Как найти i в электрической цепи

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

Пусть в каком-то проводнике течет ток. То есть, происходит направленное движение заряженных частиц – допустим, это электроны. Каждый электрон обладает элементарным электрическим зарядом (e= -1,60217662 × 10 -19 Кулона). В таком случае через некоторую поверхность за определенный промежуток времени пройдет конкретный электрический заряд, равный сумме всех зарядов протекших электронов.

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!

• Контрольная работа от 1 дня / от 120 р. Узнать стоимость
• Дипломная работа от 7 дней / от 9540 р. Узнать стоимость
• Курсовая работа от 5 дней / от 2160 р. Узнать стоимость
• Реферат от 1 дня / от 840 р. Узнать стоимость

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.

Закон Ома

Закон Ома для участка цепи гласит, что сила тока (I) на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению (U) на концах участка цепи и обратно пропорциональна его сопротивлению (R).

Онлайн калькулятор

Найти силу тока

Напряжение: U = В
Сопротивление: R = Ом

Формула

Пример

Если напряжение на концах участка цепи U = 12 В, а его электрическое сопротивление R = 2 Ом, то:

Сила тока на этом участке I = 12 /₂= 6 А

Найти напряжение

Сила тока: I = A
Сопротивление: R = Ом

Формула

Пример

Если сила тока на участке цепи I = 6 А, а электрическое сопротивление этого участка R = 2 Ом, то:

Напряжение на этом участке U = 6⋅2 = 12 В

Найти сопротивление

Напряжение: U = В
Сила тока: I = A

Формула

Пример

Если напряжение на концах участка цепи U = 12 В, а сила тока на участке цепи I = 6 А, то:

Электрическое сопротивление на этом участке R = 12 /₆ = 2 Ом

Закон Ома для полной цепи

Закон Ома для полной цепи гласит, что сила тока в цепи пропорциональна действующей в цепи электродвижущей силе (ЭДС) и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника.

Онлайн калькулятор

Найти силу тока

ЭДС: ε = В
Сопротивление всех внешних элементов цепи: R = Ом
Внутреннее сопротивление источника напряжения: r = Ом

Формула

Пример

Если ЭДС источника напряжения ε = 12 В, сопротивление всех внешних элементов цепи R = 4 Ом, а внутреннее сопротивление источника напряжения r = 2 Ом, то:

Сила тока I = 12 /₄₊₂ = 2 А

Найти ЭДС

Сила тока: I = А
Сопротивление всех внешних элементов цепи: R = Ом
Внутреннее сопротивление источника напряжения: r = Ом

Формула

Пример

Если сила тока в цепи I = 2A, сопротивление всех внешних элементов цепи R = 4 Ом, а внутреннее сопротивление источника напряжения r = 2 Ом, то:

ЭДС ε = 2 ⋅ (4+2) = 12 В

Найти внутреннее сопротивление источника напряжения

Сила тока: I = А
ЭДС: ε = В
Сопротивление всех внешних элементов цепи: R = Ом

Внутреннее сопротивление источника напряжения: r =

Формула

Пример

Если сила тока в цепи I = 2A, сопротивление всех внешних элементов цепи R = 4 Ом, а ЭДС источника напряжения ε = 12 В, то:

Внутреннее сопротивление источника напряжения r = 12/2 — 4 = 2 Ом

Найти сопротивление всех внешних элементов цепи

Сила тока: I = А
ЭДС: ε = В
Внутреннее сопротивление источника напряжения: r = Ом

Сопротивление всех внешних элементов цепи: R =

Формула

Пример

Если сила тока в цепи I = 2A, внутреннее сопротивление источника напряжения r = 2 Ом, а ЭДС источника напряжения ε = 12 В, то:

Как найти i1 i2 i3 в физике формула

Учебник. Последовательное и параллельное соединение проводников

Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно.

При последовательном соединении проводников (рис. 1.9.1) сила тока во всех проводниках одинакова: I₁ = I₂ = I.

Последовательное соединение проводников

По закону Ома, напряжения U₁ и U₂ на проводниках равны U₁ = IR₁, U₂ = IR₂.

Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U₁ и U₂: U = U₁ + U₂ = I(R₁ + R₂) = IR, где R – электрическое сопротивление всей цепи. Отсюда следует: R = R₁ + R₂.

При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.

При параллельном соединении (рис. 1.9.2) напряжения U₁ и U₂ на обоих проводниках одинаковы: U₁ = U₂ = U.

Сумма токов I₁ + I₂, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи: I = I₁ + I₂.

Этот результат следует из того, что в точках разветвления токов (узлы A и B) в цепи постоянного тока не могут накапливаться заряды. Например, к узлу A за время Δt подтекает заряд IΔt, а утекает от узла за то же время заряд I₁Δt + I₂Δt. Следовательно, I = I₁ + I₂.

Параллельное соединение проводников

Записывая на основании закона Ома I 1 = U R 1 , I 2 = U R 2 и I = U R , где R – электрическое сопротивление всей цепи, получим 1 R = 1 R 1 + 1 R 2 .

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Этот результат справедлив для любого числа параллельно включенных проводников.

Формулы для последовательного и параллельного соединения проводников позволяют во многих случаях рассчитывать сопротивление сложной цепи, состоящей из многих резисторов. На рис. 1.9.3 приведен пример такой сложной цепи и указана последовательность вычислений.

Расчет сопротивления сложной цепи. Сопротивления всех проводников указаны в омах (Ом)

Следует отметить, что далеко не все сложные цепи, состоящие из проводников с различными сопротивлениями, могут быть рассчитаны с помощью формул для последовательного и параллельного соединения. На рис. 1.9.4 приведен пример электрической цепи, которую нельзя рассчитать указанным выше методом.

Пример электрической цепи, которая не сводится к комбинации последовательно и параллельно соединенных проводников

Цепи, подобные изображенной на рис. 1.9.4, а также цепи с разветвлениями, содержащие несколько источников, рассчитываются с помощью правил Кирхгофа.

Закон Ома для участка цепи и полной цепи: формулы и определения

Немецкий физик Георг Симон Ом (1787—1854) открыл основной закон электрической цепи.

Закон Ома для участка цепи:

Определение: Cила тока I на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению U на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлению R.

1. I — сила тока (в системе СИ измеряется — Ампер)
   • Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.
   • Формула: I=\frac
   • U — напряжение (в системе СИ измеряется — Вольт)
     • Падение напряжения на участке проводника равно произведению силы тока в проводнике на сопротивление этого участка.
     • Формула: U=IR
   • R— электрическое сопротивление (в системе СИ измеряется — Ом).
     • Электрическое сопротивление R это отношение напряжения на концах проводника к силе тока, текущего по проводнику.
     • Формула R=\frac

Определение единицы сопротивления — Ом

1 Ом представляет собой электрическое сопротивление участка проводника, по которому при напряжении 1 (Вольт) протекает ток 1 (Ампер).

Закон Ома для полной цепи

Определение: Сила тока в цепи пропорциональна действующей в цепи ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника

Формула I=\frac

• \varepsilon — ЭДС источника напряжения, В;
• I — сила тока в цепи, А;
• R — сопротивление всех внешних элементов цепи, Ом;
• r — внутреннее сопротивление источника напряжения, Ом.

Как запомнить формулы закона Ома

Треугольник Ома поможет запомнить закон. Нужно закрыть искомую величину, и два других символа дадут формулу для её вычисления.

.

• U — электрическое напряжение;
• I — сила тока;
• P — электрическая мощность;
• R — электрическое сопротивление

Смотри также:

Для закрепления своих знаний решай задания и варианты ЕГЭ по физике с ответами и пояснениями.

Как найти силу тока?

Расчет электрических параметров необходим для правильных построений цепей. Поскольку целью использования электричества в электротехнике является задача по выполнению током работы, то встает вопрос о том, как найти силу тока. Данный параметр используют при вычислениях мощности и в расчетах потребления электрической энергии.

Существуют разные способы определения этого важного параметра, которые мы рассмотрим в данной статье.

Формулами

Параметры электрического тока всегда взаимосвязаны. Например, изменение величины нагрузки отображается на показателях других величин. Причем эти изменения подчиняются соответствующим законам, которые выражаются через формулы. Поэтому на практике для нахождения силы тока часто используют соответствующие формулы.

Через заряд и время

Вспомним определение (рис.1): электричество – это величина заряда, движимого силами электрического поля, преодолевающего за единицу времени условную плоскость проводника, называемую поперечным сечением проводника.

Рис. 1. Определение понятия сила тока

Таким образом, если известен электрический заряд, прошедший через проводник за определенное время, то не трудно найти величину этого заряда прошедшего за единицу времени, то есть: I = q/t

Через мощность и напряжение

В паспорте электроприбора обычно указывается его номинальная мощность и параметры электрической сети, для работы с которой он предназначен. Имея в распоряжении эти данные, можно вычислить силу тока по формуле: I = P/U.

Данное выражение вытекает из формулы для расчета мощности: P = IU.

Через напряжение или мощность и сопротивление

Силу электричества на участке цепи определяют по закону Ома. Для этого необходимо знать следующие параметры: сопротивление и напряжение на этом участке. Тогда I = U/R. Если известна мощность нагрузки, то ее можно выразить через квадрат силы тока умноженной на сопротивление участка: P = I 2 R, откуда

Для полной цепи эту величину вычисляют по закону Ома, но с учетом параметров источника питания.

Через ЭДС, внутреннее сопротивление и нагрузку R

Применяя закон Ома, адаптированный для полной цепи, вы можете вычислить максимальный ток по формуле I = ε / (R+r′), если известны параметры:

• внешнее сопротивление проводников (R);
• ЭДС источника питания (ε);
• внутреннее сопротивление источника, обладающего ЭДС (r′).

Закон Джоуля-Ленца

Казалось бы, что расчет силы тока по количеству тепла, выделяющегося в результате нагревания проводника, не имеет практического применения. Однако это не так. Рассмотрим это на примере.

Пусть требуется найти силу тока во время работы электрочайника. Для этого доведите до кипения 1 кг воды и засеките время в секундах. Предположим, начальная температура составляла 10 ºС. Тогда Q = Cm(τ – τ₀) = 4200 Дж/кг× 1 кг (100 – 10) = 378 000 Дж.

Рис. 2. Закон Джоуля-Ленца

Из закона Джоуля-Ленца (изображение на рис. 2) вытекает формула:

Измерив сопротивление электроприбора и подставив значения в формулу, получим величину потребляемого тока.

Измерительными приборами

Если под руками имеются измерительные приборы, то с их помощью довольно просто найти силу тока. Необходимо лишь соблюдать правила измерений и не забывать о правилах безопасности.

Амперметром

Пользуясь приборами для измерения ампеража, следует помнить, что они подключаются в цепи последовательно. Внутреннее сопротивление амперметра очень маленькое, поэтому прибор легко выводится из строя, если проводить измерения пределами значений, для которых он рассчитан.

Схема подключения амперметра показана на рисунке 3. Обратите внимание на то, что на участке измеряемой электрической цепи обязательно должна быть нагрузка.

Рис. 3. Схема подключения амперметра

Большинство аналоговых амперметров, например, таких, как на рисунке 4, предназначены для измерений параметров в цепях с постоянными токами.

Рис. 4. Аналоговый амперметр

Обратите внимание распределение шкалы амперметра. Цена первого деления 50 А, а всех последующих – 10 А. Максимальная величина, которую можно измерить данным амперметром не должна превышать 300 А. Для измерений электрической величины в меньших либо в больших пределах следует применять соответствующие приборы, предназначенные для таких диапазонов. В этом смысле универсальность амперметра ограничена.

При измерениях постоянных токов необходимо соблюдать полярность щупов при подключении амперметра. Для подключения прибора требуется разрывать цепь. Это не всегда удобно. Иногда вычисление силы тока по формуле является предпочтительней, особенно если приходится проводить измерения в сложных электротехнических схемах.

Мультиметром

Преимущество мультиметра в том, что этот прибор многофункциональный. Современные мультиметры цифровые. У них есть режимы для измерений в цепях постоянных и переменных токов. В режиме измерения силы тока этот измерительный прибор подключается в цепь аналогично амперметру.

Перед включением мультиметра в цепь, всегда проверяйте режим измерений, а пределы измерения выбирайте заведомо большие предполагаемой силы тока. После первого измерения можно перейти в режим с меньшим диапазоном.

Для работы с переменным напряжением переводите прибор в соответствующий режим. Считывайте значения с дисплея после того, как цифры перестанут мелькать.

Примеры

Покажем на простых примерах, как решать задачи на вычисление силы тока по формуле.

Задача 1.

Решение: При параллельном соединении нагрузочных элементов U = const, то есть, напряжение одинаково на всех резисторах и составляет 100 В. Тогда, по закону Ома I = U/R

• I₁ = U/R₁ =100/5 = 20 А;
• I₂ = U/R₂ =100/25 ≈ 4 А;
• I₃ = U/R₃ =100/50 = 2 А.

Для вычисления искомого параметра на всем участке цепи, нам необходимо знать общее сопротивление этого участка. Учитывая тот факт, что при параллельном соединении нагрузочных элементов в цепи их общее сопротивление равно:

Имеем: 1/R= 1/5 + 1/25 + 1/50 = 13/50; R = 50/13 ≈ 3.85 (Ом)

Тогда: I = U/R = 100 В/3,85 Ом ≈26 А.

Ответ:

• Сила тока на сопротивлениях: I₁ =20 А; I₂ = 4А; I₃ = 2 А.
• Сила тока, поступающего на рассматриваемый участок цепи равна 26 А.

Задача 2.

Решение:

Воспользуемся формулой для нахождения силы тока, включающей напряжение и мощность: I = P/U.

• 2 кВт преобразим в ватты: 2 кВт = 2000 Вт.
• Подставляем данные: I = 2 000 Вт/ 220 В ≈ 9 А
• Ответ: Нагревательный элемент электрочайника рассчитан на 9 А.

Задача 3.

Решение.

Применяя закон Ома для полной цепи, запишем: I = ε / (R+r′)

I = 6 В / (5 Ом + 1 Ом) = 1 А.

Ответ: сила тока 1 А.

Задача 4.

Решение:

За время t электричество выполнит работу A = U*I*t.

Напряжение сети известно – оно составляет 220 В.Силу тока находим по формуле: I = U/R, тогда A = (U 2 /R)*t или

A = ((220 В) 2 / 40 Ом) * 2 ч = 2420 Втч = 2,42 кВтч

Ответ: За 2 часа работы электроплита потребляет 2,42 кВт часов электроэнергии.

Применяя формулы для вычисления параметров электричества, пользуясь фундаментальными законами физики можно находить неизвестные данные для составных элементов цепей и электроприборов с целью оценки их состояния. В каждом отдельном случае необходимо определить известные параметры тока, которые можно использовать в дальнейших вычислениях. Обычно, это напряжение, мощность или сопротивление нагрузки.

Если можно обойтись без измерений амперметром – лучше прибегнуть к вычислениям, даже если при этом потребуется измерить напряжение. Такое измерение можно проводить без разрыва электрической цепи, чего нельзя сделать при помощи амперметра.

Как рассчитать ток в электрической цепи: формулы и порядок расчета для различных известных значений

Как рассчитать ток в электрической цепи: формулы и порядок расчета для различных известных значений

Ампераж представляет собой движение заряженных частиц и является одной из ключевых характеристик электрической цепи. Он измеряется в амперах. Сила электрического тока измеряет нагрузку на токоведущие проводники, шины и шинопроводы.

С помощью этого значения можно понять, сколько энергии протекает в проводнике за определенный промежуток времени. Это значение может быть рассчитано различными способами, в зависимости от имеющихся данных.

Поскольку варианты решения и известные значения могут варьироваться, возможны проблемы при расчете. Ниже мы рассмотрим, как правильно определить ток, используя различные значения.

В паспорте электроприбора обычно указывается номинальная мощность прибора и номинал сети, для которой он будет использоваться. Имея эту информацию, ток можно рассчитать по формуле: I = P/U.

Метод расчета в соответствии с законом Ома и Кирхгофа

Прежде чем научиться рассчитывать, необходимо объяснить особенности типичных компонентов, подключаемых к различным источникам питания. При постоянном токе сопротивлением индуктивности можно пренебречь. Конденсатор эквивалентен разомкнутой цепи. Также обратите внимание на следующие различия в разных типах подключения резисторов:

• Серия – увеличивает общее сопротивление;
• Параллельный – распределяет ток по нескольким ветвям, тем самым улучшая проводимость.

Закон Ома для участка цепи

Обычный автомобильный аккумулятор выдает напряжение U = 12 В. Встроенный или внешний амперметр при измерении покажет соответствующее значение. Не соединяйте клеммы вместе, так как это приведет к короткому замыканию. Если жила провода тонкая (

Предупреждение. Показанный результат расчета полезен для поиска нужного резистора. Следует произвести корректировку в сторону увеличения. Компонент мощностью 5 Вт подходит в соответствии со стандартом для серийных изделий.

На практике приходится решать более сложные задачи. Например, для длинных линий необходимо учитывать влияние ответвлений, соединяющих контур. Протекание тока через стальной проводник будет хуже, чем через его медный аналог. Поэтому при расчете необходимо учитывать удельное сопротивление материала. Короткий провод может быть исключен из расчета. Однако в нагрузке может быть два элемента. В любом случае, общая величина эквивалентна некоторому сопротивлению цепи. При последовательном соединении Rack = R1 + R2 +…+ Rn. Этот метод подходит при использовании постоянного тока.

Закон Ома для полной цепи

Чтобы рассчитать такую цепь, добавьте внутреннее сопротивление (Rвн) источника. Приведенная ниже формула показывает, как найти силу тока:

Вместо напряжения (U) в расчетах часто используется типичное обозначение электродвижущей силы (ЭДС) – E.

Первый закон Кирхгофа

В классической формулировке этого постулата алгебраическая сумма токов, входящих в один узел и выходящих из него, равна нулю:

I1 + I2 + … + In = 0.

Этот принцип действителен для каждой точки соединения ветвей электрической цепи. Следует отметить, что характеристики отдельных элементов (пассивные, реактивные) здесь не учитываются. Можно не обращать внимания на полярность источников питания, включенных в отдельные схемы.

Чтобы избежать путаницы с большими цепями, предполагается следующее использование отдельных знаков тока:

• входящий – положительный (+I);
• Исходящие токи отрицательны (-I).

Второй закон Кирхгофа

Этот принцип определяет полное равенство источников тока (ЭДС), включенных в цепь. Для иллюстрации мы можем увидеть, как распределяются параметры управления, когда два резистора (R1 = 50 Ом, R2 = 10 Ом) соединены последовательно с батареей (Uacb = 12 В). Для проверки этого измеряется разность потенциалов на клеммах пассивных элементов:

• UR1 = 10 В;
• UR1 = 2 В;
• Uacb = 12 В = UR1 + UR2 = 10 + 2;
• ток в цепи определяется по закону Ома: I = 12/(50+10) = 0,2 A;
• При необходимости рассчитайте мощность: P = I2 * R = 0,04 * (50+10) = 2,4 Вт.

Второе правило Кирхгофа применимо к любой комбинации реактивных элементов в каждой ветви. Он часто используется в качестве окончательной проверки. Падения напряжения на отдельных элементах суммируются для проверки правильности выполнения процедуры. Обратите внимание также на то, что дополнительные источники ЭДС приводят к ненулевому результату.

Задача 2. Приведена принципиальная схема (рис. 6-11, а). Во сколько раз изменится ток, текущий в неразветвленной части цепи, и напряжение на полюсах источника тока, если ключ К замыкается? Сопротивление трубки L₂ в два раза больше сопротивления L₁а внутреннее сопротивление источника тока в 10 раз меньше сопротивления трубки L₁.

Проблема 1. Вольтметр, подключенный к лампочке, показывает. U = 4 В и амперметр – I = 2 A (рис. 6-10). Каково внутреннее сопротивление r источника тока, к которому подключена эта лампочка, если ЭДС источника ε = 5 В?
Примечание: Если в тексте задачи ничего не сказано о сопротивлении амперметра, то этим сопротивлением можно пренебречь, а если ничего не сказано о сопротивлении вольтметра, то его следует считать бесконечно большим, а ток, протекающий через вольтметр, – нулевым.

Задача 2. Приведена схема (рис. 6-11, а). Во сколько раз изменится ток, текущий в неразветвленной части цепи, и напряжение на полюсах источника тока, если ключ К замыкается? Сопротивление лампочки L₂ в два раза больше сопротивления L₁а внутреннее сопротивление источника тока в 10 раз меньше сопротивления лампы L₁.

Проблема 3. В резисторе сопротивлением R = 5 Ом ток I = 0,2 А. Резистор подключен к источнику тока с ЭДС ε = 2 В. Найдите ток короткого замыкания I_{короткое замыкание.}

Проблема 4. Вольтметр, подключенный к полюсам источника тока с разомкнутой внешней цепью, показал. U₁ = 8 В. При замыкании цепи на какой-либо резистор (рис. 6-12, а), вольтметр показывает U₂ = 5 В. Что покажет вольтметр, если последовательно с этим резистором подключить второй такой же резистор (рис. 6-12, б)? Что покажет вольтметр, если подключить второй резистор параллельно первому (рис. 6-12, в)?

Проблема №5. Цепь питается от источника тока с ЭДС ε = 4 В и внутреннее сопротивление r = 0,2 Ом. Построение графика текущего значения I в цепи и напряжение U на полюсах источника тока в зависимости от внешнего сопротивления R.

Проблема 6. Амперметр, закороченный на гальванический элемент с ЭДС ε = 2 В и внутренним сопротивлением r = 0,2 Ом, указал ток I₁ = 3 А . Какова была текущая I₂ покажет ли этот амперметр, если он соединен мостом с сопротивлением R_ш = 0,1 Ом?

Задание 7. Приведена схема (рис. 6-16). Емкость конденсаторов C₁, С₂ и ЭДС источника тока ε известны. Известно также, что ток короткого замыкания I_{ток короткого замыкания I} этого источника в три раза больше, чем ток I, протекает в этой цепи. Найдите напряжения Е₁ и Е₂ полей в конденсаторах, если расстояния между их обмотками равны d.

Проблема 8. Приведена схема (рисунок 6-17). Возможности С и конденсаторы 2C, сопротивление R и 2R проводников и ЭДС источника тока ε. Внутренним сопротивлением источника тока можно пренебречь (r = 0). Определение напряжений U₁ и U₂ о конденсаторах и зарядах q₁ и q₂ этих конденсаторов.

Проблема 9. Есть N идентичные источники тока, соединенные сначала последовательно, а затем параллельно, подключенные каждый раз к одному и тому же внешнему сопротивлению R. Внутреннее сопротивление каждого источника r. Во сколько раз изменяется напряжение на внешней части цепи?

Проблема 10. Электрическая цепь состоит из источника тока с ЭДС ε = 180 В и потенциометр с сопротивлением R = 5 кОм. Ползунок потенциометра расположен в центре устройства (Рисунок 6-21), а). Найдите показания вольтметра U₁ и U₂, подключенные к потенциометру, если их сопротивления R₁ = 6 кОм и R₂ = 4 кОм. Внутреннее сопротивление r источника тока пренебрежимо мала.

Задание №11. Схема, показанная на рисунке 6-22, а. Сопротивления R1, R2 и R известны. ЭДС источника тока также известна как ε и его внутреннее сопротивление r. Найдите текущий I₂ в сопротивлении R₂.

Проблема №12. Нихромовая проволока образует кольцо диаметром D = 2 м (рис. 6-23, а). В центре кольца находится источник тока в виде ε = 2 В и внутреннее сопротивление r = 1,5 Ом, соединенные в точках а и b к кольцу с помощью того же провода. Найдите разность потенциалов φ_b – φ_а между точками b и а. Удельное сопротивление нихрома p = 1,1 мкОм-м, площадь поперечного сечения проволоки S = 1 мм 2 .

Это краткое изложение темы “Закон Ома для электрической цепи. ВЫЗОВЫ ОПЫТА”. Выберите свои дальнейшие действия:

Если у вас возникли трудности, прочитайте статью Закон Кирхгофа.

Пример 2

Полный ток в цепи, содержащей два параллельно соединенных резистора R₁=70 Ом и R₂=90 Ом, составляет 500 мА. Определите токи в каждом резисторе.

Два последовательно соединенных резистора – это не что иное, как делитель тока. Токи, протекающие через каждый резистор, можно определить по формуле делителя, при этом нам не нужно знать напряжение в цепи, только общий ток и сопротивления резисторов.

Токи в резисторах

В этом случае удобно проверить задачу, используя первый закон Кирхгофа, который гласит, что сумма сходящихся токов в узле равна нулю.

Если у вас возникли трудности, прочитайте статью Закон Кирхгофа.

Если вы не помните формулу для текущего делителя, вы можете решить эту задачу другим способом. Для этого нужно найти напряжение в цепи, которое является общим для обоих резисторов, поскольку соединение параллельное. Чтобы найти его, необходимо сначала вычислить сопротивление цепи

А затем рассчитайте напряжение.

Зная напряжения, вы найдете токи, протекающие через резисторы

Как вы можете видеть, токи одинаковы.

I=q/tГде:

Онлайн-калькулятор для расчета силы тока в цепи

Рассчитывая силу тока в цепи, помните, что это физическая величина, демонстрирующая определенный заряд. Она протекает в единицу времени через проводник. Основная схема расчета выглядит следующим образом:

I=q/tгде:

• I – сила электрического тока в амперах (A) или кл/с;
• q – заряд, перемещающийся по проводнику в кулоновских единицах (Кл);
• t – время, необходимое для перемещения заряда, с.

В соответствии с законом Ома для отдельного участка цепи для расчета силы тока следует использовать следующую схему

• прямая зависимость тока от напряжения;
• обратная зависимость от сопротивления.

I=U/Rгде:

• U – напряжение, выраженное в вольтах, В;
• R – значение сопротивления в омах.

Отсюда вытекает следующая взаимосвязь:

I = E/ R+rгде:

• E – EMF, V;
• R – внешнее сопротивление, Ом
• r – внутреннее сопротивление, Ом

Используйте другие онлайн-калькуляторы:

7. Необходимо экспериментально определить электрическое сопротивление круглого углеродного стержня в зависимости от его длины. Какие из следующих пар стержней можно использовать для этой цели?

ПРИМЕРЫ ЗАДАЧ

Часть 1

1. На рисунке изображена схема электрической цепи, состоящей из источника тока, выключателя и двух резисторов, соединенных параллельно. Чтобы измерить напряжение на резисторе (R_2), вы можете подключить вольтметр между точками

1) Только B и C
2) только A и C
3) B и D или B и C
4) A и D или A и C

2. На рисунке показана электрическая цепь, состоящая из источника тока, резистора и двух амперметров. Сила тока, показываемая амперметром A₁равна 0,5 А. Амперметр A₂ будет указывать на ток

1) менее 0,5 A
2) более 0,5 A
3) 0,5 А
4) 0 А

3. Студент исследовал зависимость тока в электроплите от приложенного напряжения и получил следующие данные.

Проанализировав полученные значения, он сделал предположение:

А. Закон Ома справедлив для первых трех измерений.
Б. Закон Ома верен для последних трех измерений.

Какая гипотеза (гипотезы), выдвинутая студентом, верна (верны)?

1) только A
2) только B
3) и A, и B
4) ни A, ни B

4. На диаграмме ниже показано отношение силы тока в проводе к напряжению на его концах. Каково сопротивление провода?

1) 0,25 Ом
2) 2 Ом
3) 4 Ом
4) 8 Ом

5. На рисунках показаны значения тока и напряжения на концах двух проводников. Сравните сопротивления этих проводников.

1) ■( R_1=R_2 ■)
2) ▼( R_1=2R_2 ▼)
3) ■( R_1=4R_2 ■)
4) ■( 4R_1=R_2 ■)

6. На рисунке изображена гистограмма. Здесь показаны значения тока питания для двух проводников (1) и (2) с одинаковым сопротивлением. Сравните напряжения U_1 и U_2 на концах этих проводников.

1) ( U_2=sqrt U_1 )
2) ( U_1=3U_2 ).
3) >( U_2=9U_1 >)
4) ( U_2=3U_1 )

7. Необходимо экспериментально определить электрическое сопротивление круглого углеродного стержня в зависимости от его длины. Какие из следующих пар стержней можно использовать для этой цели?

1) A и D
2) B и C
3) B и D
4) C и D

8. Два алюминиевых проводника одинаковой длины имеют разные площади поперечного сечения: площадь поперечного сечения первого проводника составляет 0,5 мм², а второго – 4 мм². Какой проводник имеет большее сопротивление и во сколько раз?

1) Сопротивление первого проводника в 64 раза больше сопротивления второго проводника.
2) Сопротивление первого проводника в 8 раз больше сопротивления второго проводника.
3) Сопротивление второго проводника в 64 раза больше сопротивления первого проводника.
4) Сопротивление второго проводника в 8 раз больше сопротивления первого проводника.

9. Заряд 12 Кл протекает через приемник электрического тока в течение 600 с. Каково значение тока в приемнике?

1) 0,02 А
2) 0,2 А
3) 5 А
4) 50 А

10. В таблице приведены результаты экспериментальных измерений площади поперечного сечения ( S ), длины ( L ) и электрического сопротивления ( R ) для трех проводников из железа или никеля.

Из измерений можно сделать вывод, что электрическое сопротивление проводника

1) зависит от материала проводника
2) не зависит от материала проводника
3) увеличивается с увеличением его длины
4) уменьшается с увеличением площади поперечного сечения

11. Для изготовления резисторов использовалась катушка нихромовой проволоки. В свою очередь, провода длиной 4 м, 8 м и 12 м были включены в схему, как показано на рисунке. Напряжение и ток были измерены для каждого случая (см. таблицу).

Какой вывод можно сделать по результатам тестов?

1) сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения
2) сопротивление проводника прямо пропорционально его длине
3) сопротивление проводника зависит от силы тока в проводнике
4) сопротивление проводника зависит от напряжения на концах проводника.
5) ток в проводнике обратно пропорционален его сопротивлению.

12. Приведенная ниже таблица представляет собой справочник физических свойств различных материалов.

На основании данных, приведенных в таблице, выберите из приведенного ниже списка которые имеют правильное применение. Распечатайте их номера.

1) При одинаковых размерах алюминиевый проводник будет иметь меньшую массу и большее электрическое сопротивление, чем медный проводник.
2) Нихромовый и латунный проводники будут иметь одинаковое электрическое сопротивление, если их размеры одинаковы.
3) Константановые и никелевые проводники будут иметь разную массу при одинаковых размерах.
4) При замене никелевой катушки на нихромовую такого же размера электрическое сопротивление катушки уменьшается.
5) При равной площади поперечного сечения провод из константана длиной 4 м будет иметь такое же электрическое сопротивление, как и провод из никеля длиной 5 м.

Часть 2

13. Изменяя электрическое напряжение на никелевой проволоке длиной 5 м, студент записал измеренные значения тока и напряжения в таблицу. Чему равна площадь поперечного сечения проводника?