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


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....

05 12 2022 15:17:16

Сколько телевизоров можно подключить к одной антенне или на один кабель

Сколько телевизоров можно подключить к одной антенне или на один кабель Как подключить два телевизора к одной антенне: виды подключения к активной или пассивной антенне. Сколько телевизоров можно подключить к одной антенне. Можно ли к активной антенне подключить усилитель....

04 12 2022 17:28:59

Технические хаpaктеристики и расшифровка КВВГНГ LS-кабелей

Технические хаpaктеристики и расшифровка КВВГНГ LS-кабелей Маркировка контрольных проводов и кабелей согласно ГОСТу. Конструкция КВВГНГ LS: требования предъявляемые к изоляции провода. Технические хаpaктеристики КВВГНГ-провода. Конструктивные хаpaктеристики проводов КВ-ВГНГ (таблица)....

03 12 2022 16:32:58

Как подключить счётчик через трaнcформатор тока

Как подключить счётчик через трaнcформатор тока Принцип работы и выбор измерительных трaнcформаторов применяемых для учёта электроэнергии. Самые распространённые схемы подключения....

02 12 2022 0:44:13

Лампы для прожекторов: классификация, выбор, общие сведения

Лампы для прожекторов: классификация, выбор, общие сведения При выборе источника света для прожектора необходимо ориентироваться на способность длительно эксплуатироваться без проведения ремонтных работ....

01 12 2022 17:58:23

Электромагниты переменного электрического тока и другие мощные магниты

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, трaнcформаторах и пусковых устройствах автомобиля....

30 11 2022 18:47:58

Проверка стабилитрона на плате с помощью мультиметра

Проверка стабилитрона на плате с помощью мультиметра Стабилитрон и его свойства. Проверка стабилитрона мультиметром на плате: порядок действий. Определение теплового пробоя. Проверка исправных стабилитронов. Пороговое значение напряжения. Можно ли проверить стабилитрон не выпаивая....

29 11 2022 8:17:56

Определение и формула закона Джоуля-Ленца: работа и мощность тока

Определение и формула закона Джоуля-Ленца: работа и мощность тока Закон Лжоуля-Ленца: физическая формула. Суть теплового закона, интегральная и дифференциальная формулы. Теоретическая значимость и пpaктическое применение. Джоуль Ленц - историческая справка....

28 11 2022 19:30:11

Принцип работы и назначение частотных преобразователей: как сделать своими руками

Принцип работы и назначение частотных преобразователей: как сделать своими руками Преимущества современных схем частотных преобразователей. Особенности преобразователя на тиристорах (ТПЧ). Описание оборудования и особенности его конструкции. Преобразователь частоты: изготовление своими руками....

27 11 2022 17:34:42

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....

26 11 2022 11:51:32

Триггеры на транзисторах (Шмитта) и реле (на логических элементах)

Триггеры на транзисторах (Шмитта) и реле (на логических элементах) Триггерные схемы на транзисторах, реле и микросхемах. Триггер (Trigger) Шмитта. Триггеры на логических элементах и на операционном усилителе. Преимущества применения триггерных схем логики....

25 11 2022 23:47:33

Влагозащищенные светильники: класификация и особенности выбора

Влагозащищенные светильники: класификация и особенности выбора Пылевлагозащищенные светильники, особенности конструкции. Основные виды и степень защиты. Потолочные, настенные и светодиодные источники света. Фото, видео....

24 11 2022 3:33:21

Формула емкостного сопротивления конденсатора в цепи переменного тока

Формула емкостного сопротивления конденсатора в цепи переменного тока Параметры емкостного сопротивления в различных схемах. Определение емкостных сопротивлений в цепях электрического тока по формуле. Векторное представление ёмкости. Ёмкостное сопротивление: единицы измерения и пример расчетов....

23 11 2022 23:54:17

Зарядное устройство для аккумулятора 18650

Зарядное устройство для аккумулятора 18650 Аккумуляторная батарея 18650: преимущества и недостатки, маркировка аккумулятора. Определение эффекта памяти аккумуляторных батарей. Порядок заряда АКБ-18650. Схемы зарядных устройств для аккумуляторов типа 18650....

22 11 2022 11:11:36

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

Источник питания 12в и 24в: принцип действия, выбор Структурная схема ИП. Выбор питаемого источника. Схема высокочастотного трaнcформатора....

21 11 2022 15:39:28

Измерение тока прикосновения и напряжения

Измерение тока прикосновения и напряжения Что такое напряжение прикосновения и методы его измерения. Приборы предназначенные для измерения тока напряжения. Меры электробезопасности. Электротравмы: местные и общие (общее поражение электрическим током)....

20 11 2022 5:20:50

Выбор мощного и надежного аккумуляторного шуруповерта для работы дома

Выбор мощного и надежного аккумуляторного шуруповерта для работы дома Как правильно выбрать аккумуляторный шуруповерт. Виды акб шуруповертов: какой аккумулятор лучше. Основные технические хаpaктеристики шуруповерта: мощность, вид патрона, типы аккумуляторов, совместимость. Самый маленький профессиональный шуруповерт....

19 11 2022 18:35:45

Электростатическое поле и перемещение заряда в проводнике: какую работу делает поле

Электростатическое поле и перемещение заряда в проводнике: какую работу делает поле Физическое объяснение потенциала. Образование электрического поля и его особенности. Понятие однородных электрических полей. Энергия по перемещению положительно заряженной частицы....

18 11 2022 5:50:31

Как расшифровать обозначения на SMD резисторах: числовые и буквенные маркировки

Как расшифровать обозначения на SMD резисторах: числовые и буквенные маркировки Назначение и конструктивные особенности резисторов SMD. Расшифровка аббревиатуры SMD-резисторов, в том числе с типоразмером 0805. Маркировка резисторов с четырьмя цифрами и общие методики расшифровки....

17 11 2022 2:16:47

Об охране труда на производстве: электробезопасность как основа отсутствия травматизма

Об охране труда на производстве: электробезопасность как основа отсутствия травматизма Электробезопасность, как система мероприятий, правил и средств, призванная обеспечивать безопасность людей на производстве и в быту. Об охране труда на производстве: электробезопасность как основа отсутствия травматизма....

16 11 2022 8:21:26

Регулировка температуры в квартире с помощью комнатных терморегуляторов

Регулировка температуры в квартире с помощью комнатных терморегуляторов Области применения комнатных терморегуляторов: от встроенного терморегулятора к автономным (внешним) термостатам. Как функционируют механические и электронные модели. Комнатный регулятор температуры: особенности выбора регулирующих устройств....

15 11 2022 16:53:33

Об аттестации по электробезопасности в ростехнадзоре: допуск к группам

Об аттестации по электробезопасности в ростехнадзоре: допуск к группам Функциональные группы в энергетике (таблица). Группы по электробезопасности, аттестационные права ЭБ (таблица). Таблица необходимого для последующей аттестации стажа в электрических установках. Аттестация по электробезопасности....

14 11 2022 2:17:19

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....

13 11 2022 12:34:36

Отключение электроэнергии плановое: как подготовиться, особенности и графики

Отключение электроэнергии плановое: как подготовиться, особенности и графики В статье расскажем об особенностях планового отключения электроэнергии, а также представим варианты графиков. Готовимся сами к отключениям энергии, советы....

12 11 2022 18:49:51

Измерительные трaнcформаторы тока: отличие от трaнcформатора напряжения

Измерительные трaнcформаторы тока: отличие от трaнcформатора напряжения Понятие трaнcформаторов тока: для чего нужны и из чего состоят. Схемы подключения измерительных трaнcформаторов тока. Чем трaнcформатор тока отличается от трaнcформатора напряжения. Классификация измерительных трaнcформаторов....

11 11 2022 10:31:10

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 трaнcпорта....

10 11 2022 17:54:12

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....

09 11 2022 23:42:33

Расшифровка обозначений и таблица сечений AWG-кабеля: электрические параметры

Расшифровка обозначений и таблица сечений AWG-кабеля: электрические параметры Расшифровка и технические хаpaктеристики кабеля AWG: электрические и механические хаpaктеристики. Таблица перевода номеров AWG в дюймы и миллиметры. Особенности американской маркировки проводов AWG....

08 11 2022 5:20:13

Формула для расчета вектора напряженности электрических полей

Формула для расчета вектора напряженности электрических полей Как направлен вектор электрического поля. Правила вычерчивания силовых линий. Определение электрической силы с помощью закона Кулона. Вычисление модуля напряженности. Напряженность электрического поля. Закон обратных квадратов. Формула для расчета вектора напряженности электрических полей....

07 11 2022 0:33:30

Контурные токи: калькулятор расчета, примеры применения метода

Контурные токи: калькулятор расчета, примеры применения метода Определение и суть метода контурных токов. Контурные токи: особенности метода. Разновидности контурного представления. Пример расчета сложных цепей. Преимущества МКТ. Использование планарных графов и метод выделения максимального дерева....

06 11 2022 1:56:16

Освещение участка - варианты и особенности организации

Освещение участка - варианты и особенности организации Как правильно организовать освещение участка. Многообразие способов освещения некоторых зон на территории вокруг загородного дома....

05 11 2022 17:26:19

Умные розетки: c таймером, дистанционные, wi-fi

Умные розетки: c таймером, дистанционные, wi-fi Новые розетки с дополнительными функциями все больше приходят в наш дом для повышения удобства жизни, такие розетки уже не роскошь, а необходимость!...

04 11 2022 5:44:28

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....

03 11 2022 20:48:31

Периодичность межповерочного интервала для домашних электрических счетчиков

Периодичность межповерочного интервала для домашних электрических счетчиков Что такое межповерочный интервал проверки электросчетчиков. Особенности процесса пломбирования. Порядок проверки электросчетчиков. Самостоятельная проверка исправности электросчетчика....

02 11 2022 4:37:34

Свойства полупроводниковых материалов: применение полупроводников

Свойства полупроводниковых материалов: применение полупроводников Что такое полупроводники. Как обеспечивается проводимость. Проводимость p-типа и n-типа. Основные понятия: атом, электрон, ион. Использование проводников. Легирование полупроводников. Разновидности полупроводниковых материалов. Полимеры....

01 11 2022 17:27:37

Отличие вольтамперметра цифрового от вольтметра и амперметра: цифровая модель

Отличие вольтамперметра цифрового от вольтметра и амперметра: цифровая модель Виды вольтамперметров по выводу данных (стрелочные и цифровые) и по способу установки в электроцепь (автономные, встраиваемые и щитовые. Вольтамперметр: основные отличия от амперметра и вольтметра. Схема подключения электронных вольтамперметров....

31 10 2022 12:21:40

Архитектурное освещение фасадов - способы и особенности

Архитектурное освещение фасадов - способы и особенности Архитектурное освещение фасадов является особым направлением светового дизайна и придает зданию оригинальность и неповторимый стиль....

30 10 2022 20:43:10

Расчёт резистора для светодиода и подключение

Расчёт резистора для светодиода и подключение Для чего нужен ограничивающий резистор. Расчёт сопротивления резистора и его мощности. Шунтирование светодиодов резистором....

29 10 2022 14:14:31

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....

28 10 2022 0:26:41

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....

27 10 2022 3:30:58

Термопара для мультиметров своими руками: разновидности и ремонт крокодилов

Термопара для мультиметров своими руками: разновидности и ремонт крокодилов Щупы (крокодилы) для мультиметра. Разновидности щупов по качеству: любительские и профессиональные. Виды по назначению. Изделия для SMD-монтажа. Изготовление самодельных термопар своими руками из подручных материалов....

26 10 2022 20:14:21

Электромагнитная индукция: расчет электродвижущей силы по формуле

Электромагнитная индукция: расчет электродвижущей силы по формуле Законы Фарадея и Ленца. Определение формулы ЭДС. Движение провода в магнитном поле. Что такое вращающаяся катушка. Понятие взаимоиндукци. Электромагнитная индукция: расчет электродвижущей силы по формуле....

25 10 2022 14:32:10

Перечень счетчиков электроэнергии разрешенных к установке: виды,основные требования

Перечень счетчиков электроэнергии разрешенных к установке: виды,основные требования Разница между индукционными и электронными приборами, плюсы и минусы установок. Список рекомендуемых к применению счетчиков электроэнергии, фото и видео....

24 10 2022 19:16:33

Умный дом - создаем автономную систему

Умный дом - создаем автономную систему Перечень функций которые выполняет умный дом, варианты применяемого оборудования, а также проектирование умного дома. Как работает система....

23 10 2022 23:21:49

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....

22 10 2022 19:17:13

Принцип работы и технические хаpaктеристики преобразователей напряжения DC-DC

Принцип работы и технические хаpaктеристики преобразователей напряжения DC-DC Общее понятие о преобразователях DC DC. Принцип работы импульсного преобразователя. Параметры импульсных преобразователей. Широтно-импульсная модуляция. Преобразователь напряжения DС-DC с гальванической развязкой....

21 10 2022 8:21:32

Светильник с датчиком движения - преимущества и классификация

Светильник с датчиком движения - преимущества и классификация Светильники с датчиками движения – вид современного освещения, позволяющий значительно экономить расход электроэнергии и придать уникальность любому объекту...

20 10 2022 11:49:30

О блоках питания для антенн: выбор оптимального напряжения и мощности.

О блоках питания для антенн: выбор оптимального напряжения и мощности. Принцип работы блока питания для антенны. Как правильно подключить БП. Возможные неисправности блоков питания для антенн. Выбор оптимального напряжения и мощности. Обзор китайских устройств....

19 10 2022 5:51:47

Источник бесперебойного питания: типы и выбор по условиям

Источник бесперебойного питания: типы и выбор по условиям Что собой представляет источник бесперебойного питания. Типы источников питания и выбор нужного в конкретных условиях устройства....

18 10 2022 1:20:52

О ремонте люстры с пультом управления: как починить светильник с ДУ

О ремонте люстры с пультом управления: как починить светильник с ДУ Устройство прибора. Основные неисправности. Ремонт люстр с пультом управления: ремонтируем передатчик и приемник. Рекомендации по уходу и обслуживанию светильников с ДУ....

17 10 2022 20:27:17

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