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


Принцип работы и устройство электрического теплового конвектора: нагревательный элемент

Принцип работы и устройство электрического теплового конвектора: нагревательный элемент Что такое тепловой конвектор, устройство конвектора. Тип разогрева воздуха в разных моделях отопительного электрического устройства. Принцип работы тепловых конвекторов. Преимущества и недостатки теплового конвектора....

13 04 2024 15:12:14

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 ПУЭ к организации заземляющего контура. Заземление: ПУЭ об организации заземлений на производстве....

12 04 2024 3:27:41

Как соединяются телевизионные кабели: каким способом нарастить и удлинить кабель

Как соединяются телевизионные кабели: каким способом нарастить и удлинить кабель Устройство ТВ кабеля. Выбор телевизионного кабеля по параметрам волнового сопротивления, толщине и материалу оплетки. Как соединить телевизионный кабель через переходник или штекером и гнездом. Соединение пайкой....

11 04 2024 8:34:48

О генераторах на транзисторе: схема генератора на транзисторе DIY

О генераторах на транзисторе: схема генератора на транзисторе DIY Автоколебательные транзисторные приборы: принципы работы и общее устройство. О генераторах на транзисторе: схема генератора на транзисторе DIY. Изображение на электрических схемах. Схемы генераторов на транзисторах....

10 04 2024 22:18:14

Все о энергосберегающих лампах: таблица мощности и сравнение светового потока

Все о энергосберегающих лампах: таблица мощности и сравнение светового потока Особенности конструкции энергосберегающих ламп. Достоинства и недостатки энергосберегающей лампы. Таблица мощности и классификация энергосберегающих источников освещения. Как выбрать устройство для освещения....

09 04 2024 8:42:36

Схема осцилятора (плазмотрона) для сварки алюминия своими руками

Схема осцилятора (плазмотрона) для сварки алюминия своими руками Хаpaктеристики и устройство осцилятора (электронная схема). Типы осцилляторов по принципу непрерывного действия и импульсному способу питания дуги. Порядок изготовления плазмотрона своими руками в домашних условиях. Схема осциллятора для инвертора....

08 04 2024 10:13:27

Масляный выключатель: устройство, принцип действия, все виды

Масляный выключатель: устройство, принцип действия, все виды Применение масляных выключателей, их основные типы. Принцип работы и устройство масляного выключателя в промышленной энергетике....

07 04 2024 14:30:39

Тест на допуск электробезопасности (2 группа)

Тест на допуск электробезопасности (2 группа) Экзаменационные тесты для проверки знаний норм и правил работы в электроустановках в объеме группы ll по электробезопасности...

06 04 2024 21:13:25

Все о второй группе электробезопасности: обучение персонала и необходимые документы

Все о второй группе электробезопасности: обучение персонала и необходимые документы Кому присваивают 2 группу по электробезопасности, какие документы на допуск выдаются аттестованным специалистам. Особенности удаленного обучения по 2 группе электробезопасности. Экзаменационный режим....

05 04 2024 8:23:27

Многоквартирный дом: проектирование и монтаж электропроводки в многоэтажных и производственных зданиях

Многоквартирный дом: проектирование и монтаж электропроводки в многоэтажных и производственных зданиях Общие правила и требования для промышленного монтажа электропроводки в производственном помещении. Инструкция, рекомендации и советы, а также фото....

04 04 2024 4:35:55

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 ИБП. Рекомендации по эксплуатации аккумулятора для источников БП....

03 04 2024 18:44:25

Бездоговорное потрeбление элетроэнергии

Бездоговорное потрeбление элетроэнергии Использование безучетной электроэнергии это незаконно, за такое использование энергии существует ответственность и последствия для потребителя....

02 04 2024 8:31:19

Присвоение второй группы по электробезопасности: кому из сотрудников присваивается

Присвоение второй группы по электробезопасности: кому из сотрудников присваивается Кому присваивается 2 группа по электробезопасности и требования предъявляемые к аттестующимся. Должности со второй группой допуска по электробезопасности: порядок присвоения допуска....

01 04 2024 0:43:16

Ввод кабеля в дом: нормы, варианты оснащения кабельных вводов

Ввод кабеля в дом: нормы, варианты оснащения кабельных вводов При вводе кабеля в дом кроме очевидных факторов нужно руководствоваться определенными нормами, а также вам стоит узнать несколько важных советов....

31 03 2024 21:24:33

УЗИП (молниезащита) - принцип действия, классификация

УЗИП (молниезащита) - принцип действия, классификация Что это такое УЗИП (Устройство для защиты от импульсных перенапряжений) ? Активная молниезащита. Молниезащита зданий. Расчет молниезащиты....

30 03 2024 12:31:36

Все о монтаже СИП (самонесущем изолированном проводе) своими руками

Все о монтаже СИП (самонесущем изолированном проводе) своими руками Описание и виды самонесущих изолированных проводов, преимущества изделий. Монтаж СИП своими руками. Подготовка к работе, прокладка линий, обустройство ответвления требуемой длины. Советы специалистов по прокладке самонесущего изолированного провода....

29 03 2024 6:15:24

Формула и определение электрического напряжения в цепи в физике

Формула и определение электрического напряжения в цепи в физике Что такое электрическое напряжение: формула для вычисления. Основные факторы, влияющие на норматив напряжения электрических токов. Меры предосторожности при измерении напряжений электротоков....

28 03 2024 7:50:59

Комплект билетов с ответами по электробезопасности 3 группы

Комплект билетов с ответами по электробезопасности 3 группы Особенности подготовки к аттестации. Примеры общих вопросов. Современные системы технического обучения. Комплект билетов с ответами по электробезопасности 3 группы....

27 03 2024 11:46:52

Магнитное поле проводника: определение плотности энергии

Магнитное поле проводника: определение плотности энергии Объемная плотность магнитной энергии. Наличии магнитного поля вокруг проводника или катушки с током. Измерение плотности энергии магнитных полей. Формула индуктивного сопротивления катушки....

26 03 2024 18:33:53

Установка розеток в гипсокартон: инструкция, особенности

Установка розеток в гипсокартон: инструкция, особенности Гипсокартон не совсем удобный материал для установки розетки, но общий порядок работ не сильно отличается от установки в другие типы стен....

25 03 2024 6:59:55

Расшифровка степени (класса) защиты IPX-7: применение в технике

Расшифровка степени (класса) защиты IPX-7: применение в технике Маркировка корпуса электроприборов. Расшифровка: что обозначают первая и вторая цифры в маркировке IPXX. Таблица кодов защиты. Класс (степень) защиты IPX7. Тестирование электроизделий погружением....

24 03 2024 20:24:54

Схема генератора с самозапиткой: собираем трaнcгенератор своими руками

Схема генератора с самозапиткой: собираем трaнcгенератор своими руками Классические способы генерации электроэнергии: зависимость от источника. Принцип действия генератора с самозапиткой. Обзор радиантных генераторов. Генератор с самозапиткой: собираем трaнcгенератор своими руками....

23 03 2024 5:29:14

Прибор для экономии электроэнергии: виды и способы экономии электроэнергии, Smart-Boy

Прибор для экономии электроэнергии: виды и способы экономии электроэнергии, Smart-Boy Легальные и незаконные способы экономии електричества. Энергосберегающий прибор, основные правила работы. Принципиальная схема устройства своими руками....

22 03 2024 5:55:45

О ремонте светодиодных ламп: как разобрать лампочку и отремонтировать драйвер

О ремонте светодиодных ламп: как разобрать лампочку и отремонтировать драйвер Конструкция и принцип работы светодиодных ламп. Определение неисправности и разборка. Проверка светодиода. Ремонт светодиодной лампы: необходимые инструменты и материалы. О ремонте светодиодных люстр....

21 03 2024 21:52:12

Электрические и электронные самоделки: советы начинающим электрикам

Электрические и электронные самоделки: советы начинающим электрикам Советы по изготовлению электрических и электронных самоделок. Самодельная электрическая гирлянда. Светомузыка своими руками. Самоделки для начинающих. Самоделки своими руками: электрика DIY....

20 03 2024 13:33:37

О термоэлектрическом генераторе: изготовление термоэлектрогенератора своими руками

О термоэлектрическом генераторе: изготовление термоэлектрогенератора своими руками Определение и физическое объяснение эффекта Пельтье. Особенности функционирования, принцип действия и конструкция термоэлектрического генератора. Достоинства и недостатки ТЭМ. Самостоятельное изготовление термоэлектрогенератора своими руками....

19 03 2024 18:48:12

Формула расчета частоты вращений

Формула расчета частоты вращений Частота вращения: формула. Синхронные и асинхронные электромашины. Синхронная скорость и скольжение. Расчет и регулировка частоты вращений. Номинальная скорость вращения в двигателях постоянного тока....

18 03 2024 4:17:34

Техническое обслуживание электрического оборудования

Техническое обслуживание электрического оборудования Техническое обслуживание электрооборудования - комплекс специально мероприятий, которые будут поддерживать работоспособность и продлят срок его эксплуатации...

17 03 2024 8:44:20

Соединение антенных кабелей между собой: правила соединения коаксиальных телевизионных проводов

Соединение антенных кабелей между собой: правила соединения коаксиальных телевизионных проводов Устройство телевизионного кабеля. Виды стыковочных соединений коаксиальных проводов. Образование сочлeнений с помощью переходников. Соединение методом скрутки. Как соединить антенный кабель между собой правильно и без потери качества сигнала....

16 03 2024 12:30:48

Подключение датчиков движения с сенсором к прожектору: схемы подсоединения

Подключение датчиков движения с сенсором к прожектору: схемы подсоединения Особенности датчиков движения. Как правильно подключить датчик. Как правильно установить приборы: что нужно учесть при монтаже датчика с прожектором. Регулировка датчиков движения в зависимости от освещения....

15 03 2024 21:34:25

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....

14 03 2024 21:21:48

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....

13 03 2024 6:45:27

О переделке шуруповертов на питание от сети 220в в домашних условиях своими руками

О переделке шуруповертов на питание от сети 220в в домашних условиях своими руками Устройство механизма шуруповерта и принцип действия прибора. Конструкция аккумулятора и типы аккумуляторных батарей. Переделка шуруповерта на питание от сети 220В. Использование внешнего блока питания....

12 03 2024 23:59:43

Расшифровка маркировки кабеля ВВГНГ frls: огнестойкий силовой кабель

Расшифровка маркировки кабеля ВВГНГ frls: огнестойкий силовой кабель Классификация проводов ВВГНГ: расшифровка аббревиатуры FRLS. Технические хаpaктеристики ФРЛС-кабеля. Особенности конструкции огнестойких силовых кабелей. Направления применения. Условия монтажа и эксплуатации кабеля силового ВВГнг-FRLS....

11 03 2024 9:56:58

Все о магнитных пускателях или контакторах серии ПМЛ

Все о магнитных пускателях или контакторах серии ПМЛ История создания и назначение магнитного пускателя ПМЛ. Конструкция прибора и расшифровка цифробуквенного обозначения контакторов. Монтаж пускателей: крепление на DIN-рейке или крепление болтами. Подключение пускателя-ПМЛ....

10 03 2024 16:39:39

Технические хаpaктеристики кабеля ААБЛ: расшифровка и преимущества

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....

09 03 2024 14:34:44

В чем отличие кабеля от провода: разница хаpaктеристик и сфер применения

В чем отличие кабеля от провода: разница хаpaктеристик и сфер применения Кабеля и их классификация, различие кабельной продукции по материалу изготовления, параметрам экранирования и т.п. По каким признакам и свойствам классифицируются провода. Чем отличается кабель от провода....

08 03 2024 12:39:59

Концевые муфты: применение и разновидности, преимущества и недостатки

Концевые муфты: применение и разновидности, преимущества и недостатки Классификация муфт по назначению и типу изоляции. Назначение концевой муфты. Концевая термоусаживаемая муфта: материал изготовления. Схематическое изображение. Технология монтажа концевых термоусаживаемых муфт....

07 03 2024 1:32:41

Об удостоверении по электробезопасности: бланк удостоверения, форма и срок действия

Об удостоверении по электробезопасности: бланк удостоверения, форма и срок действия Кому и какой организацией выдается удостоверение по электробезопасности. Что такое "удостоверение электрика". Сколько допусков существует для работе на энергоустановках. Периодичность аттестаций сотрудников....

06 03 2024 21:12:36

Разновидности напольных кабель-каналов: по материалу изготовления и форме

Разновидности напольных кабель-каналов: по материалу изготовления и форме Назначение и достоинства напольных кабельных каналов для размещения проводки. Виды кабель-каналов. Напольные ПВХ короба жесткого типа. Инструментарий, необходимый для прокладки кабель-канала. Виниловый кабель канал....

05 03 2024 6:12:20

Основы электротехники и электромеханики: начальный курс для чайников

Основы электротехники и электромеханики: начальный курс для чайников Электротехника для начинающих: понятие электричества и что изучает электротехника. Основные понятия электротехники: сила тока, напряжение, сопротивление. Основы электромеханики. Безопасность и пpaктика. Советы начинающим....

04 03 2024 14:37:19

О ремонте паяльник: как отремонтировать паяльник своими руками

О ремонте паяльник: как отремонтировать паяльник своими руками Конструкция и функционирование паяльника. Рабочая мощность и напряжение прибора. Виды паяльников: нихромовые, керамические, индукционные и импульсные. Ремонт паяльника своими руками в домашних условиях....

03 03 2024 6:30:15

О контуре заземления и нормах ПУЭ: как заземлить частный дом

О контуре заземления и нормах ПУЭ: как заземлить частный дом Что такое контуры заземления. Какие для контуров заземления нормы ПУЭ. Конструкции контура заземления. Как правильно заземлить частный дом по нормативам. Влияние почвы на заземление....

02 03 2024 19:33:27

Аккумулятор: принцип работы аккумуляторной батарей и схема АКБ

Аккумулятор: принцип работы аккумуляторной батарей и схема АКБ Назначение свинцово-кислотных аккумуляторных батарей в современном автомобиле. Устройство кислотной аккумуляторной батареи. Принцип работы аккумулятора. Поддержание рабочего режима (правила подзарядки) аккумуляторов. Конструкция щелочных батарей....

01 03 2024 19:57:16

Нормы освещения многоквартирных домов, подъездов и придомовых территорий

Нормы освещения многоквартирных домов, подъездов и придомовых территорий Какие требования должны быть учтены при оформлении и организации освещения подъездов, подвалов и придомовых территорий многоквартирных зданий....

29 02 2024 12:50:39

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....

28 02 2024 22:40:20

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....

27 02 2024 4:42:31

Конденсаторы в цепи постоянного тока: история, определение, функции и обозначение

Конденсаторы в цепи постоянного тока: история, определение, функции и обозначение Что такое конденсатор и для чего он нужен. Технические хаpaктеристики емкостных накопителей энергии. Зачем нужны электролитические конденсаторы в сети переменного тока. Зачем нужны конденсаторы в схемах и от чего зависит емкость конденсатора....

26 02 2024 1:33:28

Индукционный счетчик электроэнергии: принцип работы, конструкция

Индукционный счетчик электроэнергии: принцип работы, конструкция Индукционный счетчик это устройство для контроля потрeбления электроэнергии, мы расскажем о принципе его работы и основных плюсах и недостатках....

25 02 2024 23:33:32

Как сделать гирлянду падающий дождь своими руками

Как сделать гирлянду падающий дождь своими руками Зачем нужны гирлянды метеоритный дождь. Как и где применять гирлянду падающий дождь. Устройство электрической гирлянды звездный дождь. Самостоятельное изготовление гирлянды занавес звезды....

24 02 2024 18:46:47

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