Jaké vzorce se používají k určení napětí?
Faktor proporcionality R – elektrický ohmický odpor – závisí na materiálu, teplotě a geometrických rozměrech vodiče.
Ohmův zákon založil Georg Ohm v roce 1826, publikoval v roce 1827 a pojmenoval po něm.
Definice Ohmova zákona jednoduchými slovy
Elektrický obvod se skládá z dvoupólového zdroje napětí, tedy baterie, akumulátoru nebo generátoru. Pokud jsou póly zdroje spojeny dráty, pak jimi bude protékat elektrický proud.
Jeho hodnota je určena odporem vodičů.
Vizuální reprezentací tohoto vztahu je běžný vodovodní systém.
Analogem zdroje napětí je čerpadlo nebo vodárenská věž, která vytváří tlak v hlavním potrubí, množství vody procházející potrubím, podobné množství proudu a kohoutek odpovídá odporu.
Plně otevřený, neomezuje průtok, protože je zkroucený, vodní otvor se zmenšuje, dokud se úplně nezavře.
Kolik Ohmových zákonů je ve fyzice?
Existují dva Ohmovy zákony:
- Ohmův zákon pro část obvodu.
- Ohmův zákon pro úplný (uzavřený) obvod.
První se týká odporu sekce, proudové síly v ní a rozdílu potenciálu (napětí) na jejích koncích.
Navíc odráží přítomnost zdroje proudu v obvodu.
Druhý bere v úvahu jak spotřebitele elektrického proudu (elektrické lampy, ohřívače, televizory atd.), tak jeho zdroje (generátory, baterie, akumulátory).
Faktem je, že jakýkoli zdroj proudu má vnitřní odpor, který ovlivňuje sílu proudu.
To je přesně to, co je zohledněno v Ohmově zákoně pro úplný (uzavřený) obvod.
Za jakých podmínek platí Ohmův zákon?
Podle Ohmova zákona existuje lineární vztah mezi intenzitou proudu v části obvodu a napětím na jeho koncích. Funguje perfektně pro kovové vodiče při jakémkoli napětí, ale pro proud ve vakuu, plynu, roztocích nebo taveninách elektrolytů, polovodičů je lineární závislost porušena a již není možné aplikovat Ohmův zákon v podobě, v jaké je studoval ve školním kurzu.
Proč je potřeba Ohmův zákon?
Je těžké přeceňovat význam tohoto zákona. Umožnil vypočítat elektrické obvody, bez kterých je téměř nemožné si představit život moderního člověka, protože tvoří základ jakéhokoli elektrického zařízení, od obyčejné žárovky až po nejmodernější počítače.
Ohmův zákon pro část obvodu
Empiricky výzkumník stanovil vztah mezi charakteristikami elektrického obvodu. Klasická formulace Ohmova zákona je:
“Proud v části obvodu je přímo úměrný napětí a nepřímo úměrný odporu.”
Vzorec Ohmova zákona pro úsek obvodu I = UR
- I – proudová síla, měřená v ampérech (A),
- U – napětí měřené ve voltech (V),
- R – odpor, měřený v ohmech (Ohm).
Ohmův zákon je v této podobě prezentován ve školních učebnicích fyziky.
Podle tohoto jednoduchého vzorce pro určení úrovně proudu ve vodiči stačí rozdělit napětí na jeho stranách určitým podmíněně konstantním koeficientem, to znamená odporem.
Proč “podmíněně”? Protože hodnota odporu se může měnit v závislosti na teplotě.
Proto, mimochodem, žárovky nejčastěji vyhoří při zapnutí.
Odpor studené spirály je nižší než odpor zahřáté, skok proudu při přivedení napětí způsobí její prudké roztažení a prasknutí.
Ale pokud je tento moment překonán a vlákno přežije, pak se jeho odpor zvýší a proud je omezen. A například při teplotě kapalného helia odpor klesne na nulu a dojde k supravodivosti.
Ohmův zákon pro uzavřený úplný obvod
Předchozí formulace je vhodná pouze pro úsek obvodu, kde není zdroj vlastní elektromotorické síly.
Ve skutečnosti proud teče v uzavřeném okruhu, kde je nutně baterie nebo generátor, který má svůj vnitřní odpor.
Proto vzorec pro Ohmův zákon pro úplný obvod vypadá poněkud komplikovaněji.
Vzorec Ohmova zákona pro uzavřený úplný obvod I = ε/(r+R)
- I – proudová síla, měřená v ampérech (A),
- Е – elektromotorická síla, měřená ve voltech (V),
- R – odpor, měřený v ohmech (Ohm),
- r – vnitřní odpor zdroje EMF.
Aplikace Ohmova zákona
Georg Ohm dal inženýrům prostředky k řešení problémů souvisejících s elektrickými obvody.
Tepelná a osvětlovací zařízení, elektromotory, generátory, elektrické vedení, komunikační kabely se vypočítají na základě tohoto jednoduchého vzorce.
Neexistuje oblast elektrotechniky, kde by nenašla uplatnění.
I v radiotechnice se používá Ohmův zákon, ale v diferenciální podobě.
„Všechno důmyslné je jednoduché,“ jak věřili Euripides, Leonardo da Vinci, Napoleon Bonaparte a Albert Einstein, nepochybní géniové. Ohmův zákon tuto pravdu zcela a zcela potvrzuje.
Problém Ohmova zákona s řešením
Problém pro část elektrického obvodu
Rychlovarná konvice připojená k síti o napětí 220 V odebírá proud 1,1 A. Jaký je odpor rychlovarné konvice.
Podle Ohmova zákona pro část obvodu: R=U/I=220/1,1=200 Ohm
Odpověď: R = 200 Ohmů.
Problém pro zcela uzavřený okruh
Zdroj stejnosměrného proudu s EMF E = 24 V a vnitřním odporem r = 1,5 Ohm je zkratován na vnější odpor R = 11 Ohm.
Určete sílu proudu v obvodu.
E = 24 V, r = 1,5 Ohm, R = 11 Ohm
Podle Ohmova zákona pro uzavřený obvod: I = E/(R + r) = 24/(11+1,5) = 1,92 A.
Ohmův zákonný trojúhelník
Pro zapamatování tohoto zákona existuje mnemotechnické pravidlo, které lze nazvat Ohmův trojúhelník.
Znázorněme všechny tři charakteristiky (napětí, proud a odpor) ve tvaru trojúhelníku.
Nahoře je napětí, vlevo dole proud a vpravo odpor.
Pravidlo práce je toto: Uzavřete prstem hodnotu v trojúhelníku, kterou je třeba najít, pak zbývající dva dají správný vzorec pro nalezení uzavřeného.
Koláčový graf Ohmova zákona
Existuje další přístup k určení parametrů obvodu pomocí Ohmova zákona, kterým je koláčový graf Ohmova zákona.
Pomocí koláčového grafu Ohmova zákona si snadno zapamatujete všechny rovnice pro nalezení napětí – U, aktuální – I, odpor – R a moc – P.
Zde je koláčový graf, který ukazuje vztah mezi napětím, výkonem, proudem a odporem.
Tato tabulka je rozdělena do čtyř bloků pro výkon, napětí, odpor a proud.
Každý blok se skládá ze tří vzorců se dvěma známými hodnotami pro každý vzorec.
Z diagramu můžeme použít kterýkoli ze tří dostupných vzorců k nalezení každého parametru v obvodu.
Každý blok se skládá ze tří vzorců se dvěma známými hodnotami pro každý vzorec.
Z diagramu můžeme použít kterýkoli ze tří dostupných vzorců k nalezení každého parametru v obvodu.
Přihlaste se k odběru Elec.ru. Jsme v Telegramu, VKontakte a Odnoklassniki
V dnešní době hraje elektřina v životě člověka velmi důležitou roli, v důsledku čehož téměř každý potřebuje základní znalosti z oblasti fyziky a elektrotechniky. Napětí je jednou z hlavních fyzikálních veličin, která nám umožňuje vysvětlit teorii výskytu elektrického pole a metody výběru optimálního průřezu kabelu pro použití v každodenním životě.
Co je napětí v elektrické síti.
Napětí je fyzikální veličina, která charakterizuje elektrické pole. Jinými slovy, ukazuje, kolik práce to udělá, když posune jeden kladný náboj o určitou vzdálenost.
Jednotka napětí v mezinárodní soustavě je považována za takový indikátor na koncích vodiče, při kterém náboj 1 C vykoná práci 1 J, aby jej posunul podél tohoto vodiče. Obecně uznávanou jednotkou měření napětí je 1 V – Volt.
Důležité! Práce se měří v joulech, náboje v coulombech a napětí ve voltech, takže 1 volt se rovná 1 joule děleno 1 coulombem.
jaké je napětí?
Napětí přímo souvisí s aktuální prací, nábojem a odporem. Chcete-li měřit napětí přímo v elektrickém obvodu, musíte k němu připojit voltmetr. Je zapojen do obvodu paralelně, na rozdíl od ampérmetru, který je zapojen do série. Svorky měřicího zařízení jsou připevněny k těm bodům, mezi kterými je třeba vypočítat napětí. Aby správně zobrazoval hodnotu, musíte obvod zapnout. Na obrázcích je voltmetr označen písmenem V obklopeným kroužkem.
Napětí se označuje latinkou [U] a měří se ve [V]. Rovná se práci, kterou pole vykoná při pohybu jednotkového náboje. Vzorec pro proudové napětí je U = A/q, kde A je práce vykonaná proudem, q je náboj a U je samotné napětí.
Mohlo by vás zajímat funkce SHDUP U4
Dávejte pozor! Na rozdíl od magnetického pole, kde jsou náboje stacionární, v elektrickém poli jsou v neustálém pohybu.
Vzorec Ohmova zákona
Ohm nasměroval své experimenty ke studiu takové fyzikální veličiny, jako je odpor, v důsledku čehož se v roce 1826 stal autorem zákona, který dodnes neztratil svou relevanci. Ze svých experimentů Ohm dospěl k závěru, že v různých obvodech se síla proudu může zvyšovat různými rychlostmi, a to se stává, když se zvyšuje napětí.
Ohm také dospěl k závěru, že každý vodič má individuální vodivostní vlastnosti.
Odpor se označuje velkým latinským písmenem [R] a měří se v ohmech. Odpor je fyzikální veličina, která charakterizuje vlastnosti vodiče pro ovlivnění proudu, který jím protéká. Je přímo úměrná napětí v síti a nepřímo úměrná proudu. Ve formě vzorce lze tento zákon zapsat jako R = U/I, kde U je napětí a I je proud. 1 Ohm se rovná 1 Voltu děleno 1 ampérem.
Nezapomeňte! Reostat je zařízení, které poskytuje schopnost měnit odpor. Za prvé, ovlivňuje hodnotu R v obvodu a následně další 2 veličiny popsané v Ohmově zákoně. Ampérmetr může pomoci určit sílu proudu.
Téměř jakýkoli vztah související s elektřinou lze odvodit ze vzorce Ohmova zákona. Existuje také pojem rezistivity vodiče – fyzikální veličina, která demonstruje, jaký odpor bude mít vodič vyrobený z určité látky. Tato veličina je označena písmenem ρ a jejím prostřednictvím lze také nalézt odpor v obvodu jako součin měrného odporu a délky vodiče dělené plochou jeho průřezu.
Důležité! Ve formě vzorce vypadá zjištění odporu pomocí měrného odporu takto: R = ρ*(l/S), kde l je délka vodiče a S je plocha průřezu.
Mohlo by vás zajímat Funkce měření osvětlení v luxech
Fyzikální význam měrného odporu ukazuje, jaký účinek bude mít vodič o délce 1 m s plochou průřezu 1 mm čtvereční vyrobený z určité látky. Měřeno v ohmech násobených metrem: [ρ] = [Ohm*m].
Jak zjistit odpor zátěže
Odolnost zátěže je označena latinskými písmeny Rn nebo Rн. V podstatě se jedná o stejný odpor části obvodu a je také vypočítán pomocí vzorců Ohmova zákona. Zátěž je označena symboly, které jsou na elektrickém schématu znázorněny jako křížky v kruhu – žárovka; tedy motor, lampa, konkrétní zařízení atd.
Každá zátěž má svůj vlastní odpor. Pokud je například k síti připojena jedna žárovka, pak je zátěžový odpor indikátorem tohoto jediného zařízení v obvodu. Pokud je k obvodu připojeno několik zátěží, odpor se vypočítá celkem pro každou z nich.
Odpor zátěže se vypočítá v souladu s Ohmovým zákonem, tj. Rn = U/I. Pokud je k síti připojeno několik zátěží, bude to vypočítáno následovně: nejprve se zjistí odpor každé jednotlivé „žárovky“. Dále se vypočítá Rn v závislosti na typu zapojení v obvodu: sériové nebo paralelní. Paralelně 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/Rn, kde n je počet připojených zařízení. Pokud je připojení sériové, celkové R se rovná součtu všech R obvodu.
Jak zjistit napětí pomocí vzorce
Lidé zajímající se o elektřinu a fyziku se vždy zabývají otázkou, jak najít napětí, pokud jsou známy jiné charakteristiky. Lze jej nalézt pomocí mnoha vzorců: v souladu s Ohmovým zákonem, prostřednictvím práce s proudem, sečtením všech napětí v elektrickém obvodu a praktickým způsobem – pomocí voltmetru. Jak vypočítat ukazatel pomocí posledně uvedené metody bylo popsáno výše.
Důležité! V sériově zapojených obvodech je celkové napětí součtem hodnot každé zátěže. V paralelním zapojení se celkové napětí rovná hodnotě každé žárovky, což je také ekvivalentní.
Mohl by vás zajímat tento Popis spojovací krabice
Jaké vzorce se používají k výpočtu napětí během práce a samotné síly proudu se vyučují v hodinách fyziky, protože tyto veličiny jsou považovány za základní. Práce vykonaná proudem se rovná součinu napětí a náboje: A = U*q. Také A = U*I*t je odvozeno z tohoto vzorce, protože náboj je součinem proudu a času. Z nich vyplývá, že U = A/q nebo U = A/(I*t). Jedním z hlavních je navíc vzorec napětí odvozený z Ohmova zákona: U = R/I.
Důležité! Napětí lze také určit pomocí výkonu elektrického proudu. Mocnina [P] se rovná A/t, a protože A = U*I*t, konečný vzorec vypadá jako P = (U*I*t)/t. Zde se t sníží a P = U*I zůstane, z čehož vyplývá, že U = P/I.
Jak zjistit proud přes odpor a napětí
Síla proudu se označuje latinkou [I] nebo [Y] a závisí na množství náboje přeneseného z jednoho pólu na druhý za určitý časový úsek, tzn. I = q/t. Proud se měří v ampérech a jeho hodnotu v obvodu zjistíte pomocí ampérmetru.
Existují vzorce pro určení síly proudu prostřednictvím napětí a odporu. V prvním případě se součin proudu a času rovná práci dělené napětím: I*t = A/U, ve druhém – podle Ohmova zákona I = U/R. Prostřednictvím síly se síla bude rovnat P/U.
Při sériovém zapojení je proud ve všech částech obvodu stejný, tedy roven celkové hodnotě v obvodu. Jinak je síla elektrického proudu rovna součtu proudové síly všech zátěží.
Existuje tedy obrovská škála vzorců pro zjištění proudu, napětí a odporu. Pro teorii mohou být vždy užitečné a v praxi vždy pomohou speciální přístroje – ampérmetr a voltmetr.
Pomohl článek? Hodnotit