Закон ома для параллельного соединения

Закон ома для параллельного соединения

Последовательное и параллельное соединение проводников


Как работает сервис Содержание Проводники в электрических цепях могут соединяться как последовательным, так и параллельным способами. В условиях последовательного соединения проводников (рис. 1.9.1) сила тока во всех проводниках одинакова: I1 =I2=I. Рисунок 1.9.1. Последовательное соединение проводников.

Опираясь на закон Ома, можно заявить, что напряжения U1 и U2 на проводниках равняются следующим выражениям: U1=IR1, U2=IR2.

Общее напряжение U на обоих проводниках эквивалентно сумме напряжений U1 и U2: U=U1+U2=I(R1+R2)=IR, где R является электрическим сопротивлением всей цепи.

Из этого следует, что общее сопротивление R равняется сумме сопротивлений на входящих в данную цепь отдельных проводников: R=R1+R2. Данный результат применим для любого количества последовательно соединенных проводников.

В условиях параллельного соединения (рис. 1.9.2) напряжения U1 и U2 на обоих проводниках эквивалентны друг другу, из чего следует: U1=U2=U.

Совокупность существующих в обоих проводниках токов I1+I2 равняется значению тока в неразветвленной цепи, то есть: I=I1 + I2.

Нужна помощь преподавателя? Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание Данный результат исходит из того, что заряды не могут копиться в точках разветвления, то есть в узлах A и B, цепи постоянного тока.

Так, например, узлу A за время Δt сообщается заряд IΔt, а уходит из узла за то же время зарядI1Δt+I2Δt.

Таким образом, подтверждается выражение I=I1 + I2. Рисунок 1.9.2. Параллельное соединение проводников. Опираясь на закон Ома, запишем для каждой ветви: I1=UR1, I2=UR2, I=UR, где R является электрическим сопротивлением всей цепи, получим 1R=1R1+1R2 В условиях параллельного соединения проводников обратная общему сопротивлению цепи величина, равняется сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Полученный вывод может быть применим для любого количества включенных параллельно проводников. Формулы для последовательного и параллельного соединений проводников дают возможность во многих случаях рассчитывать сопротивление сложной цепи, которая состоит из многих резисторов.

На рис. 1.9.3 проиллюстрирована подобная сложная цепь и указана последовательность необходимых для расчета вычислений. Рисунок 1.9.3. Расчет сопротивления сложной цепи.

Сопротивления всех проводников указаны в омах (Ом).

Стоит акцентировать внимание на том факте, что далеко не каждая сложная цепь, состоящая из проводников с разными сопротивлениями, может быть рассчитана с использованием формул для последовательного и параллельного соединений.

На рис. 1.9.4 изображена электрическая цепь, которую рассчитать данным методом не получится.

Рисунок 1.9.4. Пример электрической цепи, не сводящейся к комбинации последовательно и параллельно соединенных проводников.

Аналогичные иллюстрированной на рисунке 1.9.4 цепи, так же, как и цепи с разветвлениями, содержащие более одного источника, можно рассчитать, используя правила Кирхгофа.

Последовательное и параллельное соединение. Применение и схемы

В электрических цепях элементы могут соединяться по различным схемам, в том числе они имеют последовательное и параллельное соединение.При таком соединении проводники соединяются друг с другом последовательно, то есть, начало одного проводника будет соединяться с концом другого. Основная особенность данного соединения заключается в том, что все проводники принадлежат одному проводу, нет никаких разветвлений.

Через каждый из проводников будет протекать один и тот же электрический ток. Но суммарное напряжение на проводниках будет равняться вместе взятым напряжениям на каждом из них.Рассмотрим некоторое количество резисторов, соединенных последовательно. Так как нет разветвлений, то количество проходящего заряда через один проводник, будет равно количеству заряда, прошедшего через другой проводник.

Силы тока на всех проводниках будут одинаковыми. Это основная особенность данного соединения.Это соединение можно рассмотреть иначе. Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором.Ток на эквивалентном резисторе будет совпадать с общим током, протекающим через все резисторы.

Эквивалентное общее напряжение будет складываться из напряжений на каждом резисторе.

Это является разностью потенциалов на резисторе.Последовательное соединение используется, когда нужно целенаправленно включать или выключать какой-либо прибор, выключатель соединяют с ним по последовательной схеме.

Например, электрический звонок будет звенеть только тогда, когда он будет последовательно соединен с источником и кнопкой. Согласно первому правилу, если электрический ток отсутствует хотя бы на одном из проводников, то его не будет и на других проводниках.

И наоборот, если ток имеется хотя бы на одном проводнике, то он будет и на всех других проводниках. Также работает карманный фонарик, в котором есть кнопка, батарейка и лампочка. Все эти элементы необходимо соединить последовательно, так как нужно, чтобы фонарик светил, когда будет нажата кнопка.Иногда последовательное соединение не приводит к нужным целям.

Например, в квартире, где много люстр, лампочек и других устройств, не следует все лампы и устройства соединять последовательно, так как никогда не требуется одновременно включать свет в каждой из комнат квартиры. Для этого последовательное и параллельное соединение рассматривают отдельно, и для подключения осветительных приборов в квартире применяют параллельный вид схемы.В этом виде схемы все проводники соединяются параллельно друг с другом. Все начала проводников объединены в одну точку, и все концы также соединены вместе.

Рассмотрим некоторое количество однородных проводников (резисторов), соединенных по параллельной схеме.Этот вид соединения является разветвленным.

В каждой ветви содержится по одному резистору. Электрический ток, дойдя до точки разветвления, разделяется на каждый резистор, и будет равняться сумме токов на всех сопротивлениях. Напряжение на всех элементах, соединенных параллельно, является одинаковым.Все резисторы можно заменить одним эквивалентным резистором.

Если воспользоваться законом Ома, можно получить выражение сопротивления.

Если при последовательном соединении сопротивления складывались, то при параллельном будут складываться величины обратные им, как записано в формуле выше.Если рассматривать соединения в бытовых условиях, то в квартире лампы освещения, люстры должны быть соединены параллельно. Если их соединить последовательно, то при включении одной лампочки мы включим все остальные.

При параллельном же соединении мы можем, добавляя соответствующий выключатель в каждую из ветвей, включать соответствующую лампочку по мере желания.

При этом такое включение одной лампы не влияет на остальные лампы.Все электрические бытовые устройства в квартире соединены параллельно в сеть с напряжением 220 В, и подключены к распределительному щитку.

Другими словами, параллельное соединение используется при необходимости подключения электрических устройств независимо друг от друга. Последовательное и параллельное соединение имеют свои особенности.

Существуют также смешанные соединения.Последовательное и параллельное соединение, рассмотренное ранее, было справедливо для величин напряжения, сопротивления и силы тока, являющихся основными.

Работа тока определяется по формуле:А = I х U х t, где А – работа тока, t – время течения по проводнику.Для определения работы при последовательной схеме соединения, необходимо заменить в первоначальном выражении напряжение. Получаем:А=I х (U1 + U2) х tРаскрываем скобки и получаем, что на всей схеме работа определяется суммой на каждой нагрузке.Точно также рассматриваем параллельную схему соединения. Только меняем уже не напряжение, а силу тока.

Получается результат:А = А1+А2При рассмотрении формулы мощности участка цепи снова необходимо пользоваться формулой:Р=U х IПосле аналогичных рассуждений выходит результат, что последовательное и параллельное соединение можно определить следующей формулой мощности:Р=Р1 + Р2Другими словами, при любых схемах общая мощность равна сумме всех мощностей в схеме. Этим можно объяснить, что не рекомендуется включать в квартире сразу несколько мощных электрических устройств, так как проводка может не выдержать такой мощности.После перегорания одной лампы в гирлянде можно определить вид схемы соединения.

Если схема последовательная, то не будет гореть ни одной лампочки, так как сгоревшая лампочка разрывает общую цепь.

Чтобы выяснить, какая именно лампочка сгорела, нужно проверять все подряд. Далее, заменить неисправную лампу, гирлянда будет функционировать.При применении параллельной схемы соединения гирлянда будет продолжать работать, даже если одна или несколько ламп сгорели, так как цепь не разорвана полностью, а только один небольшой параллельный участок.

Для восстановления такой гирлянды достаточно увидеть, какие лампы не горят, и заменить их.При последовательной схеме возникает такая картина: заряды от положительного полюса источника питания идут только на наружные пластины крайних конденсаторов.

, находящиеся между ними, передают заряд по цепи. Этим объясняется появление на всех пластинах равных зарядов с разными знаками. Исходя из этого, заряд любого конденсатора, соединенного по последовательной схеме, можно выразить такой формулой:qобщ= q1 = q2 = q3Для определения напряжения на любом конденсаторе, необходима формула:U= q/СГде С — емкость.

Суммарное напряжение выражается таким же законом, который подходит для сопротивлений. Поэтому получаем формулу емкости:С= q/(U1 + U2 + U3)Чтобы сделать эту формулу проще, можно перевернуть дроби и заменить отношение разности потенциалов к заряду емкости. В результате получаем:1/С= 1/С1 + 1/С2 + 1/C3Немного иначе рассчитывается параллельное соединение конденсаторов.Общий заряд вычисляется как сумма всех зарядов, накопившихся на пластинах всех конденсаторов.
В результате получаем:1/С= 1/С1 + 1/С2 + 1/C3Немного иначе рассчитывается параллельное соединение конденсаторов.Общий заряд вычисляется как сумма всех зарядов, накопившихся на пластинах всех конденсаторов. А величина напряжения также вычисляется по общим законам.

В связи с этим формула суммарной емкости при параллельной схеме соединения выглядит так:С= (q1 + q2 + q3)/UЭто значение рассчитывается как сумма каждого прибора в схеме:С=С1 + С2 + С3В электрической схеме участки цепи могут иметь и последовательное и параллельное соединение, переплетающихся между собой.

Но все законы, рассмотренные выше для отдельных видов соединений, справедливы по-прежнему, и используются по этапам.Сначала нужно мысленно разложить схему на отдельные части.

Для лучшего представления ее рисуют на бумаге. Рассмотрим наш пример по изображенной выше схеме.Удобнее всего ее изобразить, начиная с точек Б и В.

Они расставляются на некотором расстоянии между собой и от края листа бумаги.

С левой стороны к точке Б подключается один провод, а справа отходят два провода.

Точка В наоборот, слева имеет две ветки, а после точки отходит один провод.Далее нужно изобразить пространство между точками.

По верхнему проводнику расположены 3 сопротивления с условными значениями 2, 3, 4.

Снизу будет идти ток с индексом 5. Первые 3 сопротивления включены в схему последовательно, а пятый резистор подключен параллельно.Остальные два сопротивления (первый и шестой) подключены последовательно с рассматриваемым нами участком Б-В.

Поэтому схему дополняем 2-мя прямоугольниками по сторонам от выбранных точек.

  1. Первая формула для последовательного вида соединения.
  2. Далее, для параллельной схемы.
  3. И окончательно для последовательной схемы.

Аналогичным образом можно разложить на отдельные схемы любую сложную схему, включая соединения не только проводников в виде сопротивлений, но и конденсаторов. Чтобы научиться владеть приемами расчета по разным видам схем, необходимо потренироваться на практике, выполнив несколько заданий.Рубрика

Закон Ома — подробное объяснение.

Как применяется закон Ома, электротехника ТОЭ

4 ноября 20212,4 тыс.

прочитали2 мин.4,7 тыс. просмотр публикацииУникальные посетители страницы2,4 тыс. прочитали до концаЭто 52% от открывших публикацию2 минуты — среднее время чтенияОдин из основных законов, используемый при расчете электрических цепях – это закон Ома.В сегодняшней статье поговорим о законе Ома.

Этот закон является одним из самых важных законов электротехники, теории цепей и физики в целом. С электрическим током, напряжением и электрическим сопротивлением мы уже ознакомились в предыдущих статьях.

Для того, чтобы по проводнику начал протекать электрический ток, необходимо к концам проводника приложить напряжение, т. е. создать разность потенциалов. Рассмотрим участок цепи, состоящий из одного резистора, к концам которого приложено напряжение.Если подать напряжение на резистор, то через него потечет электрический ток.
Рассмотрим участок цепи, состоящий из одного резистора, к концам которого приложено напряжение.Если подать напряжение на резистор, то через него потечет электрический ток. Ток через резистор потечет от большего потенциала к меньшему (в данном случае стрелкой под напряжением мы указали, что потенциал в точке 1 больше потенциала в точке 2).Или эту же самую схему, можно представить еще раз, но указать не напряжение U, а ЭДС Е.Только источник ЭДС Е будет направлен от точки 2 к точке 1 (так как ранее мы сказали, что φ1 больше чем φ2).

А у ЭДС “+” всегда больше чем “-“. Поэтому “плюсом” ЭДС Е подключим к точке 1, а “минусом” к точке 2.Вернемся к рисунку 1.Разность потенциалов на концах проводника запишется: U12=фи1-фи2Чем больше напряжение U12, тем больше будет ток, т.

е. тем большую скорость движения приобретут частицы. Но любой проводник будет оказывать сопротивление протекающему по нему току. Сила тока будет зависеть от сопротивления проводника.

Чем больше сопротивление, тем меньше сила тока в проводнике. Если этот проводник состоит из участка провода, то его сопротивление будет зависеть от длины провода, площади сечения и удельного сопротивления.Сила тока, обратно пропорциональна сопротивлению проводника по которому протекает ток.Закон Ома звучит следующим образом: ток на участке электрической цепи (в данном случае в ветви с резистором), не содержащем источников энергии, прямо пропорционален приложенному к этому участку напряжению, и обратно пропорционален сопротивлению этого участка (рисунок 1).В случае же если участок электрической цепи, в данном случае ветвь, содержит источник энергии Е и сопротивление R:Будем считать, что ток течет от точки 1 к точке 2 ( это условно положительное направление тока)Запишем закон Ома для этого участка цепи.

Ток всегда течет от большего потенциала к меньшему (фи1>фи2), тогдаВ данном выражении потенциал от которого течет ток (φ1) берется со знаком “+”, а потенциал к которому течет ток, берется со знаком “-”.

Поэтому φ2 записан со знаком “-”. ЭДС берется со знаком “+”, если его действие совпадает с направлением тока (в данном случае I и E сонаправлены, поэтому ЭДС E взяли с “плюсом”). А в знаменателе выражения закона Ома для тока I, записывается сопротивление этого участка R.Рассмотрим еще одну цепь (замкнутую), в которой есть ЭДС E с внутренним сопротивлением r0.

К этому источнику с внутренним сопротивлением подключается резистор сопротивлением R.В данной цепи сопротивление r0 и R включены последовательно и ток I через них протекает один и тот же.Общее сопротивление цепи при последовательном соединении запишется:Rобщ=r0+RТогда по закону Ома:В знаменателе этого выражения общее сопротивление цепи (или участка цепи) по которой протекает ток (в данном случае сопротивление этого участка состоит из последовательно включенных сопротивлений r0 и R).А в числителе записан источник ЭДС E со знаком “+”, т. к. действие источника совпадает с направлением тока.Полученное выражение представляет собой закон Ома для полной цепи: Ток в цепи прямо пропорционален ЭДС, действующей в цепи, и обратно пропорционален полному сопротивлению цепи.О правилах Кирхгофа и законе Джоуля-Ленца мы поговорим далее.Если понравилась статья, и не пропускайте новые публикации.Читайте также:1.

2.

Физика. 10 класс

Физика, 10 классУрок 29. Закон Ома для участка цепи. Соединения проводниковПеречень вопросов, рассматриваемых на уроке:

  • условия, необходимые для существования электрического тока;
  • формула расчета сопротивления проводника с учетом свойств материала проводника и его геометрических размеров;
  • типы соединений проводников и формулы расчета параметров электрической цепи для каждого типа.
  • закон Ома для участка цепи;
  • постоянный электрический ток;

Глоссарий по теме.Сила тока I — скалярная величина, равная отношению заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени t, в течение которого шёл ток.Постоянный ток — электрический ток, не изменяющийся со временем.Последовательное соединение проводников.При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений. Все проводники включают в цепь поочередно друг за другом.

Параллельное соединение проводников.При параллельном соединении концы проводников присоединены к одной и той же паре точек.Смешанное соединение проводников — это такое соединение, когда в цепи присутствует и последовательное, и параллельное соединение.Узел – это точка электрической цепи, где сходится не менее трех ветвей. Свойство проводника ограничивать силу тока в цепи, то есть противодействовать электрическому току, называют электрическим сопротивлением проводника. Резистор или проводник-элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления.Основная и дополнительная литература по теме урока:1.

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017.

– С. 335 – 340.2. Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. — М.: Дрофа, 2009. – С. 105 – 109.3.

Элементарный учебник физики. Учебное пособие в 3 томах под редакцией академика Ландсберга Г.С.: Т.2.

Электричество и магнетизм. – 12-е изд.

– М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. С. 110 – 115.4. Тульчинский М.Е. Качественные задачи по физике в средней школе. Пособие для учителей. Изд. 4-е, переработ.

и доп. М. «Просвещение», 1972. С. 83 – 87.5. Савельев И.В. Курс общей физики, том II.

Электричество. М.: Изд. «Наука», 1970 г. С. 108.Открытые электронные ресурсы:Теоретический материал для дополнительного изученияСложно представить нашу жизнь без электрического тока.

Каждый день, не задумываясь, мы используем различные электрические приборы, в основе работы которых лежат простые и сложные электрические цепи.

Какому закону подчиняются основные параметры электрических цепей? Как рассчитать эти цепи, чтобы приборы работали исправно?Вы уже знаете, электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.Для возникновения и существования электрического тока в проводнике необходимо:

  • наличие свободных заряженных частиц;
  • сила, действующая на них в определённом направлении, то есть наличие электрического поля в проводнике.

Различают следующие действия электрического тока:

  • химическое ;
  • тепловое ;
  • магнитное .

Постоянный ток — электрический ток, у которого сила тока и направление не изменяются со временем.Сила тока I равна отношению электрического заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения t: За направление электрического тока условно выбрано направление движения положительно заряженных частиц, то естьв сторону, противоположную направлению движения электронов.Для каждого проводника – твердого, жидкого и газообразного – существует определённая зависимость силы тока от приложенной разности потенциалов (напряжения) на концах проводника.

Эту зависимость выражает, так называемая, вольт-амперная характеристика проводника.Для широкого класса проводников (в т. ч. металлов ) при неизменной температуре справедлив закон Ома для участка цепи:Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка цепи: Закон имеет простую форму, но доказать экспериментально его справедливость довольно трудно.Закон Ома является основой всей электротехники постоянных токов.

Из закона Ома вытекает, что замыкать обычную осветительную сеть проводником малого сопротивления опасно.Основная электрическая характеристика проводника – сопротивление.

От этой величины зависит сила тока в проводнике при заданном напряжении.

Причиной электрического сопротивления является взаимодействие электронов при их движении по проводнику с ионами кристаллической решетки.

Сопротивление проводника зависит от свойств материала проводника и его геометрических размеров. Электрическое сопротивление металлов прямо пропорционально длине проводника и обратно пропорционально площади его поперечного сечения: где величина ρ – удельное сопротивление проводника — величина, зависящая от рода вещества и его состояния (от температуры в первую очередь).

Удельное сопротивление веществ приводятся в справочных таблицах.Омметр – прибор для измерения сопротивления.От источника тока энергия может быть передана по проводам к устройствам, потребляющим энергию. Для этого составляют электрические цепи различной сложности. Различают последовательное, параллельное, смешанное соединения проводников.Последовательное соединение проводников.

При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений. Все проводники включают в цепь поочередно друг за другом. Главная особенность последовательного соединения заключается в том, что через все проводники протекает одинаковый ток.

Если через один проводник протекает ток определенной величины, то такой же ток протекает и через все остальные. Если хотя бы в одном проводнике отсутствует ток, то он обязательно отсутствует и во всех остальных.

Напряжение на концах последовательно соединенных проводников складывается. Полное сопротивление всего участка цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений всех проводников.Последовательное соединениеФизическая величинаФормулаСила токаI = I1 = I2 Напряжение U = U1 + U2Сопротивление R = R1 + R2Параллельное соединение проводников. При параллельном соединении концы проводников присоединены к одной и той же паре точек.Параллельное соединениеФизическая величинаФормулаСила токаI = I1 + I2Напряжение U = U1 = U2Сопротивление Узел – это точка электрической цепи, где сходится не менее трех ветвей.

Узел обозначается на схеме жирной точкой в том месте, где ветви соединяются между собой.Смешанное соединение проводников.Смешанным соединением проводников называют такое соединение, при котором в цепи присутствует и последовательное, и параллельное соединение.Метод эквивалентных преобразований заключается в том, что электрическую цепь или ее часть заменяют более простой по структуре электрической цепью. При этом токи и напряжения в непреобразованной части цепи должны оставаться неизменными, т.е.

такими, какими они были до преобразования. В результате преобразований расчет цепи упрощается и часто сводится к элементарным арифметическим операциям.Расчет сопротивления сложной цепи:Рези́стор или проводник — пассивный элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления.Примеры и разбор решения заданий1. Выберите один из 3 вариантов ответа:При параллельном соединении проводников.1) напряжение зависит от сопротивления на данном участке цепи2) напряжение везде разное3) напряжение везде одинаковое Ответ: 3) напряжение везде одинаковое.2.

На участке цепи, изображенном на рисунке, сопротивление каждого из резисторов равно 24 Ом.

Чему равно полное сопротивление участка при замкнутом ключе К?Решение.После замыкания ключа схема будет представлять собой параллельное соединение резистора с двумя последовательно соединенными резисторами.Полное сопротивление участка при замкнутом ключе равно (R+R)R/((R+R) + R) = 2R/3 = 16 Ом.Ответ: 16 Ом.
Чему равно полное сопротивление участка при замкнутом ключе К?Решение.После замыкания ключа схема будет представлять собой параллельное соединение резистора с двумя последовательно соединенными резисторами.Полное сопротивление участка при замкнутом ключе равно (R+R)R/((R+R) + R) = 2R/3 = 16 Ом.Ответ: 16 Ом.

Соединения проводников

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Есть два основных способа соединения проводников друг с другом — это последовательное и параллельное соединения. Различные комбинации последовательного и параллельного соединений приводят к смешанному соединению проводников.

Мы будем изучать свойства этих соединений, но сначала нам понадобится некоторая вводная информация. Проводник, обладающий сопротивлением , мы называем резистором и изображаем следующим образом (рис.

1): Рис. 1. Резистор Напряжение на резисторе — это разность потенциалов стационарного электрического поля между концами резистора. Между какими именно концами? В общем-то, это неважно, но обычно удобно согласовывать разность потенциалов с направлением тока. Ток в цепи течёт от «плюса» источника к «минусу».

В этом направлении потенциал стационарного поля убывает. Напомним ещё раз, почему это так.

Пусть положительный заряд перемещается по цепи из точки в точку , проходя через резистор (рис. 2): Рис. 2. Стационарное поле совершает при этом положительную работу .

Так как и , то и , т. е. . Поэтому напряжение на резисторе мы вычисляем как разность потенциалов в направлении тока: .

Сопротивление подводящих проводов обычно пренебрежимо мало; на электрических схемах оно считается равным нулю. Из закона Ома следует тогда, что потенциал не меняется вдоль провода: ведь если и , то . (рис. 3): Рис. 3. Таким образом, при рассмотрении электрических цепей мы пользуемся идеализацией, которая сильно упрощает их изучение.

А именно, мы считаем, что потенциал стационарного поля изменяется лишь при переходе через отдельные элементы цепи, а вдоль каждого соединительного провода остаётся неизменным. В реальных цепях потенциал монотонно убывает при движении от положительной клеммы источника к отрицательной. При последовательном соединении проводников конец каждого проводника соединяется с началом следующего за ним проводника.

Рассмотрим два резистора и , соединённых последовательно и подключённых к источнику постоянного напряжения (рис. 4). Напомним, что положительная клемма источника обозначается более длинной чертой, так что ток в данной схеме течёт по часовой стрелке.

Рис. 4. Последовательное соединение Сформулируем основные свойства последовательного соединения и проиллюстрируем их на этом простом примере. 1. При последовательном соединении проводников сила тока в них одинакова.

В самом деле, через любое поперечное сечение любого проводника за одну секунду будет проходить один и тот же заряд. Ведь заряды нигде не накапливаются, из цепи наружу не уходят и не поступают в цепь извне. 2. Напряжение на участке, состоящем из последовательно соединённых проводников, равно сумме напряжений на каждом проводнике.

2. Напряжение на участке, состоящем из последовательно соединённых проводников, равно сумме напряжений на каждом проводнике. Действительно, напряжение на участке — это работа поля по переносу единичного заряда из точки в точку ; напряжение на участке — это работа поля по переносу единичного заряда из точки в точку . Складываясь, эти две работы дадут работу поля по переносу единичного заряда из точки в точку , то есть напряжение на всём участке: Можно и более формально, без всяких словесных объяснений: 3.

Сопротивление участка, состоящего из последовательно соединённых проводников, равно сумме сопротивлений каждого проводника. Пусть — сопротивление участка . По закону Ома имеем: что и требовалось.

Можно дать интуитивно понятное объяснение правила сложения сопротивлений на одном частном примере. Пусть последовательно соединены два проводника из одинакового вещества и с одинаковой площадью поперечного сечения , но с разными длинами и . Сопротивления проводников равны: Эти два проводника образуют единый проводник длиной и сопротивлением Но это, повторяем, лишь частный пример.

Сопротивления будут складываться и в самом общем случае — если различны также вещества проводников и их поперечные сечения.

Доказательство этого даётся с помощью закона Ома, как показано выше. Наши доказательства свойств последовательного соединения, приведённые для двух проводников, переносятся без существенных изменений на случай произвольного числа проводников.

При параллельном соединении проводников их начала подсоединяются к одной точке цепи, а концы — к другой точке.

Снова рассматриваем два резистора, на сей раз соединённые параллельно (рис.

5). Рис. 5. Параллельное соединение Резисторы подсоединены к двум точкам: и . Эти точки называются узлами или точками разветвления цепи.

Параллельные участки называются также ветвями; участок от к (по направлению тока) называется неразветвлённой частью цепи. Теперь сформулируем свойства параллельного соединения и докажем их для изображённого выше случая двух резисторов. 1. Напряжение на каждой ветви одинаково и равно напряжению на неразветвлённой части цепи.

В самом деле, оба напряжения и на резисторах и равны разности потенциалов между точками подключения: Этот факт служит наиболее отчётливым проявлением потенциальности стационарного электрического поля движущихся зарядов. 2. Сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме сил токов в каждой ветви.

Пусть, например, в точку за время из неразветвлённого участка поступает заряд .

За это же время из точки к резистору уходит заряд , а к резистору — заряд . Ясно, что . В противном случае в точке накапливался бы заряд, меняя потенциал данной точки, что невозможно (ведь ток постоянный, поле движущихся зарядов стационарно, и потенциал каждой точки цепи не меняется со временем).

Тогда имеем: что и требовалось. 3. Величина, обратная сопротивлению участка параллельного соединения, равна сумме величин, обратных сопротивлениям ветвей.

Пусть — сопротивление разветвлённого участка .

Напряжение на участке равно ; ток, текущий через этот участок, равен . Поэтому: Сокращая на , получим: (1) что и требовалось. Как и в случае последовательного соединения, можно дать объяснение данного правила на частном примере, не обращаясь к закону Ома.

Пусть параллельно соединены проводники из одного вещества с одинаковыми длинами , но разными поперечными сечениями и . Тогда это соединение можно рассматривать как проводник той же длины , но с площадью сечения . Имеем: Приведённые доказательства свойств параллельного соединения без существенных изменений переносятся на случай любого числа проводников.

Из соотношения (1) можно найти : (2) К сожалению, в общем случае параллельно соединённых проводников компактного аналога формулы (2) не получается, и приходится довольствоваться соотношением (3) Тем не менее, один полезный вывод из формулы (3) сделать можно. Именно, пусть сопротивления всех резисторов одинаковы и равны . Тогда: откуда Мы видим, что сопротивление участка из параллельно соединённых одинаковых проводников в раз меньше сопротивления одного проводника.

Смешанное сединение проводников, как следует из названия, может являться совокупностью любых комбинаций последовательного и параллельного соединений, причём в состав этих соединений могут входить как отдельные резисторы, так и более сложные составные участки. Расчёт смешанного соединения опирается на уже известные свойства последовательного и параллельного соединений. Ничего нового тут уже нет: нужно только аккуратно расчленить данную схему на более простые участки, соединённые последовательно или параллельно.

Рассмотрим пример смешанного соединения проводников (рис. 6). Рис. 6. Смешанное соединение Пусть В, Ом, Ом, Ом, Ом, Ом. Найдём силу тока в цепи и в каждом из резисторов.

Наша цепь состоит из двух последовательно соединённых участков и .

Сопротивление участка : Ом. Участок является параллельным соединением: два последовательно включённых резистора и подключены параллельно к резистору . Тогда: Ом. Сопротивление цепи: Ом. Теперь находим силу тока в цепи: A.

Для нахождения тока в каждом резисторе вычислим напряжения на обоих участках: B; B. (Заметим попутно, что сумма этих напряжений равна В, т. е. напряжению в цепи, как и должно быть при последовательном соединении.) Оба резистора и находятся под напряжением , поэтому: A; A.

(В сумме имеем А, как и должно быть при параллельном соединении.) Сила тока в резисторах и одинакова, так как они соединены последовательно: А. Стало быть, через резистор течёт ток A.

Параллельное соединение резисторов. Калькулятор для расчета

» » 26.01.201505.05.2021 Параллельное соединение резисторов — одно из двух видов электрических соединений, когда оба вывода одного резистора соединены с соответствующими выводами другого резистора или резисторов. Зачастую или параллельно для того, чтобы создать более сложные электронные схемы.

Схема параллельного соединения показан на рисунке ниже.

При параллельном соединении резисторов, напряжение на всех резисторах будет одинаковым, а протекающий через них ток будет пропорционален их сопротивлению: Общее сопротивление нескольких резисторов соединенных параллельно определяется по следующей формуле: Паяльная станция 2 в 1 с ЖК-дисплеем Мощность: 800 Вт, температура: 100.480 градусов, поток возду.
При параллельном соединении резисторов, напряжение на всех резисторах будет одинаковым, а протекающий через них ток будет пропорционален их сопротивлению: Общее сопротивление нескольких резисторов соединенных параллельно определяется по следующей формуле: Паяльная станция 2 в 1 с ЖК-дисплеем Мощность: 800 Вт, температура: 100.480 градусов, поток возду.

Подробнее Ток, протекающий через отдельно взятый резистор, согласно , можно найти по формуле: При разработке устройства, возникла необходимость установить резистор с сопротивлением 8 Ом. Если мы просмотрим весь номинальный ряд стандартных значений резисторов, то мы увидим, что резистора с сопротивлением в 8 Ом в нем нет.

Выходом из данной ситуации будет использование двух параллельно соединенных резисторов. Эквивалентное значение сопротивления для двух резисторов соединенных параллельно рассчитывается следующим образом: Данное уравнение показывает, что если R1 равен R2, то сопротивление R составляет половину сопротивления одного из двух резисторов.

При R = 8 Ом, R1 и R2 должны, следовательно, иметь значение 2 × 8 = 16 Ом.

Теперь проведем проверку, рассчитав общее сопротивление двух резисторов: Таким образом, мы получили необходимое сопротивление 8 Ом, соединив параллельно два резистора по 16 Ом. Найти общее сопротивление R из трех параллельно соединенных резисторов: Общее сопротивление R рассчитывается по формуле: Этот метод расчета может быть использованы для расчета любого количества отдельных сопротивлений соединенных параллельно.

Один важный момент, который необходимо запомнить при расчете параллельно соединенных резисторов – это то, что общее сопротивление всегда будет меньше, чем значение наименьшего сопротивления в этой комбинации.

Более сложные соединения резисторов могут быть рассчитаны путем систематической группировки резисторов. На рисунке ниже необходимо посчитать общее сопротивление цепи, состоящей из трех резисторов:

Для простоты расчета, сначала сгруппируем резисторы по параллельному и последовательному типу соединения.

Резисторы R2 и R3 соединены последовательно (группа 2). Они в свою очередь соединены параллельно с резистором R1 (группа 1). Последовательное соединение резисторов группы 2 вычисляется как сумма сопротивлений R2 и R3: В результате мы упрощаем схему в виде двух параллельных резисторов.

Теперь общее сопротивление всей схемы можно посчитать следующим образом: Расчет более сложных соединений резисторов можно выполнить используя законы Кирхгофа.

Общий ток I протекающий в цепи параллельных резисторов равняется сумме отдельных токов, протекающих во всех параллельных ветвях, причем ток в отдельно взятой ветви не обязательно должен быть равен току в соседних ветвях. Несмотря на параллельное соединение, к каждому резистору приложено одно и то же напряжение.

А поскольку величина сопротивлений в параллельной цепи может быть разной, то и величина протекающего тока через каждый резистор тоже будет отличаться (по определению закона Ома).

Рассмотрим это на примере двух параллельно соединенных резисторов. Ток, который течет через каждый из резисторов ( I1 и I2 ) будет отличаться друг от друга поскольку сопротивления резисторов R1 и R2 не равны. Однако мы знаем, что ток, который поступает в цепь в точке «А» должен выйти из цепи в точке «B» .

Правило Кирхгофа гласит:

«Общий ток, входящий в цепь равен току выходящему из цепи»

. Таким образом, протекающий общий ток в цепи можно определить как: I = I1 + I2 Затем с помощью закона Ома можно вычислить ток, который протекает через каждый резистор: Ток, протекающий в R1 = U ÷ R1 = 12 ÷ 22 кОм = 0,545 мА Ток, протекающий в R 2 = U ÷ R2 = 12 ÷ 47 кОм = 0,255 мА Таким образом, общий ток будет равен: I = 0,545 мА + 0,255 мА = 0,8 мА Это также можно проверить, используя закон Ома: I = U ÷ R = 12 В ÷ 15 кОм = 0,8 мА (то же самое) где 15кОм — это общее сопротивление двух параллельно соединенных резисторов (22 кОм и 47 кОм) И в завершении хочется отметить, что большинство современных резисторов маркируются цветными полосками и назначение ее можно узнать . Чтобы быстро вычислить общее сопротивление двух и более резисторов, соединенных параллельно, вы можете воспользоваться следующим онлайн калькулятором: Когда два или более резистора соединены так, что оба вывода одного резистора соединены с соответствующими выводами другого резистора или резисторов, то говорят, что они соединены между собой параллельно.

Напряжение на каждом резисторе внутри параллельной комбинации одинаковое, но токи, протекающие через них, могут отличаться друг от друга, в зависимости от величины сопротивлений каждого резистора.

Эквивалентное или полное сопротивление параллельной комбинации всегда будет меньше минимального сопротивления резистора, входящего в параллельное соединение.

Законы Ома и их качественное объяснение

Есть такие формулы и законы, которые люди узнают еще в школе, а помнят всю жизнь. Обычно это несложные уравнения, состоящие из двух-трех физических величин и объясняющие какие-то фундаментальные вещи в науке, основу основ.

Закон Ома как раз такая штука. Закон Ома — это основной закон электродинамики, который выводит взаимосвязь между ключевыми понятиями электрической цепи: силой тока, напряжением и сопротивлением. Данную взаимозависимость выявил немецкий физик Георг Симон Ом в 1826 году.

Несмотря на то, что этот закон является истинным законом природы, точность которого была многократно проверена и доказана позже, публикация работы Ома в 1827 году прошла незамеченной для научной общественности.

И лишь в 1830-х гг., когда французский физик Пулье пришел к тем же самым выводам, что и Ом, работа немецкого ученого была оценена по достоинству. Установление закономерностей между основными параметрами электроцепи имеет огромное значение для науки. Ведь оно позволило количественно измерить свойства электрического тока.

Закон Георга Ома формулируется так: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению в проводнике и обратно пропорциональна сопротивлению этого проводника. Пояснения к закону:

  • Чем выше напряжение в проводнике, тем выше будет и сила тока в этом проводнике.
  • Чем выше сопротивление проводника, тем меньше будет сила тока в нем.

Обозначение основных параметров, характеризующих электроцепь, известны всем с уроков физики в школе:

  1. U — напряжение;
  2. I — сила электротока;
  3. R — сопротивление.

Формула закона, известная всем со школьных лет, выглядит так: \(I=\frac UR\) Из нее легко выводятся формулы для определения \(U\): \(U\;=I\times R\) и для определения \(R\): \(R=\frac UI\) Единицами измерения силы тока являются амперы, напряжения — вольты, сопротивление измеряется в омах.

Данный закон верен для линейного участка цепи, на котором зафиксировано стабильное сопротивление. Замкнутой или полной называется такая электрическая цепь, по которой проходит электроток. Описание формулы этого закона для полной цепи выглядит так: \(I=\frac\epsilon{R+r}\) где \(\epsilon\) — это электродвижущая сила или напряжение источника питания, которое не зависит от внешней цепи; \(R\) — сопротивление внешней цепи; \(r\) — внутреннее сопротивление источника.

При последовательном соединении элементы цепи подключаются друг за другом последовательно.

Так как такая электрическая цепь является неразветвленной, сила тока на каждом ее участке будет одинаковая. Пример последовательного соединения — лампочки в новогодней гирлянде.

При последовательном соединении элементов основные параметры электроцепи рассчитываются следующим образом:

  1. Сила тока по формуле:

\(I=I_1=I_2=I_3\) Где \(I\) — общая сила тока в электроцепи, \(I_1\) — сила тока первого участка, \(I_2\) — сила тока второго участка, \(I_3\) — сила тока третьего участка.

  1. Напряжение по формуле:

\(U=U_1+U_2+U_3\) Где \(U\) — общее напряжение, \(U_1\) — напряжение первого участка, \(U_2\) — напряжение второго участка, \(U_3\) — напряжение третьего участка.

  1. Сопротивление согласно формуле:

\(R=R_1+R_2+R_3\) Где \(R\) — общее сопротивление в цепи, \(R_1\) — сопротивление первого участка, \(R_2\) — сопротивление второго участка, \(R_3\) — сопротивление третьего участка.

Подключая элементы в цепь параллельно, получают разветвленную электрическую цепь. Примером такого соединения является стандартная разводка электричества по квартире, когда в комнате одновременно можно включить несколько предметов бытовой техники и верхнее освещение.

При параллельном соединении элементов основные параметры электроцепи рассчитываются следующим образом:

  1. Сила тока:

\(I=I_1+I_2+I_3\) Где \(I\) — общая сила тока в электроцепи, \(I_1, I_2, I_3\) — сила тока первого, второго и третьего участков соответственно.

  1. Напряжение:

\(U=U_1=U_2+U_3\) Где \(U\) — общее напряжение, \(U_1, U_2, U_3\) — напряжение первого, второго и третьего участков соответственно.

  1. Сопротивление:

\(R=\frac{R_1\times R_2\times R_3}{R_1+R_2+R_3}\) Где \(R\) — общее сопротивление в цепи, \(R_1, R_2, R_3\) — сопротивление первого, второго и третьего участков соответственно. Для цепи постоянного тока правильными будут уже озвученные нами взаимосвязи основных параметров электроцепи: При подключении к электроцепи источника переменного тока, сила электротока в цепи будет определяться по формуле: \(I=\frac UZ\) где \(Z\) — полное сопротивление или импеданс, который состоит из активной \((R)\) и реактивных составляющих (\(X_C\) — сопротивление емкости и \(X_L\) — сопротивление индуктивности).

Реактивное сопротивление цепи зависит:

  1. от значений реактивных элементов,
  2. от частоты электротока;
  3. от формы тока в цепи.

Источник: fizikaotfizika.ru Закон Ома для однородного участка электроцепи представляет собой классическое выражение зависимости силы от напряжения и сопротивления: \(I=\frac UR\) В этом случае основной характеристикой проводника является сопротивление. От внешнего вида проводника зависит, как выглядит его кристаллическая решетка и какое количество атомов примесей содержит. От проводника зависит поведение электронов, которые могут ускоряться или замедляться.

Поэтому \(R\) зависит от вида проводника, точнее, от его сечения, длины и материала и определяется по формуле: \(R=p\times\left(\frac lS\right)\) где \(p\) — удельное сопротивление, \( l\) — это длина проводника, а \(S\) — площадь его сечения. Под неоднородным участком цепи постоянного тока подразумевается такой промежуток цепи, на который помимо электрических зарядов воздействуют другие силы.

Как можно было убедиться, закон, открытый Георгом Омом, прост только на первый взгляд. Разобраться во всех тонкостях самостоятельно под силу далеко не каждому. Если столкнулись с трудностями в учебе и сложными для понимания темами, обращайтесь за к образовательному ресурсу .

Квалифицированные эксперты помогут сдать в срок самую сложную работу.

Закон Ома понятным языком

23 сентября 202134 тыс. прочитали4 мин.84 тыс. просмотра публикацииУникальные посетители страницы34 тыс.

прочитали до концаЭто 40% от открывших публикацию4 минуты — среднее время чтенияРубрики: , , Один из фундаментальных законов, который всегда изучают в курсе физике — это закон Ома. Он относительно простой, но при этом весьма важен для корректного понимания.

Давайте изучим его в режиме «для чайников».С пониманием как такового физического явления, обуславливающего появление закона Ома, обычно проблем не возникает. Но вот с вариантами формулировки и записи самого закона, а также аспектами, связанными с особенностями его применения в разных случаях, сложности частенько появляются.В основе закона Ома лежит некая физическая штука, которая называется сопротивление. Электрическое сопротивление — это величина, которая определяет способность проводника пропускать электрический ток.

Полезно также освежить знания про электрический ток ().Представить это проще всего, исходя из строения металлов. По классической теории металл состоит из кристаллической решетки, а между структурными элементами этой решетки путешествуют свободные электроны. Внешнее электрическое поле заставляет их перемещаться и образуется электрический ток, т.е.

направленное упорядоченное движение частиц.Решетка металла мешает им двигаться по своему объему. Электроны трутся об её узлы и не могут протиснуться. Вот это явление и образует сопротивление.

Это «сила», которая мешает перемещению.Ситуация аналогично ситечку на раковине. Вода проходит, но медленнее, чем проходила бы без ситечка. Аналогичная ситуация присутствует во всех материалах, правда род и тип частичек может меняться.

Тип строения тоже разный. Но условно можно принять, что всегда структура мешает им двигаться что в дереве, что в металле. В некоторых телах вообще таких частичек не будет, там сопротивление бесконечное (некоторые виды резин, например).Обратите внимание, что мы не рассматриваем тут понятие электрического тока и напряжения, т.к. это отдельные темы и если есть непонимание, обязательно напишите об этом в комментариях.

Правда про электрический ток. Эти вещи нужно четко понимать.Ну и из сказанного очевидно, что сопротивление будет зависеть от геометрических параметров проводника (т.е.

площадь сечения S, длина l) и типа проводника (который тут описывается понятием удельное сопротивление и является табличной величиной). Ещё оно зависит от температуры (чем выше тем больше для большинства тел), но это мы совсем от самого закона уходим.

Для задачек на закон Ома знаний уже вполне достаточно.В результате множества экспериментов Ом вывел зависимость, которая определяет связь между силой тока в проводнике, напряжением и тем самым сопротивлением, которое мы описали выше.Звучит закон так: Cила тока на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлениюВроде как все слова тут понятные, если знать все определения.

Сопротивление мы разобрали. Сила тока — это, грубо говоря, количество частичек, которое окажется в проводнике. Понятие сила тока подробно я разбирал , обязательно прочитайте её.

Напряжение — это «поток», который эти частицы несет. Вот вроде бы всё и увязали.Если рассматривать цепь, то сопротивление по элементам распределяется согласно их техническим характеристикам и вычисляется согласно закону Ома.

Т.е. мы не можем утверждать, что на каждом элементе есть одинаковое сопротивление.Например, если в цепи с две лампочки, т омы помним что сила тока во всей цепи при таком соединении одинаковая, а вот напряжение на элементах разное.

Замеряем его на точках подключения лампочек, записываем и запихиваем в закон Ома. Вот всё и посчитали :).Когда закон ома записан в такой форме, как мы привели выше, то он называется закон ома для участка цепи. Почему для участка цепи? Для участка, потому что тут не учитывается сопротивление всей цепи.

Можно измерить сопротивление на каждом участке исходя из приведенных характеристик.Полной цепью (в отличие от участка цепи, применительно к которому мы излагали всё выше) называется цепь с учетом источника тока. Почему это важно? Именно потому, что если мы представим себе электрическую цепь условно как систему труб для воды, то участок цепи это будет незамкнутый кусок трубы, а полная цепь — зацикленная система.

Из примера может показаться, что участок цепи есть незамкнутая в электрическом смысле цепь. Нет, пример приведен не для этого. И там, и там электрическая цепь замкнута.

Просто нам нужно обозначить, что без учета источника тока и его внутреннего сопротивления (r) цепь не полная, а расчёт не всегда способен учитывать все значимые характеристики.

Ну а внутреннее сопротивление, как вы наверное догадались — это то сопротивление, которым обладает источник тока. Да, току в цепи сложно проходить и через сам источник!

Даже сам источник провоцирует энергетические потери. А вот считать его аналогично расчёту для участка цепи нельзя.Получается, что в закон Ома добавится ещё и внутренне сопротивление. И всё! Ничего страшного.Формулировка закона Ома для полной цепи немного изменится.

Теперь у нас слово напряжение заменится словом ЭДС (электродвижущая сила), а слово сопротивление заменится суммой внешнего сопротивления цепи и внутреннего сопротивления источника тока. Ну и формула будет такая:Добавилось понятие электродвижущая сила (ЭДС), обозначенная в формуле E прописное.

Что это за зверь? ЭДС — это, по сути дела, и есть напряжение. Разница в том, что если мы опять сравним напряжение с напором воды в водопроводе, то напряжением будет являться разница напора между двумя произвольными точками в водопроводе, а ЭДС — это напор на насосе, который качает воду. При использовании термина ЭДС мы вспоминаем, что у источника есть внутреннее сопротивление, как оно есть и у насоса, который препятствует движению воды через самого себя.

Если же мы считали бы именно напряжение источника, то мы бы приняли, что система идеальная и источник движению тока сам не препятствует.При изучении закона Ома могут выплывать ещё и такие понятия, как закон Ома в дифференциальной и интегральной формах. Всё это большие темы, поэтому мы рассмотрим их в отдельных статьях. Тут отметим лишь то, что в дифференциальной форме закон Ома применяется для определения параметров для ничтожно малого участка цепи.

Ведь превалирует слово дифференциал или производная.В интегральной же форме мы рассматриваем цепь с учетом источника тока или без него. Аналогично тому, как мы писали выше.