Значение закона Ома

А объясняется подобное явление довольно просто, если представить, что находящаяся на электрическом проводе птица – это один из участков электрической сети, сопротивление второго значительно превышает сопротивление другого участка той же цепи (то есть небольшого промежутка между лапками птицы). Следовательно, сила электрического тока, воздействующая на первый участок цепи, то есть на тело птицы, будет совершенно безопасной для неё.

Для защиты пернатых от губительного воздействия электричества зарубежными учеными были разработаны специальные устройства – насесты для птиц, изолированные от электрического тока. Такие приспособления размещали на высоковольтных линиях электропередач. Птицы, усаживаясь на изолированный насест, могут без всякого риска для жизни прикасаться клювом, крыльями или хвостом к проводам, столбам или кронштейнам.

Наибольшим сопротивлением обладает поверхность верхнего, так называемого рогового слоя кожи человека. Сопротивление сухой и неповреждённой кожи может достигать 40 000 – 100 000 Ом. Роговой слой кожи очень незначителен, всего 0,05 – 0,2 мм. и легко пробивается напряжением 250 В. При этом сопротивление уменьшается в сто раз и падает тем скорее, чем дольше действует на тело человека ток.
Резко, до 800 – 1000 Ом, уменьшают сопротивление тела человека повышенная потливость кожного покрова, переутомление, нервное возбуждение, опьянение. Этим объясняется, что порой даже небольшое напряжение может вызвать поражение электрическим током. Если, например, сопротивление тела человека равно 700 Ом, то опасным будет напряжение всего в 35 В. Именно поэтому, например, специалисты-электрики даже при работе с напряжением 36 В применяют изолирующие защитные средства – резиновые перчатки или инструмент с изолированными ручками.

Источник

Применение закона Ома на практике

Принцип работы одного из основополагающих законов электротехники хочется начать объяснять с аллегории — показа небольшого карикатурного изображения 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.

Рассмотрим простую схему 2, поясняющую действие закона Ома для участка электрической цепи постоянного тока.

В качестве источника напряжения U используем аккумуляторную батарею, которую подключим к сопротивлению R толстыми и одновременно короткими проводами в точках А и В. Допустим, что провода не влияют на величину прохождения тока I к резистору R.

Формула (1) выражает соотношения между сопротивлением (омы), напряжением (вольты) и током (амперы). Ее называют законом Ома для участка цепи. Кружок под формулой облегчает ее запоминание и пользование для выражения каждого из составляющих параметров U, R или I (U расположено сверху над черточкой, а R и I — снизу).

Если надо определить один из них, то мысленно закрываем его и работаем с двумя оставшимися, выполняя арифметические действия. Когда величины расположены на одной строчке, то их перемножаем. А в случае расположения их на разных уровнях выполняем деление верхнего на нижний.

Эти соотношения показаны на формулах 2 и 3 рисунка 3 ниже.

В этой схеме для измерения тока используется амперметр, который соединен последовательно с нагрузкой R, а напряжения — вольтметр, подключенный параллельно точкам 1 и 2 резистора. Учитывая конструктивные особенности приборов, допустим, что амперметр не влияет на величину тока в схеме, а вольтметр — напряжения.

Определение сопротивления с помощью закона Ома

Пользуясь показаниями приборов (U=12 В, I=2,5 А) можно по формуле 1 определить величину сопротивления R=12/2,5=4,8 Ом.

На практике этот принцип заложен в работу измерительных приборов — омметров, определяющих активное сопротивление различных электрических устройств. Поскольку они могут быть настроены на замеры различных диапазонов величин, то их соответственно подразделяют на микроомметры и миллиомметры, работающие с малыми сопротивлениями и тера-, гиго- и мегаомметры — измеряющие очень большие значения.

Для конкретных условий эксплуатации их выпускают:

Принцип работы омметра

Для выполнения замеров обычно используются магнитоэлектрические приборы, хотя в последнее время широко внедряются электронные (как аналоговые, так и цифровые).

В омметре магнитоэлектрической системы используется токоограничивающий резистор R, пропускающий через себя только миллиамперы и чувствительная измерительная головка (миллиамперметр). Она реагирует на протекание малых токов через прибор за счет взаимодействия двух электромагнитных полей от постоянного магнита N-S и поля, создаваемого током, проходящим через обмотку катушки 1 с токопроводящей пружинкой 2.

В результате взаимодействия сил магнитных полей происходит отклонение стрелки прибора на определенный угол. Шкала головки для облегчения работы сразу проградуирована в омах. При этом используется выражение сопротивления через ток по формуле 3.

У омметра для обеспечения точных замеров должно поддерживаться стабилизированное значение подаваемого напряжения от батареи питания. С этой целью применяется калибровка посредством использования добавочного регулировочного резистора R рег. С его помощью до начала измерения на схему ограничивается подача излишнего напряжения от источника, выставляется строго стабильная, нормируемая величина.

Определение напряжения с помощью закона Ома

Во время работ с электрическими схемами бывают случаи, когда необходимо узнать падение напряжения на каком-то элементе, например, резисторе, а известно его сопротивление, которое обычно маркируется на корпусе, и проходящий сквозь него ток. Для этого не обязательно подключать вольтметр, а достаточно воспользоваться расчетами по формуле 2.

В нашем случае для рисунка 3 проведем расчеты: U=2,5·4,8 =12 В.

Определение тока с помощью закона Ома

Этот случай описывает формула 3. Его используют для расчета нагрузок в электрических схемах, выбора сечений проводников, кабелей, предохранителей или защитных автоматов.

В нашем примере расчет выглядит так: I=12/4,8=2,5 А.

Этот способ в электротехнике используют для исключения работы определенных элементов из схемы без их демонтажа. Для этого на ненужном резисторе замыкают накоротко проводником входящую и отходящую клеммы (на рисунке 1 и 2) — шунтируют.

В результате ток схемы выбирает для себя путь с меньшим сопротивлением через шунт и резко возрастает, а напряжение зашунтированного элемента падает до нуля.

Этот режим является частным случаем шунтирования и, в общем-то, показан на рисунке выше, когда закоротка устанавливается на выходные клеммы источника. При его возникновении создаются очень опасные большие токи, способные поражать людей и сжигать не защищенное электрооборудование.

Для борьбы со случайно возникающими замыканиями в электрической сети используют защиты. На них выставляют такие уставки, которые не мешают работать схеме в нормальном режиме. Они отключают питание только при аварийных случаях.

Например, если ребенок по неосторожности всунет в домашнюю розетку проволоку, то правильно настроенный автоматический выключатель вводного квартирного щита практически моментально отключит электроснабжение.

Все, что описано выше, относится к закону Ома для участка цепи постоянного тока, а не полной схемы, где процессов может быть значительно больше. Следует представлять, что это только небольшая часть применения его в электротехнике.

Закономерности, выявленные знаменитым ученым Георгом Симоном Омом между током, напряжением и сопротивлением по-разному описываются в различных средах и цепях переменного тока: однофазных и трехфазных.

Вот основные формулы, выражающие соотношения электрических параметров в металлических проводниках.

Более сложные формулы для проведения специальных расчетов закона Ома на практике.

Как видим, исследования, которые провел гениальный ученый Георг Симон Ом, имеют огромное значение даже в наше время бурного развития электротехники и автоматики.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Закон Ома в Бизнесе и Жизни

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

А работает ли этот закон не только для металлов, но и для людей? Давайте посмотрим, как в нашей жизни проявляется этот закон и есть ли аналогии в млм бизнесе или любом другом деле, которым мы занимаемся? Особенно важно в этом разобраться будет новичкам, чтобы понимать, что происходит с ними и окружающими людьми и обстоятельствами. Когда хочется «сложить ручки» и сдаться!

Сила ТОКА (I) зависит от Электродвижущей СИЛЫ (E) или вашего ПОТЕНЦИАЛА и СОПРОТИВЛЕНИЯ (R+r)

(R)- это ВНЕШНЕЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ЦЕПИ ( r)- внутреннее сопротивление проводника.

А теперь перенесите этот закон на вашу ЖИЗНЬ!

Как проявляется Закон Ома в Бизнесе

Ваша Сила Тока или ДВИЖЕНИЕ ВПЕРЕД — напрямую зависит от отношения ВАШЕГО ПОТЕНЦИАЛА к СОПРОТИВЛЕНИЮ (причем сопротивление состоит из 2 частей).

R — это сопротивление внешних обстоятельств, вашего окружения, среды, людей. Вспомните, часто ли вас поддерживали в ваших начинаниях? Или чаще вы сталкивались с СОПРОТИВЛЕНИЕМ и не принятием ваших действий?

r — это ваше внутреннее сопротивление. Да, ваше ЛИЧНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ, лень, не желание выходить из ЗОНЫ КОМФОРТА!

И в зависимости от цифровых значений этих параметров — будет результат. Какой он будет в вашем случае?

Что Сильнее ваш ПОТЕНЦИАЛ и ВАШЕ ЖЕЛАНИЕ ДВИГАТЬСЯ ВПЕРЕД или СУММА СОПРОТИВЛЕНИЙ?

Есть ли ТОК в вашей СЕТИ?

И даже не важно- новичок вы в МЛМ Бизнесе или в каком-то процессе жизни или уже имеете опыт — Закон Ома в Бизнесе действует постоянно. Конечно, у новичка собственный Потенциал бывает меньше, а внутренние страхи, сомнения, нежелания переменам — огромные. Но с чего-то все начинается! Но будет ли продолжение этого начинания? Вы или «сдуетесь» или «усилитесь» — что произойдет?

P.S. Мое первое образование: Инженер — электрик. Поэтому тут возникли подобные аналогии, и возможно дальше они будут еще происходить на моем млм блоге.

Напишите, в комментариях, согласны ли вы с этими аналогиями? Может что-то еще добавите к этой схеме или захотите сделать свои интерпритации!

Источник

Применение закона ома в жизни человека

В этой статье мы рассмотрим практическое использование резисторов. Также разберем, что такое делители напряжения и работу потенциометров. Также расскажем о некоторых основных законах, знание которых, значительно упростит понимание сложных явлений в мире электроники.

Закон Ома

Ток, напряжение и сопротивление связаны напрямую с законом Ома, описывающим отношение напряжения (приложенного к элементу) к заданному сопротивлению, в результате которого протекает ток.

Вы очень часто придется встречаться с этим законом в области электроники. К счастью, вам не нужно учить этот закон наизусть, т.к. в простейшей форме оно выражается тремя простыми формулами, которые для удобства использования обычно записываются в виде треугольника, как на картинке ниже:

Интерпретация закона Ома

Что касается тока, то закон Ома говорит, что он прямо пропорционален напряжению. Например, если мы увеличим напряжение в 10 раз, ток также возрастет в 10 раз. Это видно из формулы I = U / R (чем выше будет напряжение, тем выше будет ток).

Если сравнить с водой, то на картинке хорошо видно: при повышении уровня воды (повышается напряжение) из плотины вытекает больше воды (увеличивается ток).

I

Как видите, есть возрастающее напряжение (уровень воды) с постоянным сопротивлением (положение шлюза в дамбе). Вывод: увеличение напряжения приводит к протеканию большего тока при том же сопротивлении.

U здесь означает, что ток прямо пропорционален напряжению.

Рассмотрим другой пример. На этот раз уровень воды (напряжение) будет постоянным. Изменится только степень открытия шлюза в дамбе (сопротивление):

I

На этот раз мы можем заметить, что при постоянном напряжении, ток, протекающий через данный элемент, зависит от его сопротивления. Вывод: ток обратно пропорционален сопротивлению (чем меньше сопротивление, тем больше тока будет протекать в цепи).

1 / R здесь означает, что ток обратно пропорционален сопротивлению.

Применим на практике закон Ома

Проверим на практике, действительно ли «работает» закон Ома. Возьмем батарейку или аккумулятор напряжением около 9 вольт. Нам нужно узнать, какой ток будет протекать, если мы замкнем цепь, подключив к ней резистор 10 кОм. Кружок с надписью «mA» на схеме обозначает наш мультиметр (тестер), настроенный на измерение амперов.

Вначале проверяем теоретически. Для этого используем известные нам формулы:

I = U / R = 9 В / 10000 Ом = 0,0009 A = 0,9 мА

Первый закон Кирхгофа

Первый закон гласит, что от узла течет столько тока, сколько и втекает в него. Узел — это место соединения проводов или компонентов в схеме.

Если использовать опять аналогию с водой, то можно описать такое течение так. Река, впадающая в озеро (узел № 1), разветвляется на две меньшие реки, впадающие во второе озеро (узел № 2). Таким образом мы понимаем, что одинаковое количество воды поступает в каждый узел и одинаковое количество вытекает из них.

Применим первый закон Кирхгофа на практике

Этот закон можно проверить с помощью другого эксперимента. На этот раз рассчитывать нам нечего, поэтому сразу строим схему на макетной плате. Для этого нам нужно соединить два резистора параллельно, а затем измерить ток, потребляемый каждым из них, а затем сложить полученную сумму токов вместе.

Конечно, три мультиметра нам не нужны! На схеме показаны те места, куда мы будем «подлючать» тестер.

На макетной плате такая сборка будет выглядеть следующим образом:

Затем производим соответствующие замеры мультиметром:

Измерение тока мультиметром резистора R = 10к.	Измерение тока мультиметром резистора с R = 1к.	Измерение силы тока мультиметром всей цепи.

При сложении, общая сумма тока 0,94 + 9,08=10,12 мА. Точность до 0,1 мА. Суммируя токи, протекающие через два резистора, мы получаем ток, потребляемый батареей. Узел, в котором суммируются токи отмечен красным кружком на картинке ниже (у него 1 вход и 2 выхода):

Второй закон Кирхгофа

Второй закон Кирхгофа относится к напряжениям отдельных элементов цепи. В нем говорится, что если мы выберем любую замкнутую цепь, сумма напряжений от источников питания будет равна сумме напряжений на других элементах.

Это означает, что компоненты, подключенные параллельно, всегда будут иметь одинаковое напряжение, потому что они подключены к одному источнику питания. Однако для элементов, соединенных последовательно, сумма напряжений (падений напряжения) на отдельных элементах равна напряжению питания.

Этот закон можно сравнить с несколькими небольшими водопадами. Сумма высот вытекающей из них воды, должна быть равна высоте всего каскада водопадов. Это видно на картинке ниже — сумма высот, отмеченных оранжевым цветом, равна высоте, отмеченной желтым цветом:

Лучше всего закон Кирхгофа проверяется на практике. На этот раз подключите последовательно два резистора (1 кОм и 10 кОм) к батарее 9 В. Затем по очереди померяйте напряжение в трех местах:

Схема на макетной плате будет выглядеть так:

Самое главное — поставить щупы мультиметра в нужные места и правильно подключить батарею 9 В. Примеры измерений:

Измерение падения напряжения при R = 1k	Измерение падения напряжения при R = 10k	Измерение падения напряжения во всей цепи

Теперь проверим результаты, суммируя измеренные напряжения: 0,86 + 8,67=9,55. Точность до 0,02 В. Такую погрешность дают: сам мультиметр и используемые компоненты.

Что такое делитель напряжения?

Делитель напряжения — не что иное, как одно из практических применений вышеуказанных законов. На практике все очень просто — последовательно соединяем два резистора и запитываем их.

Напряжение на ножках каждого из них будет пропорционально меньше, но их сумма будет равна напряжению питания. Это не что иное, как иллюстрация действия второго закона Кирхгофа. Другими словами, эта система позволяет разделить напряжение питания, благодаря чему, мы можем получить, например, 6В от батареи 9В.

Это описывается следующей формулой:

Uвход — это напряжение, питающее наш делитель. В числитель ставится номинал резистора, на котором мы хотим узнать падение напряжения. Знаменатель — это сумма обоих сопротивлений. Такое подключение мы уже производили, поэтому повторяться сейчас не будем — самое главное запомнить формулу, которая позволяет рассчитать напряжение, которое должно появиться на резисторе.

Например, посчитаем значение напряжения, которое мы получаем на делителе, состоящем из резисторов 1 кОм и 220 Ом, питаемый от 3 В. Схема будет выглядеть так:

В этом случае расчет напряжения Uвыход будет выглядеть так:

Теперь сделайте свои собственные расчеты для делителя напряжения, состоящего из резисторов 1 кОм и 330 Ом, питаемых батарекой 9 В. Рассчитайте Uвыход на резисторе 1 кОм. Соберите такую ​​схему самостоятельно на макетной плате и измерьте напряжение. В случае проблем вернитесь к примеру выше.

Зачем нужен делитель напряжения?

В мире электроники популярны датчики, с помощью которых, измеряемые физические значения, считываются путем измерения сопротивления датчика, например, сопротивление аналогового датчика температуры зависит от температуры окружающей среды.

Микроконтроллеры (например, используемые в Arduino) не могут измерять изменения сопротивления. Однако они отлично умеют измерять напряжение.

На сегодняшний день такие делители напряжения в электросхемах не используются. Вы конечно можете использовать такой делитель для питания системы, которая требует 5 В от батареи 9 В. Но вы не должны использовать их для питания, например, средних моторов (хотя это иногда и кажется хорошей идеей), ведь от делителей напряжения невозможно получить большую силу тока! Для питания таких схем с моторами лучше использовать стабилизаторы напряжения, о которых будет рассказано в других статьях.

Что такое потенциометры?

Потенциометры представляют собой резисторы с регулируемым значением сопротивления. Поворачивая ручку потенциометра, мы влияем на его сопротивление, измеряемое между средним и крайним выводом. Примеры потенциометров:

Потенциометры на схемах представлены двумя способами (символ не имеет отношения к типу элемента):

В зависимости от исполнения корпуса, выводы или ножки могут быть расположены по-разному, но всегда легко выделить средний вывод, который является наиболее важным:

Потенциометры — это очень умные делители напряжения: ротор, из хорошо проводящего материала, движется по резестивному веществу с постоянным сопротивлением, разделяя его на два резистора. Поэтому схема потенциометра выглядит так:

Сумма сопротивлений двух резисторов, полученная таким образом, является постоянной, но величина резистора, на который подается напряжение, изменяется. Сопротивление между крайними выводами постоянно, средний вывод нашего резистора — переменное сопротивление.

Для облегчения понимания показан современный потенциометр в разборе:

Кроме того, потенциометр можно использовать как резистор с регулируемым сопротивлением — достаточно использовать один из крайних выводов и ручку. Теперь проверим теорию на практике.

Потенциометр — проверяем на практике

Вставьте потенциометр в макетную плату и измерьте сопротивление между центральным выводом и любым другим выводом. После поворота белой ручки (головки) потенциометра сопротивление должно измениться.

Измерения сопротивления потенциометра до поворота ручки.	Измерения сопротивления потенциометра после поворота ручки.

Теперь проверим, как потенциометр работает, т.е. делит напряжение. Подключите питание аккумулятора к крайним контактам (ножкам) элемента (полярность не имеет значения), а затем измерьте напряжение между средним контактом и любым крайним контактом. Не забудьте правильно настроить мультиметр. Через некоторое время поворачиваем белую головку (ручку) потенциометра и делаем второе измерение. Полученные результаты могут выглядеть так:

Измерение напряжения на потенциометре.	Повторное измерение напряжения.

Что такое внутреннее сопротивление?

Внутреннее сопротивление — это параметр, который является общим для каждого источника питания, но о нем часто забывают. Любой реальный источник напряжения можно в простейшем случае смоделировать, как последовательную комбинацию идеального источника и определенного сопротивления.

Такое сопротивление никому не нужно, но с этим ничего не поделать; производители могут только стараться поддерживать это сопротивление на минимально возможном уровне. Это связано с составом контактных сопротивлений, крышек батарей, выводов и т.д. Кроме того, сопротивление может зависеть от температуры, сроков эксплуатации элементов и других факторов.

Это сопротивление нельзя точно самим рассчитать и не пытайтесь измерить его мультиметром! Такую информацию может предоставить только производитель батареи. К счастью, это для нас сейчас не важно, самое главное — просто знать о существовании внутреннего сопротивления.

Наличие внутреннего сопротивления иллюстрирует очень простой опыт. Давайте измерим напряжение в цепи, при течении тока через резисторы 1 кОм и 10 кОм и без них. Вот очень простая схема измерения:

Резистор 1k подключен	Резистор 10 кОм подключен	Без резистора

Как вы можете видеть в приведенном выше примере, увеличивая ток от батареи, мы получаем более низкое напряжение. Это можно прекрасно объяснить так: чем меньше R1 (который представляет собой нагрузку) по сравнению с R2 (которое представляет собой внутреннее сопротивление), тем большее напряжение подается на R2. Для многих измерение без резистора может вызывать недоумение, потому что они думают, что это означает отсутствие сопротивления — это неправильное мышление.

Помните, что при зарядке аккумулятора слишком большим током (через резистор с низким сопротивлением), аккумулятор может нагреться и выйти из строя (может произойти утечка электролита)! При потреблении большого тока, используйте источник с достаточно низким внутренним сопротивлением и достаточно большой мощностью.

Как работают интегральные схемы стабилизации напряжения?

Наш эксперимент показал, что напряжение источника питания зависит от тока, потребляемого системой. Если потребляемый ток относительно высок, напряжение батареи может значительно упасть. Так как же работают интегральные схемы стабилизации питания, обеспечивающие стабильное значение напряжения независимо от нагрузки?

В случае интегральных схем стабилизации питания ситуация несколько иная: встроенная в них стабилизирующая схема постоянно сравнивает напряжение на выводах с напряжением, запрашиваемым пользователем, и «регулирует» его, если оно слишком низкое. Следовательно, внутреннее сопротивление таких источников питания может быть во много раз ниже, чем у даже больших батарей.

Вывод

Еще одна статья, касающаяся электронных компонентов, позади. Мы смогли изучить несколько эектронных компонентов, и даже успели обсудить важнейшие законы, управляющие миром электроники! Если вам нравятся наши статьи, то оставляйте свои комментарии. Ведь всю информацию, которую выкладываем на этом сайте, мы используем на своих уроках для работы детьми.

Источник