Закон Ома для неоднородного участка цепи > Флэтора
Золотая квартира    

Закон Ома для неоднородного участка цепи

Закон Ома для неоднородного участка цепи

cdcaed2a

Содержание

В простейшем варианте для расчета электрических параметров подразумевают воздействие кулоновских сил, которые обеспечивают перемещение зарядов. Закон Ома для неоднородного участка цепи позволяет учесть дополнительные факторы. Его применение помогает повысить точность вычислений.

Закон Ома для участка цепи

Неоднородный участок цепи постоянного тока

Определение основных параметров и процессов:

  • перемещение зарядов (q) хаpaктеризуется плотностью, которая зависит от площади поперечного сечения (S) и силы тока;
  • при концентрации (n) можно подсчитать количество единичных зарядов (q0), перемещенных за единицу времени;
  • эту величину можно изобразить в виде цилиндрического участка проводника с объемом (V):

q = q0*n*V.

Если подключить клеммы аккумулятора к проводнику, источник питания разрядится. Для длительного поддержания процесса перемещения зарядов можно создать замкнутый в кольцо путь. Однако и в этом случае свободный дрейф электронов ограничивают совместные столкновения, противодействие зарядов молекулярной решетки материала. Чтобы компенсировать сопротивление, необходимо приложение дополнительных «сторонних» сил.

Пример неоднородного участка цепи

Рисунок демонстрирует факторы, которые следует принять во внимание. Для вычисления напряженности в любой точке этой схемы нужно суммировать векторные составляющие Eq и Est (кулоновских и сторонних сил, соответственно). Приведенный закон Ома для неоднородного участка определяет, что сила тока (I12) = напряжение на данном участке (U12) / полное электрическое сопротивление (R).

Чтобы перенести единичный заряд q из точки «1» в точку «2», необходимо выполнить работу A12. Для этого понадобится создание определенной разницы потенциалов (ϕ1- ϕ2). Источник постоянного тока создает электродвижущую силу (ЭДС), которая способна переместить заряд по цепи. Общее напряжение будет содержать сумму перечисленных сил.

Ниже приведены формулы, хаpaктеризующие рассмотренный пример:

  • A12/q = ϕ1 – ϕ2;
  • Ast/q = E12;
  • U = A12/q + Ast/q = ϕ1 – ϕ2 + E12;
  • I = (ϕ1 – ϕ2 + E12)/ R.

Интегральный вариант представления рассматриваемых процессов даст аналогичный результат.

К сведению. При выполнении расчетов следует учитывать действительную полярность источника постоянного тока. В зависимости от подключения соответствующая ЭДС будет способствовать или препятствовать перемещению заряда.

Следующий пример демонстрирует решение пpaктической задачи. Необходимо рассчитать ток в цепи, которая составлена из источника питания с ЭДС=40V и проводки с электрическим сопротивлением R=5Ом. На выходе измерены потенциалы:

ϕ1= 20V; ϕ2=10V.

Подставив значения в формулу, можно получить нужный результат:

(20-10+40)/5 = +10А.

Знак «плюс» означает, что ток идет по направлению от точки «1» к «2».

Если рассматривать процесс в дифференциальной форме, можно представить «облако», созданное из определенного количества (N) зарядов. Оно перемещается в проводнике с определенной скоростью дрейфа (Vдр). На него действуют три вида сил:

  • кулоновские – Fкул;
  • сторонние – Fc;
  • сопротивления кристаллической решетки – Fсп.

Последний показатель будет зависеть от особенностей материала. Он может выражаться удельной проводимостью. Вектор плотности тока будет равен сумме векторов ЭДС (кулоновской и сторонней природы), деленной на удельное сопротивление.

Закон Ома для замкнутой цепи

Подключение светодиода через резистор и его расчет

В реальной ситуации следует учитывать электрические сопротивления нагрузки (Rн) и самого источника питания (Rи). Классическую формулу дополняют следующим образом:

I = E/(Rн+Rи).

Если в рассмотренный выше пример добавить Rи=1Ом, получится I = (ϕ1 – ϕ2 + E12)/(Rн+Rи) = (20-10+40)/(5+1) = +8,33А. Видно уменьшение силы тока в цепи, обусловленное увеличением общего электрического сопротивления. Чтобы компенсировать потери для подключения более мощной нагрузки, необходимо увеличить ЭДС источника.

Классическая формулировка

Как устроить освещение участка

Для участка цепи без источника ЭДС достаточно использовать классический закон Ома:

I (сила тока) = U (напряжение) /R (электрическое сопротивление).

Данное соотношение было установлено экспериментальным путем в начале 19 века. В названии сохранена фамилия немецкого ученого, который сделал открытие. Напряжение определяют по разнице потенциалов на концах проводника:

U = ϕ1 – ϕ2.

Элементарные вычисления показывают взаимные зависимости перечисленных параметров:

  • I1 = 24/6 = 4А;
  • I2 = 60/6 = 10А.

Увеличив разницу потенциалов, при неизменном сопротивлении получают большую силу тока:

I2 > I1.

Чтобы уменьшить ток до нужного уровня, при работе с определенным источником питания изменяют сопротивление:

  • I1 = 24/4 = 6А;
  • I2 = 24/12 = 2А.
Основные формулы

Для запоминания правил пользуются такой картинкой. Чтобы вычислить определенный параметр, закрывают соответствующий сегмент. Взаимное расположение оставшихся компонентов условно изобразит необходимую формулу.

Ток, напряжение и сопротивление

Эта картинка наглядно демонстрирует взаимное влияние тех основных электрических параметров. С ее помощью можно пояснить особенности пpaктического применения на примере типового проекта домашней сети питания.

В современных жилых объектах часто используют кондиционеры, духовые шкафы, другую технику с большой мощностью потрeбления. Для нормального функционирования требуется увеличивать ток, потому что напряжение ограничено стандартами. Повышающие трaнcформаторы в данном случае не пригодятся, так как серийные изделия рассчитаны на подключение к сети 220 (380) V.

При увеличении силы тока понадобятся проводники с достаточно большим поперечным сечением. В противном случае концентрация зарядов на единицу объема повысится до критичной величины. Воздействие на кристаллическую решетку повысит температуру металла вплоть до механического разрушения проводки.

Чтобы исключить проблемы, кроме кабельной продукции, тщательно выбирают защитные автоматы. Для создания проекта электроснабжения и перечня подходящих функциональных компонентов пользуются представленными выше формулами.

Видео

Cила тока: формула




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 ДУ....

17 01 2022 17:18:10

Конструкция и маркировка кабеля КГ: достоинства и недостатки, особенности монтажа

Конструкция и маркировка кабеля КГ: достоинства и недостатки, особенности монтажа Расшифровка и технические характеристики кабеля К Г. Размерные и температурные показатели провода К Г. Область применения и способы прокладки кабелей К Г. Описание электрических параметров проводов К Г....

16 01 2022 19:55:39

Источник питания 12в и 24в: принцип действия, выбор

Структурная схема ИП. Выбор питаемого источника. Схема высокочастотного трaнcформатора....

15 01 2022 23:14:19

О зарядке для телефона без розетки: как зарядить телефон при отсутствии электророзетки

О зарядке для телефона без розетки: как зарядить телефон при отсутствии электророзетки Экстренная реанимация батареи "на один звонок". Использование пальчиковой батарейки. Солнечные батареи и переносные зарядные устройства. Зарядка для телефона без розетки за городом и на отдыхе....

14 01 2022 10:35:25

Освещение в туалете - классификация и монтаж

Освещение в туалете - классификация и монтаж Освещение в туалете и разновидности светильников, особенности монтажа и расположения. Использование подсветки в качестве дизайнерского элемента....

13 01 2022 10:33:36

О щитках для электросчетчиков и автоматов: щит электрический - монтаж и обслуживание

О щитках для электросчетчиков и автоматов: щит электрический - монтаж и обслуживание Что собой представляет щиток для электросчетчика и автоматов. В каком месте устанавливается электрощитки. Особенности выбора щитка для электросчетчиков. Минусы уличного размещения электрического щита. Как установить счетчик в щиток....

12 01 2022 23:24:55

Ремонт трансформаторов - все виды и особенности

Ремонт трансформаторов - все виды и особенности Ремонт трансформаторов их виды и периодичность. Вывод трансформатора в ремонт и последовательность действий при этом. Ремонт сварочных трансформаторов...

11 01 2022 16:26:20

О креплении люстр к натяжным потолкам: правильная установка потолочного светильника

О креплении люстр к натяжным потолкам: правильная установка потолочного светильника Как правильно крепить люстру к натяжному потоку своими руками. Установка светильников на натяжной потолок: необходимый инструмент и крепежный материал. Схема размещения проводки....

10 01 2022 13:25:46

Подсветка потолка: виды подсветки, подбор светодиодной ленты

С развитием осветительной аппаратуры постоянно появляются новые дизайнерские решения: неоновая подсветка, светодиодная, люстры и точечные светильники....

09 01 2022 4:56:17

Способы крепления каналов для кабеля: установка кабель-канала в бетонной стене

Способы крепления каналов для кабеля: установка кабель-канала в бетонной стене Назначение и достоинства кабельных каналов для размещения проводки. Виды кабель-каналов. Настенные П В Х короба жёсткого типа. Инструментарий, необходимый для прокладки кабель-канала. Виниловый кабель канал....

08 01 2022 21:46:59

Бестеневая лампа для профессионалов - разновидности и преимущества

Бестеневая лампа и светильник - надежные и пpaктичные осветительные приборы, которые нашли применение во многих отраслях промышленности и в медицине....

07 01 2022 4:51:42

Линии электропередач: воздушные, высоковольтные и кабельные, определение и расшифровка

Линии электропередач их технические хаpaктеристики и разновидности. Воздушные и кабельные ЛЭП. Типы линий электропередачи в зависимости от мощности тока и напряжения. Что такое охранная зона ВЛ....

06 01 2022 23:32:54

Перевести ватты в киловатты: калькулятор онлайн перевод Вт в кВт

Перевести ватты в киловатты: калькулятор онлайн перевод Вт в кВт Как пересчитать ватты в киловатты. Как измеряется электрическая мощность. Устройство ваттметра. Разница между "киловатт" и "киловатт-час". Где указывается мощность ( Вт и к Вт). Калькулятор по переводу Вт в к Вт....

05 01 2022 23:52:36

Простые схемы для начинающих радиолюбителей для пайки в домашних условиях

Мастерская радиолюбителя: радиосхемы своими руками для дома. С чего начать, что можно сделать. Необходимый минимум инструментов и расходников. Общие правила работы с радиосхемами. Пайка в домашних условиях....

04 01 2022 1:25:22

В чем измеряются единицы емкости конденсаторов

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...

03 01 2022 17:50:44

Кабель NYM: расшифровка и технические характеристики провода

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

02 01 2022 0:31:28

Какими огнетушителями нельзя тушить электропроводку под напряжением электротока

Неисправность электропроводки как одна из наиболее распространенных причин короткого замыкания. Действия при возгорании электропроводки. Виды и область применения огнетушителей. Каким огнетушителем нельзя тушить электропроводку под напряжением....

01 01 2022 10:46:24

Как сделать новогоднюю электрическую гирлянду своими руками

Как сделать новогоднюю электрическую гирлянду своими руками Инструкция по изготовлению елочной электрической гирлянды: из ламп накаливания или из светодиодов. Модернизация старой электрогирлянды. Как выбрать необходимые материалы и элементную базу для электрической гирлянды....

31 12 2021 7:54:59

Как сделать внешнюю антенну для 4G модема: разновидности и хаpaктеристики

Для чего LTE модему нужна внешняя антенна 4G. Технические хаpaктеристики самодельных 4G антенн для мобильных модемов. Как сделать выносную 4G своими руками: схема и инструменты....

30 12 2021 19:37:57

Основы радиотехники и радиоэлектроники для радиолюбителей

Что нужно знать о радиотехнике и радиоэлектронике начинающему радиолюбителю. Какие нужны инструменты, материалы и измерительные приборы. Паяльник для начинающего радиолюбителя. Техника безопасности. Полезные советы....

29 12 2021 11:14:24

Сетевой преобразователь для солнечной батареи: назначение инвертора

Сетевой преобразователь для солнечной батареи: назначение инвертора Принцип работы солнечных батарей. Необходимый набор оборудования для получения электричества от энергии солнечного света. Инвертор, как преобразователь переменного тока в постоянный. Составные части инвертора солнечной батареи....

28 12 2021 3:17:56

Инфpaкрасные лампы освещение, отопление курятников и птичников

Особенности отопления и освещения птичников и курятников, способы и нормы освещения в них. Применение инфpaкрасных ламп в курятнике....

27 12 2021 20:20:44

Технические характеристики и расшифровка контрольного кабеля КВВГ

Технические характеристики и расшифровка контрольного кабеля КВВГ Маркировка проводов и кабелей согласно Г О С Ту. Конструкция К В В Г: требования предъявляемые к изоляции провода. Технические характеристики К В В Г-провода. Конструктивные характеристики проводов К В В Г (таблица)....

26 12 2021 21:39:42

Технические хаpaктеристики кабеля ААБЛ: расшифровка и преимущества

Описание кабеля ААБЛ. Расшифровка ААБЛ-кабеля. Элементы конструкции кабеля-провода ААБ-л. Материал изготовления. Преимущества и недостатки алюминиевых ААБЛ-кабелей. Правила прокладки ААБЛ кабелей....

25 12 2021 21:47:49

Виды поперечных сечений проводников: площадь и формула для его расчета

Виды поперечных сечений проводников: площадь и формула для его расчета Поперечные сечения проводников: самостоятельный расчет. Определение поперечного сечения. Измерение диаметра жилы. Геометрические формулы расчетов. Разница Г О С Тов и Т У....

24 12 2021 2:14:19

О свободной энергии эфира: генераторы свободной энергии нового поколения

О свободной энергии эфира: генераторы свободной энергии нового поколения Теоретические основы: эфир и теория относительности. Генераторы Тесла и колебательный контур. Свободная энергия эфира: генераторы свободной энергии своими руками. Другие типы генераторов....

23 12 2021 17:28:30

Аварийное освещение - требования пожарной безопасности

Аварийное освещение - требования пожарной безопасности Аварийное освещение обязательная часть мер безопасности для снижения рисков в случаях нарушении рабочего цикла или возникновении пожара....

22 12 2021 9:26:57

О подключении трехфазных электродвигателей в сеть 220в: схема подключения

Принцип действия трёхфазного асинхронного электродвигателя. Соединение катушек при подключении трехфазных двигателей к сети 220В. Подключение фазосдвигающих конденсаторов. Как переделать схему вращения в реверсивную....

21 12 2021 21:52:36

Трехфазный счетчик электроэнергии: выбор, монтаж, подключение

Трехфазный счетчик электроэнергии: выбор, монтаж, подключение Как правильно выбрать, произвести монтаж и подключить трехфазный счетчик электроэнергии в домашних условиях без помощи электрика....

20 12 2021 16:32:19

Плинтус с кабель каналом: преимущества, разновидности, установка

Преимущества прокладки кабеля в плинтус очевидны. Но правильный монтаж кабеля залог долговечной работы и избежания неполадок....

19 12 2021 20:14:40

Самовольное подключение электроэнергии после отключения: способы, результат

Незаконное отключение электричества, основные причины. Что произойдет, если не оплатить счет за коммунальные услуги, советы, способы подключения к сети....

18 12 2021 17:47:12

Все об электропроводке в квартирах и правилах прокладки проводов

Требования к электрической проводке с точки зрения ПУЭ. Выбор проводов для квартиры. Разделение цепей электропроводки в многоквартирном доме. Защитная аппаратура. Порядок монтажа электропроводки в квартире: правила прокладки проводов....

17 12 2021 20:53:31

Датчики движения для охраны помещений: сигнализационные и с сиреной

Датчики движения для охраны помещений: сигнализационные и с сиреной Разновидности датчиков движений применяемых для сигнализации: герконовые, инфракрасные, вибрационные и звуковые. Проводные, беспроводные и адресные датчики движения. Что важно учесть при выборе оборудования....

16 12 2021 4:21:26

Подключение и монтаж трaнcформатороа тока

Подключить, монтировать трaнcформатор тока в цепях защиты и измерения. Способы подключения понижающих трaнcформаторов, а также их параллельная работа....

15 12 2021 9:27:23

Типы конденсаторов: классификация по хаpaктеристикам и функциональному назначению

Физический принцип работы конденсатора. Емкость конденсаторов. Назначение и области применения. Виды конденсаторов по функциональному назначению и состоянию хаpaктеристики емкости. Конденсаторы: материал изготовления....

14 12 2021 7:59:56

Формула расчета периода переменных и постоянных токов в электротехнике

Формула расчета периода переменных и постоянных токов в электротехнике Определение и взаимосвязь частоты и периодов тока. Взаимосвязь частотности и работы электрооборудования. Частотомер: назначение прибора. Высокая частота токов и ее применение в промышленности и медицинской технике....

13 12 2021 12:25:31

Расчет параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне

Принцип работы параметрического стабилизатора на стабилитроне (ПСН). Основные параметры. Параметрический стабилизатор напряжения: расчет исходных параметров. Возможности по увеличение мощности....

12 12 2021 17:40:46

Газоразрядные лампы для проекторов - принцип работы

Газоразрядные лампы для проектора названы так по причине свечения, которое происходит в среде инертного газа и паров металлов, а не в воздухе....

11 12 2021 16:57:34

Как сделать внешнюю антенну для 4G модема Yota своими руками

В каких случаях необходимо усиление сигнала для LTE модемов Yota. Виды внешних антенн для роутеров Yota и преимущества их использования. Самодельная антенна для Yota: из банки из алюминия, антенна Харченко и спутниковая антенна....

10 12 2021 22:29:36

О блокинг генераторе: принцип работы и устройство прибора

Блокинг генератор: принцип работы устройства. Автоколебательный режим: сборка блокинг-генератора на усилительных элементах. Рабочий процесс рассматриваемого устройства....

09 12 2021 3:27:10

Управление светодиодными лентами

Управление светодиодными лентами Знакомство с устройством светодиодных лент, способы регулирования их яркости и управление цветом. Подключение диммеров к светодиодным источникам света....

08 12 2021 2:49:27

Принцип действие МТЗ: разновидности максимально-токовых защит

Определения и условия сpaбатывания максимальной токовой защиты. Виды приборов токовых защит. Максимальная токовая защита: предварительная подготовка специального измерительного оборудования. Определяем токовую отсечку (ТО)....

07 12 2021 0:27:33

Инструкция по применению мультиметра dt830b: что можно измерить с помощью устройства

Инструкция по применению мультиметра dt830b: что можно измерить с помощью устройства Основные характеристики цифровых мультиметров серии DT-830b. Пределы измерений различных параметров с помощью прибора. Режимы работы мультиметра. Прозвонка участков цепи, измерения силы тока, напряжения, сопротивления....

06 12 2021 6:12:33

О монтаже СИП кабелей от столба к дому: крепление проводов к арматурам и опорам дома

Арматура и материалы для прокладки кабеля. Техника безопасности при проведении электромонтажных работ. Особенности креплений самонесущих изолированных проводов. Монтаж СИП-кабеля от столба к дому. Соединение СИП со щитком....

05 12 2021 9:42:54

О коpaбах для электропроводки пластиковых: размеры, виды способы монтажа

Преимущества использования кабель каналов для проводки. Виды электромонтажных каналов по материалу и месту расположения. Конструкция кабель-канала. Короба для электропроводки пластиковые: размеры и виды....

04 12 2021 3:39:44

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....

03 12 2021 12:53:53

Виды аккумуляторных батареек: пальчиковые, мизинчиковые и прочие

Виды аккумуляторных батареек: пальчиковые, мизинчиковые и прочие Аккумуляторы и их виды: классификация аккумуляторных батареек в зависимости от размера, мощности и конструкции. А К Б: принцип работы и применение. Зарядные устройства для аккумуляторных батарей в зависимости от типа аккумуляторов....

02 12 2021 8:11:52

Монтаж источников света - потолочные и настенные

Монтаж источников света может выполняться квалифицированным электриком, а может и без него, главное знать основные нюансы подключения светильников....

01 12 2021 7:54:24

Об электробезопасности на предприятиях: правила, инструкции и нормы применения

Что такое электробезопасность на предприятии: нормы, меры и нюансы. К каким категориям относится персонал и требования по безопасности. Что запрещают правила по электробезопасности. Проверка знаний персонала....

30 11 2021 9:38:52

Как обозначается напряжение и единицы силы электрического тока

Что такое электрическое напряжение, случаи требующие его измерения, единицы измерений. Действующее значение напряжения и определение его величины. Сеть постоянного и переменного тока. Требования к измерительным приборам....

29 11 2021 7:23:57

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