Закон Ома

Физика > Закон Ома

 

Закон Ома для цепи: формула, сопротивление, напряжение. Узнайте, какая сила и как найти закон Ома, схема закона Ома для замкнутой цепи, единица сопротивления.

Ток выступает пропорциональным напряжению. Цепи можно считать омическими, если они подчинены соотношению V = IR.

Задача обучения

• Определить форму вольт-амперных графиков для омических и не-омических схем.

Основные пункты

• Напряжение приводит ток в движение, а сопротивление оказывает препятствие.
• Закон Ома относится к соотношению пропорции напряжения и тока, а также конкретной формуле V = IR.
• Подобные схемы и компоненты именуют омическими. Они обладают линейным напряжением и проходят сквозь начало координат.
• Есть компоненты и схемы, не выступающие омическими. Их графики I-V не линейны и/или не проходят сквозь начало координат.

Термины

• Простая схема – один источник напряжения и один резистор.
• Омический – подчиняющийся закону Ома.

Пример

Нужно вычислить сопротивление автомобильной фары. Через нее подается 2.50 А при использовании 12.0 В. Можно изменить закон Ома и применить его для поиска сопротивления. Перестанавливаем I = V/R на R = V/I = 4.8 Ом. Это относительно небольшое сопротивление, но оно превосходит холодное сопротивление фары.

Закон Ома

Следует записать закон Ома, чтобы рассмотреть сопротивление  и силу тока для цепи. Что влияет на поток? Можно вспомнить о различных устройствах, вроде батарей, генераторов, розеток, которые нужны для поддержания тока. Они создают разность потенциалов и именуются источниками напряжения. Когда источник подключен к проводнику, то использует разность потенциалов (V), создавая электрическое поле. А оно влияет на заряды, вызывая ток. Ток протекает через большинство веществ и выступает прямо пропорциональным приложенному напряжению. Впервые это экспериментально показал Георг Ом – I ∝ V.

Это соотношение именуют законом Ома. Его можно воспринимать как причинно-следственную связь, где напряжение создает причину и текущий эффект. Подобная линейная связь настраивается не всегда. Не стоит забывать: когда напряжение возбуждает ток, сопротивление создает препятствия. Выходит, что ток обратно пропорционален сопротивлению: I ∝ 1/R. Ниже представлена схема закона Ома для замкнутой цепи.

Это простая электрическая цепь с замкнутым путем, где ток передается проводниками, соединяющих нагрузку с батареями (красные параллельные линии). Зигзаг отображает резистор, включающий любое сопротивление с источником напряжения

Единица сопротивления – Ом = 1 V/A. Можно объединить два соотношения выше и вывести I = V/R. Это также закон Ома, где он определят сопротивление для вычисления материалов.

Закон Ома нельзя воспринимать как универсальный. Вещества, которые соответствуют ему, называют омическими. Среди них медь и алюминий. Омические обладают сопротивлением (R), на которое не влияют напряжение и ток. Объект с простым сопротивлением – резистор.

Снижение напряжения на резисторе в простой цепи приравнивается к выходному напряжению батареи

Детали можно понять, если рассмотреть уравнение I = V/R, что дает V = IR. Это выражение для V можно интерпретировать как снижение напряжения на резисторе, создаваемого потоком тока (I). Если напряжение измеряют в разных точках цепи, то падение увеличивается на источнике напряжения и уменьшается на резисторе.

Источник напряжения напоминает насос, создающий разность давления и приводящий к току. Резистор похож на трубу, отвечающую за снижение давления и ограничение потока из-за сопротивления. Сохранение энергии несет важные последствия. Источник отправляет энергию, а резистор трансформирует ее. В простой схеме напряжение равняется снижению напряжения на резисторе: E = qΔV. Поэтому обе энергии равны.

В настоящем омическом приборе одно и то же значение сопротивления рассчитывается из R = V/I. То есть, V/I выступает постоянным соотношением. Однако есть компоненты электрических цепей, которые не подчиняются закону Ома (их связь не выступает линейной). Среди примеров можно вспомнить p-n переходный диод.

Кривые I-V четырех устройств: два резистора, диод и батарея. Два резистора подчиняются закону Ома, а два других – нет

---