L'intensité du courant dans un circuit complet est directement proportionnelle. Loi d'Ohm pour une section de circuit - Un guide complet pour les débutants

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La loi d'Ohm

La figure montre un schéma du plus simple qui vous est familier circuit électrique. Ce circuit fermé est constitué de trois éléments :

source de tension – batteries GB ;
consommateur de courant - charge R, qui peut être, par exemple, un filament lampe électrique ou résistance ;
conducteurs reliant la source de tension à la charge.

À propos, si ce circuit est complété par un interrupteur, il s'avérera schéma complet lampe de poche électrique de poche. La charge R, qui possède une certaine résistance, est une section du circuit.

La valeur du courant dans cette section du circuit dépend de la tension qui y agit et de sa résistance : plus la tension est élevée et plus la résistance est faible, plus le courant circulera dans la section du circuit.

Cette dépendance du courant à la tension et à la résistance est exprimée par la formule suivante :

I – courant, exprimé en ampères, A ;
U – tension en volts, V ;
R – résistance en ohms, Ohm.

Cette expression mathématique se lit comme suit : le courant dans une section du circuit est directement proportionnel à la tension qui la traverse et inversement proportionnel à sa résistance. Il s'agit de la loi fondamentale du génie électrique, appelée loi d'Ohm (d'après le nom de famille de G. Ohm) pour une section d'un circuit électrique. En utilisant la loi d'Ohm, vous pouvez découvrir la tierce inconnue à partir de deux grandeurs électriques connues. Voici quelques exemples application pratique La loi d'Ohm :

Premier exemple. Une tension de 25 V est appliquée à une section du circuit avec une résistance de 5 ohms. Il est nécessaire de connaître la valeur du courant dans cette section du circuit. Solution : I = U/R = 25 / 5 = 5 A.
Deuxième exemple. Une tension de 12 V agit sur une section du circuit, y créant un courant de 20 mA. Quelle est la résistance de cette section du circuit ? Tout d'abord, le courant 20 mA doit être exprimé en ampères. Ce sera 0,02 A. Alors R = 12 / 0,02 = 600 Ohms.
Troisième exemple. Un courant de 20 mA traverse une section d'un circuit avec une résistance de 10 kOhm. Quelle est la tension agissant sur cette section du circuit ? Ici comme dans l'exemple précédent, le courant doit être exprimé en ampères (20 mA = 0,02 A), la résistance en ohms (10 kOhm = 10000 Ohms). Par conséquent, U = IR = 0,02 × 10 000 = 200 V.

Le culot de la lampe à incandescence d'une lampe de poche plate est marqué de : 0,28 A et 3,5 V. Que signifie cette information ? Le fait que l'ampoule brillera normalement à un courant de 0,28 A, qui est déterminé par une tension de 3,5 V. En utilisant la loi d'Ohm, il est facile de calculer que le filament chauffé de l'ampoule a une résistance R = 3,5 / 0,28 = 12,5 ohms.

C'est la résistance du filament chauffé de l'ampoule ; la résistance du filament refroidi est bien moindre. La loi d'Ohm s'applique non seulement à une section, mais également à l'ensemble du circuit électrique. Dans ce cas, la résistance totale de tous les éléments du circuit, y compris la résistance interne de la source de courant, est remplacée par la valeur de R. Cependant, dans les calculs de circuit les plus simples, la résistance des conducteurs de connexion et la résistance interne de la source de courant sont généralement négligées.

A cet égard, il faut donner un autre exemple : la tension du réseau d'éclairage électrique est de 220 V. Quel courant circulera dans le circuit si la résistance de charge est de 1000 Ohms ? Solution : I = U/R = 220 / 1000 = 0,22 A. Un fer à souder électrique consomme approximativement ce courant.

Toutes ces formules, qui découlent de la loi d’Ohm, peuvent également être utilisées pour calculer des circuits courant alternatif, mais à condition qu'il n'y ait pas d'inductances ni de condensateurs dans les circuits.

La loi d'Ohm et les formules de calcul qui en dérivent sont assez faciles à retenir si vous l'utilisez diagramme graphique, c'est ce qu'on appelle le triangle de la loi d'Ohm.

Utiliser ce triangle est facile, rappelez-vous simplement que ligne horizontale cela signifie le signe de division (semblable à la ligne fractionnaire) et la ligne verticale signifie le signe de multiplication.

Nous devons maintenant considérer la question suivante : comment une résistance connectée dans le circuit en série avec la charge ou en parallèle affecte-t-elle le courant ? Il vaut mieux comprendre cela avec un exemple. Il existe une ampoule d'une lampe de poche électrique ronde, conçue pour une tension de 2,5 V et un courant de 0,075 A. Est-il possible d'alimenter cette ampoule à partir d'une pile 3336L dont la tension initiale est de 4,5 V ?

Il est facile de calculer que le filament chauffé de cette ampoule a une résistance légèrement supérieure à 30 ohms. Si vous l’alimentez à partir d’une nouvelle pile 3336L, alors, selon la loi d’Ohm, un courant circulera à travers le filament de l’ampoule, presque deux fois le courant pour lequel elle est conçue. Le fil ne résistera pas à une telle surcharge, il surchauffera et s'effondrera. Mais cette ampoule peut toujours être alimentée par une pile de 336 L si une résistance supplémentaire de 25 Ohms est connectée en série avec le circuit.

Dans ce cas résistance totale circuit externe sera égal à environ 55 Ohms, soit 30 Ohms - la résistance du filament de l'ampoule H plus 25 Ohms - la résistance de la résistance supplémentaire R. Par conséquent, un courant égal à environ 0,08 A circulera dans le circuit , c'est-à-dire presque le même que celui pour lequel il est conçu pour le filament d'ampoule.

Cette ampoule peut être alimentée par une batterie et avec plus haute tension et même du réseau d'éclairage électrique, si vous sélectionnez une résistance de résistance appropriée. Dans cet exemple, une résistance supplémentaire limite le courant dans le circuit à la valeur dont nous avons besoin. Plus sa résistance est grande, moins le courant dans le circuit sera faible. Dans ce cas, deux résistances étaient connectées en série au circuit : la résistance du filament de l'ampoule et la résistance de la résistance. Et quand connexion série le courant de résistance est le même en tous points du circuit.

Vous pouvez allumer l’ampèremètre à tout moment et il affichera la même valeur partout. Ce phénomène peut être comparé à l’écoulement de l’eau dans une rivière. Le lit de la rivière dans différentes zones peut être large ou étroit, profond ou peu profond. Cependant, pendant un certain temps, à travers la section transversale de n'importe quelle section du lit de la rivière, il passe toujours le même numéro eau.

Une résistance supplémentaire connectée en série avec la charge peut être considérée comme une résistance qui « éteint » une partie de la tension agissant dans le circuit. La tension qui s'éteint par la résistance supplémentaire, ou, comme on dit, chute à ses bornes, sera d'autant plus grande que la résistance de cette résistance est grande. Connaissant le courant et la résistance de la résistance supplémentaire, la chute de tension à ses bornes peut être facilement calculée en utilisant la même formule familière U = IR, ici :

U – chute de tension, V ;
I – courant dans le circuit, A ;
R – résistance de la résistance supplémentaire, Ohm.

Par rapport à l'exemple, la résistance R (voir figure) a éteint la surtension : U = IR = 0,08 × 25 = 2 V. La tension restante de la batterie, égale à environ 2,5 V, est tombée sur les filaments de l'ampoule. La résistance requise peut être trouvée à l'aide d'une autre formule qui vous est familière : R = U/I, où :

R – la résistance requise de la résistance supplémentaire, Ohm ;
U – tension qui doit être éteinte, V ;
I – courant dans le circuit, A.

Pour l'exemple considéré, la résistance de la résistance supplémentaire est : R = U/I = 2/0,075, 27 Ohm. En modifiant la résistance, vous pouvez diminuer ou augmenter la tension qui chute aux bornes de la résistance supplémentaire, régulant ainsi le courant dans le circuit. Mais la résistance supplémentaire R dans un tel circuit peut être variable, c'est-à-dire une résistance dont la résistance peut être modifiée (voir figure ci-dessous).

Dans ce cas, à l'aide du curseur de résistance, vous pouvez modifier en douceur la tension fournie à la charge H, et donc réguler en douceur le courant circulant à travers cette charge. Une résistance variable connectée de cette manière s’appelle un rhéostat. Les rhéostats sont utilisés pour réguler les courants dans les circuits des récepteurs, des téléviseurs et des amplificateurs. Dans de nombreux cinémas, des rhéostats étaient utilisés pour tamiser en douceur la lumière dans la salle. Il existe une autre façon de connecter la charge à une source de courant avec une surtension - également en utilisant une résistance variable, mais reliée par un potentiomètre, c'est-à-dire un diviseur de tension, comme le montre la figure ci-dessous.

Ici, R1 est une résistance connectée par un potentiomètre et R2 est une charge, qui peut être la même ampoule à incandescence ou un autre appareil. Une chute de tension se produit aux bornes de la résistance R1 de la source de courant, qui peut être partiellement ou totalement fournie à la charge R2. Lorsque le curseur de la résistance est dans sa position la plus basse, aucune tension n'est fournie à la charge (s'il s'agit d'une ampoule, elle ne s'allumera pas).

Au fur et à mesure que le curseur de la résistance monte, nous appliquerons de plus en plus de tension à la charge R2 (s'il s'agit d'une ampoule, son filament brillera). Lorsque le curseur de la résistance R1 est dans la position la plus haute, toute la tension de la source de courant sera appliquée à la charge R2 (si R2 est une ampoule de lampe de poche et que la tension de la source de courant est élevée, le filament de l'ampoule brûlera dehors). Vous pouvez trouver expérimentalement la position du moteur à résistance variable à laquelle la tension dont il a besoin sera fournie à la charge.

Les résistances variables activées par des potentiomètres sont largement utilisées pour contrôler le volume dans les récepteurs et les amplificateurs. La résistance peut être directement connectée en parallèle avec la charge. Dans ce cas, le courant dans cette section du circuit se divise et emprunte deux chemins parallèles : à travers la résistance supplémentaire et la charge principale. Le courant le plus important sera dans la branche ayant le moins de résistance.

La somme des courants des deux branches sera égale au courant dépensé pour alimenter le circuit externe. À connexion parallèle sont utilisés dans les cas où il est nécessaire de limiter le courant non pas dans tout le circuit, comme lors de la connexion d'une résistance supplémentaire en série, mais uniquement dans une certaine section. Des résistances supplémentaires sont connectées, par exemple, en parallèle avec des milliampèremètres, afin de pouvoir mesurer des courants importants. De telles résistances sont appelées shunts ou shunts. Le mot shunt signifie une branche.

On dit : « Si vous ne connaissez pas la loi d’Ohm, restez chez vous. » Alors découvrons (rappelons-nous) de quel genre de loi il s'agit et n'hésitez pas à nous promener.

Concepts de base de la loi d'Ohm

Comment comprendre la loi d'Ohm ? Il vous suffit de comprendre ce qu'il y a dans sa définition. Et vous devriez commencer par déterminer le courant, la tension et la résistance.

Force actuelle I

Laissez un courant circuler dans un conducteur. C'est-à-dire qu'il y a un mouvement dirigé de particules chargées - par exemple, ce sont des électrons. Chaque électron possède une charge électrique élémentaire (e= -1,60217662 × 10 -19 Coulomb). Dans ce cas, une charge électrique spécifique égale à la somme de toutes les charges des électrons circulant traversera une certaine surface pendant un certain laps de temps.

Le rapport entre la charge et le temps est appelé intensité du courant. Plus la charge passe par un conducteur par certaine heure, plus le courant est grand. L'intensité du courant est mesurée en Ampère.

Tension U, ou différence de potentiel

C’est exactement ce qui fait bouger les électrons. Le potentiel électrique caractérise la capacité d'un champ à effectuer un travail pour transférer une charge d'un point à un autre. Ainsi, entre deux points d’un conducteur, il existe une différence de potentiel et le champ électrique fonctionne pour transférer la charge.

Une grandeur physique égale au travail du champ électrique effectif lors du transfert de charge électrique est appelée tension. Mesuré en Voltach. Un Volt est la tension qui, lorsqu'une charge se déplace de 1 Cl fonctionne-t-il égal à 1 Joule.

Résistance R

Le courant, comme nous le savons, circule dans un conducteur. Que ce soit une sorte de fil. En se déplaçant le long d'un fil sous l'influence d'un champ, les électrons entrent en collision avec les atomes du fil, le conducteur se réchauffe et les atomes du réseau cristallin commencent à vibrer, créant plus d'énergie pour les électrons. plus de problèmes pour le mouvement. Ce phénomène s'appelle la résistance. Elle dépend de la température, du matériau, de la section du conducteur et est mesurée en Omaha.

Formulation et explication de la loi d'Ohm

La loi du professeur d'allemand Georg Ohm est très simple. Ça lit:

L'intensité du courant dans une section du circuit est directement proportionnelle à la tension et inversement proportionnelle à la résistance.

Georg Ohm a dérivé cette loi expérimentalement (empiriquement) dans 1826 année. Naturellement, plus la résistance de la section du circuit est grande, moins le courant sera faible. En conséquence, plus la tension est élevée, plus le courant est important.

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Cette formulation de la loi d'Ohm est la plus simple et convient à une section de circuit. Par « section de circuit », nous entendons qu'il s'agit d'une section homogène dans laquelle il n'y a pas de sources de courant avec CEM. Pour faire simple, cette section contient une sorte de résistance, mais il n'y a pas de batterie dessus qui fournit elle-même le courant.

Si l'on considère la loi d'Ohm pour chaîne complète, sa formulation sera légèrement différente.

Disons un circuit, il a une source de courant qui crée une tension et une sorte de résistance.

La loi sera rédigée comme suit :

L'explication de la loi d'Ohm pour une chaîne creuse n'est pas fondamentalement différente de l'explication pour une section de chaîne. Comme vous pouvez le voir, la résistance est constituée de la résistance elle-même et de la résistance interne de la source de courant, et au lieu de la tension, la force électromotrice de la source apparaît dans la formule.

À propos, découvrez ce qu'est l'EMF dans notre article séparé.

Comment comprendre la loi d'Ohm ?

Pour comprendre intuitivement la loi d'Ohm, regardons l'analogie de la représentation du courant comme un liquide. C’est exactement ce que pensait Georg Ohm lorsqu’il mena des expériences qui conduisirent à la découverte de la loi qui porte son nom.

Imaginons que le courant ne soit pas le mouvement de particules porteuses de charge dans un conducteur, mais le mouvement de l'écoulement de l'eau dans un tuyau. Tout d'abord, l'eau est soulevée par une pompe jusqu'à la station de pompage, et de là, sous l'influence de l'énergie potentielle, elle tend vers le bas et s'écoule à travers le tuyau. De plus, plus la pompe pompe l'eau haut, plus elle s'écoulera rapidement dans le tuyau.

Il s'ensuit que la vitesse d'écoulement de l'eau (intensité du courant dans le fil) sera d'autant plus grande que l'énergie potentielle de l'eau sera grande (différence de potentiel)

L'intensité du courant est directement proportionnelle à la tension.

Passons maintenant à la résistance. La résistance hydraulique est la résistance d'un tuyau en raison de son diamètre et de la rugosité de sa paroi. Il est logique de supposer que plus le diamètre est grand, plus la résistance du tuyau est faible et plus grande quantité l'eau (courant plus élevé) circulera à travers sa section transversale.

La force du courant est inversement proportionnelle à la résistance.

Cette analogie ne peut être faite que pour une compréhension fondamentale de la loi d’Ohm, puisque sa forme originale est en réalité une approximation assez grossière, qui trouve néanmoins une excellente application dans la pratique.

En réalité, la résistance d'une substance est due aux vibrations des atomes du réseau cristallin, et le courant est dû au mouvement des porteurs de charge libres. Dans les métaux, les porteurs libres sont des électrons échappés des orbites atomiques.

Dans cet article, nous avons essayé de donner une explication simple de la loi d'Ohm. Connaître ces choses apparemment simples peut vous être très utile lors de l’examen. Bien entendu, nous avons donné la formulation la plus simple de la loi d’Ohm et n’entrerons pas maintenant dans la jungle de la physique supérieure, traitant de la résistance active et réactive et d’autres subtilités.

Si vous avez un tel besoin, notre personnel se fera un plaisir de vous aider. Et enfin, nous vous invitons à regarder une vidéo intéressante sur la loi d’Ohm. C'est vraiment pédagogique !

La loi d'Ohm est souvent appelée la loi fondamentale de l'électricité. Le célèbre physicien allemand Georg Simon Ohm, qui l'a découvert en 1826, a établi la relation entre les grandeurs physiques de base d'un circuit électrique - résistance, tension et courant.

Circuit électrique

Pour mieux comprendre la signification de la loi d’Ohm, vous devez comprendre le fonctionnement d’un circuit électrique.

Qu'est-ce qu'un circuit électrique ? Il s’agit du chemin parcouru par les particules chargées électriquement (électrons) dans un circuit électrique.

Pour que le courant existe dans un circuit électrique, il est nécessaire d'avoir un dispositif qui créerait et maintiendrait une différence de potentiel dans les sections du circuit en raison de forces d'origine non électrique. Un tel appareil est appelé source courant continu , et les forces - forces extérieures.

J'appelle un circuit électrique dans lequel se trouve une source de courant T circuit électrique complet. La source de courant dans un tel circuit remplit à peu près la même fonction qu'une pompe pompant du liquide dans un système hydraulique fermé.

Le circuit électrique fermé le plus simple se compose d'une source et d'un consommateur énergie électrique, reliés entre eux par des conducteurs.

Paramètres du circuit électrique

Ohm a dérivé expérimentalement sa célèbre loi.

Faisons une expérience simple.

Assemblons un circuit électrique dans lequel la source de courant est une batterie et l'instrument de mesure du courant est un ampèremètre connecté en série au circuit. La charge est une spirale métallique. Nous mesurerons la tension à l'aide d'un voltmètre connecté en parallèle à la spirale. Terminons avecà l'aide de la clé, connectez le circuit électrique et enregistrez les lectures de l'instrument.

Connectons une deuxième batterie avec exactement les mêmes paramètres à la première batterie. Fermons à nouveau le circuit. Les instruments montreront que le courant et la tension ont doublé.

Si vous en ajoutez une autre du même type à 2 batteries, le courant triplera et la tension triplera également.

La conclusion est évidente : Le courant dans un conducteur est directement proportionnel à la tension appliquée aux extrémités du conducteur.

Dans notre expérience, la valeur de la résistance est restée constante. Nous avons uniquement modifié l'amplitude du courant et de la tension sur la section du conducteur. Laissons une seule batterie. Mais comme charge, nous utiliserons des spirales de différents matériaux. Leurs résistances sont différentes. En les connectant un par un, nous enregistrerons également les lectures des instruments. Nous verrons que c’est le contraire qui se produit ici. Plus la résistance est élevée, plus le courant est faible. Le courant dans un circuit est inversement proportionnel à la résistance.

Ainsi, notre expérience nous a permis d'établir la dépendance du courant à la tension et à la résistance.

Bien sûr, l’expérience d’Ohm était différente. À cette époque, il n’y avait pas d’ampèremètre et pour mesurer le courant, Ohm utilisait une balance à torsion coulombienne. La source actuelle était un élément Volta composé de zinc et de cuivre, qui se trouvaient dans une solution d'acide chlorhydrique. Fils de cuivre placé dans des tasses avec du mercure. Les extrémités des fils de la source de courant y ont également été amenées. Les fils étaient de même section mais de longueurs différentes. Pour cette raison, la valeur de la résistance a changé. En insérant alternativement différents fils dans la chaîne, nous avons observé l'angle de rotation de l'aiguille magnétique dans la balance de torsion. En fait, ce n’est pas la force du courant elle-même qui a été mesurée, mais le changement action magnétique courant dû à l'inclusion de fils de résistance différente dans le circuit. Om a appelé cela « perte de force ».

Mais d’une manière ou d’une autre, les expériences du scientifique lui ont permis d’en déduire sa fameuse loi.

Georg Simon Ohm

Loi d'Ohm pour un circuit complet

Pendant ce temps, la formule dérivée par Ohm lui-même ressemblait à ceci :

Ce n'est rien de plus que la formule de la loi d'Ohm pour un circuit électrique complet : «L'intensité du courant dans le circuit est proportionnelle à la FEM agissant dans le circuit et inversement proportionnelle à la somme de la résistance du circuit externe et de la résistance interne de la source.».

Dans les expériences d'Ohm, la quantité X a montré un changement dans la valeur actuelle. Dans la formule moderne, cela correspond à la force actuelleje circulant dans le circuit. Ordre de grandeur UN caractérisé les propriétés de la source de tension, ce qui correspond à la désignation moderne force électromotrice(CEM) ε . Valeur valeurje dépendait de la longueur des conducteurs reliant les éléments du circuit électrique. Cette valeur était analogue à la résistance d'un circuit électrique externeR. . Paramètre b caractérisé les propriétés de l'ensemble de l'installation sur laquelle l'expérimentation a été réalisée. En notation moderne, c'estr – résistance interne de la source de courant.

Comment est dérivée la formule moderne de la loi d’Ohm pour un circuit complet ?

Source CEMégal à la somme des chutes de tension sur le circuit extérieur (U ) et à la source elle-même (U 1 ).

ε = U + U 1 .

De la loi d'Ohm je = U / R. il s'ensuit que U = je · R. , UN U 1 = je · r .

En substituant ces expressions à la précédente, on obtient :

ε = je R + je r = je (R + r) , où

Selon la loi d'Ohm, la tension dans le circuit externe est égale au courant multiplié par la résistance. U = je · R. C'est toujours inférieur à la force électromotrice source. La différence est égale à la valeur U 1 = je r .

Que se passe-t-il lorsqu'une pile ou un accumulateur fonctionne ? Au fur et à mesure que la batterie se décharge, sa résistance interne augmente. Par conséquent, cela augmente U1 et diminue U .

La loi d'Ohm complète se transforme en loi d'Ohm pour une section d'un circuit si nous en supprimons les paramètres source.

Court-circuit

Que se passe-t-il si la résistance du circuit externe devient soudainement nulle ? DANS Vie courante nous pouvons l'observer si, par exemple, l'isolation électrique des fils est endommagée et qu'ils sont court-circuités. Il se produit un phénomène appelé court-circuit. Courant appelé choc électrique court-circuit , sera extrêmement grand. Cela mettra en évidence un grand nombre de chaleur, ce qui pourrait provoquer un incendie. Pour éviter que cela ne se produise, des dispositifs appelés fusibles sont placés dans le circuit. Ils sont conçus de telle manière qu'ils sont capables de couper le circuit électrique en cas de court-circuit.

Loi d'Ohm pour le courant alternatif

Dans une chaîne Tension alternativeà part l'habituel résistance active réactance (capacité, inductance) est rencontrée.

Pour de tels circuits U = je · Z , Où Z - impédance, qui comprend des composants actifs et réactifs.

Mais gros réactance disposent de machines électriques et de centrales électriques puissantes. DANS appareils ménagers, qui nous entoure, la composante réactive est si petite qu'elle peut être ignorée et utilisée pour les calculs forme simple Entrées de la loi d'Ohm :

je = U / R.

Puissance et loi d'Ohm

Ohm a non seulement établi la relation entre la tension, le courant et la résistance d'un circuit électrique, mais a également dérivé une équation pour déterminer la puissance :

P. = U · je = je 2 · R.

Comme vous pouvez le constater, plus le courant ou la tension est élevé, plus la puissance est élevée. Étant donné que le conducteur ou la résistance ne constitue pas une charge utile, la puissance qui lui tombe dessus est considérée comme une perte de puissance. Il sert à chauffer le conducteur. Et plus la résistance d'un tel conducteur est grande, plus la perte de puissance est importante. Pour réduire les pertes de chaleur, des conducteurs de plus faible résistance sont utilisés dans le circuit. Cela se fait, par exemple, dans des installations sonores puissantes.

Au lieu d'un épilogue

Un petit indice pour ceux qui sont confus et ne se souviennent pas de la formule de la loi d'Ohm.

Divisez le triangle en 3 parties. De plus, la manière dont nous procédons n’a absolument aucune importance. Entrons dans chacun d'eux les quantités incluses dans la loi d'Ohm - comme le montre la figure.

Fermons la valeur qui doit être trouvée. Si les valeurs restantes sont au même niveau, elles doivent alors être multipliées. S'ils sont situés sur différents niveaux, alors la valeur située au-dessus doit être divisée par la valeur inférieure.

La loi d'Ohm est largement utilisée dans la pratique en conception réseaux électriques dans la production et dans la vie de tous les jours.

Si vous augmentez plusieurs fois la tension agissant dans un circuit électrique, le courant dans ce circuit augmentera du même montant. Et si vous augmentez plusieurs fois la résistance du circuit, le courant diminuera du même montant. De même, plus la pression est élevée et moins le tuyau oppose de résistance au mouvement de l’eau, plus le débit d’eau dans le tuyau est important.

Pour exprimer mathématiquement la loi d’Ohm le plus simplement possible, on pense que La résistance d'un conducteur dans lequel passe un courant de 1 A sous une tension de 1 V est de 1 Ohm.

Le courant en ampères peut toujours être déterminé en divisant la tension en volts par la résistance en ohms. C'est pourquoi Loi d'Ohm pour une section de circuit s'écrit par la formule suivante :

Les calculs effectués selon la loi d'Ohm pour une section d'un circuit seront corrects lorsque la tension est exprimée en volts, la résistance en ohms et le courant en ampères. Si plusieurs unités de mesure de ces quantités sont utilisées (par exemple, milliampères, millivolts, mégohms, etc.), elles doivent alors être converties respectivement en ampères, volts et ohms. Pour souligner cela, parfois la formule de la loi d'Ohm pour une section d'un circuit s'écrit ainsi :

ampère = volt/ohm

Vous pouvez également calculer le courant en milliampères et microampères, tandis que la tension doit être exprimée en volts et la résistance en kilo-ohms et méga-ohms, respectivement.

La loi d'Ohm est valable pour n'importe quelle section du circuit. S'il est nécessaire de déterminer le courant dans une section donnée du circuit, il est alors nécessaire de diviser la tension agissant dans cette section (Fig. 1) par la résistance de cette section particulière.

Fig 1. Application de la loi d'Ohm à une section d'un circuit

Donnons un exemple de calcul du courant en utilisant la loi d'Ohm. Supposons que vous souhaitiez déterminer le courant dans une lampe ayant une résistance de 2,5 Ohms, si la tension appliquée à la lampe est de 5 V. En divisant 5 V par 2,5 Ohms, nous obtenons une valeur de courant de 2 A. Dans le deuxième exemple, nous déterminer le courant qui circulera sous l'influence d'une tension de 500 V dans un circuit dont la résistance est de 0,5 MOhm. Pour ce faire, on exprime la résistance en ohms. En divisant 500 V par 500 000 Ohms, on trouve la valeur du courant dans le circuit, qui est égale à 0,001 A ou 1 mA.

Souvent, connaissant le courant et la résistance, la tension est déterminée à l'aide de la loi d'Ohm. Écrivons la formule pour déterminer la tension

De cette formule il ressort clairement que la tension aux extrémités d'une section donnée du circuit est directement proportionnelle au courant et à la résistance. Le sens de cette dépendance n’est pas difficile à comprendre. Si vous ne modifiez pas la résistance d'une section du circuit, vous ne pouvez augmenter le courant qu'en augmentant la tension. Cela signifie qu’avec une résistance constante, un courant plus élevé correspond à une tension plus élevée. S'il est nécessaire d'obtenir le même courant à différentes résistances, alors avec une résistance plus élevée, il devrait y avoir une tension proportionnellement plus élevée.

La tension aux bornes d’une section d’un circuit est souvent appelée chute de tension. Cela conduit souvent à des malentendus. Beaucoup de gens pensent que la chute de tension est une sorte de gaspillage de tension inutile. En réalité, les notions de tension et de chute de tension sont équivalentes.

Le calcul de la tension à l'aide de la loi d'Ohm peut être illustré par l'exemple suivant. Laissez un courant de 5 mA traverser une section d'un circuit avec une résistance de 10 kOhm et vous devez déterminer la tension dans cette section.

En multipliant I = 0,005 A par R -10000 Ohm on obtient une tension de 50 V. On pourrait obtenir le même résultat en multipliant 5 mA par 10 kOhm : U = 50 V

Dans les appareils électroniques, le courant est généralement exprimé en milliampères et la résistance en kilo-ohms. Par conséquent, il est pratique d’utiliser ces unités de mesure dans les calculs selon la loi d’Ohm.

La loi d'Ohm calcule également la résistance si la tension et le courant sont connus. La formule pour ce cas s’écrit comme suit : R = U/I.

La résistance est toujours un rapport tension/courant. Si la tension augmente ou diminue plusieurs fois, le courant augmentera ou diminuera du même nombre de fois. Le rapport tension/courant, égal à la résistance, reste inchangé.

La formule de détermination de la résistance ne doit pas être comprise comme signifiant que la résistance d'un conducteur donné dépend du débit et de la tension. On sait que cela dépend de la longueur, de la section transversale et du matériau du conducteur. Par apparence La formule pour déterminer la résistance est similaire à la formule pour calculer le courant, mais il existe une différence fondamentale entre elles. Le courant dans une section donnée du circuit dépend en réalité de la tension et de la résistance et change lorsqu'elles changent. Et la résistance d'une section donnée du circuit est une valeur constante, indépendante des changements de tension et de courant, mais égale au rapport de ces valeurs.

Lorsque le même courant passe dans deux sections d’un circuit et que les tensions qui leur sont appliquées sont différentes, il est clair que la section à laquelle la tension la plus élevée est appliquée a une résistance proportionnellement plus grande. Et si, sous l'influence de la même tension, des courants différents passent dans deux sections différentes du circuit, alors le courant le plus faible sera toujours dans la section qui a la plus grande résistance. Tout cela découle de la formulation de base de la loi d’Ohm pour une section d’un circuit, c’est-à-dire du fait que plus le courant est élevé, plus la tension est élevée et plus la résistance est faible.

Nous allons montrer le calcul de la résistance à l'aide de la loi d'Ohm pour une section d'un circuit à l'aide de l'exemple suivant. Laissez-vous devoir trouver la résistance de la section traversée par un courant de 50 mA à une tension de 40 V. En exprimant le courant en ampères, nous obtenons I = 0,05 A. Divisez 40 par 0,05 et constatez que la résistance est de 800 Ohms.

La loi d'Ohm peut être clairement représentée par ce qu'on appelle caractéristiques courant-tension. Comme vous le savez, une relation proportionnelle directe entre deux quantités est une droite passant par l'origine. Cette dépendance est généralement appelée linéaire.

La loi d'Ohm.

Je = U/R

Où U est la tension aux extrémités de la section, I est l'intensité du courant, R est la résistance du conducteur.

R = U/I

Ces formules ne sont valables que lorsque le réseau ne rencontre que des résistances.

Condition de mouvement charges électriques dans un conducteur est la présence d'un champ électrique, qui est créé et maintenu par des dispositifs spéciaux appelés sources actuelles.

La principale grandeur caractérisant une source de courant est sa force électromotrice.

Force électromotrice la source (en abrégé EMF) est appelée scalaire quantité physique, caractérisant le travail de forces extérieures capables de créer une différence de potentiel aux bornes de la source (pôles).

Cela équivaut au travail de forces extérieures pour déplacer une particule chargée avec une charge unitaire positive d'un pôle de la source à l'autre, c'est-à-dire

En SI, la FEM est mesurée en volts (V), c'est-à-dire dans les mêmes unités que la tension.

Les forces de la source externe sont des forces qui séparent les charges dans la source et créent ainsi une différence de potentiel au niveau de ses pôles. Ces forces peuvent être de nature différente, mais pas électriques (d'où le nom) - Les forces mécaniques, l'environnement chimique dans la batterie ; flux lumineux dans les photocellules.

La direction de la FEM est la direction du mouvement forcé des charges positives à l'intérieur du générateur du moins au plus sous l'influence d'une nature autre qu'électrique.

Résistance interne Le générateur est la résistance des éléments structurels à l’intérieur.

Si le circuit électrique est divisé en deux sections - externe, avec résistance R., et interne, avec résistance r, alors la FEM de la source de courant sera égale à la somme des tensions sur les sections externes et internes du circuit :

Selon la loi d'Ohm, la tension dans n'importe quelle section du circuit est déterminée par l'amplitude du courant circulant et sa résistance :

Puisque donc

, (3)

ceux. La tension aux pôles de la source dans un circuit fermé dépend du rapport des résistances des sections internes et externes du circuit. Si à peu près égal U.

Résistance électrique.

Propriété d'un matériau conducteur d'empêcher son passage courant électrique appelée résistance électrique.

D'après la loi d'Ohm : R = U / I

Pour une unité résistance électrique accepté 1 ohm.

Un conducteur a une résistance de 1 ohm et transporte un courant de 1 A sous une tension de 1 V.

L’inverse de la résistance s’appelle conductivité électrique :

L'unité de conductivité est le Siemens:

Valeur réciproque conductivité, est appelée résistivité p, c'est-à-dire

Une augmentation de la température s'accompagne d'une augmentation du mouvement thermique chaotique des particules de matière, ce qui entraîne une augmentation du nombre de collisions d'électrons avec elles et complique le mouvement ordonné des électrons.

La résistance est une résistance.

Méthode des potentiels nodaux.

Exemple 2.7.4.

Déterminez les valeurs et les directions des courants dans les branches en utilisant la méthode des potentiels nodaux pour le circuit de la Fig. 2.7.4 si :

E1=108 V ; E2=90 V ; Ri1 = 2 ohms ; Ri2 = 1 Ohm ; R1 = 28 ohms ; R2 = 39 ohms ; R3 = 60 ohms.

Solution.

Nous déterminons les courants dans les branches.

Méthode à deux nœuds.

L'une des méthodes courantes de calcul des circuits électriques est méthode à deux nœuds.Cette méthode est utilisée lorsqu'il n'y a que deux nœuds dans la chaîne

Méthode courants de boucle.

L'algorithme des actions est le suivant :

Selon la deuxième loi de Kirchhoff, concernant les courants de boucle, nous composons des équations pour toutes les boucles indépendantes. Lors de l'écriture d'une égalité, supposons que la direction de contournement du circuit pour lequel l'équation est établie coïncide avec la direction du courant de circuit de ce circuit. Il faut également tenir compte du fait que deux courants de circuit circulent dans des branches adjacentes appartenant à deux circuits. La chute de tension aux bornes des consommateurs dans ces branches doit être extraite de chaque courant séparément.

Nous fixons arbitrairement la direction des courants réels de toutes les branches et les désignons. Les courants réels doivent être marqués de manière à ne pas être confondus avec les courants de contour. Pour numéroter les courants réels, vous pouvez utiliser des chiffres arabes simples (I1, I2, I3, etc.).

Lors de la sommation algébrique sans changement de signe, un courant de boucle est pris dont la direction coïncide avec la direction acceptée du courant de branche réel. DANS sinon le courant de boucle est multiplié par moins un.

Un exemple de calcul d'un circuit complexe en utilisant la méthode du courant de boucle.

Riz. 1. Schéma électrique pour un exemple de calcul par la méthode du courant de boucle

Solution. Pour calculer un circuit complexe selon cette méthode, il suffit de composer deux équations, selon le nombre de circuits indépendants. Nous dirigeons les courants de boucle dans le sens des aiguilles d'une montre et les notons I11 et I22 (voir Figure 1).

D’après la deuxième loi de Kirchhoff concernant les courants de boucle, on compose les équations :

Nous résolvons le système et obtenons des courants de boucle I11 = I22 = 3 A.

Il convient de noter comme un fait positif que dans la méthode du courant de boucle, par rapport à la solution selon les lois de Kirchhoff, il est nécessaire de résoudre un système d'équations d'ordre inférieur. Cependant, cette méthode ne permet pas de déterminer immédiatement les courants réels des branches.