Чем ниже сопротивление тем выше напряжение

Как сопротивление может влиять на напряжение?

Судя по вашим вопросам, вам следует полистать учебники по физике, с 7 по 11 класс средней общеобразовательной школы.

Написанное вами в тексте вопроса утверждение является следствием закона Ома для полной цепи, но не является первичным утверждением, из которого легко объяснить природу электрического сопротивления.

Высокая электропроводность металлов связана с тем, что в них имеется большое количество носителей тока — электронов проводимости, образующихся из валентных электронов атомов металла, которые не принадлежат определённому атому. Электрический ток в металле возникает под действием внешнего электрического поля, которое вызывает упорядоченное движение электронов. Движущиеся под действием поля электроны рассеиваются на неоднородностях ионной решётки (на примесях, дефектах решётки, а также нарушениях периодической структуры, связанной с тепловыми колебаниями ионов). При этом электроны теряют импульс, а энергия их движения преобразуются во внутреннюю энергию кристаллической решётки, что и приводит к нагреванию проводника при прохождении по нему электрического тока.

В других средах (полупроводниках, диэлектриках, электролитах, неполярных жидкостях, газах и т. д.) в зависимости от природы носителей заряда физическая причина сопротивления может быть иной. Линейная зависимость, выраженная законом Ома, соблюдается не во всех случаях.

Это был закон Ома для участка цепи.
На примере школьников проще объяснять, чем на примере гидравлики. Так можно рассказать и про полупроводники, транзисторы, правило Кирхгофа. да что угодно.

totorialman, У коридора низкое сопротивление. Стульев там мало, школьники плотной толпой протекают через него без особых помех и грохота.
Но если где-то в коридоре сделать участок с бОльшим сопротивлением (сильнее загромождённый стульями), школьники через него просачиваются с большим грохотом.

В какой-то момент метафора с дальнейшим уточнением начинает себя исчерпывать.
Школьники у нас уже малосжимаемая жесткая жидкость. Тут гидравлика уже выглядит куда привычнее. Вода почти не сжимаема и не растяжима, в отличие от школьников. Давайте дальше понимать на гидравлике.

Источник

Закон Ома для «чайников»: понятие, формула, объяснение

Говорят: «не знаешь закон Ома – сиди дома». Так давайте же узнаем (вспомним), что это за закон, и смело пойдем гулять.

Основные понятия закона Ома

Как понять закон Ома? Нужно просто разобраться в том, что есть что в его определении. И начать следует с определения силы тока, напряжения и сопротивления.

Сила тока I

Отношение заряда к времени и называется силой тока. Чем больший заряд проходит через проводник за определенное время, тем больше сила тока. Сила тока измеряется в Амперах.

Напряжение U, или разность потенциалов

Это как раз та штука, которая заставляет электроны двигаться. Электрический потенциал характеризует способность поля совершать работу по переносу заряда из одной точки в другую. Так, между двумя точками проводника существует разность потенциалов, и электрическое поле совершает работу по переносу заряда.

Физическая величина, равная работе эффективного электрического поля при переносе электрического заряда, и называется напряжением. Измеряется в Вольтах. Один Вольт – это напряжение, которое при перемещении заряда в 1 Кл совершает работу, равную 1 Джоуль.

Сопротивление R

Ток, как известно, течет в проводнике. Пусть это будет какой-нибудь провод. Двигаясь по проводу под действием поля, электроны сталкиваются с атомами провода, проводник греется, атомы в кристаллической решетке начинают колебаться, создавая электронам еще больше проблем для передвижения. Именно это явление и называется сопротивлением. Оно зависит от температуры, материала, сечения проводника и измеряется в Омах.

Памятник Георгу Симону Ому

Формулировка и объяснение закона Ома

Закон немецкого учителя Георга Ома очень прост. Он гласит:

Сила тока на участке цепи прямо пропорционально напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

Георг Ом вывел этот закон экспериментально (эмпирически) в 1826 году. Естественно, чем больше сопротивление участка цепи, тем меньше будет сила тока. Соответственно, чем больше напряжение, тем и ток будет больше.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Данная формулировка закона Ома – самая простая и подходит для участка цепи. Говоря «участок цепи» мы подразумеваем, что это однородный участок, на котором нет источников тока с ЭДС. Говоря проще, этот участок содержит какое-то сопротивление, но на нем нет батарейки, обеспечивающей сам ток.

Если рассматривать закон Ома для полной цепи, формулировка его будет немного иной.

Пусть у нас есть цепь, в ней есть источник тока, создающий напряжение, и какое-то сопротивление.

Закон запишется в следующем виде:

Объяснение закона Ома для полой цепи принципиально не отличается от объяснения для участка цепи. Как видим, сопротивление складывается из собственно сопротивления и внутреннего сопротивления источника тока, а вместо напряжения в формуле фигурирует электродвижущая сила источника.

Кстати, о том, что такое что такое ЭДС, читайте в нашей отдельной статье.

Как понять закон Ома?

Чтобы интуитивно понять закон Ома, обратимся к аналогии представления тока в виде жидкости. Именно так думал Георг Ом, когда проводил опыты, благодаря которым был открыт закон, названный его именем.

Представим, что ток – это не движение частиц-носителей заряда в проводнике, а движение потока воды в трубе. Сначала воду насосом поднимают на водокачку, а оттуда, под действием потенциальной энергии, она стремиться вниз и течет по трубе. Причем, чем выше насос закачает воду, тем быстрее она потечет в трубе.

Отсюда следует вывод, что скорость потока воды (сила тока в проводе) будет тем больше, чем больше потенциальная энергия воды (разность потенциалов)

Сила тока прямо пропорциональна напряжению.

Теперь обратимся к сопротивлению. Гидравлическое сопротивление – это сопротивление трубы, обусловленное ее диаметром и шероховатостью стенок. Логично предположить, что чем больше диаметр, тем меньше сопротивление трубы, и тем большее количество воды (больший ток) протечет через ее сечение.

Сила тока обратно пропорциональна сопротивлению.

Такую аналогию можно проводить лишь для принципиального понимания закона Ома, так как его первозданный вид – на самом деле довольно грубое приближение, которое, тем не менее, находит отличное применение на практике.

В действительности, сопротивление вещества обусловлено колебанием атомов кристаллической решетки, а ток – движением свободных носителей заряда. В металлах свободными носителями являются электроны, сорвавшиеся с атомных орбит.

Ток в проводнике

В данной статье мы постарались дать простое объяснение закона Ома. Знание этих на первый взгляд простых вещей может сослужить Вам неплохую службу на экзамене. Конечно, мы привели его простейшую формулировку закона Ома и не будем сейчас лезть в дебри высшей физики, разбираясь с активным и реактивным сопротивлениями и прочими тонкостями.

Если у Вас возникнет такая необходимость, Вам с удовольствием помогут сотрудники нашего студенческого сервиса. А напоследок предлагаем Вам посмотреть интересное видео про закон Ома. Это действительно познавательно!

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

Источник

Главный закон электричества для «чайников»

Подписка на рассылку

Данная статья поможет вам начать понимать основы электрики. Главное, что вы должны усвоить – это закон, который связывает между собой силу тока, напряжение в сети и сопротивление энергопотребителя, подключенного к ней.

Сопротивление

Металл, применяемый при изготовлении токопроводящей жилы кабеля или провода, обладает удельным сопротивлением, зависящим от материала. Кроме того, с увеличением длины проводника растет и сопротивление, поскольку электрическому току необходимо преодолеть более значительное «расстояние». Также сопротивление увеличивается, если проводник более тонкий.
Расчет сопротивления осуществляется между точками подключения.

Напряжение

В России напряжение в силовой розетке составляет 230 В, в USB-розетке – 5 В, в аккумуляторе автомобиля – 12 В. В других странах сетевое напряжение может отличаться. Например, в США оно составляет 100-127 В. Увеличение напряжения обеспечивает возможность передавать большее количество энергии.

Напряжение находится, например, между «+» и «-» в обычных батарейках, а также в силовой розетке между входами для вилки.

Сила тока

Когда какое-либо сопротивление подключается к напряжению, возникает новая величина – сила тока. При уменьшении сопротивления сила тока всегда возрастает.

Достигнуть низкого сопротивления не так уж и трудно. С этим поможет справиться проволока небольшой длины. С целью ограничения силы тока используют автоматические выключатели. Они бывают разными, например, на 6, 10, 16 А и т.д.

Мощность

Мощность можно вычислить, умножив силу тока на напряжение. Логично, что при делении мощности на напряжение мы получаем значение силы тока.

На большинстве современных электрический приборов указана потребляемая мощность. О напряжении в бытовых силовых розетках мы уже говорили.

Для примера возьмем обычный электрический чайник. Мощность у выбранной нами модели составляет около 2000 Ватт (2 кВт), а напряжение в розетке – 230 Вольт (0,23 кВ). Делим 2 кВт на 0,23 кВ и получаем силу тока, которая равняется примерно 9 Амперам. Теперь идем в щиток и смотрим, что у нас на розеточные группы установлен автоматический выключатель на 16 Ампер. Это означает, что чайник мы можем включить без проблем. А если вам необходимо включить второй такой чайник (или любой другой прибор с такой же мощностью), то лучше не делать этого одновременно.

Главный закон электрики

Значение силы тока в бытовых приборах будет увеличиваться пропорционально увеличению мощности, указанной на корпусе устройства. При одном и том же напряжении ток будет больше в том приборе, сопротивление которого меньше. Это можно определить с помощью соответствующих измерений.

Провод небольшой длины обладает относительно малым сопротивлением. Если подключить его к силовой розетке, то значение тока, которое пройдет по нему, будет слишком велико.

Стоит помнить, что сопротивление нагревательных приборов резко возрастает из-за нагревания нити накала.

Если мы говорим об индуктивных нагрузках, то здесь возникает реактивное сопротивление.

Мы рассказали вам о главном законе электричества – законе Ома для участка цепи. Понимание данного принципа поможет вам осознать многие процессы, возникающие в электрике.

Источник

Электрическое напряжение и сила тока — это..

В статье про электрический ток приводилась аналогия с водопроводной трубой, здесь мы продолжим пользоваться этой визуализацией.

В водопроводной трубе частицы воды движутся под воздействием давления, создаваемого насосом или водонапорной вышкой. Электроны в проводах движутся под воздействием электрического напряжения, называемого ещё разностью потенциалов или электродвижущей силой.

Носителями электрического заряда могут быть свободные электроны (отрицательный заряд) или ионы, те самые атомы в которых электронов не хватает (положительный заряд).

Разность потенциалов (электрическое напряжение) создается источниками тока, которые делают работу по нарушению равновесия в природе. Они сгоняют электроны к одному полюсу, а у другого оставляют их дефицит, то есть выбивают из атомов электроны и гонят их в определенное место.

Природа стремится воссоздать равновесие обратно и электроны дружным (упорядоченным) потоком готовы двигаться к тому месту, где имеется их недостаток, а это место является противоположным полюсом источника тока.

Для того чтобы электронам добраться до своей цели, им нужна «дорога», или другими словами проводник электрического тока. Проводником может быть всё, что способно проводить электрический ток, от металлов до растворов электролитов в воде. Подробнее об этом написано в статье про электрическое сопротивление.

Достаточно соединить два полюса источника тока проводником, как тут же хлынет поток электронов, движущихся в одном направлении, а значит потечет электрический ток. А между полюсами источника тока будет образована электрическая цепь.

Чем больше электронов скопилось на отрицательном полюсе и больше ионов на положительном полюсе, тем больше разность потенциалов между этими полюсами и тем больше напряжение выдаёт источник тока.

Электрическое напряжение — это разность потенциалов электрического заряда между двумя определенными точками.

Электрическое напряжение измеряется в вольтах, единица измерения названа в честь итальянского физика Александро Вольты. Про то, как он изобрёл первую батарейку и сколько кулон должно быть перемещено чтобы выполнилась работа равная в один джоуль, можно почитать в википедии.

Напряжение равное, к примеру 220 вольт обозначается так:

российское – 220 в международное – 220 v

Напряжение бывает переменным (AC) и постоянным (DC), об этом подробнее в статье про источники тока.

Переменное напряжение обозначатся знаком «

», постоянное напряжение — знаком « – ». Так, переменное напряжение 220 вольт записывается как:

220 v, а постоянное напряжение равное 12 вольтам «–12 v». Иногда в постоянном напряжении указывается конкретный полюс источника тока: «+12 v» или «–12 v».

Напряжение, сила тока и сопротивление очень сильно взаимосвязаны, их взаимосвязи описаны в законе Ома.

Закон Ома гласит: — «Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению данного участка цепи.»

Другими словами: чем выше напряжение (U), тем выше сила тока (I), чем выше сопротивление, тем сила тока ниже.

Формула данного выражения записывается в таком виде:

U= I*R

Как мы уже знаем из предыдущих статей, сопротивление измеряется в Омах, записывается как 1 Ом, сила тока в Амперах и записывается как 1 А

К примеру: имеем лампочку с сопротивлением 3 Ом, которая подключена к батарейке, через лампочку течёт ток 0,5 А, значит напряжение батарейки будет равняться:

U = I*R =0,5*3 =1,5 v

Эта теория напоминает скучный школьный курс физики, но без понимания этого простого правила, довольно сложно продвинуться в любом виде электроники, будь то робототехника или установка сигнализаций на автомобили.

Сила электрического тока это…

Количество воды, которая вытекает из трубы в один момент времени — это объём воды. Точно также, количество электронов, пробегающих через определенное место в один момент времени — это сила электрического тока.

Физики объясняют это определение как количество заряда, прошедшее через определенную поверхность за определенное время. Снова напрашивается аналогия с водой вытекающей из трубы или крана, не так ли?

Возьмем шприц, наберем в него воды и резко выдавим её. На воду в этот момент будет действовать давление, создаваемое поршнем, на который в свою очередь давит наша рука. Это аналог напряжения, толкающего электроны. Вода будет сильной струёй вылетать из носика шприца, так вот объём этой воды и будет являться аналогом силы электрического тока. Тонкая струйка будет означать малый объем воды и соответствовать малой силе тока.

Как пример, искра в зажигалке, создаваемая пьезоэлементом. Сила тока там очень мала, но высокое напряжение способно протолкнуть электроны даже через воздух, имеющий очень высокое сопротивление.

Теперь представим себе обратную ситуацию, мы отрезали кончик шприца и воде ничего не мешает вылететь из него за долю секунды (сопротивление проводника стало низким).

Значит объем воды в единицу времени (сила тока) будет довольно большим, вода буквально выплеснется толстым мощным потоком, подобно этому, по проводу соответствующему по своей толщиной, будет протекать ток с довольно большой силой.

Сила тока — это количество электрического заряда, прошедшее через определенную поверхность за определенное время.

Сила тока измеряется в амперах, эта единица измерения названа в честь французского физика Андре Ампера.

Как видно из примера со шприцом, напряжение, сила тока и сопротивление очень сильно взаимосвязаны, их взаимосвязи описаны в законе Ома.

Закон Ома гласит: «Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению данного участка цепи».

Другими словами: чем выше напряжение (U), тем выше сила тока (I), чем выше сопротивление, тем сила тока ниже.

Формула данного выражения записывается в таком виде:

I = U/R

Как мы уже знаем из предыдущих статей, сопротивление измеряется в Омах, записывается как 1 Ом, сила тока в Амперах и записывается как 1 А

К примеру: имеем лампочку с сопротивлением 3 Ом, которая подключена к батарейке напряжением 1,5 в, значит сила тока текущая через лампочку будет равняться:

I = U/I =1,5/3 =0,5 A

Эта теория напоминает скучный школьный курс физики, но без понимания этого простого правила, довольно сложно продвинуться в любом виде электроники, будь то робототехника или установка сигнализаций на автомобили.

Источник

Влияние сопротивления на падение напряжения

Для тех, кто работает с электричеством или электротехникой, закон Ома для участка цепи не является загадкой. Поскольку это основное правило данной сферы знаний. Закон успешно применяется с первой половине XIX века. Он объясняет, как тесно связаны главные положения электричества, которыми являются:

Формулой это выражается следующим образом – U=I*R.

Если объяснять языком физики, то падение напряжения в 1 вольт равно силе тока в один ампер, проходящего через сопротивление в 1 Ом.

В качестве участка цепи, выступающего как источник электрического потенциала, берется нагрузка, например, лампа накаливания с питанием 220 вольт. В реальных условиях им также становятся провода, доставляющие питание к нагрузке. У них уже есть конечное сопротивление и падения напряжений.

В чем заключается падение напряжения

При непосредственной работе с электрической сетью нужно предусмотреть сопротивление проводников, подключаемых к нагрузке. На него влияют такие факторы, как удельное сопротивление металла, сечение проводов и общая длина кабеля. В общем виде схема подключения нагрузки представляет собой два сопротивления, подсоединенных один за другим.

В этом случае через сопротивления проходит один и тот же ток. Поэтому падению напряжений на каждом из них присваивается значение U1 и U2 соответственно. Общее значение соответствует входному напряжению, зафиксированному в точке подключения. Но это фиксируется только на простых делителях резисторов. При этом напряжение на U1 меньше, чем выходное напряжение. Разница заключается в величине падения напряжения U2, которое соответствует сопротивлению проводов.

Чтобы подсчитать падение напряжения, выбирая сечение проводников, достаточно воспользоваться приведенной ниже формулой. Но в начале нужно вычислить сопротивление проводника. Для этого нужно знать удельное сопротивление металла, из которого изготовлены токопроводящие жилы кабеля (p), длину проводника (I), сечение кабеля (S).

Получается следующая формула – R-(p*I)/S.

Это плохо или хорошо? Если отрезок кабеля такой длины используется для питания нагрузки током в 10 А, то падение напряжения составит около 12 В. Это почти не заметно для сети 220В. В этом случае самой большой проблемой будут незначительные потери мощности. Но для низковольтного питания в 36 В такое падение напряжения является недопустимым. Поэтому нужно увеличить диаметр используемых проводников. Правильный расчет падения напряжения с учетом длины проводника способствует оптимизации режима работы электрооборудования. То есть, подсчитываются возможные потери при их эксплуатации.

Источник