Прежде чем изучать закон Ома рассмотрим две схемы включения сопротивлений. На рисунке 1 показана схема последовательного включения сопротивлений, а на рисунке 2 схема параллельного включения сопротивлений.
Разберемся, как рассчитать суммарное сопротивление цепи (такое сопротивление которым можно заменить цепь из сопротивлений - назовем его Re).
Для сопротивлений включенных последовательно суммарное сопротивление равно сумме сопротивлений цепи.
Это очевидно, так как входной ток I протекает последовательно через все сопротивления (ток IR) и не меняется. При любом количестве последовательно включенных сопротивлений, для получения суммарного сопротивления, они складываются.
При параллельном включении сопротивлений входной ток I разветвляется на отдельные токи I1, I2,..., In-1, In которые зависят от величины сопротивлений по которым они протекают.
Если сопротивления имеют разную величину, то и токи проходящие через них также будут различны. Суммарное сопротивление двух параллельно включенных сопротивлений рассчитывается по формуле: 1/Re = 1/R1 + 1/R2 или Re = (R1*R2) / (R1+R2). Если сопротивлений больше двух, то суммарное сопротивление рассчитывается по формуле показанной на рисунке.
Простейшая электрическая цепь это источник питания (GB1 на рисунке) и сопротивление нагрузки R. Данная электрическая цепь характеризуется тремя основными параметрами, это ток I проходящий через сопротивление нагрузки, напряжение источника питания U и сопротивление нагрузки R.
По закону Ома любой из этих трех параметров можно рассчитать по формулам показанным на рисунке.
|
Все три параметра имеют между собой линейную зависимость. Например, увеличение сопротивления нагрузки приводит к пропорциональному уменьшению тока в цепи. |
|
Мы знаем, что ток проходящий через сопротивление нагрузки нагревает нагрузку, например электропаяльник, утюг и т.д. Поэтому при расчетах электрических цепей следует учитывать такой важный параметр, как электрическая мощность нагрузки. Мощность важно знать во первых для того, чтобы правильно подобрать источник питания и во вторых, чтобы рассчитать нагрузку соответствующей мощности. При недостаточной мощности нагрузки, сопротивление нагрузки будет нагреваться и в конечном итоге перегорит. Мощность обозначается буквой Р и измеряется в единицах - ВАТТ (обозначается Вт или W). Мощность рассчитывается по формулам показанным на рисунке. |
Сначала найдем суммарное сопротивление Re параллельно включенных сопротивлений R2 и R3. Re = R2 * R3 / (R2+R3). Re = 200 * 200 / (200+200) = 40000 / 400=100 Ом. Найдем ток I1. I1 = U / (R1+Re) = 12 / (100+100) = 12 / 200 = 0,06A. По определению ток I1 равен току Ie, следовательно мы можем найти напряжение Ure на сопротивлении Re. Ure = Ie * Re = 0,06 * 100 = 6 V.
Найдем мощность Pr1 на резисторе R1.
Pr1 = I12 * R1 = 0,062 * 100 = 0,0036 * 100 = 0,36W.
Найдем мощность Pr2 на резисторе R2.
Pr2 = Ure2 / R2 = 62 / 200 = 36 / 200 = 0,18W.
Так как R2=R3 то мощность на R3 равна мощности на R2 и равна 0,18W (Ватт).
На практике, часто бывает нужно измерить какие либо параметры участка электрической цепи. Обычно это ток, напряжение или сопротивление. Для каждого вида измерения существует свой измерительный прибор. Для измерения напряжения используется прибор, который называется ВОЛЬТМЕТР, для измерения тока - прибор АМПЕРМЕТР и для измерения сопротивления ОММЕТР.
Для ремонта, регулировки и настройки радио и электронной аппаратуры обычно используют универсальные измерительные приборы, которые называются ТЕСТЕР или МУЛЬТИМЕТР. Эти приборы могут, в зависимости от положения переключателя режимов, измерять ток, напряжение или сопротивление.
По отображению результата измерений мультиметры делятся на цифровые и аналоговые. На рисунке показаны оба типа приборов. У обоих приборов общими являются переключатели пределов измерений. Пределы измерений сгруп- пированы по функциональному назначению (на рисунке группы обозначены V, A и Ом).
На рисунке переключатели пределов измерений у обоих приборов установлены на измерение напряжения с пределом в 5 Вольт. Знаками + и - обозначены клеммы для подключения проводников к измеряемой цепи.
Электрический ТОК в цепи измеряется АМПЕРМЕТРОМ. Амперметр включается последовательно с нагрузкой.
При измерении неизвестного тока предел измерения тока лучше установить на максимальное значение, чтобы не повредить прибор. На рисунке предел измерений установлен на измерение максимального значения тока 1 Ампер. Электрическое НАПРЯЖЕНИЕ на сопротивлении или участке цепи измеряется ВОЛЬТМЕТРОМ. Вольтметр включается параллельно сопротивлению или участку цепи.
При измерении неизвестного напряжения предел измерения на вольтметре следует установить на максимальное значение. Если показания прибора слишком малы то предел измерения следует постепенно уменьшать.
Электрическое СОПРОТИВЛЕНИЕ измеряется ОММЕТРОМ. Омметр подключается параллельно измеряемому сопротивлению.
Обязательным условием для измерения сопротивления должно быть то, что электрическая цепь должна быть обесточена. Так же необходимо иметь в виду что измеряемое сопротивление не должно иметь параллельного подключения к другому сопротивлению.