Как найти напряжение на каждом проводнике

Закон Ома для участка цепи

1 Найти плотность тока, если за время t=10 с через поперечное сечение проводника протекает заряд q=100 Кл. Площадь поперечного сечения проводника S=5 мм2.

Ток в проводнике I=q/t. Плотность тока j=I/S; отсюда j=q/tS=2 кА/м2.

2 Вольтметр рассчитан на измерение напряжений до максимального значения V=3 В. Сопротивление прибора R = 300 Ом. Число делений шкалы прибора N=100. Какова будет цена деления шкалы прибора, если использовать его в качестве миллиамперметра?

Цена деления шкалы прибора как миллиамперметра i = I/N=V/RN=0,1 мА/дел.

3 Каким сопротивлением должен обладать прибор, чтобы его можно было использовать либо в качестве вольтметра с пределом измерения напряжений до значений V=15 B, либо в качестве миллиамперметра с пределом измерения токов до значений I=7,5 мА?

Сопротивление прибора R=V/I=2кОм.

4 Отклонение стрелки вольтметра до конца шкалы соответствует напряжению V0 = 15 В. При этом через вольтметр течет ток I0 = 1,5 мА. Найти сопротивление вольтметра и ток, текущий через вольтметр, когда он показывает напряжение V= 5 В.

Сопротивление вольтметра найдем из условия, что при отклонении стрелки на всю шкалу напряжение на зажимах прибора равно V0, а ток, текущий через прибор, равен I0: R= V0/I0 — 2 кОм. Когда же вольтметр показывает напряжение V, то через него течет ток I=V/R = I0V/V0 = 2,5 мА.

5 Найти ток в цепи источника тока, замкнутого на проводник с сопротивлением R=1000 Ом, если при последовательном включении в эту цепь миллиамперметра с сопротивлением R0 = 100bОм он показал ток I0 = 25 мА.

6 Найти напряжение на проводнике с сопротивлением R=10Ом, если за время t=5 мин протекает заряд q= 120 Кл.

Закон Ома для участка цепи. Сопротивление проводников

7 В электрическую сеть последовательно включены плитка, реостат и амперметр, имеющие сопротивления R1 = 50Ом, R2 = 30 Ом и R3 = 0,1 Ом. Найти напряжения на плитке, реостате и амперметре, если в цепи протекает ток I = 4 А.

8 Сопротивление единицы длины медной проволоки Rl = R/l=2,23 Ом/м. Найти удельное сопротивление r меди. Диаметр проволоки D = 0,1 мм.

9 Найти сопротивление R медной проволоки, масса которой m = 1 кг, а площадь поперечного сечения S=0,1 мм2. Плотность меди , ее удельное сопротивление r = 0,017 мкОм м.

10 Удельное сопротивление графитового стержня от карандаша r = 400 мкОм м. Какой ток I пройдет по стержню, если на него подать напряжение V=6 В? Длина стержня l=20 см, его диаметр D = 2 мм.

11 При включении в электрическую цепь проводника, имеющего диаметр D = 0,5 мм и длину l=47 мм, напряжение на нем V=1,2В при токе в цепи I=1 А. Найти удельное сопротивление r материала проводника.

12 Электрическая цепь состоит из трех последовательно соединенных кусков провода одинаковой длины, сделанных из одного материала, но имеющих разные сечения: S1 = 1 мм2, S2 = 2мм2, S3 = 3 мм2. Напряжение на концах цепи V= 11 В. Найти напряжение на каждом проводнике.

13 Для измерения температуры применили железную проволочку, имеющую при температуре t1 = 10°С сопротивление R1 = 15 Ом. При некоторой температуре t2 она имела сопротивление R2 = 18,25 Ом. Найти эту температуру. Температурный коэффициент сопротивления железа

При температурах t1 и t2 сопротивления проволочки

где R0-ее сопротивление при to = 0°C. Искомая температура

14 Найти температуру t2 вольфрамовой нити лампочки, если при включении в сеть с напряжением V=220 В по нити идет ток I=0,68 А. При температуре t1 = 20° С сопротивление нити R = 36 Ом. Температурный коэффициент сопротивления вольфрама

Дополнительно по теме

2 Электрическое поле

• Напряженность электрического поля
• Потенциал. Работа электрических сил
• Электрическая емкость

3 Постоянный электрический ток

• Закон Ома для участка цепи. Сопротивление проводников
• Последовательное и параллельное соединения проводников. Добавочные сопротивления и шунты
• Закон Ома для полной (замкнутой) цепи
• Последовательное и параллельное соединения источников тока. Правила Кирхгофа

Ток и напряжение при параллельном, последовательном и смешанном соединении проводников

Реальные электрические цепи чаще всего включают в себя не один проводник, а несколько проводников, как-то соединенных друг с другом. В самом простом виде электрическая цепь имеет только «вход» и «выход», то есть два вывода для соединения с другими проводниками, через которые заряд (ток) имеет возможность втекать в цепь и из цепи вытекать. При установившемся токе в цепи, значения величин токов на входе и на выходе будут одинаковы.

Если взглянуть на электрическую цепь, включающую в себя несколько разных проводников, и рассмотреть на ней пару точек (вход и выход), то в принципе остальная часть цепи может быть рассмотрена как одиночный резистор (по ее эквивалентному сопротивлению).

При таком подходе говорят, что если ток I – это ток в цепи, а напряжение U – напряжение на выводах, то есть разность электрических потенциалов между точками «входа» и «выхода», то тогда отношение U/I можно рассмотреть как величину эквивалентного сопротивления R цепи целиком.

Если закон Ома выполняется, то эквивалентное сопротивление можно вычислить довольно легко.

Ток и напряжение при последовательном соединении проводников

В простейшем случае, когда два и более проводников объединены друг с другом в последовательную цепь, ток в каждом проводнике окажется одним и тем же, а напряжение между «выходом» и «входом», то есть на выводах всей цепи, будет равным сумме напряжений на составляющих цепь резисторах. И поскольку закон Ома справедлив для любого из резисторов, то можно записать:

Итак, для последовательного соединения проводников характерны следующие закономерности:

• Для нахождения общего сопротивления цепи, сопротивления составляющих цепь проводников складываются;
• Ток через цепь равен току через любой из проводников, образующих цепь;
• Напряжение на выводах цепи равно сумме напряжений на каждом из проводников, образующих цепь.

Ток и напряжение при параллельном соединении проводников

При параллельном соединении нескольких проводников друг с другом, напряжение на выводах такой цепи — это напряжение на каждом из проводников, составляющих цепь.

Напряжения на всех проводниках равны между собой и равны напряжению приложенному (U). Ток через всю цепь — на «входе» и «выходе» — равен сумме токов в каждой из ветвей цепи, параллельно объединенных и составляющих данную цепь. Зная, что I = U/R, получаем, что:

Итак, для параллельного соединения проводников характерны следующие закономерности:

• Для нахождения общего сопротивления цепи — складываются обратные величины сопротивлений составляющих цепь проводников;
• Ток через цепь равен сумме токов через каждый из проводников, образующих цепь;
• Напряжение на выводах цепи равно напряжению на любом из проводников, образующих цепь.

Эквивалентные схемы простых и сложных (комбинированных) цепей

В большинстве случаев схемы цепей, являясь комбинированным соединением проводников, поддаются пошаговому упрощению.

Группы соединенных последовательно и параллельно частей цепи, заменяют эквивалентными сопротивлениями по приведенному выше принципу, шаг за шагом вычисляя эквивалентные сопротивления кусочков, затем приводя их к одному эквивалентному значению сопротивления всей цепи.

И если сначала схема выглядит довольно запутанной, то будучи упрощенной шаг за шагом, она может быть разбита на меньшие цепочки из последовательно и параллельно соединенных проводников, и так в конце концов сильно упрощена.

Между тем, не все схемы подаются упрощению таким простым путем. Простая с виду схема «моста» из проводников не может быть исследована таким образом. Здесь нужно применять уже несколько правил:

• Для каждого резистора выполняется закон Ома;
• В любом узле, то есть в точке схождения двух и более токов, алгебраическая сумма токов равна нулю: сумма токов втекающих в узел, равна сумме токов вытекающих из узла (первое правило Кирхгофа);
• Сумма напряжений на участках цепи при обходе по любому пути от «входа» до «выхода» равна приложенному к цепи напряжению (второе правило Кирхгофа).

Мостовое соединение проводников

Дабы рассмотреть пример использования приведенных выше правил, рассчитаем цепь, собранную из проводников, объединенных в схему моста. Чтобы вычисления получились не слишком сложными, примем, что некоторые из сопротивлений проводников равны между собой.

Обозначим направления токов I, I1, I2, I3 на пути от «входа» в цепь — к «выходу» из цепи. Видно, что схема симметрична, поэтому токи через одинаковые резисторы одинаковы, поэтому обозначим их одинаковыми символами. В самом деле, если поменять у цепи местами «вход» и «выход», то схема будет неотличима от исходной.

Для каждого узла можно записать уравнения токов, исходя из того, что сумма токов втекающих в узел равна сумме токов вытекающих из узла (закон сохранения электрического заряда), получится два уравнения:

Следующим шагом записывают уравнения сумм напряжений для отдельных участков цепи при обходе цепи от входя к выходу различными путями. Так как схема является в данном примере симметричной, то достаточно двух уравнений:

В процессе решения системы линейных уравнений, получается формула для нахождения величины тока I между зажимами «входным» и «выходным», исходя из заданного приложенного к цепи напряжения U и сопротивлений проводников:

А для общего эквивалентного сопротивления цепи, исходя из того, что R = U/I, следует формула:

Можно даже проверить правильность решения, например приведя к предельным и к частным случаям величины сопротивлений:

Теперь вы знаете, как находить ток и напряжение при параллельном, последовательном, смешанном, и даже при мостовом соединении проводников, применяя закон Ома и правила Кирхгофа. Эти принципы очень просты, и даже самая сложная электрическая цепь с их помощью в конце концов приводится к элементарному виду путем нескольких несложных математических операций.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Как определить силу тока в резисторе при разных типах соединения

Один из способов определения силы тока в резисторе – это ее прямое измерение мультиметром. Измерения следует проводить в разрыве цепи после резистора следующим образом:

– выставить на тестере максимально допустимый диапазон,

– присоединить щупы прибора к месту разрыва цепи.

Применив закон Ома, искомую величину можно также определить расчетным путем:

где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление (единицы измерения ампер (А), вольт (В), ом (Ом) соответственно).

В приборостроении и электротехнике применяются различные типы соединения и подключения резисторов, что обеспечивает разнообразие электротехнических свойств электрических схем.

Типы соединений резисторов

Соединение элементов в одну цепь осуществляется следующими способами:

• последовательно;
• параллельно;
• смешанно.

Общие схемы типов соединений представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Типы соединений резисторов

Параллельным соединением принято считать соединение, при котором элементы цепи соединены так, что их начала могут соединиться в одной точке, а концы – в другой (см.рис.2)

Рисунок 2. Параллельное соединение резисторов

Потоку заряженных частиц при прохождении участка АВ предоставлено несколько вариантов пути, поэтому на каждом участке с резистором будет протекать ток, величиной, обратно пропорциональной сопротивлению резистора.

При увеличении нагрузки параллельного соединения, в случае подключения большого числа резисторов способом параллельного соединения в электрическую цепь, общее сопротивление цепи значительно уменьшится, за счет увеличения числа путей, предоставленных потоку заряженных частиц. Увеличение количества возможных вариантов движения влечет за собой уменьшение противодействия движению тока.

Как найти сопротивление параллельно соединенных резисторов?

Общее сопротивление резисторов в случае параллельного соединения определено по закону Ома в следующем соотношении:

и рассчитывается по формуле:

Для примера произведем расчет общего сопротивления для цепи из двух резисторов, обладающих сопротивлением R₁= R₂=7Ом (см. рис.3а)

Сопротивление на участке АВ _{(1– 2)} в 2 раза меньше R каждого из резисторов.

При параллельном подсоединении к рассматриваемой цепи еще одного резистора, также обладающего аналогичным сопротивлением R₃=7Ом (см. рис.3б) общее сопротивление цепи рассчитывается с учетом предыдущих вычислений, где R₁₂= 3,5Ом

Rобщ= 3,5*7/ (3,5+7) = 2,33 Ом

R₁₂₃< R₃

Рисунок 3. Увеличение цепи параллельного соединения резисторов

Из расчетов следует, что общее сопротивление (см. рис.3в) всегда будет меньше сопротивления любого параллельно включенного резистора. Такое условие обеспечивается равенством токов на входе и выходе узлов или групп параллельных резисторов и постоянством напряжения в сети.

Что такое последовательное соединение резисторов?

При последовательном соединении резисторы подсоединяются друг за другом, при этом конец предыдущего резистора соединен с началом последующего резистора (рисунок 4).

Рисунок 3. Последовательное соединение резисторов.

Потоку заряженных частиц при прохождении участка АВ предоставлен один путь, поэтому, чем больше резисторов подсоединено, тем большее сопротивление движущимся заряженным частицам они оказывают, то есть общее сопротивление участка цепи Rобщ возрастает.

Формула для расчета общего сопротивления при последовательном соединении имеет вид:

Как рассчитать напряжения на последовательно соединенных резисторах?

Последовательное соединение резисторов увеличивает общее сопротивление. Ток во всех частях схемы будет одинаковым, при этом будет определяться падение напряжения на каждом резисторе.

Общее напряжение питания на резисторах, соединенных последовательно, равно сумме разностей потенциалов на каждом резисторе:

Применив закон Ома, можно вычислить напряжение на каждом резисторе:

Напряжение на участке АВ рассчитывается по формуле:

Резисторы, соединенные последовательно, применяются в электротехнике в качестве делителя напряжения.

Рисунок 5. Схема простейшего делителя напряжения

Регулируя сопротивление обоих резисторов можно выделить требуемую часть входящего напряжения. При необходимости деления напряжения на несколько частей к источнику напряжения подключается несколько последовательно соединенных резисторов.

Смешанное соединение резисторов

В электротехнике наиболее распространено использование различных комбинаций параллельного и последовательного подключения. Силу тока при смешанном соединении резисторов определяют путем разделения цепи на последовательно соединенные части. Однако для определения общего сопротивления в случае параллельного сопротивления различных частей следует применять соответствующую формулу.

Алгоритм расчета смешанного подключения аналогичен правилу расчета базовой схемы последовательного и параллельного подключения резисторов. В этом нет ничего нового: нужно правильно разложить предложенное решение на пригодные для расчета части. Участки с элементами подключаются поочередно или параллельно. Гибридное резистивное соединение представляет собой комбинацию последовательного и параллельного. Эту комбинацию иногда называют последовательно-параллельным соединением.

На рисунке 6 представлена схема смешанного соединения резисторов.

Рисунок 6. Смешанное соединение резисторов.

На рисунке показано, что резисторы R₂ и R₃ соединены параллельно, а R₁, R₂₃ и R₄ последовательно.

Чтобы рассчитать сопротивление этого соединения, вся схема делится на простейшие части, начиная с параллельного или последовательного сопротивления. Тогда следующий алгоритм выглядит следующим образом:

1. Определите эквивалентное сопротивление части резистора, подключенной параллельно.

2. Если эти части содержат резисторы, включенные последовательно, сначала рассчитайте их сопротивление.

3. Вычислив эквивалентное сопротивление резистора, перерисовываем схему. Обычно схема получается из последовательного эквивалентного сопротивления.

4. Рассчитайте сопротивление цепи.

Другие способы подключения хорошо видны на примере, показанном на рисунке. Без специальных расчетов очевидно, что параллельное соединение резисторов создает несколько путей для тока. Следовательно, в одиночном контуре его сила будет меньше по сравнению с контрольными точками на входе и выходе. При этом напряжение на отметке остается неизменным.

Пример участка цепи для расчета сопротивления смешанного соединения показан на рисунке 5.

Рисунок 7. Общее сопротивление участка цепи со смешанным соединением резисторов.

• Компания
  • История АО «НПО» ЭРКОН»
  • Экология
  • Документы
  • СМИ о нас
  • Вакансии
  • Отзывы
  • Перспективные разработки
  • Прецизионные резисторы
  • ВЧ и СВЧ резисторы
  • ВЧ и СВЧ аттенюаторы и поглотители
  • Высокоомные высоковольтные резисторы
  • Мощные резисторы
  • Наборы резисторов, делители
  • Низкоомные фольговые резисторы
  • Резисторы общего применения
  • Специальные изделия
  • Чип-индуктивности
  • Перемычки
  • Аттестация испытательного оборудования
  • Испытательная лаборатория

  АО «НПО «ЭРКОН»
  © 2011 — 2024. Все права защищены
  +7 (831) 202 25 52
  факс: +7 (831) 202-24-34 доб.340
  603104, Россия, Нижний Новгород,
  ул. Нартова, д. 6, помещение П3, 2 этаж, оф. 204

  Внешний вид реальных изделий может отличаться от изображений на сайте
  Любая информация, представленная на данном сайте, не является публичной офертой.

  • История АО «НПО» ЭРКОН»
  • Экология
  • Документы
  • СМИ о нас
  • Вакансии
  • Отзывы
  • Перспективные разработки
  • Прецизионные резисторы
  • ВЧ и СВЧ резисторы
  • ВЧ и СВЧ аттенюаторы и поглотители
  • Высокоомные высоковольтные резисторы
  • Мощные резисторы
  • Наборы резисторов, делители
  • Низкоомные фольговые резисторы
  • Резисторы общего применения
  • Специальные изделия
  • Чип-индуктивности
  • Перемычки
  • Аттестация испытательного оборудования
  • Испытательная лаборатория

  Этот сайт использует файлы cookie для хранения данных. Продолжая использование сайта, вы даёте согласие на работу с данными файлами.

  Как рассчитать напряжение на сопротивлении

  Соавтор(ы): Mantas Silvanavicius. Мантас Сильванавичюс — лицензированный электрик, владелец службы M+S Electric в Лас-Вегасе, Невада. Имеет более 20 лет опыта, специализируется на установке домашнего электрооборудования, тестировании и электропроводке. Вместе со своей командой выполнял проекты для таких компаний, как Seiko и Springhill Suites сети Marriott. M+S Electric имеет все необходимые лицензии, гарантии и страховки.

  Количество просмотров этой статьи: 178 040.

  В этой статье:

  Если вам необходимо найти напряжение на сопротивлении (резисторе), первым делом необходимо определить тип электрической цепи. Для лучшего понимания основных терминов, используемых в физике и электротехнике, начните с первого раздела. Если же вы знакомы с терминологией, пропустите его и перейдите к описанию типа электрической цепи.

  Часть 1 из 3:

  Электрические цепи

  

  Рассмотрим понятие электрического тока. Воспользуемся аналогией: представьте, что вы поместили несколько зерен кукурузы в воду, текущую по трубе. Поток эквивалентен электрическому току, а зерна служат аналогией электронов. [1] X Источник информации Serway, R.A. and John W. Jewett, Jr., Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics. 8th edition. California: Brooks/Cole. 2010. Ebook Говоря о потоке, мы описываем его количеством зерен, пересекших поперечное сечение трубы за одну секунду. При рассмотрении электрического тока мы измеряем его в амперах, соответствующих определенному (очень большому) количеству электронов, пересекающих сечение провода за одну секунду.

  

  Рассмотрим понятие электрического заряда. Каждый электрон имеет «отрицательный» электрический заряд. Это означает, что электроны притягиваются, или движутся по направлению к положительному заряду и отталкиваются, или движутся от отрицательного заряда. Каждый электрон обладает отрицательным зарядом, поэтому они отталкиваются друг от друга, стремясь разойтись в стороны.

  

  • Внутри батарейки происходят химические реакции, в результате которых образуются свободные электроны. Эти электроны движутся к отрицательному полюсу батарейки, удаляясь от ее положительного полюса (эти полюса соответствуют отрицательной и положительной клеммам батарейки). Чем дольше длится данный процесс, тем большее напряжение возникает между полюсами.
  • Если вы соедините проволокой отрицательный и положительный полюса, у скопившихся электронов появится возможность покинуть отрицательный полюс. Они начнут перетекать к положительному полюсу, создавая электрический ток. Чем выше напряжение, тем больше электронов переместится к положительному полюсу за единицу времени.

  

  • Сопротивлением, или резистором называется что-либо, увеличивающее сопротивление электрической цепи. «Резистор» можно приобрести в магазине электротоваров, но в цепи его роль может выполнять и любой другой объект, обладающий сопротивлением, например, лампа накаливания.

  

  • Ток равен напряжению, поделенному на сопротивление
  • Это записывается следующим образом: I = V / _R
  • Подумайте о том, что происходит, если вы увеличиваете V (напряжение) или R (сопротивление). Соответствует ли это приведенным выше объяснениям?
  Похожие публикации:

  1. N a t формула чего
  2. Как строить изображение в сферическом зеркале
  3. Что такое угловая характеристика сд
  4. Экг и холтер в чем разница