Меню

Сопротивление электрического тока картинки



Разъясняем закон Ома буквально на пальцах и картинках (5 фото)

Вспоминаем формулировку закона Ома: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку, и обратно пропорциональна сопротивлению.
Теперь разберем эту, не самую, на первый взгляд простую, формулировку.

Первое понятие: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку.
Это понять довольно несложно: прямая зависимость: чем выше прикладываем напряжение, тем большую получаем величину тока! Выше напряжение — сильнее ток!

Второе понятие: и обратно пропорциональна сопротивлению.
Тут тоже довольно понятно: чем выше сопротивление, тем ниже сила тока.

Формула закона Ома

Легко и быстро находить нужные вам значения по этой формуле помогают такие вот подсказки, основанные на «магическом треугольнике».

А теперь — веселые картинки

А теперь - веселые картинки

Чтобы еще легче было понять, давайте рассмотрим его на знакомом примере из жизни — с водопроводной водой.
«Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку».
Вода — это ток. Течение — сила тока, давление воды — это напряжение, а труба — это проводник. Ясно, что чем выше мы поднимем бачок, тем выше станет давление воды (напряжение) и тем сильнее станет течение воды (сила тока). Опусти мы бачок — уменьшится давление (напряжение) и соответственно, ниже станет течение (сила тока).
Прямая зависимость. Чем выше напряжение, тем сильнее сила тока, очень наглядно.

Разъясняем закон Ома буквально на пальцах и картинках

Теперь проверим на жизненных реалиях вторую часть формулировки закона Ома, добавим в нашу водопроводную схему понятие сопротивления. То есть нарисуем в трубе с водой заслонку.
«Сила тока на участке цепи обратно пропорциональна сопротивлению.»
Если опускать в трубе заслонку (повышая сопротивление), она будет мешать току воды, соответственно, сила течения (сила тока) снижается. И наоборот, при поднятии заслонки (снижая сопротивление) мы видим увеличение силы тока.
Чем выше сопротивление — тем меньше сила тока, чем ниже сопротивление, тем выше сила тока. Логично.

Источник

Что такое сопротивление

Что такое сопротивление?

Сопротивление (электрическое сопротивление) – это свойство какого-либо проводника оказывать сопротивление электрическому току, проходящему через него. Вот так все просто!

Давайте проведем аналогию с гидравликой. В нашем случае получается, что проводник электрического тока – это шланг или труба. Теперь давайте подумаем, какой из предметов будет оказывать бОльшее сопротивление потоку воды: садовый шланг или нефтяная труба?

нефтяная магистраль

Понятное дело, что садовый шланг, так как его диаметр в разы меньше, чем диаметр нефтяной трубы.

Тогда другой вопрос. Какой шланг будет обладать бОльшим сопротивлением потоку воды с учетом того, что их длины и диаметры равны?

Разумеется, гофрированный. Вода будет “цепляться” за его стенки, что приведет к тому, что они будут мешать потоку воды.

Тогда еще вот такая задачка. Есть два абсолютно одинаковых шланга, но один длиннее, а другой короче. Какой из шлангов будет оказывать бОльшее сопротивление потоку воды?

Что такое сопротивление Что такое сопротивление

Думаю тот, который длиннее. Ответ очевиден.

Сопротивление проводника

Так почему бы все эти свойства не применить также к проводнику? Чем тоньше и длиннее проводник, тем больше его сопротивление электрическому току. Большую роль играет также материал, из которого он изготовлен.

Поэтому, окончательная формула будет принимать вид

В технике до сих пор применяется устаревшая единица измерения удельного сопротивления Ом × мм 2 /м. Чтобы перевести в Ом × м, достаточно умножить на 10 -6 , так как 1 мм 2 =10 -6 м 2 .

удельное сопротивление веществ

Как вы видите из таблицы выше, самым маленьким удельным сопротивлением обладает серебро, поэтому провод из серебра будет наилучшим проводником. Ну а самым распространенными и дешевыми проводниками являются медь и алюминий. Именно эти два металла в основном используются во всей электронной и электротехнической промышленности.

Вещества, которые оказывают наименьшее сопротивление электрическому току и обладают очень малым сопротивлением называются проводниками, а вещества, которые обладают ну очень большим сопротивлением электрическому току и почти его не пропускают через себя, называются диэлектриками. Между ними стоит класс полупроводников.

Что такое сопротивление 1 Ом?

Проводник обладает сопротивлением 1 Ом, если на его концах напряжение составляет 1 Вольт при силе тока, проходящей через него в 1 Ампер.

сопротивление 1 Ом

сопротивление 1 Ом

Это самое простое объяснение, что такое 1 Ом. В электротехнике и электронике сопротивление обозначается буквой R .

Как найти сопротивление в цепи?

Его можно узнать из закона Ома, который связывает силу тока, напряжение и сопротивление. В этом случае, оно рассчитывается по формуле

формула сопротивления через закон Ома формула сопротивления через закон Ома

R – сопротивление, Ом

U – напряжение на концах проводника, Вольты

I – сила тока, текущая через проводник, Амперы

То есть нам достаточно замерить напряжение на концах какого-либо проводника и измерить силу тока, проходящую через него. После применить формулу и рассчитать сопротивление проводника. Давайте для закрепления решим простую задачу.

Задача

Рассчитать сопротивление проводника, если известно, что на него подают напряжение 5 Вольт и сила тока, проходящая через него 0,1 Ампер.

Решение

формула сопротивления через закон Ома

решение задачи на сопротивление

В электронике и электротехнике используют специальные радиоэлементы, которые обладают сопротивлением электрическому току – резисторы. Более подробно про них можно прочитать в этой статье.

постоянные резисторы

постоянные резисторы

Также вот вам видео, где очень умный преподаватель объясняет, что такое сопротивление

Близкие темы к этой статье

Источник

Ток, напряжение и сопротивление — наглядно и понятно.

Ток, напряжение и сопротивление - наглядно и понятно. Для тех кто плохо разбирается что такое ток, напряжение и сопротивление :) Простая и понятная картинка. Почему у нас в учебниках такой не было.

Дубликаты не найдены

Иллюстрация к комментарию

Иллюстрация к комментарию

RadioCharly

Ликбез. Человека убивает ТОК! (НЕ напряжение)

Доброго времени суток, Пикабу!

Попалась на глаза хорошая иллюстрация, отражающая суть заголовка этого поста. Увидев её на просторах интернета, вспомнил очередной спор в одном из РЛ чатов и решил написать эту статью.

Обратите внимание на рисунке на «I» (сила тока), которая как бы отражает «приложенную силу».

Ликбез. Человека убивает ТОК! (НЕ напряжение) Электрический Ток, Напряжение, Высокое напряжение, Низкое напряжение, Ликбез, Безопасность, Закон Ома, Переменный ток, Постоянный ток, Опасность, Длиннопост

Ввиду того, что в повседневной жизни встречается «инфографика», предупреждающая об опасном напряжении, существует некое заблуждение, что убивает человека именно высокое напряжение, а это не совсем верно. Почему? В этом посте попробую внести некую ясность.

Ликбез. Человека убивает ТОК! (НЕ напряжение) Электрический Ток, Напряжение, Высокое напряжение, Низкое напряжение, Ликбез, Безопасность, Закон Ома, Переменный ток, Постоянный ток, Опасность, Длиннопост

Обращаю ваше внимание, что «статическое электричество» имеет очень высокое напряжение и сталкиваемся мы с ним довольно часто. Снимаем свитер или шапку в зимнее время, погладили кошку, прикоснулись к дверной ручке. Это именно те «безобидные удары током», с которыми многие сталкиваются часто. Напряжение там от 1000 вольт и более, но человека оно не убивает!

Ликбез. Человека убивает ТОК! (НЕ напряжение) Электрический Ток, Напряжение, Высокое напряжение, Низкое напряжение, Ликбез, Безопасность, Закон Ома, Переменный ток, Постоянный ток, Опасность, Длиннопост

Тот же самый электрошокер, может иметь напряжение миллион вольт, но при кратковременном воздействии не убивает.

На этом этапе предлагаю вспомнить «Закон Ома» из школьного курса физики (Закон Ома для участка цепи): «Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи«. В виде формулы принято его записывать так: I= U/R , где I — сила тока, U — напряжение, R — сопротивление». Есть хорошая инфографика, позволяющая из этой формулы вывести визуально R — сопротивление и U — напряжение:

Ликбез. Человека убивает ТОК! (НЕ напряжение) Электрический Ток, Напряжение, Высокое напряжение, Низкое напряжение, Ликбез, Безопасность, Закон Ома, Переменный ток, Постоянный ток, Опасность, Длиннопост

Так вот, напряжение может быть сколь угодно высоким или сколь угодно низким, но сила тока будет зависеть именно от сопротивления участка цепи по которому этот ток будет протекать!

При сухой чистой и неповрежденной коже сопротивление тела среднестатистического человека может колебаться в пределах 1’000 Ом – 20’000’000 Ом. При увлажнении кожного покрова, высокой влажности окружающего воздуха, а также возможных повреждений кожи сопротивление тела резко падает и может составлять менее 500 Ом. Всё это можно проверить самым обычным бытовым мультиметром.

Читайте также:  Датчик тока дтх 5 30 из истры

Условно ток разделяется на три/четыре категории, по степени влияния на здоровье людей:

— «Ощутимый», который доставляет человеку ощутимые раздражения. Безопасная величина принята до 0,001 Ампер (1 миллиампер);

— «Отпускающий» — электрический ток, который ещё не вызывает непреодолимые судорожные сокращений мышц руки, в которой зажат проводник;

— «НЕотпускающий» — это такой ток, который вызывает при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. (Для переменного тока частотой 50 Гц начинается от 0,01 Ампер (10 миллиампер);

— «Фибрилляционный» – вызывает фибрилляцию внутренних органов, прежде всего, сердца, что может привести к его остановке, сила такого тока превышает 0,1 Ампер (100 миллиампер). Именно он считается уже смертельным.

Ликбез. Человека убивает ТОК! (НЕ напряжение) Электрический Ток, Напряжение, Высокое напряжение, Низкое напряжение, Ликбез, Безопасность, Закон Ома, Переменный ток, Постоянный ток, Опасность, Длиннопост

Таким образом, приняв условно сопротивление тела среднестатистического человека за 1000 Ом и подставив значения в Закон Ома выше, мы получаем (для бытовой сети переменного тока частотой 50 Гц), что опасное напряжение начинается от 10 Вольт, а смертельное напряжение от 100 Вольт!

Считается, что постоянный ток более безопасный, чем переменный. Это утверждение верно для сравнения постоянного тока и «бытового» переменного тока частотой 50 Гц в сетях до 500В. При напряжении выше 500 вольт опасность постоянного тока возрастает. Но одновременно ошибочным будет считать это утверждение, при других частотах (намного более 50 Гц), которые не редко встречаются в деятельности радиолюбителей. Например, на частотах, на которых осуществляется радиообмен имеет место быть пресловутый скин-эффект или поверхностный эффект (когда с ростом частоты большая часть тока течет по поверхности проводника). Т.е. ток как бы огибает самый опасный путь (сердце, мозг, органы дыхания), но тем не менее это вовсе не означает что он становится менее опасным для здоровья.

Абзац выше очень сильно урезан и сокращён, т.к. не позволяет в двух-трёх словах рассмотреть всю природу воздействия переменного тока на человека и сравнить с постоянным. Т.к. кроме закона Ома выше, где описано только активное сопротивление, существует ещё реактивное сопротивление (емкостное и индуктивное) и затронутый мельком скин-эффект.

Важным фактором является так же путь протекания тока по телу человека! Самым опасным путем протекания тока является направление нога-голова, рука-голова, так как при этом путь идет через сердце, мозг, органы дыхания.

Так же определяющим фактором поражения является не только, частота, величина напряжения и сила тока, но и ВРЕМЯ воздействия этого тока на организм! (Временной фактор)

Так же хочу отметить, что в нормативных документах нет понятия и тем более значений смертельного тока как такового, а приводятся лишь предельно допустимые значения токов для определенных условий поражения. Полагаю, что прочитав всё выше описанное для вас становится очевидным почему.

Я постарался использовать в своём посте минимум терминов и донести суть своими, простыми словами. Надеюсь, эта статья помогла внести некую ясность, избавится от заблуждений и понять, что «Человека убивает ТОК, а не напряжение«.

Спасибо за внимание!

anvarinio

Электрическая дуга на разъединителях (часть 5)

anvarinio

Электрическая дуга на разъединителях

Сила тока, напряжение, сопротивление, доходчиво на пальцах

Учитель по электротехнике Михалыч, объяснял нам, тупым учащимся ПТУ — очень доходчиво!

Представим себе длинный коридор — это провод. Теперь представьте, что вы группа ГЭМ-41 стоите в одном конце коридора, и вас начинают гнать палками в другой конец. Вот вы – это ток. Кто вас бьёт — это напряжение. Чем сильнее вас бьют – тем сильнее напряжение, тем быстрее вы бежите в другой конец коридора – тем больше сила тока.

Теперь представьте, что в коридоре расставили стулья – это сопротивление.

Чем больше стульев – тем сильнее сопротивление, тем сложнее вам бежать, тем ниже сила тока.

Vbif18

Электротравматизм

В период наступления теплого периода и школьных каникул, участились случаи электротравматизма взрослых и детей.

Этим постом хотелось бы вот что сказать:

1. «Не ловите рыбу в охранной зоне», так как за этот год мной было уже прочитано около десяти случаев ловли на спиннинг рыбы под названием «ЛЭП», большинство из них закончилось трагедией.

Электротравматизм Электрик, Травма, Электричество, Электрический ток, Дети, Рыбалка, Длиннопост, Техника безопасности, Напряжение

2. Думаю Ваши дети и Вы сами знаете, что

Электротравматизм Электрик, Травма, Электричество, Электрический ток, Дети, Рыбалка, Длиннопост, Техника безопасности, Напряжение

Теперь освоив основные правила и для большего понимания обстоятельств произошедших несчастных случаев с подростками расскажу Вам о них:

— При игре в прятки подросток прополз под металлическими воротами на территорию подстанции и взобравшись на конструкцию открытого распределительного устройства прикоснулся головой к токоведущим частям.

Подростка доставили в больницу в тяжелом состоянии.

Электротравматизм Электрик, Травма, Электричество, Электрический ток, Дети, Рыбалка, Длиннопост, Техника безопасности, Напряжение

— Двое подростков пробрались на территорию подстанции и отправились изучать её оборудование. В результате приближения к токоведущим частям, на недопустимое расстояние, один из подростков был смертельно поражён электрическим током. О случившимся в службу спасения сообщил друг пострадавшего.

— Группа подростков, находясь в охранной зоне линии электропередач (ЛЭП), не придумала ничего интересней, как забраться на опору ЛЭП. В результате приближения подростка к проводу ЛЭП возникла электрическая дуга, при действии которой произошло возгорание его одежды. Упав на землю произошло возгорание сухой травы вокруг пострадавшего. Очевидец произошедшего вызвал МЧС и оказал первую помощь пострадавшему.

Прибывшей бригадой скорой помощи была констатирована смерть подростка.

Электротравматизм Электрик, Травма, Электричество, Электрический ток, Дети, Рыбалка, Длиннопост, Техника безопасности, Напряжение

— При осмотре ЛЭП, после её отключения от действия защит, бригадой был обнаружен подросток, лежащий на земле со следами ожогов. По словам очевидцев, подросток поднялся на опору, приблизился к проводу и был поражён электрическим током, в результате чего упал на землю.

— Находясь недалеко от трансформаторной подстанции один из подростков, несмотря на предупреждение друзей, решил залезть на её конструкцию. В результате приближения к токоведущим частям он был поражен электрическим током. Упав на землю подростка подхватили друзья, но пройдя несколько метров пострадавший упал.

Прибывшие на место сотрудники скорой констатировали смерть ребёнка.

Электротравматизм Электрик, Травма, Электричество, Электрический ток, Дети, Рыбалка, Длиннопост, Техника безопасности, Напряжение

— Юные паркурщики, бегая по крышам гаражей и перепрыгивая с одного гаражного бокса на другой, решили преодолеть полутораметровое расстояние до крыши трансформаторной подстанции. Одному подростку, к сожалению, удалось преодолеть это расстояние. Перепрыгнув на крышу ТП и приблизившись к проходным изоляторам ввода, подросток получил электротравму не совместимую с жизнью.

*Все фото не относятся к произошедшим случаям, а взяты из сети для информирования читателя.

ezzzik

Шпаргалка

Шпаргалка

MrGerasim

Свободная энергия (или что такое шаговое напряжение)

Чуть не убило мою собаку с утра. Сходил домой, взял прибор и померил — 90-95 вольт на 50 см.

Свободная энергия (или что такое шаговое напряжение) Шаговое напряжение, Физика, Электрический ток, Электричество, Напряжение, Фотография

Какой то погонщик верблюдов фазу заземлил похоже.. стою охраняю до приезда аварийки.

Про электричество понятным языком.

Сейчас я попытаюсь дать ответ на два вопроса, которые неизбежно возникают в постах, где упоминаются электросети.

Что убивает: напряжение или ток?

Почему в паре проводов один из них «фаза», а второй «ноль», если ток в сети переменный?

Объяснять буду просто, «на пальцах», чтобы все поняли, так что профессионалы, не пинайте за профанские аналогии.

Итак, на первый вопрос ответ короткий — убивает ток. Причем очень небольшой, порядка 300mA для постоянного тока и 100mA для переменного. Но сразу возникает вполне резонный вопрос: почему человека не убивают, скажем, блоки питания мобильных телефонов, или простые батарейки, ведь они выдают и более высокий ток. Дело в том, что в электрической цепи ток — величина производная. Чтобы определить его величину, нужно напряжение разделить на сопротивление. Электрическое сопротивление человеческой кожи довольно велико, так что при небольших напряжениях и ток получается очень незначительный. Сопротивление может меняться в больших пределах, это зависит от состояния кожи, влажности, температуры, и т.д. Оно может достигать десятков и сотен тысяч Ом. При анализе опасности поражения человека током, принимается условное значение в 1000 Ом. (на самом деле, среднее значение выше, но раз уж так заведено)

Читайте также:  Как находится мощность тока формула

Теперь к практике. Берем большой и страшный аккумулятор от автомобиля, который может обеспечивать ток в сотни А (в тысячи раз выше смертельного!) и. хватаемся за контакты голыми руками. Умерли? Нет. Даже ничего не почувствовали. Потому что напряжение всего 12v, соответственно ток 12/1000=0,012А.

Вот так и получается, что убивает ток, но без напряжения он существовать не может.

А что же тогда за страшные цифры указываются на блоках питания и аккумуляторах? Это максимальный ток, который они способны обеспечить. Предположим, у нас компьютерный блок питания, обеспечивающий ток 10 А при напряжении 12 V. Если мы подключаем нагрузку 10 Ом, получаем ток 12/10=1.2 А. С нагрузкой 5 Ом, ток получается 2,4 А. Подключаем нагрузку 1 Ом (ток соответственно должен быть 12 А) и блок питания либо выключается, если там есть защитная схема, либо начинает перегреваться, просаживать напряжение и т.д. Потому что сопротивление нагрузки требует больший ток, чем питальник может обеспечить.

Теперь второй вопрос: почему в паре проводов один из них «фаза», а второй «ноль», если ток в сети переменный?

Для начала нужно в полной мере осмыслить, что такое напряжение. Напряжение — разность электрических потенциалов. Напряжение не может быть на одном проводе. Это разница, а разница может быть как минимум между двумя точками.

Допустим, у нас есть батарейка на 1,5 вольта. Это значит, что электрический потенциал одного контакта на 1,5V выше, чем у другого. Можно сказать, что у нее с одной стороны ноль, а с другой +1,5V. А можно сказать, что у нее со стороны плюса ноль, а со стороны минуса -1,5V. Это не важно, за ноль можно принять любую часть схемы. А теперь соединим последовательно две такие батарейки, на краях этой конструкции получается разница потенциалов 3V. Но, опять же, это не «абсолютное» напряжение (такового вообще быть не может) а именно напряжение одного полюса, относительно другого. И за ноль можно принять любую точку — как один из полюсов, так и контакт в центре между батарейками. Ноль это лишь условность — точка отсчета. Неизменно одно — там где электрический потенциал выше — там плюс.

Теперь вернемся к бытовой электрической сети. Один из ее проводников — ноль. Его электрический потенциал равен земле, это точка равновесия, от нее идут все отсчеты. А вот фаза — второй проводник, обладающий электрическим потенциалом, относительно этого нуля. Причем как положительным, так и отрицательным, в этом и заключается суть переменного тока. То есть, в определенный момент времени у нас фаза +220V, а ноль это ноль, получается, что фаза это плюс, а ноль — минус. Но проходит доля секунды и фаза становится -220V. То есть, потенциал фазы ниже нуля — фаза становится минусом, а ноль плюсом. Ноль остается на месте, а фаза 100 раз в секунду (50 полных циклов) меняет свое состояние [+220] [-220] [+220] [-220]. Так и получается, что в системе ноль и фаза постоянны, а минус и плюс меняются местами.

Источник

Закон Ома

Дата публикации: 28 марта 2013 .
Категория: Статьи.

Закон Ома для участка цепи

Соберем электрическую цепь (рисунок 1, а), состоящую из аккумулятора 1 напряжением в 2 В, рычажного реостата 2, двух измерительных приборов – вольтметра 3 и амперметра 4 и соединительных проводов 5. Установим в цепи при помощи реостата сопротивление, равное 2 Ом. Тогда вольтметр, включенный на зажимы аккумулятора, покажет напряжение в 2 В, а амперметр, включенный последовательно в цепь, покажет ток, равный 1 А. Увеличим напряжение до 4 В путем включения другого аккумулятора (рисунок 1, б). При том же сопротивлении в цепи – 2 Ом – амперметр покажет уже ток 2 А. Аккумулятор напряжением 6 В изменит показание амперметра до 3 А (рисунок 1, в). Сведем наши наблюдения в таблицу 1.

Рисунок 1. Изменение тока в электрической цепи путем изменения напряжения при неизменном сопротивлении

Зависимость тока в цепи от напряжения при неизменном сопротивлении

Напряжение цепи в В Сопротивление цепи в Ом Ток цепи в А
2
4
6
2
2
2
1
2
3

Отсюда можно сделать вывод, что ток в цепи при постоянном сопротивлении тем больше, чем больше напряжение этой цепи, причем ток будет увеличиваться во столько раз, во сколько раз увеличивается напряжение.

Теперь в такой же цепи поставим аккумулятор с напряжением 2 В и установим при помощи реостата сопротивление в цепи, равное 1 Ом (рисунок 2, а). Тогда амперметр покажет 2 А. Увеличим реостатом сопротивление до 2 Ом (рисунок 2, б). Показание амперметра (при том же напряжении цепи) будет уже 1 А.

Рисунок 2. Изменение тока в электрической цепи путем изменения сопротивления при неизменном напряжении

При сопротивлении в цепи 3 Ом (рисунок 2, в) показание амперметра будет 2/3 А.

Результат опыта сведем в таблицу 2.

Зависимость тока в цепи от сопротивления при неизменном напряжении

Напряжение цепи в В Сопротивление цепи в Ом Ток цепи в А
2
2
2
1
2
3
2
1
2/3

Отсюда следует вывод, что при постоянном напряжении ток в цепи будет тем больше, чем меньше сопротивление этой цепи, причем ток в цепи увеличивается во столько раз, во сколько раз уменьшается сопротивление цепи.

Как показывают опыты, ток на участке цепи прямо пропорционален напряжению на этом участке и обратно пропорционален сопротивлению того же участка. Эта зависимость известна под названием закон Ома.

Если обозначим: I – ток в амперах; U – напряжение в вольтах; r – сопротивление в омах, то закон Ома можно представить формулой:

то есть ток на данном участке цепи равен напряжению на этом участке, деленному на сопротивление того же участка.

Видео 1. Закон Ома для участка цепи

Пример 1. Определить ток, который будет проходить по нити лампы накаливания, если нить имеет неизменное сопротивление 240 Ом, а лампа включена в сеть с напряжением 120 В.

Пользуясь формулой закона Ома, можно определить также напряжение и сопротивление цепи.

то есть напряжение цепи равно произведению тока на сопротивление этой цепи и

то есть сопротивление цепи равно напряжению, деленному на ток цепи.

Пример 2. Какое нужно напряжение, чтобы в цепи с сопротивлением 6 Ом протекал ток 20 А?

Пример 3. По спирали электрической плитки протекает ток в 5 А. Плитка включена в сеть с напряжением 220 В. Определить сопротивление спирали электрической плитки.

Читайте также:  При каком токе заряжать акб автомобиля

Если в формуле U = I × r ток равен 1 А, а сопротивление 1 Ом, то напряжение будет равно 1 В:

Отсюда заключаем: напряжение в 1 В действует в цепи с сопротивлением 1 Ом при токе в 1 А.

Потеря напряжения

Потеря напряжения
Рисунок 3. Потеря напряжения вдоль электрической цепи

На рисунке 3 приведена электрическая цепь, состоящая из аккумулятора, сопротивления r и длинных соединительных проводов, имеющих свое определенное сопротивление.

Как видно из рисунка 3, вольтметр, присоединенный к зажимам аккумулятора, показывает 2 В. Уже в середине линии вольтметр показывает только 1,9 В, а около сопротивления r напряжение равно всего 1,8 В. Такое уменьшение напряжения вдоль цепи между отдельными точками этой цепи называется потерей (падением) напряжения.

Потеря напряжения вдоль электрической цепи происходит потому, что часть приложенного напряжения расходуется на преодоление сопротивления цепи. При этом потеря напряжения на участке цепи будет тем больше, чем больше ток и чем больше сопротивление этого участка цепи. Из закона Ома для участка цепи следует, что потеря напряжения в вольтах на участке цепи равно току в амперах, протекающему по этому участку, умноженному на сопротивление в омах того же участка:

Пример 4. От генератора, напряжение на зажимах которого 115 В, электроэнергия передается электродвигателю по проводам, сопротивление которых 0,1 Ом. Определить напряжение на зажимах двигателя, если он потребляет ток в 50 А.

Очевидно, что на зажимах двигателя напряжение будет меньше, чем на зажимах генератора, так как в линии будет потеря напряжения. По формуле определяем, что потеря напряжения равна:

Если в линии потеря напряжения равна 5 В, то напряжение у электродвигателя будет 115 – 5 = 110 В.

Пример 5. Генератор дает напряжение 240 В. Электроэнергия по линии из двух медных проводов длиной по 350 м, сечением 10 мм² передается к электродвигателю, потребляющему ток в 15 А. Требуется узнать напряжение на зажимах двигателя.

Напряжение на зажимах двигателя будет меньше напряжения генератора на величину потери напряжения в линии. Потеря напряжения в линии U = I × r.

Так как сопротивление r проводов неизвестно, определяем его по формуле:

где ρ – удельное сопротивление меди (таблица 1, в статье «Электрическое сопротивление и проводимость»); длина l равна 700 м, так как току приходится идти от генератора к двигателю и оттуда обратно к генератору.

Подставляя r в формулу, получим:

Следовательно, напряжение на зажимах двигателя будет 240 – 18,3 = 221,7 В

Пример 6. Определить поперечное сечение алюминиевых проводов, которое необходимо применить, чтобы подвести электрическую энергию к двигателю, работающему при напряжении в 120 В и токе в 20 А. Энергия к двигателю будет подаваться от генератора напряжением 127 В по линии длиной 150 м.

Находим допустимую потерю напряжения:

Сопротивление проводов линии должно быть равно:

определим сечение провода:

где ρ – удельное сопротивление алюминия (таблица 1, в статье «Электрическое сопротивление и проводимость»).

По справочнику выбираем имеющееся сечение 25 мм².
Если ту же линию выполнить медным проводом, то сечение его будет равно:

где ρ – удельное сопротивление меди (таблица 1, в статье «Электрическое сопротивление и проводимость»).

Выбираем сечение 16 мм².

Отметим еще, что иногда приходится умышленно добиваться потери напряжения, чтобы уменьшить величину приложенного напряжения.

Пример 7. Для устойчивого горения электрической дуги требуется ток 10 А при напряжении 40 В. Определить величину добавочного сопротивления, которое нужно включить последовательно с дуговой установкой, чтобы питать ее от сети с напряжением 120 В.

Потеря напряжения в добавочном сопротивлении составит:

Зная потерю напряжения в добавочном сопротивлении и ток, протекающий через него, можно по закону Ома для участка цепи определить величину этого сопротивления:

Закон Ома для полной цепи

При рассмотрении электрической цепи мы до сих пор не принимали в расчет того, что путь тока проходит не только по внешней части цепи, но также и по внутренней части цепи, внутри самого элемента, аккумулятора или другого источника напряжения.

Электрический ток, проходя по внутренней части цепи, преодолевает ее внутреннее сопротивление и потому внутри источника напряжения также происходит падение напряжения.

Следовательно, электродвижущая сила (э. д. с.) источника электрической энергии идет на покрытие внутренних и внешних потерь напряжения в цепи.

Если обозначить E – электродвижущую силу в вольтах, I – ток в амперах, r – сопротивление внешней цепи в омах, r – сопротивление внутренней цепи в омах, U – внутреннее падение напряжения и U – внешнее падение напряжения цепи, то получим, что

Это и есть формула закона Ома для всей (полной) цепи. Словами она читается так: ток в электрической цепи равен электродвижущей силе, деленной на сопротивление всей цепи (сумму внутреннего и внешнего сопротивлений).

Видео 2. Закон Ома для полной цепи

Пример 8. Электродвижущая сила E элемента равна 1,5 В, его внутреннее сопротивление r = 0,3 Ом. Элемент замкнут на сопротивление r = 2,7 Ом. Определить ток в цепи.

Пример 9. Определить э. д. с. элемента E, замкнутого на сопротивление r = 2 Ом, если ток в цепи I = 0,6 А. Внутреннее сопротивление элемента r = 0,5 Ом.

Вольтметр, включенный на зажимы элемента, покажет напряжение на них, равное напряжению сети или падению напряжения во внешней цепи.

Следовательно, часть э. д. с. элемента идет на покрытие внутренних потерь, а остальная часть – 1,2 В отдается в сеть.

Внутреннее падение напряжения

Тот же ответ можно получить, если воспользоваться формулой закона Ома для полной цепи:

Вольтметр, включенный на зажимы любого источника э. д. с. во время его работы, показывает напряжение на них или напряжение сети. При размыкании электрической цепи ток по ней проходить не будет. Ток не будет проходить также и внутри источника э. д. с., а следовательно, не будет и внутреннего падения напряжения. Поэтому вольтметр при разомкнутой цепи покажет э. д. с. источника электрической энергии.

Таким образом, вольтметр, включенный на зажимы источника э. д. с. показывает:
а) при замкнутой электрической цепи – напряжение сети;
б) при разомкнутой электрической цепи – э. д. с. источника электрической энергии.

Пример 10. Электродвижущая сила элемента 1,8 В. Он замкнут на сопротивление r =2,7 Ом. Ток в цепи равен 0,5 А. Определить внутреннее сопротивление r элемента и внутреннее падение напряжения U.

Так как r = 2,7 Ом, то

Из решенных примеров видно, что показание вольтметра, включенного на зажимы источника э. д. с., не остается постоянным при различных условиях работы электрической цепи. При увеличении тока в цепи увеличивается также внутреннее падение напряжения. Поэтому при неизменной э. д. с. на долю внешней сети будет приходиться все меньшее и меньшее напряжение.

В таблице 3 показано, как меняется напряжение электрической цепи (U) в зависимости от изменения внешнего сопротивления (r) при неизменных э. д. с. (E) и внутреннем сопротивлении (r) источника энергии.

Зависимость напряжения цепи от сопротивления r при неизменных э. д. с. и внутреннем сопротивлении r

E r r U = I × r U = I × r
2
2
2
0,5
0,5
0,5
2
1
0,5
0,8
1,33
2
0,4
0,67
1
1,6
1,33
1

Источник: Кузнецов М.И., «Основы электротехники» — 9-е издание, исправленное — Москва: Высшая школа, 1964 — 560с.

Источник