"04" декабря 2021 г.
Поскольку электрический ток возникает только в замкнутой цепи, то рассмотрение закона Ома мы начнем применительно к ней.
Если говорить простыми словами, то замкнутая электрическая цепь представляет собой контур, выйдя из одной точки которого можно вернуться в нее, пройдя по каждому участку только один раз.
Рассматривать будем постоянный ток, поскольку в электронике он применяется чаще всего (для питания радиоэлементов, создания смещений, опорных напряжений и пр.).
Переменные же токи присутствуют в качестве аналоговых сигналов и для расчета сигнальных цепей закон Ома, во всяком случае в такой простой форме, не используется.
Сказанное поясняет рисунок 1.
Проходим последовательно по точкам 1-2-3-4-5-1. Цепь замкнутая.
В ней мы имеем:
Кстати, я не буду в этой статье ограничиваться рассмотрением исключительно закона Ома, а постараюсь дать основные понятия об электрической цепи и процессах в ней происходящих.
Если подходить с точки зрения физики, то потенциал – это характеристика электрического поля, определяющая работу сил, которое это поле совершает при перемещении зарядов.
Прочитали? Не берите в голову.
Мы будем рассматривать потенциал как электрическое напряжение в какой либо точке цепи относительно другой точки, например, 5. Примем ее за "0" и вернемся к этому несколько позже.
Для расчетов в электронике пользуются не значениями потенциалов, а их разностью. И вот разность потенциалов называют напряжением (U).
Например, φ1-φ2=U1, а φ1-φ5=U. А поскольку точку 5 мы приняли за ноль, то напряжение в точке 1 будет φ1=U, то есть равно напряжению нашего источника питания в простом и привычном для нас смысле. Пусть это будет батарейка 1,5 В.
Теперь вернемся к закону Ома. Для замкнутой цепи он будет иметь вид: I=U/(Rвн+R).
Здесь:
Запоминаем два важных момента:
1. Ток во всех участках последовательной цепи одинаков (IR1=IR2=IR3=I).
2. Направление тока условно принято считать от "+" к "-", за исключением источника тока. Там он движется наоборот, потому как его "перекачивают" внешние силы: химические реакции для батарейки, механические для генераторов и пр. Ибо иначе, откуда же току браться:)?
Идем дальше.
Между прочим, мы получили формулу закона Ома для участка цепи. Например, если на нашем рисунке мы возьмем, например, участок между точками 2 и 3, то можно записать: I=U2/R2.
Производные формулы из основного закона имеют вид:
Перед завершением давайте вернемся к формуле для полной (замкнутой) цепи и посмотрим что получится, если замкнуть выводы источника накоротко: I=U/Rвн, то есть мы получим ток короткого замыкания и он не будет равен бесконечности.
Например, для батарейки "Крона" внутреннее сопротивление, как подсказывает Гугл, составляет 34 ом. Соответственно Iкз=9В/34ом=0.265А или 265 мА.
Вывод, ни при каких условиях бо́льшего тока мы от нее не получим. Кстати, в таком предельном или близком к нему режиме батарейка долго не проработает.
Что касается практического применения рассмотренного материала и формул – можете посмотреть как они используются для расчета питания камер видеонаблюдения.