Folletos sobre experimentos eléctricos para la escuela secundaria
Definición de términos científicos
Nombre en inglés: ley de ohm Nombre en inglés: ley de ohm definición: Tomando CC como ejemplo, la corriente en un circuito cerrado es proporcional a la fuerza electromotriz , o cuando cuando no hay fuerza electromotriz en un elemento del circuito, la corriente es proporcional a la diferencia de potencial entre sus dos extremos. Materia: Energía Eléctrica (asignatura de primer nivel); Teoría General (dos materias)
Este contenido está aprobado y publicado por el Comité Nacional de Aprobación de Terminología Científica y Técnica.
Tablero de madera
En el mismo circuito, la corriente en un conductor es directamente proporcional al voltaje a través del conductor e inversamente proporcional a la resistencia del conductor. Esta es la ley de Ohm. La fórmula básica es I = u/r. La ley de Ohm fue propuesta por Georg Simon Ohm. Para conmemorar su contribución al electromagnetismo, la comunidad física nombró a la unidad de resistencia ohm, representada por el símbolo ω.
Nombre chino: Ley de Ohm
Inventor: Georg Simon Ohm
Materia: Física
Especialidades involucradas: Electricidad /Resistencia
Fecha de invención: 65438 Abril 0826
Fórmula: x=ksa/l
Contenido
Características de resistencia
Ley de Ohm
Ley de Ohm en circuito completo (ley de Ohm en circuito cerrado)
Fórmulas relacionadas con la ley de Ohm (incluidas fórmulas de derivación)
Geo Publicado por Erg Simon Ohm.
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Características de resistencia
Características de resistencia
La relación entre potencia de circuito cerrado y resistencia
La fórmula R=U/I o U=IR derivada de la ley de Ohm I=U/R no puede decir que la resistencia de un conductor sea directamente proporcional a la tensión que lo atraviesa e inversamente proporcional a la corriente que lo atraviesa, porque la La resistencia de un conductor es en sí misma una propiedad que depende de la longitud, el área de la sección transversal, el material, la temperatura y la humedad del conductor. Incluso si no hay voltaje a través de él y no fluye corriente, su resistencia es un valor constante. (En términos generales, este valor fijo puede considerarse como una constante, porque para los fotorresistores y termistores, el valor de resistencia es incierto. Para los conductores generales, todavía existe superconductividad, lo que afectará el valor de resistencia de la resistencia. , debe considerarse )
La corriente en un conductor es directamente proporcional al voltaje a través del conductor e inversamente proporcional a la resistencia del conductor.
La unidad de resistencia
La unidad de resistencia es el ohmio, abreviado como ω. 1ω se define como: cuando la diferencia de potencial entre los dos extremos del conductor es 1V (ν) y la corriente que lo atraviesa es 1A, su resistencia es 1ω.
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Ley de Ohm
Fórmula
Fórmula de la ley de Ohm para algunos circuitos: I=U/R o I = u /r = gu (I = u: r)
Descripción de la fórmula
Donde G = 1/R, la G recíproca de la resistencia R se llama conductancia y su unidad SI.
Medida de resistencia mediante la ley de Ohm
Para Siemens.
Entre ellos: I, U, R: tres cantidades son la intensidad de corriente, el voltaje y la resistencia de la misma parte del circuito al mismo tiempo.
I = q/t corriente = capacidad de carga/tiempo (todas las unidades están en el Sistema Internacional de Unidades).
Es decir: corriente = voltaje/resistencia.
O voltaje = resistencia × corriente "solo se puede usar para calcular el voltaje y la resistencia, y no significa que la resistencia tenga una relación cambiante con el voltaje o la corriente".
Campos de aplicación
La ley de Ohm se aplica a la conducción de metales y a la conducción de electrolitos, pero no se aplicará a la conducción de gases ni a los componentes semiconductores.
Razonamiento ampliado
Fórmula derivada de la ley de Ohm:
Circuito en serie:
I total =I1=I2 (circuito en serie, el la corriente es igual en todas partes).
U total =U1 U2 (en un circuito en serie, el voltaje total es igual a la suma de los voltajes en ambos extremos de cada parte).
rTotal = r1 R2 R3... RN
U1: U2 = r1: R2 (conectados en serie para formar una presión parcial positiva)
P1/ P2=R1 /R2
Cuando n resistencias de valor fijo R0 se conectan en serie, la resistencia total R=nR0.
Circuito en paralelo:
I total =I1 I2 (en un circuito en paralelo, la corriente principal es igual a la suma de las corrientes de las ramas).
U total =U1=U2 (en un circuito en paralelo, la tensión de alimentación es igual a la tensión en ambos extremos de cada rama).
1/R total = 1/R1 1/R2.
I1: I2 = R2: r1 (derivación inversa paralela)
r total = r1 R2 \ (r1 R2)
r total = r 1 R2 R3 (r 1 R2 R2 R3 r 1 R3)
Es decir, el total de 1/R = 1/r1 1/R2... 1/rn.
P1/P2=R2/R1
Cuando n resistencias de valor fijo R0 se conectan en paralelo, la resistencia total r = r0/n.
Es decir, la resistencia total es menor que la de cualquier rama, pero cuantas más conexiones paralelas, menor será la resistencia total.
División de tensión en serie (voltaje) y división en paralelo (corriente)
Ley de Ohm para circuitos parciales
Para cualquier circuito cerrado dado, según la ley de Ohm, La La corriente a través de cualquier resistencia multiplicada por la resistencia de esa resistencia es el voltaje a través de esa resistencia. La suma de los voltajes en todas las resistencias es la fuerza electromotriz de la fuente de alimentación. Debido a que la dirección de la corriente del circuito interno es de negativo a positivo, podemos pensar que el divisor de voltaje de la fuente de alimentación es negativo. Entonces concluimos que la suma algebraica de los voltajes compartidos por todos los aparatos en un circuito cerrado es cero. De esto podemos inferir que en cualquier circuito complejo, cualquier circuito cerrado también puede sacar la siguiente conclusión (es decir, la ley de Ohm de los circuitos parciales): Después de una dirección determinada (en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj), la potencia compartida por todos los aparatos eléctricos La suma algebraica de los voltajes es cero.
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Ley de Ohm en circuito completo (ley de Ohm en circuito cerrado)
Fórmula
I=E/(R r) =(Ir U)/(R r)
Amperio de corriente (a)
Fuerza electromotriz (Voltios)
Resistencia R Ohm (ω) p>
R-resistencia interna ohmios (ω)
voltaje U-voltios (v)
Descripción de la fórmula
donde e es el electromotriz fuerza y r es la resistencia del circuito externo, r es la resistencia interna de la fuente de alimentación, U voltaje interno = IR, e = interno U externo.
Ámbito de aplicación: sólo aplicable a circuitos de resistencia pura.
Ley de Ohm
Potencia en circuito cerrado
E=U Ir
EI=UI I? r
pRelease=EI
pOutput=UI
p =¿Dentro de mí? r
poutput=I? Raro
=E? R/(Rr)?
=E? /(R 2r r?/R)
Cuando r=R, la salida p es máxima, la salida p=E? /4r (desigualdad promedio)
(No se puede pensar erróneamente que la eficiencia del suministro de energía es mayor cuando la potencia de salida es máxima)
Eficiencia del suministro de energía
n (eficiencia) = P salida /Pliberación=IU/IE=U/E=R/(R r)
Se puede ver en la fórmula anterior que cuanto mayor es la resistencia externa R, mayor es la eficiencia del suministro de energía.
Cuando R=r, la eficiencia energética es 50.
La relación entre el voltaje terminal y la resistencia externa
(1) Cuando la resistencia externa R aumenta, según I=E/(R r), la corriente I disminuye (E y R es un valor fijo), el voltaje interno Ir disminuye y, según U = E-Ir, el voltaje terminal U aumenta.
Caso especial: Cuando el circuito externo está desconectado, R=∞, I=0, Ir=0, U = E. Es decir, la fuerza electromotriz de la fuente de alimentación es numéricamente igual al voltaje cuando el circuito externo está desconectado.
(2) Cuando la resistencia externa R disminuye, según I=E/(R r), la corriente I aumenta (E y R son valores fijos), y la tensión interna Ir aumenta, según U=E -Ir, la tensión terminal U disminuye.
Caso especial: Cuando la resistencia externa R=0 (cortocircuito), I=E/r, la resistencia interna Ir=E, y la tensión terminal U=0. (Tenga cuidado para evitar accidentes por cortocircuito en el uso real)
Forma diferencial de la ley de Ohm
Tome un componente cilíndrico de pequeño volumen con una longitud de δ l y una sección transversal área de δ s en el cable vivo, el eje del cilindro está a lo largo de la dirección de la densidad de corriente j, entonces la corriente δ I que fluye a través de δ s es:
δI = jδS
Según la ley de Ohm: δ I = j δ s = -δ u/r, resistencia r = ρ δ l/δ s, obtenemos:
Ley de Ohm
jδS =-δuδS/(ωδL)
De la relación entre la intensidad del campo eléctrico y el potencial eléctrico, -δ u/δ l = e, entonces:
J=1/ρ *E=σE
(e es la intensidad del campo eléctrico, σ es la conductividad)
Conexión en serie de resistencias
(1) El valor de resistencia total de el circuito en serie es mayor que el valor de resistencia de cualquier subresistencia.
(2) La resistencia de la resistencia total de las resistencias en serie es igual a la suma de las resistencias de cada parte, es decir, R cadena = r1 R2...rn.
Conexión en paralelo de resistencias
(1) La resistencia total de las resistencias en paralelo es menor que la resistencia de cualquier subresistencia.
(2) El recíproco de la resistencia total de resistencias en paralelo es igual a la suma de los recíprocos de las resistencias de cada parte, es decir, R paralelo/1 = R 1/1 R2/1. ..RN/1.
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Fórmulas relacionadas con la ley de Ohm (incluidas fórmulas de derivación)
Fórmulas principales
Deducidas de la ley de Ohm Fórmula:
I total del circuito en paralelo = I1 I2 I total del circuito en serie = I1 = I2.
Experimento de la Ley de Ohm
U total = U 1 = U2 U total = U 1 U2 UN
1: r total = 1: r 1 1: r 2r total = r 1 R2 RN.
I 1: I2 = R2: r 1 u 1: U2 = r 1: R2
r total = r1r2: (r1 R2)
r total = r 1r2r 3: (r 1r 2 r2r 3 r 1r 3)
Es decir: corriente = voltaje ÷ resistencia
o voltaje = resistencia × corriente
La corriente que fluye a través de una resistencia en un circuito es directamente proporcional al voltaje a través de la resistencia e inversamente proporcional a la resistencia de la resistencia.
(1) Circuito en serie P (potencia eléctrica) U (voltaje) I (corriente) W (potencia eléctrica) R (resistencia) T (tiempo)
La corriente es igual en todas partes Yo 1 = I2 = Yo.
El voltaje total es igual a la suma de los voltajes de cada aparato eléctrico U=U1 U2.
La resistencia total es igual a la suma de las resistencias, R=R1 R2.
U1:U2=R1:R2
La potencia total consumida es igual a la suma de todas las potencias eléctricas W=W1 W2.
w 1: W2 = r 1: R2 = u 1: U2
p 1: P2 = r 1: R2 = u 1: U2
Total La potencia es igual a la suma de las potencias P=P1 P2.
⑵Circuito en paralelo
La corriente total es igual a la suma de las corrientes de las ramas I=I1 I2.
Relación de voltaje: Los voltajes en ambos extremos de cada rama del circuito son iguales. U=U1=U2.
El recíproco de la resistencia total es igual a la suma de los recíprocos de cada resistencia R=R1R2÷(R1 R2) Nota: Esto solo se limita a dos resistencias en paralelo.
Si hay varias resistencias, el recíproco de la resistencia equivalente total del circuito es igual a la suma de las resistencias recíprocas de cada rama.
La potencia eléctrica total es igual a la suma de las potencias eléctricas individuales W=W1 W2.
I1：I2=R2：R1
w 1：W2 = I 1：I2 = R2：r 1
p 1：P2 = R2：r 1 = I 1: I2
La potencia total es igual a la suma de las potencias P=P1 P2.
Ley de Ohm
(3) Potencia eléctrica de un mismo aparato.
① La relación entre la potencia nominal y la potencia real es igual al cuadrado de la tensión nominal y la tensión real PE/PS = cuadrado (UE/US).
Fórmulas relacionadas con circuitos
(1) Resistencia r
R=ρL/S Nota: ρ no es la densidad, sino la longitud de 1m y la área de sección transversal Cuando es de 1 mm^2, la resistencia del cable a temperatura ambiente
(2)La resistencia es igual al voltaje dividido por la corriente r = u÷i.
(3) La resistencia es igual al cuadrado del voltaje dividido por la potencia eléctrica R = u ÷ P.
⑵ Ingeniería Eléctrica w
La potencia eléctrica es igual a la corriente por el voltaje por el tiempo W=UIt (fórmula general).
La potencia eléctrica es igual a la potencia eléctrica multiplicada por el tiempo W=Pt.
El trabajo eléctrico es igual a la carga por el voltaje W=QU.
La potencia eléctrica es igual al cuadrado de la corriente por la resistencia por el tiempo W = I × IRt (circuito de resistencia pura).
La potencia eléctrica es igual al cuadrado del voltaje dividido por la resistencia multiplicado por el tiempo w = u÷r×t (igual que arriba).
(3) Potencia eléctrica p
(1) La potencia eléctrica es igual al voltaje por la corriente P=UI.
(2) La potencia eléctrica es igual al cuadrado de la corriente multiplicada por la resistencia P=IIR (circuito de resistencia pura)
(3) La potencia eléctrica es igual al cuadrado de el voltaje dividido por la resistencia P=UU÷R (igual que arriba).
④ La potencia eléctrica es igual a la potencia eléctrica dividida por el tiempo p = w: TT.
⑷Calentamiento eléctrico q
El calentamiento eléctrico es igual al cuadrado de la corriente y la resistencia multiplicado por el tiempo Q=IIRt (fórmula general).
El calentamiento eléctrico es igual a la corriente multiplicada por el voltaje multiplicado por el tiempo Q=UIt=W (circuito de resistencia pura)
Variación del circuito de la ley de Ohm
Primero, con el circuito Los problemas relacionados con los cambios se pueden dividir en
(1) Problemas de juzgar los cambios en los números de los medidores eléctricos (encendido y apagado, movimiento deslizante del reóstato);
(2) Problema de selección de rango y cambio de división;
(3) Rango del reóstato deslizante.
La segunda es que podrás rellenar los espacios en blanco, seleccionar, calcular, etc.
3. Método de análisis:
(1) Ver claramente el método de cableado del circuito antes y después del cambio. Debido al movimiento de la hoja deslizante del reóstato deslizante, cómo. la resistencia de acceso cambia y cómo cambia la conexión y desconexión Después de cambiar el circuito, primero vea claramente cuál es el método de cableado del circuito antes y después del cambio;
(2) En el diagrama del circuito, analizar en qué parte del circuito se miden la corriente y el voltaje con el amperímetro y el voltímetro respectivamente;
(3) De acuerdo con la naturaleza y características de los circuitos en serie y paralelo, utilice de manera flexible la ley de Ohm para resolver problemas.
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Georg Simon Ohm
Biografía
Georg Simon Ohm (1787 ~ 1854) fue un físico alemán. He Run nació en Baviera. El padre de Ohm era un hábil cerrajero y estaba muy interesado en la filosofía y las matemáticas. Ohm estudió matemáticas bajo la educación de su padre desde que era un niño y recibió formación en habilidades mecánicas, lo que fue de gran ayuda para su trabajo de investigación posterior, especialmente sus instrumentos caseros. La investigación de Ohm se llevó a cabo principalmente mientras era profesor de física en una escuela secundaria entre 1817 y 1827.
Ohm
Proceso de investigación y resultados
La primera etapa del experimento de Ohm es explorar la relación entre la atenuación de la fuerza electromagnética generada por la corriente y la longitud del alambre. Los resultados fueron publicados en su primer artículo científico en mayo de 1825. En este experimento, encontró dificultades para medir la intensidad de la corriente.
Inspirándose en el galvanómetro inventado por el científico alemán Schweiger, combinó hábilmente el descubrimiento del efecto magnético de la corriente con el método de la escala de torsión de la biblioteca, diseñó una escala de torsión de corriente y la utilizó para medir la intensidad de la corriente. Ohm Según experimentos preliminares, la fuerza electromagnética de la corriente está relacionada con la longitud del conductor. Esta relación no está directamente relacionada con la expresión actual de la ley de Ohm. Ohm no hizo la conexión entre la diferencia de potencial (o fuerza electromotriz), la intensidad de la corriente y la resistencia.
Mucho antes de Ohm, aunque no existía el concepto de resistencia, algunas personas ya habían estudiado la conductividad de los metales. Ohm trabaja duro. En julio de 1825, Ohm también utilizó el dispositivo utilizado en los experimentos preliminares antes mencionados para estudiar la conductividad relativa de los metales. Midió varios metales haciendo alambres del mismo diámetro y determinó las conductividades relativas de metales como el oro, la plata, el zinc, el latón y el hierro. Aunque el experimento fue tosco y lleno de errores, Ohm creyó que el hecho de que la corriente fuera constante a lo largo del cable demostraba que la intensidad de la corriente podía usarse como una cantidad fundamental importante en el circuito, y decidió estudiarla como una observación importante. en su próximo experimento.
En experimentos anteriores, la batería utilizada por Ohm era una pila voltaica, pero la fuerza electromotriz de esta pila era inestable, lo que le provocaba un gran dolor de cabeza. Más tarde, alguien sugirió utilizar un termopar de bismuto-cobre como fuente de alimentación, lo que garantizaba la estabilidad de la fuerza electromotriz de la fuente de alimentación.
En 1826, Ohm derivó sus leyes utilizando la configuración experimental que se muestra arriba. Se instala una escala de torsión actual en el marco de la base de madera. DD' es la cubierta de vidrio de la escala de torsión, CC' es el dial, S es la lupa para observación, M y M' son copas de mercurio, abb'a' es. El soporte de bismuto y el bismuto y una pata del marco de cobre se tocan entre sí, formando así un termopar. A y B son dos recipientes de hojalata que se utilizan para crear diferencias de temperatura. En el experimento, el conductor a estudiar se insertó en dos recipientes que contenían mercurio, M y M’, para convertirse en los dos polos de la batería termoeléctrica.
Ohm prepara conductores con la misma sección transversal pero diferentes longitudes, conecta cada conductor al circuito por turno para realizar experimentos, observa el ángulo de desviación de la aguja de arrastre retorcida y luego cambia las condiciones y repite el proceso. operación. Según los datos experimentales, se resume la siguiente relación:
X=q/(b l) donde X representa la corriente que fluye a través del cable, que es proporcional a la intensidad de corriente A y B son los dos. parámetros del circuito, y L representa la longitud del cable experimental.
Ohm publicó un artículo en abril de 1826, reescribiendo la ley de Ohm como: x=ksa/ls es el área de la sección transversal del conductor, K es la conductividad, A es la diferencia de potencial entre los dos extremos del conductor, L es la longitud del conductor y X es la intensidad de la corriente que pasa a través de L. Si la resistencia l'=l/ks se sustituye en la fórmula anterior, obtenemos Proporcional Para conmemorar la contribución de Ohm al electromagnetismo, el La unidad de resistencia se llama Ohm en física y está representada por el símbolo ω.