Закон Ома и его применение

Закон Ома выражает зависимость между напряжением U, током I и сопротивлением R для участка цепи, не содержащего ЭДС:

U = I ∙ R 

где     U – напряжение, в вольтах;

I – сила тока, в амперах;

R – сопротивление, в омах.

  

закон ома применение ldsound_ru (1)

Три составляющие закона Ома

закон ома применение ldsound_ru (2)

 

Для участка цепи, содержащего ЭДС, закон Ома выражает зависимость между ЭДС источника тока E, сопротивлением нагрузки Rн, током I и внутренним сопротивлением r0 источника тока:

I = E / (Rн + r0)

 

Напряжение на зажимах источника тока U определяется по формуле:

U = EIr0 = IRн

 

Диаграмма, помогающая запомнить закон Ома. Нужно закрыть искомую величину, и два других символа дадут формулу для её вычисления:

закон ома применение ldsound_ru (5)

 

В зависимости от сопротивления нагрузки Rн существуют три режима работы:

 

режим короткого замыкания при Rн = 0

Iк.з. = Imax = E / r0

 

режим холостого хода при Rн = ∞

Uх.х. = Umax = E

 

режим согласованной нагрузки при Rн = r0

I = Iк.з. / 2

U = Uх.х. / 2

Р = Uх.х. ∙ Iк.з. / 4

 

         В последнем случае источник тока отдает в нагрузку максимально возможную мощность. Если сопротивление нагрузки состоит из нескольких резисторов, то справедливы следующие соотношении:

 

при последовательном соединении резисторов R1 и R2:

U1 / U2 = R1 / R2

U / U2 = R1 + R2 / R2

U2 = U ∙ R2 / (R1 + R2)

U1 = UR1 / (R1 + R2) 

где     U – подведенное напряжение;

U1 и U2 – падение напряжения на резисторах R1 и R2;

 

при параллельном соединении резисторов R1 и R2:

I1 / I2 = R2 / R1

 

         Подключение резисторов параллельно или последовательно измерительному прибору позволяет расширить пределы измерений. Можно показать, что расширение пределов измерения вольтметра достигается включением последовательно с ним добавочного резистора Rдоб. Если верхний предел измерения вольтметра Uв, а необходимый предел измерения Uн > Uв, то включение Rдоб = Rп ∙ (Uн / Uв – 1) позволяет отсчитывать максимально напряжение Uн. В приведенном выражении Rп – сопротивление прибора, равное Rп = Uв / Iв, где Iв – ток прибора при подведении к нему напряжения Uв.

         Расширение предела измерения амперметра достигается параллельным подключением к нему дополнительного резистора (шунта). Если верхний предел измерения тока амперметра Iв, а необходимый предел измерения Iн > Iв, то сопротивление шунта:

Rш = Rп / (Iн / Iв) – 1

 

         Сопротивление вольтметра можно определить следующим способом. Измерить вольтметром напряжение на зажимах источника напряжения E и, отметив показания вольтметра, включить последовательно с ним такой добавочный резистор, при котором показание вольтметра уменьшится вдвое, т.е. при равенстве сопротивлений вольтметра и добавочного резистора.

         На этом же принципе основана и обратная задача определения величины неизвестного сопротивления с помощью вольтметра.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *