Законът на Ом — дефиниция, формула V=IR, обяснение и примери
Законът на Ом: ясна дефиниция и формула V=IR, стъпково обяснение и практични примери за изчисляване на ток, напрежение и съпротивление.
Законът на Ом гласи, че в една електрическа верига токът, който преминава през резистор между две точки, е свързан с разликата в напрежението между двете точки и е свързан с електрическотосъпротивление между двете точки.
Пример) R = V I {\displaystyle R={\frac {V}{I}}} 
Където I е токът в ампери, V е потенциалната разлика във волтове, а R е константа, измерена в омове, наречена съпротивление.
Токът е правопропорционален на загубата на напрежение през резистор. Това означава, че ако токът се удвои, то и напрежението се увеличава. За да протича ток през съпротивление, трябва да има напрежение върху това съпротивление. Законът на Ом показва връзката между напрежението (V), тока (I) и съпротивлението (R). Той може да бъде записан по три начина:
I = V R или V = I R или R = V I {\displaystyle I={\frac {V}{R}}\квад {\text{or}}}\квад V=IR\квад {\text{or}}}\квад R={\frac {V}{I}}} 
.
Закон на Ом - Законът на Ом гласи: "Токът, протичащ в един проводник, е правопропорционален на потенциалната разлика, приложена в краищата му, при условие че физическите условия и температурата на проводника остават постоянни".
Обяснение и единици
Какво означава това на практика: при постоянна температура и незаменени физически условия (материал, дължина, напречно сечение), двата параметъра — токът I и напрежението V — са свързани чрез постоянен коефициент R. Ако увеличите напрежението, токът ще се увеличи пропорционално. Ако знаете две от величините V, I, R, можете да изчислите третата чрез формулите по-горе.
Единици: токът I се измерва в ампери (A), напрежението V в волтове (V), а съпротивлението R в омове (Ω).
Формули и мощност
Освен основната връзка V = I·R, полезни са и изразите за електрическата мощност, свързана с резистора:
- P = V·I
- От V = I·R следва P = I^2·R
- От I = V/R следва P = V^2 / R
Тези формули позволяват да изчислите и загубената (или отдаваната) мощност във вид на топлина от резистора.
Ограничения и приложение
Омово (линейно) поведение: Законът на Ом важи за материали и компоненти, при които токът е линейна функция на напрежението — такива наричаме омови (ohmic) проводници. Типични примери: метални проводници при малки температурни промени, постоянни резистори.
Неомови елементи: диоди, транзистори, лампи с нажежаема жичка при значителни температурни промени и други полупроводникови устройства не следват директно закона на Ом за целия работен диапазон — тяхната характеристика I(V) е нелинейна.
Зависимост от геометрия и материал
Съпротивлението на проводник може да се опише чрез материални и геометрични характеристики:
R = ρ · (L / A), където ρ е специфичното (удължно) съпротивление на материала, L е дължината на проводника, а A е напречното сечение. Това показва, че R се увеличава с дължината и намалява при по-голямо сечение.
Температурната зависимост на съпротивлението често се дава чрез приближението:
R(T) ≈ R0 · [1 + α · (T − T0)],
където α е температурният коефициент на съпротивлението, R0 е съпротивлението при референтна температура T0.
Сериен и успореден свързване на резистори
- Сериен: R_eq = R1 + R2 + ... + Rn (тоталното съпротивление е сборът на отделните).
- Успореден: 1/R_eq = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn (обратната стойност на еквивалентното съпротивление е сумата на обратните стойности).
Примери (изчисления)
Пример 1: Ако имате батерия 12 V и резистор 4 Ω, токът ще бъде I = V / R = 12 V / 4 Ω = 3 A. Мощността в резистора е P = V·I = 12·3 = 36 W.
Пример 2: Ако през резистор тече ток 0.5 A и напрежението през него е 5 V, съпротивлението е R = V / I = 5 / 0.5 = 10 Ω.
Практически бележки
- Когато решавате задачи, внимавайте единиците да са съвместими (волтове, ампери, омове).
- За реални елементи, които загряват при протичане на ток, съпротивлението може да се промени — при точни изчисления това трябва да се отчита.
- Законът на Ом е основа за анализ на електрически вериги и се използва заедно с законите на Кирхоф за по-сложни системи.
Кратко обобщение: Законът на Ом свързва напрежението, тока и съпротивлението в проста линейна зависимост V = I·R, с приложения в измерване, проектиране и анализ на електрически вериги; знанието кога и доколко той важи е важно при работа с реални компоненти.
Ток, напрежение и съпротивление
Напрежение
Напрежението е количеството енергия, което се намира между две точки от веригата. Тези две точки имат различни заряди - едната е с по-висок, а другата - с по-нисък. Разликата между тези две точки на заряд е начинът, по който измерваме напрежението. Единицата "волт" е името на италианския физик Алесандро Волта, който създава първата химическа батерия. Буквата "V" означава напрежение.
Текущ
Токът е скоростта, с която протича зарядът. Колкото по-голям е зарядът, толкова по-бърз е токът. Токът е свързан с електроните, които протичат във веригата. Токът измерва колко бързо се движат електроните. Единицата за ток е "ампер" и обикновено човек я изписва като "ампер". Буквата "I" може да се представи като ток.
Съпротивление
Съпротивлението е това, колко се съпротивлява веригата на потока на заряда. Това гарантира, че зарядът няма да тече твърде бързо и да повреди компонентите. В една верига електрическата крушка може да бъде резистор. Ако през крушката протичат електрони, тя ще светне. Ако съпротивлението е високо, лампата ще свети по-слабо. Единицата за съпротивление е "Ω", която се нарича омега и се произнася "ом", това е името на изобретателя на закона на Ом.
Как са свързани токът, напрежението и съпротивлението
Токът, напрежението и съпротивлението са свързани, което се нарича "закон на Ом". Ом дефинира единицата за съпротивление "1 Ом" като съпротивлението между две точки в проводник, в който при подаване на 1 волт ще се вкара 1 ампер или 6,241×10^18 електрона.
Намерете всички стойности във веригата
Например един учен знае, че стойността на напрежението е 20 V. Известно е съпротивлението, което е в електрическата крушка, е 10 Ω. Сега трябва да намерим другата неизвестна величина, която е токът. За решаването му може да се използва формулата на закона на Ом. С двете известни променливи, V(напрежение) и R(съпротивление), единствената променлива, която остава да се намери, е I(ток).
20V= 10Ω * I
I = 2A
При решаването на даден проблем ученият винаги получава достатъчно информация, за да реши другите стойности, като единственото, което трябва да запомни, е формулата на закона на Ом. След това тя се използва с даденото, за да се реши неизвестната част. В горния пример токът е 2 ампера.
Въпроси и отговори
В: Какво представлява законът на Ом?
О: Законът на Ом гласи, че в електрическа верига токът, преминаващ през резистор, е свързан с разликата в напрежението и електрическото съпротивление между двете страни, докато физическите условия и температурата на проводника остават постоянни.
В: Как може да се напише законът на Ом?
О: Законът на Ом може да бъде записан по три начина в зависимост от това коя променлива е поставена вляво от знака за равенство: I = V/R, V = IR или R = V/I.
В: Какво означава I?
О: I означава ток в ампери.
В: Какво означава V?
О: V означава потенциална разлика във волтове.
В: Какво означава R?
О: R означава съпротивление, измервано в омове.
обискирам