Что такое закон Ома: как он работает, основные формулы и теория

Содержание

1. Теория
2. Закон Ома для однородного участка цепи
3. Закон Ома для полной цепи
4. Закон Ома для переменного тока
5. Пределы применимости закона Ома
6. Примеры задач на закон Ома

Теория

Закон Ома был открыт в 1826 году Георгом Омом. В честь него и был назван.

Этот закон связывает между собой силу тока, напряжение и сопротивление – три важнейших величины, использующихся при описании электрических явлений. Это один из фундаментальных законов физики электричества.

Закон Ома для однородного участка цепи

Словесная формулировка: сила тока на однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению приложенному к данному участку цепи и обратно пропорциональна сопротивлению данного участка цепи.

Формула:

Где I – сила тока проходящего через резистор, измеряется в амперах, U – напряжение, измеряемое в Вольтах и R – сопротивление резистора, измеряемое в Омах (Ом).

Именно эти формула и определение встречаются в большинстве учебников как закон Ома. Но это верно, только если не учитывать сопротивление источника. В реальной жизни резистор всегда подключен к чему-то, и забывать об этом не следует.

Закон Ома для полной цепи

Словесная формулировка: сила тока прямо пропорциональна ЭДС источника и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи.

Формула:

Где I – сила тока, измеряется в амперах, E – электродвижущая сила (ЭДС), измеряется в Вольтах,  R – сопротивление резистора, измеряемое в Омах (Ом) и r – внутреннее сопротивление источник, также в Омах.

Зачем же тогда, спросите вы, нужен закон Ома для участка цепи, когда есть для полной? В реальной жизни действительно не бывает источников без внутреннего сопротивления, но его всегда стараются сделать намного меньше, и если это удается, то тогда в формуле им пренебрегают. Действительно, если сравнить 1 и 1, 001, то они ненамного друг от друга отличаются. Тем более если вы на эти числа делите.

Закон Ома для переменного тока

Все вышеописанное подходит только для цепей с постоянным током. Но если мы рассмотрим участок цепи, состоящий из последовательно соединенных омического сопротивления R, катушки самоиндукции L и конденсатора C, к концам которого приложена синусоидальная электродвижущая сила, то ток, который потечет по данной цепи, будет переменным и закон Ома обобщится, так каксодержит не только активные, но и реактивные компоненты и величины, входящие в него, станут комплексными.

Словесная формулировка: сумма падений напряжения на омическом сопротивлении, катушке самоиндукции и конденсаторе равна внешнему приложенному напряжению.

Формула:

Не удивляйтесь тому, что с первого взгляда формула не соответствует определению. Последнее должно обязательно нести в себе физический смысл, а это невозможно, пока в формуле присутствуют комплексные составляющие.

Пределы применимости закона Ома

Закон Ома может не работать:

1. При наблюдении сверхпроводимости у вещества.
2. При заметном нагреве резистора, так как сопротивление элемента зависит от температуры нелинейно.
3. В вакуумных и газонаполненных лампах.
4. В гетерогенных полупроводниках имеющих p-n переходы, таких как диоды и транзисторы.

Примеры задач на закон Ома

Задача на закон Ома для участка цепи

Сила тока в волоске лампочки равна 0.8 А. Сопротивление волоска в нагретом состоянии 275 Ом. Найдите напряжение, при котором горит лампочка.

Решение

Задача на закон Ома для полной цепи

К источнику подключают резистор с сопротивлением 5 Ом и регистрируют силу тока в 5 А. После чего резистор меняют на другой с сопротивлением в 2 Ом и регистрируют ток в 8 А.

Найдите ЭДС и внутреннее сопротивление источника.

Решение:

Компания «РосДиплом» на протяжении 20 лет занимается студенческими работами и предлагает помощь студентам во всех областях и темах. Наши преимущества: огромный опыт работы, лучшие авторы, собранные со всех уголков России, гарантии успешной сдачи и оптимальной цены, а также индивидуальный подход к каждому клиенту.