Закон Ома: формула и её разновидности

Изучая закон Ома формула которого знакома всем школьникам с уроков физики, нужно понимать, что он настолько же прост, насколько и сложен. Как и все гениальное, можно изложить закон Ома простыми словами, но тем не менее, существуют и такие его вариации и виды, которые применяются в сложнейших технических вычислениях, научных и практических. Знать определение и уметь применять элементарную формулу для участка цепи должны все учащиеся, освоившие основную общую программу школы. Тогда как те, кто связывает свою жизнь с техническими направлениями деятельности, выбирает связанные с физикой и электротехникой, электромеханикой, профессии, изучают и версию для полной цепи в рамках соответствующих дисциплин. Но начинать знакомство с понятием лучше с элементарного, простыми словами пояснить, что это такое, как и когда применяется. К тому же, эти знания могут пригодится не только при изучении физики и связанных с ней предметов. Похожие тематики есть и в гдз по химии 8 класс Габриелян, что можно найти в соответствующих разделах указанного пособия. Чтобы убедиться в этом, надо перейти на нужную страницу, выбрать и изучить представленный на ней материал, воспользоваться им в своих практических целях.

Открыл закон, как понятно из его названия, ученый Георг Симон Ом. Он, в свою очередь, вдохновился теми опытами с электричеством, которые ставил знаменитый Фурье. Ом тоже стал проводить аналогичные опыты и на практике проверял электрическое сопротивление различных материалов, их электропроводность. На основании анализа данных получаемых результатов им была разработана формула, которая впоследствии и стала краеугольной в физике, вошла во все учебники, как школьные, так и для следующей ступени образования, а также в научные книги. В общем виде он звучит так: сила тока прямо пропорциональна показателю напряжения и обратно – сопротивлению электрической цепи. В символах запись выглядит так: I=U/R. Соответственно можно выделить любую из трех величин, входящих в уравнение и отыскать их, опираясь на показатели двух известных других. Соответственно, они означают:

• I – сила тока, которая измеряется в амперах (А);
• V – напряжение, оно выражается в вольтах (В);
• R – сопротивление, рассчитываемое в омах (Ом).

В ряде схем можно использовать другие, кратные общепринятым, величины. Например, если Ом будет слишком мал, а Ампер – чересчур велик, их можно будет заменить в расчетах на килоомы и микроамперы и т. п.

Для лучшего запоминания формулы педагоги рекомендуют использовать так называемый VIR-треугольник. Например, вычисляя напряжение, закрывать пальцем V. Оставшиеся символы находятся на одном уровне, следовательно, между ними можно поставить знак умножения, и получается V = I × R. Таким же образом выводится формула силы тока закон Ома позволяет вывести и запомнить каждый параметр. Помимо общего определения, где показатели определяются в целом, существует несколько частных случаев, которые тоже требуют отдельного рассмотрения, запоминания и изучения всех имеющихся особенностей.

Закон Ома для участка цепи: формула и особенности

В самой простой «школьной» вариации он гласит, что сила тока обратно пропорциональна сопротивлению и прямо, соответственно, напряжению. Но если это частный случай, характерный для участка цепи, то сила тока на этом участке будет обратно пропорциональна его сопротивлению и прямо – напряжению на его концах.

Таким образом, в замкнутой цепи формула будет иметь вид φ1-φ2=I*R, где φ1-φ2 – разность потенциалов напряжения между начальным и конечным участками рассматриваемой цепи. Она актуальна для активного участка, содержащего источники электрической энергии. Подходит для расчетов напряжения и других показателей в разветвленных электросетях. Широко используется в сложных случаях, например, для учета действия законов Кирхгофа и т. д.

Отдельным случаем рассматривается разновидность для ЭДС, если внутри электрический ток движется от катода к аноду. Здесь ЭДС будет положительным, в противном случае, при противоположном движении, отрицательным. Если исследовать закон Ома для полной цепи формула приобретет вид: I=E/(R+r). Как видно, добавляется новый параметр, r, которым будет обозначаться внутреннее сопротивление источника ЭДС. Им нельзя пренебрегать, когда оно сопоставимо с сопротивлением сети. Если же R=0 (то есть, ситуация короткого замыкания), то закон приобретет вид: I=E/r.

Это далеко не все особенности и схемы. Еще один важный момент – все рассмотренные выше примеры скорее характерны при использовании постоянного тока. С переменным же ситуация может выглядеть абсолютно иначе. Он изменяется по временным периодам, по синусоиде. И этот процесс происходит с определенной периодичностью от низшей точки (нуля) до максимума.

Закон Ома: определение и формула, сфера применения

Хотя он и не относится к базовым закономерностям физики, поскольку представляет собой только удобную, практичную зависимость одних значений от других, но на практике подходит почти для всех ситуаций. Поэтому применим и распространен. В этой связи проще привести примеры тех ситуаций, когда он может «не сработать»:

1. В сверхпроводниках.
2. При наличии инерции в носителях зарядах (высокочастотные электрополя и т. д.).
3. При нагревании провода до такой степени, что перестает быть линейной вольтамперная характеристика (характерно для ламп накаливания и т. п.).
4. В газовых и вакуумных электролампах.
5. В транзисторах и диодах.

Если же используются проводники с неоднородной структурой (из разных материалов, большего или меньшего, в сравнении со схемой, сечения и т. п.), рекомендуется использование дифференциально-интегральной вариации закона Ома. Это позволит рассчитать уровень плотности тока для бесконечно малого проводника, с учетом удельной проводимости и в зависимости от напряженности. Эти варианты, скорее, подходят для научных изысканий и редко применяются в практике электрика.