Закон Ома

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Рис. 57. Простейшая электрическая цепь.

На рис. 57 показана схема знакомой тебе простейшей электрической цепи. Эта замкнутая цепь состоит из трех элементов: источника напряжения U, потребителя тока — нагрузки R, которой может быть, например, нить накала электрической лампы или резистор, и проводников, соединяющих источник напряжения с нагрузкой. Между прочим, если эту цепь дополнить выключателем, то получится полная схема карманного электрического фонаря.

Нагрузка R, обладающая определенным сопротивлением, является участком цепи. Величина тока на этом участке цепи зависит от действующего на нем напряжения и его сопротивления: чем больше напряжение и меньше сопротивление, тем больший ток будет идти по этому участку цепи. Эта зависимость тока от напряжения и сопротивления выражается следующей формулой:

I={\frac  {U}{R}}

где I — ток, выраженный в амперах (A); U — напряжение в вольтах (В); R — сопротивление в омах (Ом). Читается это математическое выражение так: ток в участке цепи прямо пропорционален напряжению на нем и обратно пропорционален его сопротивлению. Это основной закон электротехники, именуемый законом Ома (по фамилии Ома) для участка электрической цепи.

Закон Ома можно записать еще так:

U=I\cdot R{\text{ или }}R={\frac  {U}{I}}

Используя закон Ома, можно по двум известным величинам узнать неизвестную третью. Вот несколько примеров практического применения закона Ома.

Первый пример. На участке цепи, обладающем сопротивлением 5 Ом, действует напряжение 25 В. Надо узнать значение тока на этом участке цепи.

Решение:

I={\frac  {U}{R}}={\frac  {25}{5}}=5{\text{A}}

Второй пример. На участке цепи действует напряжение 12 В, создавая ток, равный 20 мА. Каково сопротивление этого участка цепи?

Прежде всего ток 20 мА нужно выразить в амперах. Это будет 0,02 А. Тогда

R={\frac  {U}{I}}={\frac  {12}{0,02}}=600{\text{ Ом}}

Третий пример. Через участок цепи сопротивлением 10 кОм течет ток 20 мА. Каково напряжение, действующее на этом участке цепи?

Здесь, как и в предыдущем примере, ток должен быть выражен в амперах (20 мА = 0,02 А), а сопротивление — в омах (10 кОм = 10000 Ом). Следовательно,

U=I\cdot R=0,02\cdot 10000=200{\text{ В}}

На цоколе лампочки плоского карманного фонаря выштамповано: 0,28 А и 3,5 В. О чем говорят эти сведения? О том, что лампочка будет нормально светиться при токе 0,28 А, который обусловливается напряжением 3,5 В. Пользуясь законом Ома, нетрудно подсчитать, что накаленная нить лампочки имеет сопротивление

R={\frac  {U}{I}}={\frac  {3,5}{0,28}}=12,5{\text{ Ом}}

Это, подчеркиваю, сопротивление накаленной нити лампочки. А сопротивление остывшей нити лампочки значительно меньше.

Закон Ома справедлив не только для участка, но и для всей электрической цепи. В этом случае в значение R подставляется суммарное сопротивление всех элементов цепи, в том числе и внутреннее сопротивление источника тока. Однако при простейших расчетах цепей обычно пренебрегают сопротивлением соединительных проводников и внутренним сопротивлением источника тока. В связи с этим приведу еще один пример. Напряжение электроосветительной сети 220 В. Какой ток потечет в цепи, если нагрузка имеет сопротивление 1000 Ом?

Решение: I={\frac  {U}{R}}={\frac  {220}{1000}}=0,22{\text{ А}}. Примерно такой ток потребляет электрический паяльник.

Всеми этими формулами, вытекающими из закона Ома, можно пользоваться и для расчета цепей переменного тока, но при условии, если в цепях нет катушек и конденсаторов.