Закон ома для участка цепи и для полной цепи

Зако́н О́ма — эмпирический физический закон, определяющий связь электродвижущей силы источника (или электрического напряжения) с силой тока, протекающего в проводнике, и сопротивлением проводника. Установлен Георгом Омом в 1826 году (опубликован в 1827 году) и назван в его честь. Закон Ома – один из основополагающих законов физики и электроники.

Полная цепь:

Сила тока в полной цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участка цепи

I[А]-сила тока

R[Ом]-внешний

r[ом]-внутренний

Е[В]-ЭДС

 

Из закона Ома для полной цепи вытекают следующие следствия:

·  при r< или = R сила тока в цепи обратно пропорциональна её сопротивлению, а сам источник в ряде случаев может быть назван источником напряжения;

·  При r> или = R сила тока не зависит от свойств внешней цепи (от величины нагрузки), и источник может быть назван источником тока.

Часто формулу U=I*R где U е сть напряжение, или падение напряжения (или, что то же, разность потенциалов между началом и концом участка проводника), тоже называют «законом Ома».

 

К аккумулятору с ЭДС 12 В, подключена лампочка и два параллельно соединенных резистора сопротивлением каждый по 10 Ом. Известно, что ток в цепи 0,5 А, а сопротивление лампочки R/2. Найти внутреннее сопротивление аккумулятора.

Дано E = 12 В I = 0,5 А Rл = Rр/2 Rр = 10 Ом	Решение Найдем экв. сопротивление двух параллельно соединённых резисторов: Сопротивление лампочки: Согласно закону Ома для полной цепи:
Найти r -?
Ответ: r = 14 Ом.

 

Участок цепи: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

 

Утюг включенный в сеть напряжением 220 В, потребляет ток 1,2 А. Определите сопротивление утюга.

Дано U = 220 В I = 1,2 А	Решение Согласно закону Ома для участка цепи:
Найти R -?
Ответ: R = 183,3 Ом.

Билет 4

 Параллельное и последовательное подключение.

Последовательное и параллельное соединения в электротехнике — два основных способа соединения элементов электрической цепи. При последовательном соединении все элементы связаны друг с другом так, что включающий их участок цепи не имеет ни одного узла. При параллельном соединении все входящие в цепь элементы объединены двумя узлами и не имеют связей с другими узлами, если это не противоречит условию.

При параллельном соединении сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме сил тока в отдельных параллельно соединённых проводниках: I=I1+I2+I3+...+In

Напряжение на участках цепи АВ и на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же: U=U1=U3=...=Un

При последовательном соединении проводников сила тока в любых частях цепи одна и та же: I=I1=I3=...=In (так как сила тока определяется количеством электронов, проходящих через поперечное сечение проводника, и если в цепи нет узлов, то все электроны в ней будут течь по одному проводнику).

Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника питания, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи:

U=U1+U2+U3+...+Un

 

 

Два резистора соединены параллельно. Сила тока в первом резисторе 0,5 А, во втором — 1 А. Сопротивление первого резистора 18 Ом. Определите силу тока на всем участке цепи и сопротивление второго резистора.

Билет 5

ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ.

Делитель напряжения – это устройство, состоящее из нескольких соединенных последовательно резисторов, позволяющее снимать с него несколько величин напряжения (U), меньших, чем у источника напряжения.

Главная задача делителя напряжения – уменьшение сигнала.

Потенциометр – регулируемый делитель напряжения. 

Простейший делитель напряжения представляет из себя два последовательно включенных регулируемых резистора, такой делитель называется резистивным. Участки цепи, в которых заключены резисторы, называются плечами.

Подключать делители напряжения в цепь можно двумя способами:

1) последовательно, однако в таком случае критически важная точка, а именно Uвых = 0 трудно достижима, а также такое подключение сложно для конструирования (в акустических системах – возможно изменение тембра и качества звука, т.к. ток и звуковой сигнал идут по 1 каналу);

2) параллельно – в таком варианте недостатки отсутствуют, и он наиболее широко применим.

 

U –напряжение, I-ток, R- сопротивление.

Так как резисторы соединены последовательно, то ток через них протекает один и тот же, а значит, с помощью закона Ома, падение напряжения на каждом резисторе можно выразить как:

Если разделить первое выражение на второе, то получим:

Входное напряжение равно сумме падений напряжений на первом и втором резисторах

А так как выходное напряжение равно

можем найти, как соотносятся входное и выходное напряжение

Для обеспечения высокой точности регулировки важно учитывать сопротивление нагрузки, подключаемое параллельно R₂, оно должно быть на несколько порядков больше чем R₂ (в 10-100 раз).

Пример:

Каким должно быть сопротивление нижнего плеча, чтобы обеспечить питание лампочки 3 В, от источника ЭДС в 12 В? Сопротивление верхнего плеча – 150 Ом.

Решение:

Выразим из выражения делителя напряжения, сопротивление R₂

 

Сопротивление R₂ получилось 50 Ом, проверим, так ли это:

 

Билет 6

Вольтметр.

6. Вольтметр – это прибор, назначение которого измерять электродвижущую силу (ЕДС) на определенном участке электрической цепи, или проще – прибор для измерениянапряжения (разность электрических потенциалов).
Идеальный вольтметр должен обладать бесконечно большим внутренним сопротивлением. Поэтому чем выше внутренне сопротивление в реальном вольтметре, тем меньше влияния оказывает прибор на измеряемый объект, и, следовательно, тем выше точность и разнообразие области применения.

Если говорить о способе монтажа, то вольтметры подразделяют на три основные группы:

• Стационарные

• Щитовые;

• Переносные;

Как становится ясно из названия, стационарные приборы используются там, где необходим постоянный контроль, щитовые – в распределительных щитках и на приборных панелях, а переносные – в компактных приборах, которые можно использовать в любом месте.

Первым в мире вольтметром был «указатель электрической силы» русского физика Г. В. Рихмана (1745). Принцип действия «указателя» используется в современном электростатическом вольтметре.

Классификация вольтметров:

· По принципу действия вольтметры разделяются на:

o электромеханические — магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатические, выпрямительные, термоэлектрические;

o электронные — аналоговые и цифровые

· По назначению:

o постоянного тока;

o переменного тока;

o импульсные;

o фазочувствительные;

o селективные;

o универсальные

· По конструкции и способу применения:

o щитовые;

o переносные;

o стационарные

 

Билет 7

 АМПЕРМЕТР    

Амперметр — (от ампер + μετρέω «измеряю») — прибор для измерения силы тока в амперах. Шкалу амперметров градуируют в микроамперах, миллиамперах, амперах или килоамперах в соответствии с пределами измерения прибора.

В электрическую цепь амперметр включается последовательно с тем участком электрической цепи, силу тока в котором измеряют. Поэтому, чем ниже внутреннее сопротивление амперметра (в идеале — 0), тем меньше будет влияние прибора на исследуемый объект, и тем выше будет точность измерения^[2]. Для увеличения предела измерений амперметр снабжается шунтом (для цепей постоянного и переменного тока), трансформатором тока (только для цепей переменного тока) или магнитным усилителем (для цепей постоянного тока). Очень опасно пытаться использовать амперметр в качестве вольтметра (подключать его непосредственно к источнику питания): это приведёт к короткому замыканию. В технике используются амперметры с разной ценой деления, в зависимости от назначения

аиболее распространены амперметры, в которых движущаяся часть прибора со стрелкой поворачивается на угол крена, пропорциональный величине измеряемого тока.

Амперметры бывают магнитоэлектрическими, электромагнитными, электродинамическими, тепловыми, индукционными, детекторными, термоэлектрическими и фотоэлектрическими.

Магнитоэлектрическими амперметрами измеряют силу постоянного тока; индукционными и детекторными — силу переменного тока; амперметры других систем измеряют силу любого тока. Самыми точными и чувствительными являются магнитоэлектрические и электродинамические амперметры.

Приборы со стрелочной головкой могут снабжаться дополнительными электронными схемами для усиления сигнала, подаваемого на головку (для измерения токов, существенно меньших чем ток полного отклонения головки, который для большинства магнитоэлектрических приборов составляет 50 мкА и более), защиты головки от перегруза и прочее.

 

МИНИМАЛЬНОЕ ВХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ! (У вольтметра - большее)                

В электрической цепи амперметр соединяется последовательно с нагрузкой, а при больших токах — через трансформатор тока, магнитный усилитель или шунт. Для измерения токов может также применяться милливольтметр и калиброванный шунт (первичные токи шунтов могут быть выбраны из стандартного ряда, вторичное напряжение стандартизировано - чаще всего 75 мВ). При высоких напряжениях (выше 1000В) - в цепях переменного тока для гальванической развязки амперметров также применяют трансформаторы тока, а цепях постоянного тока - магнитные усилители.

                                                                                               

.

Билет 8