Закон Ома дав німецький фізик Георг Сімон Ом . Він визначає зв’язок між струмом, опором і напругою в електричному ланцюзі. Це співвідношення між струмом I, напругою V і опором R було встановлено відомим німецьким вченим Георгом Саймоном Омом у 1827 році. Проводячи свій експеримент, він виявив, що добуток струму, що протікає через провідник, на опір провідника визначає падіння напруги через цей провідник у ланцюзі.

У цій статті ми детально розглянемо концепцію закону Ома, включаючи всі теми, згадані в наступному змісті.

Визначення закону Ома

Закон Ома стверджує, що напруга на провіднику прямо пропорційна струму, що протікає через нього, за умови, що всі фізичні умови та температури залишаються постійними.

Відповідно до закону Ома сила струму, що протікає по провіднику, прямо пропорційна напрузі в колі, тобто. V ∝ I. Таким чином, оскільки закон Ома забезпечує основне співвідношення між прикладеною напругою та струмом через провідник, він вважається основним законом, який допомагає нам у роботі з електричним колом. Закон Ома стверджує, що струм має лінійну залежність від напруги.

Пояснення закону Ома

Закон Ома — один із фундаментальних законів електростатики, згідно з яким напруга в будь-якому провіднику прямо пропорційна силі струму, що протікає в цьому провіднику. Ми можемо визначити цю умову як

V ∝ I

Зняття знака пропорційності,

V = RI

де Р є постійною пропорційністю і називається опором матеріалу. Опір матеріалу розраховується як

R = V/I

Опір вимірюється в Омах. Позначається символом Ω.

Формула закону Ома

За умови, що всі фізичні параметри та температури залишаються постійними, закон Ома стверджує, що напруга на провіднику прямо пропорційна струму, що протікає через нього.

Закон Ома формулюється так:

V ∝ I

АБО

V = I × R

Де,

• Р це константа пропорційності, відома як опір,
• IN це прикладена напруга, і
• я це сила струму, що протікає по електричному ланцюгу.

Наведену вище формулу можна перебудувати для розрахунку струму та опору також наступним чином:

Відповідно до закону Ома, сила струму, що протікає по провіднику, дорівнює

I = V / R

Подібним чином опір можна визначити як

R = V / I

Графік закону Ома

Закон Ома діє, коли такі фізичні умови, як температура та інші, постійні. Це пов’язано з тим, що струм, що протікає по ланцюгу, змінюється залежно від температури. Тому в таких випадках, коли в дію вступають такі фізичні фактори, як температура, закон Ома порушується. Наприклад, у випадку лампочки, де температура підвищується, коли струм, що протікає через неї, зростає. Тут закон Ома не діє.

Графік для омічного кола обговорюється на зображенні нижче,

Графік закону Ома

Одиниця закону Ома

Існує три фізичні величини, пов’язані із законом Ома, серед яких:

• поточний
• Напруга
• опір

Таблиця, додана нижче, показує різні символи та їхні одиниці вимірювання.

Рівняння закону Ома

Закон Ома містить три рівняння:

• V = I × R
• I = V / R
• R = V / I

Де,

• IN напруга,
• я є струмом, і
• Р це опір.

Зв’язок між напругою, струмом і опором: закон Ома

Зв’язок між напругою, струмом і опором можна легко вивчити за допомогою формули:

V = ІЧ

Де,

• IN напруга,
• я є опором, і
• Р це опір.

Ми можемо вивчити цю формулу за допомогою таблиці, наведеної нижче,

Трикутник Ома

Трикутник із законом Ома — це візуальне зображення для розуміння та вивчення співвідношення закону Ома між напругою, струмом і опором. Цей інструмент допомагає інженерам запам’ятати порядок зв’язку між трьома основними аспектами: струм (I), напруга (V) і опір (R).

Трикутник із законом Ома

Векторна форма закону Ома

Зв'язок між струмом і напругою встановлюється законом Ома, а його векторна форма:

Де,

• вектор щільності струму,
• є вектор електричного поля, а
• стор це провідність матеріалу.

Питомий опір

Перешкода, з якою стикаються електрони під час руху в будь-якому матеріалі, називається питомим опором матеріалу.

Нехай резистор довжиною «l» і площа поперечного перерізу «A» має опір R. Тоді ми знаємо,

Опір прямо пропорційний довжині резистора, тобто R ∝ l, . . .(1)

Опір обернено пропорційний площі поперечного перерізу резистора, тобто R ∝ 1/A. . .(2)

поєднання екв. (1) і рівняння (2)

mysql не дорівнює

R = ρl / A

Де r є константою пропорційності, яка називається коефіцієнтом опору або питомого опору.

Тепер, якщо L = 1 м і A = 1 м², у наведеній вище формулі ми отримуємо,

R = ρ

Це означає для резистора довжиною 1 м і площею поперечного перерізу 1 м²опір називається питомим опором матеріалу.

Експериментальна перевірка закону Ома

Перевірка закону Ома досягається виконанням наступного експерименту.

Необхідний апарат

Обладнання, необхідне для проведення експерименту з перевірки закону Ома, таке:

• Резистор
• Амперметр
• Вольтметр
• Акумулятор
• Вилка Ключ
• Реостат

Кругова діаграма

Принципову схему для експериментальної перевірки закону Ома наведено на діаграмі нижче,

Принципова схема закону Ома

Процедура

Процедура експериментальної перевірки закону Ома наведена нижче:

• Ключ К спочатку закривають і реостат регулюють так, щоб показання амперметра А і вольтметра V були мінімальними.
• Потім струм збільшується в ланцюзі шляхом регулювання реостата, і струм при різних значеннях реостата та їх відповідна напруга записуються.
• Тепер для різних значень напруги (V) і струму (I), а потім обчисліть співвідношення V/I.
• Після обчислення всіх співвідношень V/I для різних значень напруги та струму ми помічаємо, що значення майже постійне.
• Тепер побудувавши графік залежності струму від різниці потенціалів, ми отримаємо пряму лінію. Це показує, що сила струму прямо пропорційна різниці потенціалів, а її нахил є опором дроту.

Кругова діаграма закону Ома

Щоб краще зрозуміти взаємозв’язок між різними параметрами, ми можемо взяти всі рівняння, які використовуються для визначення напруги, струму, опору та потужності, і звести їх до простої секторної діаграми закону Ома, як показано нижче:

Кругова діаграма закону Ома

Таблиця матриці закону Ома

Подібно до кругової діаграми закону Ома, показаної вище, ми можемо звести окремі рівняння закону Ома до простої матричної таблиці, як показано нижче, для зручності під час обчислення невідомого значення.

Таблиця закону Ома

Застосування закону Ома

Коли відомі два інші числа, закон Ома можна використовувати для визначення напруги, струму, імпедансу або опору лінійного електричного кола.

Основні застосування закону Ома:

• Це також спрощує обчислення потужності.
• Щоб зберегти бажане падіння напруги між електричними компонентами, використовується закон Ома.
• Потрібно визначити напругу, опір або струм електричного кола.
• Закон Ома також використовується для перенаправлення струму в амперметрах постійного струму та інших шунтах постійного струму.

Як встановити залежність струм-напруга?

Співвідношення V ⁄ I залишається постійним для заданого опору під час встановлення з’єднання струм-напруга, отже, графік різниці потенціалів (V) і струму (I) має бути прямою лінією.

Як ми можемо знайти невідомі значення опору?

Постійне співвідношення - це те, що визначає невідомі значення опору. Опір дроту з однаковим поперечним перерізом залежить від довжини (L) і площі поперечного перерізу (A). Він також залежить від температури провідника.

Опір при заданій температурі

R = ρ L ⁄ A

де,
r це питомий опір або питомий опір і є характеристикою матеріалу дроту.

Питомий опір або питомий опір матеріалу дроту:

ρ = R A ⁄ L

Обчислення електричної потужності за законом Ома

Ми визначаємо електричну потужність як потужність, необхідну електричним зарядам для виконання різних робіт. Швидкість споживання електричної енергії називається електричною потужністю. Одиницею вимірювання електричної потужності є ват. За допомогою закону Ома легко знайти потужність електричного кола. Формула для розрахунку електроенергії така:

P = VI

Де,

P — потужність ланцюга, V — напруга в колі, I — сила струму, що проходить по ланцюгу.

Ми знаємо, що, використовуючи закон Ома,

V = ІЧ

Використовуючи формулу потужності, ми отримуємо,

P = V²/Р

P = I²Р

Обмеження закону Ома

Різні обмеження закону Ома:

• Закон Ома не поширюється на односторонні мережі. В односторонніх мережах струм може текти тільки в одному напрямку. Діоди, транзистори та інші електронні компоненти використовуються в таких мережах.
• Нелінійні компоненти також не поширюються на закон Ома. Нелінійні компоненти мають струм, який не пропорційний прикладеній напрузі, що означає, що значення опору цих елементів змінюється залежно від напруги та струму. Прикладом нелінійного елемента є тиристор.

Аналогії закону Ома

Існують різні аналогії, наведені в минулому для пояснення закону Ома, деякі з найпоширеніших аналогій:

• Аналогія водопровідної труби
• Температурна аналогія

Розглянемо ці аналогії докладніше.

Аналогія водопровідної труби для закону Ома

Ми знаємо, що струм, який проходить через будь-яке коло, залежить від прикладеної напруги та опору кола. Але ми можемо бачити струм, що протікає через ланцюг, щоб краще зрозуміти його, ми використовуємо аналогію водопровідної труби, у якій вода, що тече, представляє струм, і ми можемо зрозуміти закон Ома, використовуючи цю концепцію.

Вода, що тече по трубах, схожа на струм, що тече по електричному ланцюгу. Ми знаємо, що в електричному ланцюзі напруга необхідна для переміщення струму в ланцюзі таким же чином, як тиск у системі водопроводу дозволяє воді легко текти в системі.

Якщо тиск збільшується, через трубу тече більше води, що нагадує закон Ома, згідно з яким, якщо напруга збільшується, через електричне коло тече більше струму.

каталог у командах Linux

Температурна аналогія

Так само температурний контур можна порівняти з омічним провідником. Тут температурний градієнт працює подібно до напруги, а тепловий потік – як струм.

Детальніше,

• опір
• Фактори, що впливають на резистентність
• Самоіндуктивність

Розв’язані приклади на закон Ома

Приклад 1: Знайти опір електричного кола з напругою джерела живлення 15 В і силою струму 3 мА.

рішення:

Дано:

V = 15 V,

I = 3 мА = 0,003 А

Опір електричного кола задається як:

⇒ R = V / I

⇒ R = 15 В / 0,003 А
⇒ R = 5000 Ом
⇒ R = 5 кОм

Отже, опір електричного кола дорівнює 5 кОм .

Приклад 2: Якщо опір електричної праски дорівнює 10 Ом і через опір тече струм силою 6 А. Знайдіть напругу між двома точками.

рішення:

Дано:

I = 6 А, R = 10 Ом

Формула для розрахунку напруги має вигляд:

V = I × R

⇒ V = 6 A × 10 Ω
⇒ V = 60 V

Отже, напруга між двома точками дорівнює 60 В .

Приклад 3: Знайдіть силу струму, що проходить через провідник з напругою 20 вольт, коли споживана ним потужність становить 60 ват.

рішення:

Відповідно до Ома P = VI

Дано P = 60 ват, V = 20 вольт

⇒ I = P/V
⇒ I = 60/20
⇒ I = 3 А

Отже, струм, що протікає по провіднику, дорівнює 3 А

Приклад 4: Акумуляторна батарея 6 В підключена до лампочки опором 4 Ом. Знайдіть силу струму, що проходить через лампочку, і потужність кола.

рішення:

враховуючи,
V = 6 V
R = 4 Ом

ми це знаємо,

V = ІЧ (закон Ома)

⇒ 6 = 4R

⇒ I = 6 ÷ 4 = 1,5 А

⇒ I = 1,5 А

Таким чином, сила струму, що протікає через лампочку, становить 1,5 А

Для потужності схеми

P = VI

⇒ P = (6)(1,5)

⇒ P = 9 Вт

Таким чином, потужність схеми становить 9 Вт.

Поширені запитання про закон Ома

Q1: Що таке закон Ома?

відповідь:

Відповідно до закону Ома струм, що проходить через провідник, прямо пропорційний різниці потенціалів на кінці провідника, якщо температура та інші фізичні умови не змінюються.

Q2: Хто відкрив закон Ома?

відповідь:

Німецький фізик Георг Сімон Ом першим пояснив закон Ома. Він заявив, що струм, що проходить через провідник, прямо пропорційний прикладеній напрузі.

Q3: Чи є закон Ома універсальним?

відповідь:

Закон Ома не є універсальним законом, оскільки він не застосовується до всіх електричних кіл.

• Ланцюги, які підкоряються закону Ома, називаються омічними
• Ланцюги, які не підкоряються закону Ома, називаються неомічними

Q4: Коли було відкрито закон Ома?

відповідь:

Закон Ома вперше був сформульований Георгом Саймоном Омом у його книзі «Гальванічний ланцюг, відредагований математично» в 1827 році.

Q5: Що таке одиниця опору?

відповідь:

Одиницею опору в СІ є Ом. Його позначають Ω.

мультиплексор два до одного

Q6: Що таке розмірна формула для опору?

відповідь:

Розмірна формула опору [М¹Л²Т^-3я^-2]

Q7: Чому закон Ома не застосовується до напівпровідників?

відповідь:

Напівпровідникові прилади мають нелінійну природу, тому до них не застосовується закон Ома. Це вказує на те, що відношення напруги до струму не залишається постійним, коли напруга змінюється.

Q8: Коли закон Ома не виконується?

відповідь:

Поведінка напівпровідників і односторонніх пристроїв, таких як діоди, визначає закон Ома. Якщо такі фізичні фактори, як температура та тиск, не залишаються постійними, закон Ома може не забезпечити очікуваного ефекту.