Меню

Буквенное обозначение силы тока сопротивления напряжения удельного сопротивления



Основные электрические величины

Рассмотрим основные электрические величины, которые мы изучаем сначала в школе, затем в средних и высших учебных заведениях. Все данные для удобства сведем в небольшую таблицу. После таблицы будут приведены определения отдельных величин, на случай возникновения каких-либо непониманий.

Величина Единица измерения в СИ Название электрической величины
q Кл — кулон заряд
R Ом – ом сопротивление
U В – вольт напряжение
I А – ампер Сила тока (электрический ток)
C Ф – фарад Емкость
L Гн — генри Индуктивность
sigma См — сименс Удельная электрическая проводимость
e0 8,85418781762039*10 -12 Ф/м Электрическая постоянная
φ В – вольт Потенциал точки электрического поля
P Вт – ватт Мощность активная
Q Вар – вольт-ампер-реактивный Мощность реактивная
S Ва – вольт-ампер Мощность полная
f Гц — герц Частота

Существуют десятичные приставки, которые используются в названии величины и служат для упрощения описания. Самые распространенные из них: мега, мили, кило, нано, пико. В таблице приведены и остальные приставки, кроме названных.

Десятичный множитель Произношение Обозначение (русское/международное)
10 -30 куэкто q
10 -27 ронто r
10 -24 иокто и/y
10 -21 зепто з/z
10 -18 атто a
10 -15 фемто ф/f
10 -12 пико п/p
10 -9 нано н/n
10 -6 микро мк/μ
10 -3 милли м/m
10 -2 санти c
10 -1 деци д/d
10 1 дека да/da
10 2 гекто г/h
10 3 кило к/k
10 6 мега M
10 9 гига Г/G
10 12 тера T
10 15 пета П/P
10 18 экза Э/E
10 21 зета З/Z
10 24 йотта И/Y
10 27 ронна R
10 30 куэкка Q

Сила тока в 1А – это величина, равная отношению заряда в 1 Кл, прошедшего за 1с времени через поверхность (проводник), к времени прохождения заряда через поверхность. Для протекания тока необходимо, чтобы цепь была замкнутой.

Сила тока измеряется в амперах. 1А=1Кл/1c

В практике встречаются

Электрическое напряжение – разность потенциалов между двумя точками электрического поля. Величина электрического потенциала измеряется в вольтах, следовательно, и напряжение измеряется в вольтах (В).

1Вольт – напряжение, которое необходимо для выделения в проводнике энергии в 1Ватт при протекании по нему тока силой в 1Ампер.

В практике встречаются

Электрическое сопротивление – характеристика проводника препятствовать протеканию по нему электрического тока. Определяется как отношение напряжения на концах проводника к силе тока в нем. Измеряется в омах (Ом). В некоторых пределах величина постоянная.

1Ом – сопротивление проводника при протекании по нему постоянного тока силой 1А и возникающем при этом на концах напряжении в 1В.

Из школьного курса физики все мы помним формулу для однородного проводника постоянного сечения:

R=ρlS – сопротивление такого проводника зависит от сечения S и длины l

где ρ – удельное сопротивление материала проводника, табличная величина.

Между тремя вышеописанными величинами существует закон Ома для цепи постоянного тока.

Ток в цепи прямо пропорционален величине напряжения в цепи и обратно пропорционален величине сопротивления цепи – закон Ома.

Электрической емкостью называется способность проводника накапливать электрический заряд.

Емкость измеряется в фарадах (1Ф).

1Ф – это емкость конденсатора между обкладками которого возникает напряжение 1В при заряде в 1Кл.

В практике встречаются

Индуктивность – это величина, характеризующая способность контура, по которому протекает электрический ток, создавать и накапливать магнитное поле.

Индуктивность измеряется в генри.

1Гн – величина, равная ЭДС самоиндукции, возникающей при изменении величины тока в контуре на 1А в течение 1секунды.

В практике встречаются

Электрическая проводимость – величина, показывающая способность тела проводить электрический ток. Обратная величина сопротивлению.

Электропроводность измеряется в сименсах.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Источник

Основы электроники. Ток, напряжение, сопротивление.

На нашем сайте вышел обновленный курс по электронике! Мы рады предложить Вам новые статьи по этой теме:

Эта статья положит начало циклу статей, посвященных изучению основ электроники! Мы будем последовательно двигаться от самых азов до всяческих тонкостей при разводке плат и составлении принципиальных электрических схем. И начнем мы с рассмотрения основополагающих понятий электроники – тока, напряжения и сопротивления.

Напряжение.

По определению напряжение – это энергия или работа, которая тратится на перемещение единичного положительного заряда из точки с низким потенциалом в точку с более высоким потенциалом. Напряжение представляет собой разность потенциалов между двумя точками. Сразу же остановимся и рассмотрим подробнее понятие – электрический потенциал.

Понятие разности потенциалов

Для определения электрического потенциала необходимо выбрать точку нулевого потенциала, относительно которой будет вестись отсчет. Обычно за ноль потенциала принимают минус питания – это так называемая «земля». Рассмотрим простейшую цепочку, состоящую из источника напряжения и нагрузки – то есть резистора. Пусть напряжение источника равно 10 В, а сопротивление – 5 Ом.

Земля будет точкой отсчета, потенциал в этой точке равен 0. Тогда электрический потенциал в точке 1 будет равен напряжению источника питания, то есть 10 В. Соответственно, в точке 2 потенциал снова уменьшится до нуля, а напряжение на нагрузке будет равно 10 В (разность потенциалов между точками 1 и 2). Вроде бы все несложно и понятно, но это довольно важный момент, надо сразу уяснить для себя понятия напряжения и разности потенциалов, разницу и взаимосвязь между ними.

Ток – скорость перемещения заряда в определенной точке, измеряются эта величина в Амперах. Тут тоже есть момент, который важно понять раз и навсегда. Если напряжение мы меряем между(!) двумя точками, то ток всегда проходит через(!) какую-либо точку схемы, либо через какой-либо элемент схемы. И если говорить о напряжении в какой-то точке схемы, то подразумевается напряжение между этой точкой и землей (потенциал в нашей точке минус потенциал земли, равный нулю).

Существует один важный закон для токов, называется он первым законом Кирхгофа и заключается он в том, что «сумма втекающих в точку токов равна сумме вытекающих из этой же точки токов». Для полного понимания смотрим на схему:

Первый закон Кирхгофа

Тут у нас втекающие токи – I_1 , I_2 , I_3 , а вытекающие – I_4 , I_5 . И по первому закону Кирхгофа мы имеем: I_1 + I_2 + I_3 = I_4 + I_5 .

Сопротивление.

Закон Ома

Сопротивление помогает связать напряжение и ток в цепи. Есть такая потрясающая штука – закон Ома, который говорит нам, что «сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению рассматриваемого участка цепи». Поясним на простеньком примере:

Итак, по закону Ома имеем: I = \frac .

Таким образом, можно сказать, что резистор позволяет нам преобразовать ток в напряжение, ну и, соответственно, напряжение в ток.

Рассмотрим возможные соединения резисторов, а именно, последовательное и параллельное. Пусть имеются три резистора, соединенных последовательно:

Последовательное соединение резисторов

Общее сопротивление равно сумме каждого из сопротивлений в отдельности, то есть: R_0 = R_1 + R_2 + R_3 .

Рассмотрим параллельное соединение:

Параллельное соединение резисторов

Для параллельного соединения резисторов формула выглядит иначе: \frac<1> = \frac<1> + \frac<1> + \frac<1> .

Очевидно, что при последовательном соединении резисторов общее сопротивление всегда получается большим, чем сопротивление отдельно взятого резистора, а при параллельном соединении резисторов, наоборот, общее сопротивление получается меньшим, чем сопротивление отдельных резисторов. Это важно запомнить и иметь ввиду при разработке электрических схем.

И еще важный момент – не нужно зацикливаться на точном определении значений сопротивления резисторов. Напротив, очень важно выработать способность быстро прикидывать в голове, какой резистор нужно поместить в схему в каждом конкретном случае.

Думаю тут еще надо рассмотреть такую вещь как делитель напряжения, раз уж речь идет о резисторах и сопротивлениях. Выглядит схема делителя так:

Делитель напряжения

Делители напряжения, кстати, очень широко используются в схемах, можете взять какую-нибудь и обязательно там найдете с десяток делителей. Но что-то я забежал вперед, сначала рассмотрим, что же это такое. Простейший делитель напряжения – это схема, которая на выходе создает напряжение, равное части напряжения, которое имеется на входе.

Тогда что же будет на выходе? Правильно: U_ <вых>= IR_2 = \fracR_2> .

Вот и получили, что на выходе напряжение равно части входного напряжения. Так работает делитель напряжения.

Итак, мы и рассмотрели понятия тока, напряжения и сопротивления. Наверное, на этом стоит остановиться, а то получится очень громоздко 🙂 Продолжим в следующих статьях, так что оставайтесь на связи!

Источник

Сопротивление тока.

Для начала рассмотрим вопрос, как же в своё время исследователи пришли к пониманию величины, получившей название «сопротивление тока». При рассмотрении основ электростатики уже затрагивались вопросы электропроводимости, в том числе то, что разные вещества обладают разной проводимостью (способностью пропускать свободные заряженные частицы). Например, металлы характеризуются хорошей проводимостью (из-за чего их и называют проводниками), а пластмасса и дерево – плохой (диэлектрики или непроводники). Такие различия связаны с особенностями молекулярного строения разных веществ.

Наиболее результативными работами по исследованию проводимости разных веществ стали опыты, которые проводил Георг Ом (1789-1854) (рис. 1).

ге­ор­г Ом

Суть работы Ома была следующая. Ученый использовал электрическую схему, состоящую из источника тока, проводника, а так же специального прибора для отслеживания силы тока. Изменяя в схеме проводники, Ом отследил следующую закономерность: сила тока в цепи увеличивалась при увеличении напряжения. Следующим открытием Ома стало то, что при замене проводников так же изменялась степень увеличения силы тока при увеличении напряжения. Пример такой зависимости изображен на рисунке 2.

Сопротивление тока

Ось Х демонстрирует напряжение, а ось Y – силу тока. На графике представлены две прямые, демонстрирующие различную скорость увеличения силы тока с увеличением напряжения в зависимости от проводника, входящего в состав цепи.

Результатом исследований Ома стал следующий вывод: «Разные проводники обладают разными свойствами проводимости», в результате чего появилось понятие сопротивления тока.

Электрическое сопротивление тока.

Электрическое сопротивление – физическая величина, которая характеризует способность проводника влиять на электрический ток, протекающий в проводнике.

  • Обозначение величины: R
  • Единица измерения: Ом

Результатом проведения экспериментов с проводниками было определено, что взаимосвязь между силой тока и напряжением в электрической цепи зависит так же от размеров используемого проводника, а не только от вещества. Детальнее влияние размеров проводника будет рассмотрено на отдельном уроке.

За счет чего же появляется сопротивление тока? Во время движения свободных электронов происходит постоянное взаимодействие между ионами, входящими в строение кристаллической решетки, и электронами. В результате данного взаимодействия и происходит замедление движения электронов (фактически, из-за столкновения электронов с атомами – узлами кристаллической решетки), благодаря чему и создается сопротивление тока.

С электрическим сопротивлением также связана другая физическая величина – проводимость тока, обратная величина относительно сопротивления.

Формулы сопротивления тока.

Рассмотрим зависимость между изученными на последних уроках величинами. Как было сказано, с увеличением напряжения увеличивается в цепи и сила тока, эти величины пропорциональны: I

Увеличение сопротивления проводника приводит к уменьшению силы тока в цепи, таким образом, данные величины обратно пропорциональны между собой: I

В результате исследований была выявлена следующая закономерность: R=U/I

Расписываем получение единицы сопротивления тока: 1Ом=1В/1А

Таким образом 1 Ом являет собой такое сопротивление тока, при котором сила тока в проводнике равняется 1 А, а напряжение на концах проводника 1 В.

Фактически, сопротивление тока в 1 Ом слишком маленькое и на практике используются проводники, которые характеризуются более высоким сопротивлением (1 КОм, 1 МОм и т.д.).

Сопротивление тока, сила тока и напряжение являются взаимосвязанными величинами, которые оказывают влияние друг на друга. Детальнее это будет рассмотрено уже на следующем уроке.

Источник

Закон электрического тока

Пример 4.4 Сторонние силы источника совершают работу 10000 Дж по перенесению зарядов с одного конца проводника на другой против сил электрического поля. При этом переносится электрический заряд величиной 100 Кл. Определить напряжение на зажимах проводника.

Электрическое напряжение

Возьмём металлический проводник и подсоединим его к источнику электрического тока. Источник электрического тока создаст на одном конце проводника заряды положительного знака, а на другом – заряды отрицательного знака (рис.4.10). В проводнике возникнет электрический ток, то есть свободные электроны начнут направленно двигаться в сторону положительно заряженного конца проводника. Каждый электрон, придя на положительно заряженный конец проводника, нейтрализует один положительный заряд. Постепенно все положительные заряды могут нейтрализоваться пришедшими электронами, и ток прекратится. Чтобы это не произошло, сторонние силы источника Fст будут переносить электроны, пришедшие на положительно заряженный конец проводника, на отрицательно заряженный конец проводника. При этом сторонние силы источника Fст совершают работу по преодолению сил отталкивания Fот зарядов одного знака (в данном случае электронов).

Рис.4.10
Fот
Fст

Для характеристики явления электрического тока введена физическая величина, называемая напряжением.

Определение: напряжение – это физическая величина, численно равная отношению работы, которую совершают сторонние силы источника по перенесению зарядов против сил электрического поля, к величине этих зарядов.

где U – напряжение на зажимах проводника, В;

А – работы, которую совершают сторонние силы источника по перенесению зарядов против сил электрического поля, Дж;

q – величина переносимых зарядов, Кл.

Единицей напряжения является вольт (В):

Величина напряжения, приложенного к проводнику, который выполнен из одинакового материала и имеет по всей длине одинаковое сечение, равномерно распределяется по всей его длине.

1. Составляем условие в основных единицах:

А = 10000 Дж

q = 100 Кл

2. Напряжение на зажимах проводника находим, используя определяющую формулу:

3. Подставляем значения физических величин и находим напряжение на зажимах проводника:

Напряжение измеряется электроизмерительным прибором – вольтметром, который включается параллельно участку цепи, на котором измеряется напряжение (рис.4.11). На данном рисунке вольтметр обозначен буквой V.

А
ГЭ
+
ЛН
В
Рис.4.11
V

Пример 4.5 Для измерения напряжения на зажимах лампы накаливания (рис.1.22) использован вольтметр со следующими техническими данными: максимальное напряжение, которое может измерить вольтметр, составляет 300 В. Шкала амперметра имеет 150 делений. При измерении напряжения стрелка отклонилась на 40 делений. Определить измеренное напряжение.

1. Составляем условие в основных единицах:

Umax = 300 В

nmax = 150 делений

nизм. = 40 делений

2. Цену одного деления шкалы вольтметра определяем по формуле:

где цд – цена деления шкалы вольтметра, В/дел.;

Umax – максимальное напряжение, которое может измерить вольтметр, В;

nmax – число делений шкалы вольтметра, дел.

3. Подставляем значения физических величин и находим цену деления шкалы вольтметра:

4. Измеренное напряжение определяем по формуле:

где nизм – число делений шкалы вольтметра, на которое отклонилась стрелка при измерении, дел.

5. Подставляем значения указанных величин и находим измеренное напряжение:

Таким образом, даём общую характеристику физической величине – электрическому напряжению.

Введенадля энергетической характеристики явления электрического тока.

Определение:электрическое напряжение – это физическая величина, численно равная отношению работы, которую совершают сторонние силы источника по перенесению зарядов против сил электрического поля, к величине этих зарядов.

Определяющая формула:

где U – напряжение на зажимах проводника, В;

А – работы, которую совершают сторонние силы источника по перенесению зарядов против сил электрического поля, Дж;

q – величина переносимых зарядов, Кл.

Буквенное обозначение –U.

Единица –В (вольт).

Величина –скалярная.

Определяется –расчётом или измерением с помощью вольтметра.

№ п/п Вопрос, задание Номер правильного ответа
Что нужно для того, чтобы электрический ток в проводнике не прекращался?
Какую работу совершают сторонние силы источника тока?
Что такое напряжение на зажимах проводника?
Запишите определяющую формулу напряжения.
Что является единицей напряжения?
Сторонние силы источника совершают работу 20000 Дж по перенесению зарядов с одного конца проводника на другой против сил электрического поля. При этом переносится электрический заряд величиной 100 Кл. Определить величину напряжения на зажимах проводника (в вольтах).
Каким электроизмерительным прибором измеряется напряжение?
Как подключается вольтметр к участку цепи, на котором требуется измерить напряжение?
Для измерения напряжения на зажимах лампы накаливания (рис.4.11) использован вольтметр со следующими техническими данными: максимальное напряжение, которое может измерить вольтметр, составляет 200 В. Шкала амперметра имеет 100 делений. При измерении напряжения стрелка отклонилась на 80 делений. Определить величину измеренного напряжения (в вольтах).

Sнечёт. – Sчёт. = 21.

Номер правильного ответа Правильный ответ
200.
.
Параллельно.
Необходимо, чтобы сторонние силы источника Fст переносили электроны, пришедшие на положительно заряженный конец проводника, на отрицательно заряженный конец проводника.
160.
По перенесению зарядов против сил электрического поля.
Физическая величина, численно равная отношению работы, которую совершают сторонние силы источника по перенесению зарядов против сил электрического поля, к величине этих зарядов.
Вольт.
Вольтметром.

Электрическое сопротивление.

В металлическом проводнике с электрическим током свободные электроны при своём движении сталкиваются с атомами (молекулами) вещества, которые находятся в тепловом движении, и движение электронов тормозится. Это значит, что в проводнике создаётся противодействие электрическому току.

Величину, характеризующую противодействие электрическому току в проводнике, назвали его сопротивлением.

Единицей сопротивления является ом (Ом). Сопротивление обозначается латинской буквой R.

Поскольку разные проводники имеют разную структуру, то их сопротивление электрическому току будет разное, то есть сопротивление проводника электрическому току зависит от вещества, из которого изготовлен проводник.

Очевидно, что чем длиннее проводник, тем большее сопротивление создаётся электрическому току, то есть сопротивление проводника прямо пропорционально его длине. Обозначают длину проводника латинской буквой l. Единицей длины проводника является метр (м).

Очевидно также, что чем больше площадь поперечного сечения проводника, тем меньшее сопротивление создаётся электрическому току при одной и той же длине проводника. Обозначают площадь поперечного сечения проводника латинской буквой S. В технической системе за единицу площади поперечного сечения проводника принят квадратный миллиметр (мм 2 ). В международной системе единиц (СИ) – квадратный метр (м 2 ).

Введём понятие удельного сопротивления проводника.

Под удельным сопротивлением проводника, выполненного из определённого вещества, понимается сопротивление проводника длиной один метр и площадью поперечного сечения один квадратный миллиметр.

Обозначают удельное сопротивление проводника греческой буквой r.
В технической системе за единицу удельного сопротивления принят ом, умноженный на квадратный миллиметр и делённый на метр (Ом×мм 2 /м). В международной системе единиц (СИ) – ом, умноженный на метр (Ом×м). Например, для медного проводника удельного сопротивление в технической системе равно r = 0,0171 Ом×мм 2 /м, в международной системе единиц (СИ) – r = 0,0171×10 –6 Ом×м.

На основании вышеизложенного можем записать формулу для расчёта сопротивления проводника:

где R – сопротивление проводника электрическому току, Ом;

r – удельное сопротивление проводника, Ом×мм 2 /м (Ом×м);

l – длина проводника, м;

S – площадь поперечного сечения проводника, мм 2 (м).

Пример 4.6 Медный проводник имеет длину 1000 м, площадь поперечного сечения проводника равна 3,42 мм 2 . Определить сопротивление проводника.

1. Составляем условие в технической системе:

l = 1000 м

S = 3,42 мм 2

r = 0,0171 Ом×мм 2 /м

2. Определяем сопротивление проводника по расчётной формуле:

3. Подставляем значения физических величин и находим сопротивление проводника:

Таким образом, даём общую характеристику физической величине – электрическому сопротивлению.

Введенадля характеристики проводника электрического тока.

Расчетная формула:

где R – сопротивление проводника электрическому току, Ом;

r – удельное сопротивление проводника, Ом×мм 2 /м (Ом×м);

l – длина проводника, м;

S – площадь поперечного сечения проводника, мм 2 (м).

Буквенное обозначение –R.

Единица –Ом (ом).

Величина –скалярная.

Определяется –расчётом или измерением с помощью омметра.

Таким образом, даём общую характеристику физической величине – удельному сопротивлению.

Введенадля характеристики вещества проводника электрического тока.

Определение:удельное сопротивление проводника, выполненного из определённого вещества — это сопротивление проводника длиной один метр и площадью поперечного сечения один квадратный миллиметр.

Буквенное обозначение –ρ.

Единица –(Ом на миллиметр в квадрате на метр).

Величина –скалярная.

Определяется –расчётом или измерением с помощью омметра.

№ п/п Вопрос, задание Номер правильного ответа
В результате чего создаётся противодействие электрическому току в проводнике?
Что такое сопротивление проводника?
Какой буквой обозначается сопротивление проводника?
Что принято за единицу сопротивления проводника?
Почему сопротивления проводников из разных веществ разные?
Как зависит сопротивление проводника от его длины?
Как зависит сопротивление проводника от площади поперечного сечения проводника?
Какой буквой обозначается длина проводника?
Что принято за единицу длины проводника?
Какой буквой обозначается площадь поперечного сечения проводника?
Что принято за единицу площади поперечного сечения проводника в технической системе?
Что принято за единицу площади поперечного сечения проводника международной системе единиц (СИ)?
Что такое удельное сопротивление проводника?
Что принято за единицу удельного сопротивления проводника в технической системе?
Что принято за единицу удельного сопротивления проводника в международной системе единиц (СИ)?
Запишите расчётную формулу сопротивления проводника.
Медный проводник имеет длину 500 м, площадь поперечного сечения проводника равна 3,42 мм 2 . Определить в омах сопротивление проводника.

Sнечёт. – Sчёт. = 11.

Номер правильного ответа Правильный ответ
Обратно пропорционально.
Потому что они имеют разную структуру.
S.
В результате столкновения свободных электронов при их упорядоченном движении с атомами (молекулами) вещества, которые находятся в тепловом движении.
.
Величина, характеризующая противодействие электрическому току в проводнике.
R.
мм 2 .
Ом.
м 2 .
.
Прямо пропорционально.
2,5.
Ом×м.
l.
Сопротивление проводника, длиной один метр и площадью поперечного сечения один квадратный миллиметр.
м.

Вы уже изучили физические величины, характеризующие явление электрического тока: сопротивление проводника электрическому току, силу электрического тока, напряжение на участке цепи.

Немецкий физик Георг Ом установил связь между указанными физическими величинами и сформулировал закон, который в его честь назван законом Ома.

Формулировка закона Ома: сила электрического тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Читайте также:  Монстр хай тек ток