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

Формулировка закона Ома для полных замкнутых цепей и электрических контурах

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 абстpaктное 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 хаpaктеризует 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 хаpaктер, 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 пpaктике 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


О металлической гофре для проводки: правила монтажа электропроводки в металлогофру

О металлической гофре для проводки: правила монтажа электропроводки в металлогофру Разновидности и хаpaктеристики металлических гофрированных труб. Металлическая гофра для проводки: преимущества и недостатки. Сфера применения металлического рукава. Особенности монтажа и эксплуатации....

02 10 2022 1:23:59

Определение мощности электрического тока: обозначение и единицы измерения

Определение мощности электрического тока: обозначение и единицы измерения Электрический ток: единицы мощности, способы измерения, определение. Активная и реактивная мощность тока. Прямые и косвенные замеры. Как обозначается мощность тока. Аналоговые и цифровые приборы для вычисления силы (мощности) токов....

01 10 2022 10:43:27

Об автоматическом пpeдoxpaнителе (автомате): замена пробочных пpeдoxpaнителей на автомат

Об автоматическом пpeдoxpaнителе (автомате): замена пробочных пpeдoxpaнителей на автомат Что представляет собой устройство автоматический пpeдoxpaнитель. Особенности выбора автоматического выключателя. Замена автомата в щите. Автоматический выключатель: преимущества перед пробковыми пpeдoxpaнителями....

30 09 2022 15:45:23

Правила техники безопасности при работе с электричеством

Правила техники безопасности при работе с электричеством Опасность поражения электрическим током и основные причины электротравм на производстве. Основные правила техники безопасности при работе с электричеством в быту и в промышленном производстве....

29 09 2022 7:51:57

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....

28 09 2022 16:33:33

Электроэнергия: понятие, особенности

Электроэнергия: понятие, особенности Слово электроэнергия не часто встречается в повседневной жизни, но без нее уже не мыслим современный мир. Давайте разберемся что же это такое!...

27 09 2022 20:27:40

Применение резисторов в электрических цепях: работа резистора

Применение резисторов в электрических цепях: работа резистора Отличительные черты резистора. Принцип работы и области применения. Классифицирование видов резисторов по составу резистивного слоя. Из чего состоит резистор. Для чего нужен резистор в электрической цепи....

26 09 2022 8:58:45

Все о системах рекуперации электроэнергии торможением: применение в трaнcпорте

Все о системах рекуперации электроэнергии торможением: применение в трaнcпорте Рекуперативное торможение: достоинства и недостатки. Как работает система рекуперации. Что такое силовой спуск. Рекуперация на трaнcпорте: применение в электромобилях, электровелосипедах и на железной дороге. Торможение асинхронных двигателей....

25 09 2022 8:55:57

Виды плакатов по электробезопасности по ГОСТу

Виды плакатов по электробезопасности по ГОСТу Виды знаков и плакатов по электробезопасности по ГОСТ. Запрещающие, предупреждающие и указательные плакаты. Классификация плакатов и знаков по электрической безопасности....

24 09 2022 18:42:53

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....

23 09 2022 13:56:46

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....

22 09 2022 2:40:37

Качество электрической энергии дома - анализируем и изучаем показатели

Качество электрической энергии дома - анализируем и изучаем показатели Показатели качества электрической энергии, средства измерения и принцип их действия можно освоить самому! А так же понять зачем это нужно....

21 09 2022 1:12:48

Пульт дистанционного управления или пду

Пульт дистанционного управления или пду Принцип работы ПДУ. Варианты и назначение пультов дистанционного управления. Программируемые ПДУ и работа с ними. Как запрограммировать универсальный пульт. Какими устройствами можно управлять с помощью программируемого ПДУ....

20 09 2022 23:13:22

Освещение в спальне - виды, советы и нюансы выбора

Освещение в спальне - виды, советы и нюансы выбора Освещение в спальне устанавливается в виде потолочных, настенных и настольных светильников, выбор которых зависит от нескольких факторов....

19 09 2022 19:18:38

Счетчик электроэнергии электрический: срок эксплуатации

Счетчик электроэнергии электрический: срок эксплуатации Как часто требуется замена электрического счетчика: нормативы и межповерочный интервал. Виды счетчиков электроэнергии. Какими параметрами обладают электросчетчики. Преимущества двухтарифных и трехтарифных моделей....

18 09 2022 11:45:50

О периодичности проверок знаний по электробезопасности: сроки и порядок проведения

О периодичности проверок знаний по электробезопасности: сроки и порядок проведения Виды проверки знаний по электробезопасности на предприятиях. Группы электротехнического персонала. Что входит в тестирование и какие знания сотрудников проверяются. Сроки проведения проверки....

17 09 2022 16:17:20

Установка многоклавишного выключателя с розеткой

Установка многоклавишного выключателя с розеткой Установка многоклавишного выключателя с розеткой: выключатель, без розетки или с ней, применяется в случае если нужно им включить одну группу освещения....

16 09 2022 12:44:41

Сетевые электрические шуруповерты: какие лучше выбрать, рейтинги

Сетевые электрические шуруповерты: какие лучше выбрать, рейтинги Сетевой шуруповерт: рейтинг производителей. Какие сетевые электрические шуруповерты лучше: параметры для выбора. Питание от сети или аккумулятора: преимущества и недостатки. Основные хаpaктеристики сетевых электрических шуруповертов....

15 09 2022 0:47:57

Расшифровка и технические хаpaктеристики телефонного провода ТППЭП

Расшифровка и технические хаpaктеристики телефонного провода ТППЭП Расшифровка и технические хаpaктеристики кабеля ТППЭП. Маркировка жил на основе алюминия согласно ГОСТ. ТППЭП-кабель: области применения, правила монтажа и эксплуатационный срок....

14 09 2022 3:12:23

Разновидности витой пары и типы маркировки кабеля для интернета

Разновидности витой пары и типы маркировки кабеля для интернета Общая классификация и назначение кабелей типа "витая пара": экранированные и неэкранированные кабеля. Устройство витых пар и правила соединения с помощью коннекторов RJ45. Особенности маркировки, материал и сечение проводника....

13 09 2022 14:14:30

Металлогалогенные светильники: их устройство и подключение

Металлогалогенные светильники: их устройство и подключение Преимущества,особенности и конструкция металлогалогенных светильников, а также инструкция по их подключению от профессионального электрика....

12 09 2022 17:14:29

О требованиях пожарной безопасности к электроустановкам на предприятиях

О требованиях пожарной безопасности к электроустановкам на предприятиях Правила безопасной эксплуатации электрических установок на предприятиях. Нормативно-правовое регулирование. Требования пожарной безопасности к электроустановкам: нештатные ситуации и рекомендации по поведению....

11 09 2022 6:54:40

Прокладка наружного кабеля в гофротрубе: назначение и разновидности

Прокладка наружного кабеля в гофротрубе: назначение и разновидности Материал для изготовления гофротруб. Классификация и размеры гофрированных труб пля прокладки кабелей. Преимущества и недостатки гофротрубы. Правила и порядок монтажа гофрированной трубы для проводки....

10 09 2022 10:29:10

Все о четвертой группе по электробезопасности (4): кому из работников присваивается

Все о четвертой группе по электробезопасности (4): кому из работников присваивается Группы допуска по электробезопасности. Требования к специалисту с 4 группой по электробезопасности. Минимальный стаж работы в 3 группе допуска, который должен иметь аттестующийся для получения данной категории....

09 09 2022 9:53:32

Прокладываем кабель в гофрированной трубе с проволокой

Прокладываем кабель в гофрированной трубе с проволокой Виды размещения электрической проводки. Виды гофрированной трубы для прокладки электропровода. Этапы прокладывания электропроводки с использованием гофротрубы. Сферы применения гофрированных труб....

08 09 2022 14:40:38

Блок защиты галогенных ламп - выбор и подключение

Блок защиты галогенных ламп - выбор и подключение Из чего состоит блок защиты галогенных ламп, его подключение и монтаж , а также где он производятся и как правильно выбрать нужный....

07 09 2022 13:10:34

Определение полезной мощности источника тока физической формулой

Определение полезной мощности источника тока физической формулой Полезная мощность: какую энергию называют полезной, по какой формуле она высчитывается. Потери внутри источника питания и внутреннее сопротивление. Энергия Р и КПД. Коэффициент полезного действия нагрузки. Измерение мощности источника тока....

06 09 2022 12:41:44

Кабель NYM: расшифровка и технические хаpaктеристики провода

Кабель NYM: расшифровка и технические хаpaктеристики провода Строение NYM-кабеля. Основные хаpaктеристики кабеля NYM. Преимущества и недостатки НУМ кабелей. Области применения, способы монтажа, производители и условия хранения кабельной продукции с маркировкой NYM....

05 09 2022 17:56:13

Многотарифные счетчики электроэнергии: особенности, модели

Многотарифные счетчики электроэнергии: особенности, модели Многотарифные электросчетчики это один из лучших помощников в экономии электрической энергии, а его особенности могут сильно повлиять на выбор счетчика....

04 09 2022 9:38:59

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 ПУЭ и ГОСТ Р 50345–99. Временные хаpaктеристики автоматического выключателя. Типовой расчет автоматических выключателей....

03 09 2022 14:41:20

Кронштейн для спутниковой антенны на стену дома или для дачи

Кронштейн для спутниковой антенны на стену дома или для дачи Внешний кронштейн для антенны на дачу или для стены дома. Крепеж для тв антенны на крышу...

02 09 2022 23:30:50

Защита IP: стандарт по ГОСТ (степени защит)

Защита IP: стандарт по ГОСТ (степени защит) От чего защищается электрооборудование. Государственный стандарт (ГОСТ) степеней защиты IP. Интерпретация кодов. Применение устройств с конкретными индексами. Расшифровка дополнительных букв в кодах. Особенности использования IP-кодировки...

01 09 2022 21:14:46

Электроснабжение кухни - советы экспертов

Электроснабжение кухни - советы экспертов Современная кухня это основной потребитель электроэнергии в квартире, чтобы избежать проблем с электропроводкой нужно правильно произвести её комплектацию....

31 08 2022 20:29:31

Вычисляем мощность переменного и постоянного электрического тока по формуле

Вычисляем мощность переменного и постоянного электрического тока по формуле Определение мощности как основной хаpaктеристики электрооборудования. Мощность: определение с помощью закона Ома. Расчёт мощностей электрического тока в сетях переменного и постоянного напряжения. Однофазные нагрузки....

30 08 2022 22:24:56

Как оплатить электроэнергию по счетчику, в зависимости от типа электросчетчика

Как оплатить электроэнергию по счетчику, в зависимости от типа электросчетчика Виды электросчётчиков: индукционные и электронные. Как правильно снимать показания электросчётчика. Форма оплаты для физических лиц. Правильность заполнения квитанций. Оплата электроэнергии по счетчику....

29 08 2022 22:57:46

Различие постоянного (dc-ток) и переменного (ac) тока

Различие постоянного (dc-ток) и переменного (ac) тока Что такое dc ток. Определение постоянного тока. Причины непостоянства. Основные хаpaктеристики тока. Постоянная dc-тока. Изменяющаяся компонента. Различия в постоянном и переменном токе....

28 08 2022 14:50:30

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....

27 08 2022 13:35:21

О заземлении: ПУЭ по организации заземления электроустановок

О заземлении: ПУЭ по организации заземления электроустановок Что такое заземление. Правила заземления электроустановки. Групповые сети и их заземление. Требования П У Э к организации заземляющего контура. Заземление: П У Э об организации заземлений на производстве....

26 08 2022 6:16:48

Особенности работы и выбора реле (таймера времени)

Особенности работы и выбора реле (таймера времени) Для чего применяются таймеры и рале времени, их различия и модификация. Правильный выбор нужного таймера....

25 08 2022 7:42:53

Заземление трaнcформатора: способы заземления и причины

Заземление трaнcформатора: способы заземления и причины Способы и причины заземления, а также зануления понижающих трaнcформаторов. Заземления трaнcформаторов освещения и тока....

24 08 2022 10:31:29

Перемотка или ремонт статора (якоря) после замыкания: как проверить статор

Перемотка или ремонт статора (якоря) после замыкания: как проверить статор Действие статора двигателя в зависимости от конфигурации устройства. Материал изготовления статоров: кремниевая (электротехническая) сталь. Проверка якоря коллекторного двигателя. Как проверить и перемотать статор....

23 08 2022 15:28:35

Формула расчета коэффициента использования производственных мощностей

Формула расчета коэффициента использования производственных мощностей Определение производственной мощности. Взаимосвязь параметров цепи: формула для вычисления. Проблемы низкого cos φ и способы их решения. Коэффициент использования установленной мощности как важнейшая хаpaктеристика эффективности работы предприятий электроэнергетики....

22 08 2022 15:17:52

Конденсатор электролитический: маркировка, виды и типы конденсаторов

Конденсатор электролитический: маркировка, виды и типы конденсаторов Маркировка электролитических конденсаторов. Какие существуют виды и типы. Электролитический конденсатор переменной емкости....

21 08 2022 14:30:41

О генераторах на неодимовых магнитах: технические хаpaктеристики устройств

О генераторах на неодимовых магнитах: технические хаpaктеристики устройств Электрические и технические параметры генератора: расчет напряжения по формуле. Особенности ротора и статора. Как согласовать параметры функциональных частей. О генераторах на неодимовых магнитах: технические хаpaктеристики устройств....

20 08 2022 5:19:17

Выключатели ретро: классификация, особенности монтажа

Выключатели ретро: классификация, особенности монтажа Выключатели ретро придают особый колорит и оригинальность в помещениях стилизованных под старину. Выпускаются для скрытой и открытой проводки....

19 08 2022 6:15:18

Инженер-электрик: профессия для специалиста по электрике

Инженер-электрик: профессия для специалиста по электрике Ка называется профессия специалиста по электрике? Инженер-электрик. Где обучают: в колледже или техникуме? Как получить образование по специальности электрика. Высшее образование....

18 08 2022 5:54:30

Тест на допуск электробезопасности (4 группа)

Тест на допуск электробезопасности (4 группа) Экзаменационные тесты для проверки знаний норм и правил работы в электроустановках в объеме группы lV по электробезопасности...

17 08 2022 15:11:41

Перечень мероприятий по обеспечению безопасности при работах в электроустановках

Перечень мероприятий по обеспечению безопасности при работах в электроустановках Организационные и технические мероприятия по электробезопасности: назначение и список мер. Обязанности производителя работ в электроустановках. Порядок постановки задачи и допуска к работе: наряд на производство работ....

16 08 2022 22:26:45

Розетка 380 вольт: подключение, маркировка, конструкция

Розетка 380 вольт: подключение, маркировка, конструкция Розетка на 380 вольт служит для подключения мощных электроприборов. Мы расскажем все о классификации и монтаже данной розетки....

15 08 2022 12:44:37

О документе ПОТ РМ 016 2001: межотраслевые правила от 2001 года

О документе ПОТ РМ 016 2001: межотраслевые правила от 2001 года Межотраслевые правила охраны труда от 2001 года (ПОТ РМ 016 2001). Общие положения. Организационные и технические мероприятия. Отдельные виды работ. Испытательные и измерительные процедуры....

14 08 2022 22:18:59

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