Предыдущая статья Следующая статья
Полный закон Ома для полной цепи
Тема называется: Полный закон Ома для полной цепи. В ней хотелось бы показать не только формулу этого великого закона, но и пояснить его суть. И так, закон Ома представляет собой формулу, которая показывает зависимость основных характеристик электрической цепи, а именно: напряжения (электродвижущей силы), электрического тока (потока заряженных частиц) и сопротивления (противодействие течению электронов в твёрдом проводнике).
Для лучшего понимания закона Ома, вначале давайте чётче определимся с понятием: «электрическая цепь». Говоря простыми словами, электрическая цепь представляет собой тот путь в электрической схеме, по которому протекают заряды (провода, электро - и радио - элементы, устройства и прочее). Электрическая цепь, естественно, начинается с источника электропитания. Электрические заряды представляют собой избыток электронов, что под действием внутренних факторов (электромагнитное поле, химические процессы, фотонные явления и т.д.) стремятся перейти на противоположную клемму этого источника электропитания.
Упрощенно выражаясь, силой стремления заряженных частиц перейти на противоположную сторону источника будет являться напряжение. Количество заряженных частиц (их поток), которое будет течь в электрической цепи — это электрический ток. А различные факторы, что создают преграды внутри проводников для потока заряженных частиц, препятствуя их движению, естественно будет сопротивлением. Кроме сопротивления общей внешней цепи существует и внутреннее сопротивление самого источника электропитания. Его также следует при необходимости учитывать в расчётах. Между этими электрическими характеристиками существует определённая, прямолинейная зависимость, которая и показана в законе Ома:
I=U/r+R, из которой можно вывести: U=I*(R+r); R+r=U/I; r=U/I-R
I — ток в электрической цепи (Амперы)
U — Напряжение (Вольты)
R — Сопротивление цепи (Омы)
r — внутреннее сопротивление источника питания (Омы)
Полный закон Ома для полной цепи звучит так: сила тока в электрической цепи будет прямо пропорциональна напряжению приложенного к этой цепи, и обратно пропорциональна сумме внутреннего сопротивления источника электропитания и общему сопротивления всей цепи.
При помощи полного закона Ома для полной цепи можно вычислить общие значения напряжения на клеммах источника электропитания, общий ток (потребляемый этой цепью) и суммарное сопротивление всей цепи. А что же делать, если нам необходимо узнать эти основные электрические характеристики в определённых частях цепи? Применить этот закон к конкретной части цепи (выбросив из формулы внутреннее сопротивление источника электропитания): I=U/R
Любую электрическую схему (любой сложности) можно представить в виде простых путей, по которым перемещаются электроны. Взяв любой такой участок и определив его двумя точками, к нему смело можно применять закон Ома. На этих точках будет своё падение напряжения, своё внутреннее сопротивление и свой ток. Зная значения любых двух характеристик, по закону Ома всегда можно вычислить третье.
Выше мы рассматривали закон Ома для постоянного тока. А какой вид примет формула для переменного тока? Прежде чем её привести, давайте охарактеризуем этот самый переменный ток. Это движение заряженных частиц, которое периодически изменяется в направлении и значении. В отличие от постоянного тока, переменному току свойственно наличие дополнительных факторов, которые порождают ещё один вид сопротивления. Такое сопротивление называется реактивным (обычное сопротивление проводников является активным). Реактивное сопротивление свойственно емкостям (конденсаторам) и индуктивностям (катушкам).
Закон Ома для переменного тока будет иметь такой вид: I=U/Z
I — ток в электрической цепи
U — Напряжение
Z — Комплексное сопротивление
Комплексное сопротивление состоит из суммы активных и реактивных сопротивлений. Если в схеме с переменным током имеются только лишь активные сопротивления, то к ней применяют обычную формулу закона Ома, что приведена выше (для постоянного тока). Когда в схеме присутствуют ещё индуктивности и емкости, то комплексное сопротивление вычисляется так:
Z = R + 1/jfC + jfL
R — активное сопротивление (Омы)
j — мнимая единица (число, квадрат которого равен -1)
f — циклическая частота в герцах (в нашем случае частота сети)
C — величина ёмкости (фарады)
L - величина индуктивности (генри)
На практике (обычная работа электрика) при использовании закона Ома для переменного тока эту формулу редко используют. Обычно тестером или клещами измеряют ток в переменной цепи, и, зная напряжение, вычисляют комплексное сопротивление (если оно нужно).
На этом и завершу тему: Полный закон Ома для полной цепи.
P.S. Как говорится в народной мудрости: не знаешь закона Ома, сиди дома.
Источник: http://electrohobby.ru
