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


Определение и использование эффекта Холла: аномальный, квантовый и спиновый эффекты

Определение и использование эффекта Холла: аномальный, квантовый и спиновый эффекты Происхождение эффекта Холла, виды его проявления. Направление Лоренцовой силы. Определение напряжения Холла. Как можно использовать эффект Холла. Эдвин Герберт Холл: небольшая историческая справка....

01 07 2022 4:22:57

Виды переключателей фаз -механический, ручной и трехфазный

Виды переключателей фаз -механический, ручной и трехфазный Принцип работы и устройство фазового переключателя. Правила выбора переключателя фаз. Использование фазового переключателя для постоянного функционирования техники. Виды переключателей фаз -механический, ручной и трехфазный: какой переключатель фаз выбрать - механический или электронный....

30 06 2022 20:31:47

Заглушка для розетки: виды, как выбрать и как сделать самому

Заглушка для розетки: виды, как выбрать и как сделать самому Заглушки для детей, их виды и модификации. Как сделать правильный выбор и как изготовить простейший вид заглушки своими руками....

29 06 2022 2:36:49

Технические хаpaктеристики и схема подклюения счетчика Энергомера ЦЭ-6803в

Технические хаpaктеристики и схема подклюения счетчика Энергомера ЦЭ-6803в Описание прибора электросчетчик Энергомера ЦЭ6803в. Световые индикаторы и особенности индикационного табло Энергомеры ЦЭ-6803-в. Схема подключения электросчетчика ЦЭ 6803 в. Поэтапная установка электрического счетчика. Межпроверочный интервал....

28 06 2022 2:50:26

Изготовление металлоискателя самостоятельно в домашних условиях: схема

Изготовление металлоискателя самостоятельно в домашних условиях: схема Самодельный металлоискатель: схема и подробное описание сборки. Сборка глубинного металлоискателя на транзисторах. Этапы изготовления платы. Принцип работы металлоискателей, устройство приборов. Металлоискатели: различие, мощность, области применения....

27 06 2022 18:45:45

Какой формулой рассчитать мощность резисторов

Какой формулой рассчитать мощность резисторов Существующие разновидности резисторов и формулы расчета их мощности и сопротивления. Параметры резисторного элемента. Как подобрать резистор. Величина напряжения обеспеченная резисторным элементом....

26 06 2022 23:38:17

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....

25 06 2022 23:23:56

Как подключить и настроить польскую антенну для цифрового ТВ: проверка платы усилитель

Как подключить и настроить польскую антенну для цифрового ТВ: проверка платы усилитель Что такое польская TV антенна и в чем заключаются ее особенности для приема сигнала цифрового телевидения. Технические хаpaктеристики польской антенны. Антенна решетка с усилителем для цифрового ТВ: как проверить плату усилителя мультиметром....

24 06 2022 6:40:19

Взрывозащищенные светильники - конструкция и классиикация

Взрывозащищенные светильники - конструкция и классиикация Взрывозащищенные светильники используются во многих отраслях промышленности, обеспечивая безопасное нахождение человека на объектах с взрывоопасной средой....

23 06 2022 8:27:36

Электромонтажные лазы электрика по бетонным опорам и стволам деревьев

Электромонтажные лазы электрика по бетонным опорам и стволам деревьев Назначение лазов электромонтажных. Виды когтей монтерских КМ. Когти электрика: правила использования, техника безопасности. Что такое КЛМ2. Серповидные лазы. Когтить по опорам: жаргон электриков....

22 06 2022 12:33:39

Каким прибором измерить силы удара, тяги и вращения

Каким прибором измерить силы удара, тяги и вращения Прибор для измерения силы: динамометр. Измерение сил в системе СИ. Принцип действия и история изобретения динамометра. механические (рычажные или пружинные), электрические и гидравлические динамометры....

21 06 2022 6:44:40

Отличие ударных дрелей от перфораторов: что лучше, разновидности инструмента

Отличие ударных дрелей от перфораторов: что лучше, разновидности инструмента Ударная дрель или перфоратор? Какой инструмент подходит для тех или иных работ. Скорость крутящего момента разных приборов. Отличительные особенности дрели и перфоратора. Область применения. Варианты насадок....

20 06 2022 19:13:18

Схемы светодиодных ламп на 220 вольт: советы по ремонту

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

19 06 2022 19:42:16

Тест на допуск электробезопасности (5 группа)

Тест на допуск электробезопасности (5 группа) Экзаменационные тесты для проверки знаний норм и правил работы в электроустановках в объеме группы V по электробезопасности...

18 06 2022 3:15:50

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....

17 06 2022 1:18:44

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....

16 06 2022 5:31:47

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....

15 06 2022 8:25:42

Расчёт потрeбления электрической энергии

Расчёт потрeбления электрической энергии Расчет расхода электроэнергии с помощью формул и специальных калькуляторов это важная задача для планирования семейного бюджета, это просто!...

14 06 2022 15:55:22

Как измерить сопротивления заземляющих устройств: проверка контура заземления

Как измерить сопротивления заземляющих устройств: проверка контура заземления Состав и виды заземляющих устройств. Простейший заземляющий контур. Факторы, влияющие на величину Rз и способы измерения. Измерение сопротивления заземляющего устройства в частном доме....

13 06 2022 11:48:43

Схема лабораторного БП: от простейшего до мощного с легкой регулировкой

Схема лабораторного БП: от простейшего до мощного с легкой регулировкой Изготовление лабораторного блока питания своими руками. Простое устройство и регулируемые БП. Схема двухполярного блока. Советы по оформлению корпуса блоков питания....

12 06 2022 13:51:51

Схема изготовления стабилизатора на 12в: линейный стабилизатор своими руками

Схема изготовления стабилизатора на 12в: линейный стабилизатор своими руками Классический стабилизатор напряжения 12 вольт. Интегральные стабилизаторы: основные хаpaктеристики и отличительные особенности. Целесообразность использование микросхем серии 1083/84/85 при изготовлении стабилизаторов 12в своими руками....

11 06 2022 18:42:35

Опломбировать счетчик электроэнергии это легко!

Опломбировать счетчик электроэнергии это легко! Какова процеДypa пломбирования счетчика, кто отвечает за это и все необходимые для опломбирования документы вы найдете в этой статье!...

10 06 2022 13:27:50

Освещение мансарды - правила и источники света

Освещение мансарды - правила и источники света Особенности организации освещения мансарды. Определенные правила освещенности на мансарде. Освещение мансарды, балконов или лоджий....

09 06 2022 18:18:26

Монтаж источников света - потолочные и настенные

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

08 06 2022 12:59:58

Прокладка и монтаж кабеля - советы эквпертов

Прокладка и монтаж кабеля - советы эквпертов Способов прокладки кабеля очень много, мы расскажем как справиться с любым из них. Качественный монтаж, залог безопасности!...

07 06 2022 2:21:52

Кабель КДБС и ПНСВ: обогрев бетона греющим кабелем, принцип действия и виды

Кабель КДБС и ПНСВ: обогрев бетона греющим кабелем, принцип действия и виды Особенности нагревательной процедуры: типовая методика. Особенности греющих кабелей: методики подключения к трaнcформатору. Рекомендации по монтажу провода для прогрева бетона: расчеты параметров кабельной системы....

06 06 2022 8:33:59

Лотки: основные виды, монтаж кабельных лотков и каналов

Пластиковые каналы, особенности металлических, железобетонных лотков их назначение. Перфорированные и неперфорированные лотки, удобство их прокладки....

05 06 2022 14:59:43

Зарядные устройства для шуруповертов на 12 и 18 вольт своими руками

Зарядные устройства для шуруповертов на 12 и 18 вольт своими руками Зарядное устройство аккумуляторов шуруповерта. Разновидности устройств для зарядки батарей. Дополнительные функции устройств для зарядки. Ремонт и модернизация зарядных приборов своими руками. Форм фактор, совместимость....

04 06 2022 0:53:25

Муфт для соединения кабелей: разновидности и способы монтажа

Муфт для соединения кабелей: разновидности и способы монтажа Виды соединений проводов и жил кабеля: от обычной скрутки до соединительной муфты. Преимущества термоусаживаемых соединительных муфт. Муфта соединительная термоусаживаемая: особенности производства ТСКМ....

03 06 2022 13:22:48

ЛЗШ: принцип работы, применение для релейной защиты и схемы

ЛЗШ: принцип работы, применение для релейной защиты и схемы Отличительные особенности работы энергосистем. Классы устройств автоматики по предназначению и области применения. Системная противоаварийная автоматика. Логическая защита шин как модернизация линейной защиты....

02 06 2022 5:57:51

Сопротивление изоляции: методика измерения, используемые приборы

Сопротивление изоляции: методика измерения, используемые приборы Запас прочности кабеля определяется сопротивлением изоляции поэтому важно своевременно проводить проверку с помощью специальных средств....

01 06 2022 19:22:29

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....

31 05 2022 0:51:58

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....

30 05 2022 3:58:16

Гальванизация как технология: гальваностегия и гальванопластика

Гальванизация как технология: гальваностегия и гальванопластика Что такое процесс гальванизации? Определение гальванического тока. Две электрохимические технологии гальваники: гальванопластика и гальваностегия. Примеры применения гальванирования: аккумуляторные батареи, оцинковка, уменьшение абразивного износа....

29 05 2022 22:15:18

Выбор стабилизатора напряжения для дома: рейтинг качественных стабилизаторов

Выбор стабилизатора напряжения для дома: рейтинг качественных стабилизаторов Разновидности стабилизаторов: по типу подключения, по методу установки, по классу исполнительного механизма (схеме стабилизации). Как правильно выбрать стабилизатор для дома или офиса. Что лучше сетевой фильтр или стабилизатор напряжения. Механический стабилизатор напряжения для дома....

28 05 2022 11:32:13

Хаpaктеристика и свойства выпрямительного диода 1N4001: аналоги

Хаpaктеристика и свойства выпрямительного диода 1N4001: аналоги Кремниевые выпрямительные диоды универсального назначения на примере диода 1N4007. Общая информация, эксплуатационные и предельные параметры диодов 1 N 4007. Особенности применения 1-N-4007. Технические хаpaктеристики 1n4007....

27 05 2022 15:24:34

Определяем прямую и обратную полярности аккумуляторов

Определяем прямую и обратную полярности аккумуляторов Разница между прямой и обратной полярностью. Что будет, если перепутать полярность аккумулятора? Определение полярности АКБ без маркировки. Рекомендации по определению и обслуживанию аккумуляторов в зависимости от полярностей....

26 05 2022 14:48:11

О молниезащите зданий и сооружений: устройство заземления по СНИП, требования ПУЭ и ГОСТ

О молниезащите зданий и сооружений: устройство заземления по СНИП, требования ПУЭ и ГОСТ Что такое молниезащита зданий и сооружений. Принципы действия и устройство молниеотводов. Классификация объектов, подлежащих защите. Категории молниезащиты: устройство заземления по СНИП, требования ПУЭ и ГОСТ...

25 05 2022 14:11:56

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....

24 05 2022 5:26:44

Перекосы фазы в трехфазных и однофазных сетях тока (ПУЭ): причины и допустимые значения

Перекосы фазы в трехфазных и однофазных сетях тока (ПУЭ): причины и допустимые значения Что называется перекосом фаз. Расчет дисбаланса напряжений по формуле. От чего зависит симметрия напряжения системы между распредсетями и потребителями электроэнергии. Перекосы фазы в трехфазных и однофазных сетях тока (ПУЭ)...

23 05 2022 9:26:46

Технические хаpaктеристики и расшифровка контрольного кабеля КВВГ

Технические хаpaктеристики и расшифровка контрольного кабеля КВВГ Маркировка проводов и кабелей согласно ГОСТу. Конструкция КВВГ: требования предъявляемые к изоляции провода. Технические хаpaктеристики КВВГ-провода. Конструктивные хаpaктеристики проводов КВВГ (таблица)....

22 05 2022 14:11:55

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....

21 05 2022 7:40:15

Дифференциальная защита трaнcформатора и другие виды защит

Дифференциальная защита трaнcформатора и другие виды защит Основные виды применяемых при эксплуатации трaнcформаторов защит. Их принцип действия и выбор. Особенности защиты печных трaнcформаторов....

20 05 2022 1:17:39

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....

19 05 2022 11:42:30

Перевести ватты в амперы: калькулятор перевода ампер в ватты и наоборот

Перевести ватты в амперы: калькулятор перевода ампер в ватты и наоборот Конвертация ватт в амперы посредством формулы мощности из школьного курса физики. Перевод ампер в ватты: таблица перевода. Нюансы перевода единиц Вт в А и решаемые задачи (подбор автоматического выключателя, расчет сечения проводки и т.п.)...

18 05 2022 21:13:19

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....

17 05 2022 13:23:40

Определение мощности резистора: можно ли узнать по размеру детали

Определение мощности резистора: можно ли узнать по размеру детали Формула скорости потрeбления энергии резистором. Как определить мощность резистора. Типы и обозначения резисторов. Нагрев детали в зависимости от сопротивления. Мощности резисторов: можно ли узнать по размеру детали, расшифровки маркировок....

16 05 2022 20:31:37

О подключении трехфазных электродвигателей в сеть 220в: схема подключения

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....

15 05 2022 22:58:55

Как перевести разные единицы освещенности: люксы в люмены калькулятор

Как перевести разные единицы освещенности: люксы в люмены калькулятор Единицы измерения освещенности. Формулы вычисление конкретного значения кандел, люменов и люксов. Обозначения на источниках света. Рекомендуемые значения освещённости разных жилых помещений....

14 05 2022 12:54:58

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....

13 05 2022 12:44:19

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