свойственно всем нестабилизированным источникам питания и называется просадкой напряжения.

Просадка до 11,79 вольт

Важно! Работая с автомобильными аккумуляторами, следует соблюдать осторожность. Данный источник энергии способен в режиме короткого замыкания отдавать токи в сотни ампер. Непреднамеренное замыкание клемм батареи, например, гаечным ключом, может привести к серьёзным ожогам или пожару.

В бытовых условиях подобное наблюдается при включении мощных электрических приборов, таких как чайник или обогреватель. В момент, когда вилка попадает в розетку, можно наблюдать едва заметное кратковременное затухание ламп накаливания или щелчок в динамиках акустических систем. При этом, чем мощнее электроприбор, тем сильнее и дольше будет просадка.

Данное явление в первую очередь вызвано внутренним сопротивлением химического источника ЭДС и протекающего по нему тока нагрузки. Различные типы аккумуляторов обладают неодинаковыми материалами проводников и электролитов. Поэтому отличаются и их внутренние сопротивления.

Как найти внутреннее сопротивление источника ЭДС

В продаже имеются специализированные приборы, позволяющие легко и быстро померить внутреннее сопротивление источника ЭДС. Однако, если замер требуется выполнить всего пару раз, то проще и быстрее сделать это подручными средствами по следующему алгоритму:

  1. Померить напряжение U0 на выходных клеммах источника. Его приближённо можно считать равным ЭДС E. При этом вольтметр должен быть как можно более высокоомным, чтобы вносить в замер минимум погрешности.
  2. Подключить к источнику ЭДС номинальную нагрузку и, не отсоединяя её, замерить разность потенциалов на клеммах U1 и протекающий в цепи ток I.
  3. Рассчитать падение напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора. Оно будет равно U0 – U1.
  4. Вычислить искомую величину по формуле: r = (U0-U1)/I.

Зная внутреннее сопротивление аккумулятора, можно судить о его работоспособности. С годами данный параметр становится всё больше, т.е. омы увеличиваются. Соответственно, аккумулятор стареет, сильнее греется, не может отдать свой изначальный пиковый ток и быстрее разряжается даже без нагрузки.

Таблица внутренних сопротивлений аккумуляторов

Дополнительная информация. По вине внутреннего сопротивления оставленный на долгое время аккумулятор любого типа постепенно разряжается. Напряжение на клеммах может упасть до столь низкого уровня, что вернуть источник питания к жизни уже не удастся. Особенно подобное явление опасно для литиевых аккумуляторов.

Закон Ома позволяет легко рассчитать параметры любой последовательной электрической цепи. При этом учитывается влияние на схему индуктивностей и ёмкостей. Без полученных данных невозможны проектирование, ремонт и конечная наладка электронных устройств.

Видео



Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:


Технические характеристики и принцип работы регулируемых стабилизаторов напряжения

Технические характеристики и принцип работы трехвыводного управляемого стабилизатора напряжения. Варианты использования регулируемых стабилизаторов напряжений в электронных схемах. Управляемый стабилизатор: настройка и ремонт....

29 07 2021 6:31:56

Контур заземления: разновидности, подключение

Контур заземления: разновидности, подключение Устройство контура заземления, необходимая аппаратура, полезные рекомендации и монтаж заземления от эксперта....

29 07 2021 13:23:26

Особенности поведения конденсаторов в сетях постоянного и переменного тока

Включение постоянных конденсаторов в цепи синусоидальной Э Д С. Простейший тип включения. Емкостное сопротивление конденсатора. График ёмкостного сопротивления. Работа в ёмкостной нагрузке....

29 07 2021 4:36:51

Стабилизаторы напряжения на транзисторах: схема на стабилитроне

Принцип работы стабилизатора напряжения на транзисторах. Расчет характеристик стабилитронов. Компенсационные и импульсные стабилизаторы и алгоритм их работы. Схема стабилизаторов напряжения на транзисторе....

29 07 2021 19:59:10

Если сломался счетчик электроэнергии: что делать бытовому потребителю

Если сломался счетчик электроэнергии: что делать бытовому потребителю Основные правила эксплуатации. Действия домовладельца при поломке электросчетчика. Дополнительные причины для замены, профилактические меры, рекомендации....

29 07 2021 4:17:11

Профиль для светодиодной ленты: классификация, выбор, инструкция по монтажу

Профиль для светодиодной ленты: классификация, выбор, инструкция по монтажу Описана установка алюминиевого профиля для светодиодной ленты, а также рассказано какие бывают виды профиля для светодиодов....

29 07 2021 11:23:48

Расшифровка маркировки и технические характеристики кабеля ПНСВ: конструкция провода

Конструкция провода П Н С В. Характеристики кабеля. Технология монтажа П Н С В-кабеля. Расшифровка маркировки, технические характеристики проводов. Области применения кабелей П Н С В. Как подключить и проложить провод....

29 07 2021 19:22:21

Монтаж электрооборудования: технология, требования, нюансы

Монтаж электрооборудования: технология, требования, нюансы Монтаж электрооборудования - ответственные операции. Их выполняют с соблюдением действующих правил и придерживаясь техники безопасности....

29 07 2021 11:31:19

Восстанавливаем аккумуляторные батареи: можно ли вернуть аккумулятору жизнь

Восстанавливаем аккумуляторные батареи: можно ли вернуть аккумулятору жизнь Основные способы реанимации аккумуляторных батарей. Особенности подзарядки аккумулятора малыми токами. Замена электролита в аккумуляторе. Обратная зарядка А К Б. Восстановление заряда аккумуляторной батареи в дистиллированной воде....

29 07 2021 23:44:58

Подключение УЗО, его разновидности и принцип работы

Подключение УЗО, его разновидности и принцип работы Правила установки устройства защиты. Подключение У З О, подключение У З О с заземлением. Как установить У З О без ошибок....

29 07 2021 13:41:42

Светильники для кухни - подбор, советы и декорирование

Светильники для кухни - подбор, советы и декорирование Выбирая светильники для кухни при декорировании, руководствуются правилами дизайна и принципами деления помещения на функциональные зоны....

29 07 2021 19:29:10

Терморегуляторы для погребов с датчиками температуры воздуха своими руками

Терморегуляторы для погребов с датчиками температуры воздуха своими руками Самодельный терморегулятор с датчиками температуры для погреба. Расположение оборудование в погребе. Электробезопасность и правила заземления приборов. Что необходимо учесть при выборе термостата....

29 07 2021 19:38:49

Самодельные антенны для 3G и 4G модемов: штыревая антенна и антенна Харченко

Как сделать антенну для модема своими руками в домашних условиях: распространенные модели и конструкции. Самодельная антенна Харченко: инструменты и материалы для изготовления. Зачем нужны антенны для 3G/4G модемов?...

29 07 2021 0:26:18

Расчет времени до полного заряда аккумуляторной батареи зарядным устройством

Расчет времени до полного заряда аккумуляторной батареи зарядным устройством Особенности правильной зарядки автомобильной аккумуляторной батареи. Время заряда аккумуляторов. Выбор оптимального по мощности зарядного устройства для автомобильных аккумуляторных батарей. Правила обслуживания А К Б....

29 07 2021 11:47:35

Технические характеристики и маркировка кабелей из сшитого полиэтилена

Технические характеристики и маркировка кабелей из сшитого полиэтилена Преимущества кабеля из сшитого полиэтилена. Особенности конструкции и варианты исполнения С П Э кабелей. Кабель из сшитых полиэтиленов: устройство и обязательные элементы. Специфика применения и классы продукции....

29 07 2021 22:50:39

Розетки с терморегулятором: типы и устройство

Розетки с терморегулятором: типы и устройство Розетки с терморегуляторами это приборы которые в автоматическом режиме поддерживают температуру на необходимом пользователю уровне....

29 07 2021 6:53:26

Виды стрипперов и их технические характеристики: какой инструмент лучше выбрать

Виды стрипперов и их технические характеристики: какой инструмент лучше выбрать Что такое стриппер и где его применяют: особенности инструмента для зачистки проводов. Как правильно выбрать клещи для зачистки проводов от изоляции. Разновидности стрипперов: ручной, полуавтоматический и автоматический....

29 07 2021 17:10:12

Подсветка потолка: как выбрать осточник освещения

Подсветка потолка: как выбрать осточник освещения Популярным элементом любого интерьера является грамотно выполненная подсветка потолка. Она придаст помещению любого назначения индивидуальность....

29 07 2021 15:34:50

Электромагниты переменного электрического тока и другие мощные магниты

Как работает электромагнит? Изготовление электромагнита 12в. в домашних условиях. Преимущества использования электромагнитов переменного тока. Расчеты изготовления магнитов для переменного и постоянного токов. Находим применения электромагниту в телевизорах, трансформаторах и пусковых устройствах автомобиля....

29 07 2021 0:47:56

Определение энергоемкости плоских конденсаторов: от чего зависит энергоемкость

Что такое плоский конденсатор: рассчитываем напряжение по формуле. От чего зависит электроемкость плоского конденсатора. Заряд и разряд, расчет электроемкости плоских конденсаторов. Как проверить емкость плоского конденсатора....

29 07 2021 12:28:59

Технические характеристики и маркировка силового кабеля ВВГ: чем отличается от ВВГНГ

Что такое кабель В В Г и где он применяется. Как расшифровать название силового кабеля В В Г. Количество жил и форма кабеля В В Г Н Г. Конструктивные особенности и параметры кабеля. Область применения и назначение кабеля В В Г....

29 07 2021 19:42:48

Светодиодные светильники для офиса потолочные: типы, приемущества

Светодиодные светильники для офиса потолочные: типы, приемущества Светодиодные светильники потолочного типа встраиваемые, накладные и подвесные нашли применение для освещения площадей офисных помещений....

29 07 2021 22:13:48

Как рассчитать сердечник и витки самодельных катушек индуктивности

Расчет параметров катушки индуктивности: как рассчитать индуктивность однослойной намотки и прямого провода. Дроссель с сердечником: рассчитываем параметры обмотки, намотанной на каркас, диаметром намного меньше длины. Формулы....

29 07 2021 11:12:55

Безучетное потребление электроэнергии: основные причины воровства электрики с сети

Безучетное потребление электроэнергии: основные причины воровства электрики с сети Нормы подсчета неучтенного электричества, алгоритм оформления документов. Виды наказаний, иные последствия за незаконное подключение электрооборудования....

29 07 2021 22:20:53

Категории помещений по степеням опасности поражений электротоком по ПУЭ

Категории помещений по степеням опасности поражений электротоком по ПУЭ Различие рабочих зон: три основные категории помещений. Проведение защитных мероприятий. Помещения по степени опасности поражения электрическим током....

29 07 2021 18:21:50

В чем измеряются единицы емкости конденсаторов

Единица измерения емкости в системе С И и других системах. Фарады через основные единицы системы. Определение кратных единиц ёмкости. Таблица перевода дольных единиц. Маркировка конденсаторов. Кодировка больших по размерам устройств...

29 07 2021 16:30:37

Как сделать бензогенератор своими руками: принцип работы самодельного бензогенератора

Как сделать бензогенератор своими руками: принцип работы самодельного бензогенератора Устройство и принцип работы устройства бензогенератор. Выбор комплектующих для изготовления бензогенератор своими руками. Сопряжение двигателя и генератора. Сборка конструкции и регулировка устройства....

29 07 2021 22:14:34

О подключении вольтметра: схема подключения вольтметров к цепи

О подключении вольтметра: схема подключения вольтметров к цепи Принцип действия и технические характеристики вольтметров: электромеханические и электронные аппараты. Подключение вольтметра к цепи переменного и постоянного тока....

29 07 2021 6:20:25

Как подключить трехфазный счетчик: схема подключения, монтаж в щитке.

Как подключить трехфазный счетчик: схема подключения, монтаж в щитке. Подключение трехфазного счетчика в домашних условиях (многоквартирных домах, на дачных участках и коттеджах). Виды подсоединения в зависимости от способа включения трехфазного прибора. Электронные и индукционные устройства....

29 07 2021 17:11:26

Металлоискатель: основные принципы действия металлодетектора

Металлоискатель: основные принципы действия металлодетектора Определение металлоискателя. Металлоискатель: принцип работы прибора. Комплектующие изделия и их назначение. Электронный чувствительный контур, управляющий узел. Типы металлоискателей и различия в принципе действия. Ручная и автоматическая настройка металлодетекторов....

29 07 2021 21:44:59

О генераторе Тесла: схема простейшего бестопливного генератора своими руками

О генераторе Тесла: схема простейшего бестопливного генератора своими руками Генератор Тесла или вечный двигатель? Определение альтернативной энергетики. Трансформатор и генератор Николы Теслы. Изготовление генератора своими руками в домашних условиях. Схемы сборки и запитки основных узлов....

29 07 2021 13:26:37

Подключение люстр с пультом управления: сборка и монтаж

Подключение люстр с пультом управления: сборка и монтаж Система дистанционного управления для потолочных светильников. Принцип дистанционного управления: радиус действия, защита от помех и посторонних сигналов. Места установки контроллеров Д У....

29 07 2021 19:32:55

Как правильно подключить активную антенну к автомагнитоле: схема установки

Как правильно подключить активную антенну к автомагнитоле: схема установки Что такое активная антенна и в чем ее отличия от пассивной: преимущества и недостатки. Виды активных антенн для автомагнитол: критерии выбора. Схема подключения активной телевизионной антенны на автомобиль....

29 07 2021 15:11:36

Точечные светильники: установка, советы по расположению

Точечные светильники: установка, советы по расположению Установка точечных светильников выполняется на потолке, в нижней части навесных шкафов. С их помощью можно оформить грамотно и лаконично оформить интерьер....

29 07 2021 14:41:36

Токовые электроизмерительные клещи 1000в: как правильно пользоваться

Токовые электроизмерительные клещи 1000в: как правильно пользоваться Разновидности токоизмерительных клещей, выбор инструмента, измерение в цепях постоянного тока. Как пользоваться токоизмерительными клещами. Токоизмерительные клещи с мультиметром....

29 07 2021 19:56:12

Плинтус с кабель каналом: преимущества, разновидности, установка

Плинтус с кабель каналом: преимущества, разновидности, установка Преимущества прокладки кабеля в плинтус очевидны. Но правильный монтаж кабеля залог долговечной работы и избежания неполадок....

29 07 2021 15:30:55

Подключение электричества к участку: советы профессионалов

Подключение электричества к участку: советы профессионалов Подключение электричества к участку с дачным строением организуется в установленном порядке, предполагающем выполнение следующих обязательных процедур....

29 07 2021 12:36:35

Сравнение аккумуляторных батарей для источников бесперебойного питания

Сравнение аккумуляторных батарей для источников бесперебойного питания Как выбрать аккумуляторную батарею для источника бесперебойного питания. Конструкция и особенности аккумуляторов для И Б П. Рекомендации по эксплуатации аккумулятора для источников Б П....

29 07 2021 15:21:40

О номиналах автоматов: выбор автоматического выключателя по мощности и другим параметрам

О номиналах автоматов: выбор автоматического выключателя по мощности и другим параметрам Выбор выключателей по токовым показателям и по сечению кабеля. Соответствие с П У Э и Г О С Т Р 50345–99. Временные характеристики автоматического выключателя. Типовой расчет автоматических выключателей....

29 07 2021 3:34:45

Принцип работы и конструкция стабилизатора напряжения: назначение байпаса

Принцип работы и конструкция стабилизатора напряжения: назначение байпаса Принцип действия стабилизатора. Виды стабилизаторов: электронные, электромеханические и феррорезонансные стабилизаторы. Применение и эксплуатационные характеристики. Что такое байпас (Bypass) в стабилизаторе. Схема байпаса....

29 07 2021 21:19:33

Нормы освещенности уличного освещения: особенности, правила

Нормы освещенности уличного освещения: особенности, правила Освещение дорог позволяет обезопасить человека. Показатели зависят от категории объекта, яркости дорожного покрытия и количества движущего транспорта....

29 07 2021 15:53:40

Схемы светодиодных ламп на 220 вольт: советы по ремонту

Схемы светодиодных ламп на 220 вольт: советы по ремонту Принцип действия светодиодных ламп 220 в. Типы светодиодов использующихся в диодных лампах. Устройство LED-диодов: преимущества и недостатки. Драйвера и источники питания. Самостоятельный ремонт светодиодной лампы....

29 07 2021 9:33:50

Схемы включения люминесцентных ламп: последовательная и параллельная

Схемы включения люминесцентных ламп: последовательная и параллельная Устройство и способы зажигания. Полная схема включения люминесцентных ламп. Упрощенные схемы: убираем стартер. Назначение электронного балласта. Схемы включения люминесцентных ламп: последовательная и параллельная....

29 07 2021 8:55:18

Самодельное изготовление металлоискателя с диксриминацией металла

Самодельное изготовление металлоискателя с диксриминацией металла Изготовление самодельного металлоискателя с функцией дискриминации металлов в домашних условиях. Компоновка прибора по классической схеме. Самостоятельная сборка, намотка катушки, программирование....

29 07 2021 21:23:50

Как сделать ручную маленькую электродрель в домашних условиях

Как сделать ручную маленькую электродрель в домашних условиях Назначение мини электродрели и область применения прибора. Варианты патронов для маленькой дрели. Изготовление минидрели своими руками в домашних условиях. Основные части устройства. Элементы питания для маленьких электродрелей....

29 07 2021 3:21:58

Таблица обозначений и расшифровки цветовой маркировки светодиодов

Таблица обозначений и расшифровки цветовой маркировки светодиодов Виды маркировки и типы отечественных и импортных диодов и светодиодов. SDM-диод: особенности маркировок в зависимости от полярности. обозначение размера диодного элемента. Индекс цветопередачи CRI....

29 07 2021 14:52:35

Демонтаж и замена старой проводки - экспертное мнение

Демонтаж и замена старой проводки - экспертное мнение Помимо обязательного обесточивания сети, нужно подготовить рабочий инструмент. Непосредственный демонтаж электропроводки, после ее поиска, дело простое....

29 07 2021 14:27:29

Снимаем показания счетчика - инструкция

Снимаем показания счетчика - инструкция Чтобы передать показания счетчика электроэнергии поставщику электроэнергии их нужно записать, этим мы и займемся в нашей статье....

29 07 2021 7:57:59

Самодельный стабилизатор 220 вольт: схемы для изготовления в домашних условиях

Самодельный стабилизатор 220 вольт: схемы для изготовления в домашних условиях Виды стабилизаторов напряжения в зависимости от мощности нагрузки в сети и других условий эксплуатации. Схема электронного стабилизатора. Таблица элементов схемы. Стабилизатор 220в: правила и особенности изготовления своими руками....

29 07 2021 20:25:34

Виды клеммников и клеммных колодок для DIN рейки: маркировка и пломбировка клемм

Что такое дин-рейка. Клеммы (клемники) и клеммные колодки для DIN реек. Какими бывают клеммные зажимы: проходной с зажимом пружиной, клеммы с размыкающим приспособлением и пр....

29 07 2021 14:42:38

Еще:
Электрика -1 :: Электрика -2 :: Электрика -3 :: Электрика -4 ::

Flat d'Oro - Золотая квартира. Так еще в средневековье испанские строители называли жилье, обустроенное по последнему слову тогдашней техники. Например, оборудованную новомодным устройством для смыва воды компании Unitas (да, именно от названия этой компании произошло слово, которым обозначаем сантехническое устройство мы, современные носители русского языка). Мы научим Вас, как сделать Вашу квартиру Золотой!