电路部分的欧姆定律

可用于研究和计算电路的电气工程基本定律是欧姆定律,它建立了电流、电压和电阻之间的关系。必须清楚地认识它的本质,并能够在解决实际问题时正确地运用它。由于无法正确应用欧姆定律,电气工程中经常会犯错误。

欧姆定律的一段电路状态为:电流与电压成正比,与电阻成反比。

如果作用在电路中的电压增加数倍,则该电路中的电流将增加相同的量。如果将电路的电阻增加几倍,电流将减少相同的量。同理,管道中的水流量越大,压力越强,管道对水运动的阻力就越小。

在通俗的形式中,该定律可以表述如下:相同电阻的电压越高,电流越大,同时,相同电压的电阻越高,安培数越低。

为了以最简单的方式在数学上表达欧姆定律,在 1 V 电压下承载 1 A 电流的电线的电阻被认为是 1 Ohm。

以安培为单位的电流总是可以通过以伏特为单位的电压除以以欧姆为单位的电阻来确定。因此,一段电路的欧姆定律可以写成下面的公式:

我 = U / R。

电路部分的欧姆定律
魔术三角

电路的任何部分或元件都可以用三个特性来表征:电流、电压和电阻。

如何使用欧姆三角形:我们关闭所需的值 - 其他两个符号将给出其计算公式。顺便说一句,三角形中只有一个公式称为欧姆定律——反映电流对电压和电阻的依赖性的公式。其他两个公式虽然是它的结果,但没有物理意义。

当电压以伏特为单位,电阻以欧姆为单位,电流以安培为单位时,使用欧姆定律对电路的一部分进行的计算将是正确的。如果使用这些量的多个单位(例如,毫安、毫伏、兆欧等),则必须将它们分别转换为安培、伏特和欧姆。为了强调这一点,一段电路的欧姆定律公式有时写成如下:

安培 = 伏特 / 欧姆

您还可以以毫安和微安为单位计算电流,而电压应分别以伏特和电阻以千欧和兆欧表示。

欧姆定律解释

电路中的电阻

以简单且负担得起的方式介绍有关电力的其他文章:

什么是电压、电流和电阻:它们在实践中的应用

电阻如何取决于温度

EMF 和电流的来源:主要特征和差异

什么是电源?

电场和磁场——有什么区别?

欧姆定律对电路的每一部分都有效。如果需要确定电路给定部分中的电流,则需要将作用在该部分(图 1)中的电压除以该部分的电阻。

将欧姆定律应用于电路的一部分

图 1. 欧姆定律在一段电路中的应用

让我们举一个根据欧姆定律计算电流的例子……如果施加到灯上的电压为 5 V,则需要确定电阻为 2.5 欧姆的灯中的电流。将 5 V 除以 2.5欧姆,我们得到等于 2 A 的电流值。在第二个示例中,我们确定在电阻为 0.5 MΩ 的电路中,在 500 V 电压的影响下将流过的电流。为此,我们以欧姆表示电阻。将 500 V 除以 500,000 欧姆,我们发现电路中的电流为 0.001 A 或 1 mA。

通常,在知道电流和电阻的情况下,可以使用欧姆定律确定电压。让我们写下公式来确定电压

U = 红外线

这个公式表明,电路给定部分两端的电压与电流和电阻成正比……这种依赖性的含义不难理解。如果电路部分的电阻不变,则只能通过增加电压来增加电流。这意味着在恒定电阻下,更大的电流对应于更大的电压。如果需要在不同的电阻下获得相同的电流,那么电阻越大,电压就相应越高。

电路某一部分两端的电压通常称为电压降……这常常会导致误解。很多人认为压降是一些浪费的不必要的电压。实际上,电压和电压降的概念是等价的。 损耗和电压降——有什么区别?

电压降是由于电路具有有源电阻而导致的载流电路中电势的逐渐下降。根据欧姆定律,电路U各段的电压降等于该段电路R的电阻与其中电流I的乘积,即U——里。因此,电路部分的电阻越大,对于给定电流,该部分电路的电压降就越大。

欧姆定律电压的计算如下例所示。让5mA的电流通过电阻为10kOhm的一段电路,需要确定这一段的电压。

通过在 R — 10000 Ω 处乘以 A = 0.005 A,我们获得等于 50 V 的电压。通过将 5 mA 乘以 10 kΩ 可以获得相同的结果:U = 50 in

在电子设备中,电流通常以毫安表示,电阻以千欧表示。因此,根据欧姆定律在计算中准确使用这些测量单位是很方便的。

如果已知电压和电流,欧姆定律也可以计算电阻。这种情况的公式如下:R = U / I。

电阻始终是电压与电流之比。如果电压增加或减少一定次数,电流将增加或减少相同的次数。等于电阻的电压电流比保持不变。

不应将确定电阻的公式理解为给定导体的电阻取决于电流和电压。已知取决于导线的长度、截面积和材料。从表面上看,确定电阻的公式类似于计算电流的公式,但它们之间存在根本区别。

电路给定部分中的电流实际上取决于电压和电阻,并随着它们的变化而变化。而这一段电路的电阻是一个常数值,不依赖于电压和电流的变化,而是等于这些值的比值。

当相同的电流流过电路的两部分并且施加在它们上的电压不同时,显然施加较大电压的部分具有相应较大的电阻。

而如果在相同电压的作用下,不同的电流流过电路的两个不同的部分,那么在这个部分中总会有一个较小的电流,它具有较大的电阻。所有这一切都源于欧姆定律对一段电路的基本表述,即电流越大,电压越大,电阻越低。

使用欧姆定律计算一段电路的电阻将在以下示例中显示。要求找到在 40 V 电压下流过 50 mA 电流的部分的电阻。表示电流以安培为单位,我们得到 I = 0.05 A。将 40 除以 0.05,发现电阻为 800 欧姆。

欧姆定律可以形象地表示为所谓的电流-电压特性……如您所知,两个量之间的正比关系是一条通过原点的直线。这种依赖性通常称为线性。

在图。图 2 显示了一段电阻为 100 欧姆的电路的欧姆定律示例图。横轴是以伏特为单位的电压,纵轴是以安培为单位的电流。可以根据需要选择电流和电压标度。绘制一条直线,使其每个点的电压电流比为 100 欧姆。例如,如果 U = 50 V,则 I = 0.5 A 且 R = 50:0.5 = 100 欧姆。

欧姆定律(电流-电压特性)

米。 2…欧姆定律(电流-电压特性)

电流和电压负值的欧姆定律图是一样的。这意味着电路中的电流在两个方向上的流动方式相同。电阻越大,在给定电压下获得的电流越小,直线移动得越仔细。

电流-电压特性为通过起点的直线,即电压或电流变化时电阻保持不变的器件,称为线性器件……术语线性电路,也使用线性电阻。

也有电阻随电压或电流变化而变化的装置。那么电流和电压之间的关系就不是按照欧姆定律,而是用更复杂的方式来表达了。对于这样的设备,电流-电压特性将不是通过起点的直线,而是曲线或虚线。这些设备称为非线性。

另请参阅此主题: 欧姆定律在实践中的应用

欧姆定律助记图

我们建议您阅读:

为什么电流是危险的?