Говорят: «не знаешь закон Ома – сиди дома». Так давайте же узнаем (вспомним), что это за закон, и смело пойдем гулять.
Основные понятия закона Ома
Как понять закон Ома? Нужно просто разобраться в том, что есть что в его определении. И начать следует с определения силы тока, напряжения и сопротивления.
Сила тока I
Пусть в каком-то проводнике течет ток. То есть, происходит направленное движение заряженных частиц – допустим, это электроны. Каждый электрон обладает элементарным электрическим зарядом (e= -1,60217662 × 10 -19 Кулона). В таком случае через некоторую поверхность за определенный промежуток времени пройдет конкретный электрический заряд, равный сумме всех зарядов протекших электронов.
Отношение заряда к времени и называется силой тока. Чем больший заряд проходит через проводник за определенное время, тем больше сила тока. Сила тока измеряется в Амперах.
Напряжение U, или разность потенциалов
Это как раз та штука, которая заставляет электроны двигаться. Электрический потенциал характеризует способность поля совершать работу по переносу заряда из одной точки в другую. Так, между двумя точками проводника существует разность потенциалов, и электрическое поле совершает работу по переносу заряда.
Физическая величина, равная работе эффективного электрического поля при переносе электрического заряда, и называется напряжением. Измеряется в Вольтах. Один Вольт – это напряжение, которое при перемещении заряда в 1 Кл совершает работу, равную 1 Джоуль.
Сопротивление R
Ток, как известно, течет в проводнике. Пусть это будет какой-нибудь провод. Двигаясь по проводу под действием поля, электроны сталкиваются с атомами провода, проводник греется, атомы в кристаллической решетке начинают колебаться, создавая электронам еще больше проблем для передвижения. Именно это явление и называется сопротивлением. Оно зависит от температуры, материала, сечения проводника и измеряется в Омах.
Памятник Георгу Симону Ому
Формулировка и объяснение закона Ома
Закон немецкого учителя Георга Ома очень прост. Он гласит:
Сила тока на участке цепи прямо пропорционально напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.
Георг Ом вывел этот закон экспериментально (эмпирически) в 1826 году. Естественно, чем больше сопротивление участка цепи, тем меньше будет сила тока. Соответственно, чем больше напряжение, тем и ток будет больше.
Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы
Данная формулировка закона Ома – самая простая и подходит для участка цепи. Говоря "участок цепи" мы подразумеваем, что это однородный участок, на котором нет источников тока с ЭДС. Говоря проще, этот участок содержит какое-то сопротивление, но на нем нет батарейки, обеспечивающей сам ток.
Если рассматривать закон Ома для полной цепи, формулировка его будет немного иной.
Пусть у нас есть цепь, в ней есть источник тока, создающий напряжение, и какое-то сопротивление.
Закон запишется в следующем виде:
Объяснение закона Ома для полой цепи принципиально не отличается от объяснения для участка цепи. Как видим, сопротивление складывается из собственно сопротивления и внутреннего сопротивления источника тока, а вместо напряжения в формуле фигурирует электродвижущая сила источника.
Кстати, о том, что такое что такое ЭДС, читайте в нашей отдельной статье.
Как понять закон Ома?
Чтобы интуитивно понять закон Ома, обратимся к аналогии представления тока в виде жидкости. Именно так думал Георг Ом, когда проводил опыты, благодаря которым был открыт закон, названный его именем.
Представим, что ток – это не движение частиц-носителей заряда в проводнике, а движение потока воды в трубе. Сначала воду насосом поднимают на водокачку, а оттуда, под действием потенциальной энергии, она стремиться вниз и течет по трубе. Причем, чем выше насос закачает воду, тем быстрее она потечет в трубе.
Отсюда следует вывод, что скорость потока воды (сила тока в проводе) будет тем больше, чем больше потенциальная энергия воды (разность потенциалов)
Сила тока прямо пропорциональна напряжению.
Теперь обратимся к сопротивлению. Гидравлическое сопротивление – это сопротивление трубы, обусловленное ее диаметром и шероховатостью стенок. Логично предположить, что чем больше диаметр, тем меньше сопротивление трубы, и тем большее количество воды (больший ток) протечет через ее сечение.
Сила тока обратно пропорциональна сопротивлению.
Такую аналогию можно проводить лишь для принципиального понимания закона Ома, так как его первозданный вид – на самом деле довольно грубое приближение, которое, тем не менее, находит отличное применение на практике.
В действительности, сопротивление вещества обусловлено колебанием атомов кристаллической решетки, а ток – движением свободных носителей заряда. В металлах свободными носителями являются электроны, сорвавшиеся с атомных орбит.
Ток в проводнике
В данной статье мы постарались дать простое объяснение закона Ома. Знание этих на первый взгляд простых вещей может сослужить Вам неплохую службу на экзамене. Конечно, мы привели его простейшую формулировку закона Ома и не будем сейчас лезть в дебри высшей физики, разбираясь с активным и реактивным сопротивлениями и прочими тонкостями.
Если у Вас возникнет такая необходимость, Вам с удовольствием помогут сотрудники нашего студенческого сервиса. А напоследок предлагаем Вам посмотреть интересное видео про закон Ома. Это действительно познавательно!
Не созерцай, а работай, чтобы созерцать
Сегодня было собеседование. Задал свой дежурный вопрос про закон Ома. Обычно тут начинаются "умные" разговоры, но ответ очередной кандидатки разоружил всю комиссию: "Для участка цепи или для полной цепи?". От безысходности спросили выражение закона Ома для замкнутой цепи в дифференциальной форме. Зря спросили — теперь берем на работу 😉
А так, тем кому предстоит "сразится" с занудами типа меня, объяснить принцип работы одного из основополагающих законов электротехники можно на примере небольшого карикатурного изображения (Источник) 1 из трех человечков под именами «Напряжение U», «Сопротивление R» и «Ток I».
На нем видно, что «Ток» пытается пролезть через сужение в трубе, которое «Сопротивление» усердно затягивает. В то же время «Напряжение» прилагает максимально возможное усилие для прохождения, проталкивания «Тока».
Этот рисунок напоминает, что электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц в определенной среде. Передвижение их возможно под действием приложенной внешней энергии, создающей разность потенциалов — напряжение. Однако, внутренние силы проводников и элементов схемы уменьшают величину тока, оказывают сопротивление его перемещению.
Электрический ток — явление опасное и до конца не изученное.
Техника безопасности — Это религия, в которую можно не верить, но обряды нужно соблюдать.
Любая маленькая работа начинается с большого перекура.
Плохой электрик знает в лицо всех архангелов.
Если напряжение можно понять умом, то ток только чувством!
Молодой электрик не умеет работать, а старый умеет не работать.
Бесплатная электроэнергия бывает только в электрическом стуле.
Грязные контакты — основная причина преждевременного выхода из строя людей и электроприборов.
Если удалось собрать с первого раза электросхему, постарайтесь скрыть удивление.
Никакая защита от дурака для талантливого дурака не помеха.
Если вы спокойны, а вокруг вас в панике с криками бегают люди — возможно, вы что-то не поняли.
Здоровый сон не только продлевает жизнь, но и сокращает рабочий день.
Провода в какой-то степени очень напоминают женские ноги — чем больше оголены, тем больше вариантов лечь после прикосновения.
В электрике, как и в футболе, у нас разбирается каждый.
Не знаешь закон Ома — сиди дома.
В электричестве всего две неисправности:
1. Нет контакта там где он нужен.
2. Есть контакт там где он не нужен.
Не стоит трогать руками хорошо налаженный механизм.
Предохранитель всегда сгорает последним.
Любое устройство, требующее наладки и регулировки, обычно не поддается ни тому, ни другому.
Одинаковые приборы, проверенные одинаковым способом, будут в эксплуатации вести себя совершенно по-разному.
Если не замкнет, значит заработает.
Врубай, лишнее отгорит.
Хороший стук всегда вылезет наружу.
Шуруп, забитый молотком, сидит крепче, чем гвоздь закрученный отверткой.
Если при сборке электросхемы все заработало с первого раза, вырубай быстрее и ищи ошибку.
Если ничто другое не помогает, прочтите наконец инструкцию.
Работа электрика и работа шамана имеют много общего: например, оба произносят непонятные слова, совершают непонятные действия и не могут объяснить, как это все работает.
Переменный ток — это такой ток, который нет-нет да ка-а-к долбанет.
Постоянный ток бьет только один раз, а переменный 50 раз.
Электричество, это просто — Не суй руки — не протянешь ноги.
Сапер и электрик ошибаются только один раз, но электрик перед смертью еще и танцует.
Электрик от плоскогубцев недалеко падает.
Не трогай оголенные провода мокрыми руками, от этого они ржавеют и портятся.
У электриков один закон — или на щите, или под щитом.
Для хорошего электрика не существует такого короткого замыкания, которое он не смог бы удлинить.
Если Вы стучите в дверь, а Вам никто не открывает. А за дверью слышен гул, то
1 — Там гудят без Вас.
2 — Это дверь в трансформаторную.
Если взяться одной рукой за один оголенный провод, а другой рукой за другой оголенный провод, то вы поймете отчего загорается лампочка.
Опытный электрик даже женщину не берет за две груди одновременно.
Все беды электриков от плохих контактов.
Большинство электрических приборов потребляют меньше электричества в выключенном состоянии.
Совет молодому электрику: -Если ваши руки в диэлектрических перчатках, то неважно откуда они растут.
Если страуса пугать с частотой 50Гц, то получится неплохой отбойный молоток.
Каждый раз,открывая где-нибудь распределительную коробку, можно вновь и вновь убедиться,что в нашей стране электрики — люди творческие.
Нет постояннее соединения, чем временная скрутка.
У электриков опыт растет прямо пропорционально выведенному из строя электрооборудованию.
На всякое напряжение найдется своя закоротка.
Смелый электрик до пенсии не доживает.
Плохое масло испортит не только кашу, но и трансформатор.
Не главное — докопаться до истины, главное — проводки не перепутать.
Если вы ошиблись,то автомат нас поправит.
Кабель — как парашют — лучше всегда иметь запасной.
Если подойти к спящему электрику и изо всей силы гаркнуть ему на ухо "Двести двадцать!" — то он тут же подскочит и может убить за это. Это ещё раз доказывает, что 220 опасно для жизни.
Надпись "Не влезай, убьёт!", понимаемая на всех языках мира буквально, для нашего человека означает просто: "Ты поосторожней там, когда влезешь.
Сколько всего нового и неизведанного может открыть для себя человек, попавший под напряжение.
Сила искр из глаз электрика прямо пропорциональна току, прошедшему через него, и обратно пропорциональна количеству алкоголя в его крови.
Ток, который нас не убивает, делает нас осторожнее.
Рубильник – орудие шантажа электриков.
Постоянное напряжение, будет не таким постоянным, если в проводку добавить две-три скрутки алюминия с медью.
Основное правило техники безопасности: "Не работай — не пострадаешь!"
Опыт — это когда перед тем, как очередной раз включить рубильник, ты прикрываешь глаза рукой.
На жизнь надо смотреть позитивно. Например, если вас долбануло постоянным током, то в этом есть не только минус, но и плюс.
Вот интересно, в каких единицах Ампер измерял силу тока, Вольт — напряжение, а Ньютон — силу?
В ходе проверки счётчиков электроэнергии выяснилось, что некоторые граждане не только совсем не потребляют электричество, а даже производят его и совершенно бесплатно заливают его в городскую электросеть.
Если верить пробнику, то в розетках, обычно, два ноля.
Фаза в общем-то полезная, но на ощупь неприятная.
По лысому электрику не понятно, когда он ошибается.
Если сантехник плохо свое дело сделал — воняет, если электрик — убивает.
Горячий паяльник выглядит точно так же, как и холодный.
Семь раз замерь, один раз замкни.
В наборе инструментов обычно не хватает именно того гаечного ключа, который нужен.
Для выполнения большинства операций требуется три руки.
Каждому электрику известно: вещь, обмотанная синей изолентой, будет служить вечно.
Электрики делятся не на умных и дураков, а на молодых и старых.