Закон Ома онлайн — формулы и калькулятор
На этой странице вы можете рассчитать силу тока, напряжение и сопротивление по закону Ома для участка цепи с помощью удобного калькулятора онлайн
Закон Ома — один из фундаментальных законов электродинамики, который определяет взаимосвязь между напряжением, сопротивлением и силой тока. Он был открыт эмпирическим путем Георгом Омом в 1826 году.
Содержание:
- калькулятор закона Ома
- закон Ома для участка цепи
- формула силы тока
- формула напряжения
- формула сопротивления
- примеры задач
Закон Ома для участка цепи
Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи I= \dfrac{U}{R}
Формула силы тока
Формула позволяет найти силу тока I через напряжение U и сопротивление R по закону Ома для участка цепи.
{I = \dfrac{U}{R}}
I — сила тока
U — напряжение
R — сопротивление
Сила тока (I) в проводнике прямо пропорциональна напряжению (U) на его концах и обратно пропорциональна его сопротивлению (R).
Формула напряжения
Формула позволяет найти напряжение U через силу тока I и сопротивление R по закону Ома для участка цепи.
{U = I \cdot R}
U — напряжение
I — сила тока
Падение напряжение на проводнике равно произведению сопротивления проводника на силу тока в нем.
Формула сопротивления
Формула позволяет найти сопротивление R через силу тока I и напряжение U по закону Ома для участка цепи.
{R = \dfrac{U}{I}}
R — сопротивление
U — напряжение
I — сила тока
Сопротивление проводника прямо пропорционально напряжению на его концах и обратно пропорционально величине силы тока, протекающего через него.
Примеры задач на нахождение силы тока, напряжения и сопротивления по закону Ома
Задача 1
Найдите силу тока в участке цепи, если его сопротивление 40 Ом, а напряжение на его концах 4 В.
Решение
Воспользуемся формулой силы тока. Подставим в нее значения напряжения и сопротивления, после чего останется произвести простейший математический расчет.
I = \dfrac{U}{R} = \dfrac{4}{40} = 0.1 А
Ответ: 0.1 А
На этой странице есть калькулятор, который поможет проверить полученный ответ.
Задача 2
Найдите напряжение на концах нагревательного элемента, если его сопротивление 40 Ом, а сила тока 2А.
Решение
Для решения этой задачи нам пригодится формула напряжения.
U = I \cdot R = 2 \cdot 40 = 80 В
Ответ: 80 В
Проверим получившийся результат с помощью калькулятора .
Задача 3
Найдите сопротивление спирали, сила тока в которой 0.5 А, а напряжение на ее концах 120 В.
Решение
Чтобы найти сопротивление спирали нам потребуется формула сопротивления.
R = \dfrac{U}{I} = \dfrac{120}{0.
2` — ускорение свободного падения на поверхности Земли (измерено Галилеем и Ньютоном), на расстоянии, большем радиуса на величину `h`
Рассмотрим твёрдое тело, расположенное на горизонтальной неподвижной опоре: под действием силы тяжести тело деформируется. Если тело находится на опоре, то на нижний слой действуют все верхние слои, и, как следствие, этот слой деформируется наибольшим образом. На предпоследний слой действует меньшее количество слоёв, и он деформируется меньше. Таким образом, тело, бывшее прямоугольным, примет вид трапеции. Нижний слой приблизился при такой деформации к центру тела, а значит, возникла сила упругости, направленная в сторону, противоположную направлению смещения частиц при деформации. Сила упругости, возникшая внутри данного тела, направлена перпендикулярно опоре. Эту силу, созданную деформированным телом и приложенную к опоре, называют весом тела. Опора под действием веса деформируется. Противоположная весу сила упругости действует на данное тело со стороны деформированной опоры и тоже направлена перпендикулярно опоре, но называется силой реакции опоры `N` (от слова normal — перпендикуляр).
На рисунке 9 тело не касается опоры для того, чтобы показать, что вес приложен к опоре, а сила реакции опоры к телу. В действительности площадь реального соприкосновения твёрдых тел невелика. Большей частью между телами находится тонкий слой воздуха.
Вполне очевидно, что если опоры нет, то и веса тело иметь не будет. Такое случится в том случае, если тело движется под действием только одной силы — силы тяготения.
Также легко понять, что если на тело действует две силы (сила тяжести и сила реакции опоры), то эти силы не обязательно равны друг другу. Одна из них может быть больше другой.
Рассмотрим движение тела, помещённого в лифт. Пусть сам лифт движется с ускорением `veca`.
Такое ускорение будет в двух случаях:
1) лифт поднимается равноускорено,
2) лифт опускается равнозамедленно.
Второй закон Ньютона для данного тела примет вид:
`vecN+mvecg=mveca`.
При рассмотрении данного движения из лабораторной неподвижной системы отсчёта `Oy` увидим, что в проекции на вертикальную ось `Oy` второй закон запишется следующим образом:
`N-mg=ma`,
откуда
`N=ma+mg=m(g+a)`.
Но по третьему закону Ньютона знаем, что сила реакции опоры и вес тела равны и противоположны, следовательно:
`N=P`,
тогда:
Не трудно проследить за тем, что мы получим, если ускорение тела будет направлено вниз.
В проекции на ось `Oy` ускорение проецируется со знаком «`-`», что даст окончательную формулу для веса:
Или в общем случае:Подобным образом можно получить выражение для веса тела, движущегося равномерно по выпуклому участку дороги.
Важное дополнение:
Для рассматриваемой силы, называемой весом, важно понимать и уметь правильно изображать точку приложения этой силы.
На рисунке 11а показан лифт, у которого нет ускорения. Тогда сила тяжести равна силе реакции опоры. А по третьему закону Ньютона, сила реакции опоры равна весу тела. Точка приложения силы тяжести расположена в геометрическом центре тела, если тело однородно и правильной формы. Точка приложения силы реакции опоры должна быть изображена внутри тела вблизи с нижней поверхностью тела на линии действия силы тяжести.
Последнее свойство на рисунке не выдержано для удобства изображения (иначе силы на рисунке будут накладываться друг на друга). Точка приложения веса тела находится внутри
На рисунке 11б ускорение лифта направлено вниз. Тогда сила реакции опоры меньше силы тяжести. А вес снова равен силе реакции опоры.
На рисунке 11в ускорение лифта направлено верх. Тогда сила реакции опоры больше силы тяжести. А вес снова равен силе реакции опоры.
Что означает «r» в уравнениях для силы тяжести и центростремительной силы?
С одной стороны, мне легко ответить:
В уравнении гравитационной силы F = GMm/r , 2 r представляет собой расстояние между центрами двух объектов. Я часто использую переменную d , чтобы подчеркнуть это значение.
В уравнении центростремительной силы F = mv 2 /r r представляет радиус кругового движения.
Эти факты также легко читать и запоминать учащимся. Студентам не так просто применить на практике. Они видят букву r , слышат « радиус, » и вставляют любое случайное расстояние, которое они могут вытащить из проблемного ствола.
И этот
Итак, какое значение имеет то, действительно ли ученики понимают разницу между этими двумя значениями и ? В какой возможной физической ситуации во вводной физике это различие вообще имеет значение? Вот один.
Две звезды, каждая из которых имеет одинаковую массу M , находятся на постоянном расстоянии x друг от друга и вращаются вокруг точки посередине между ними со скоростью один оборот за каждый раз т 1 .
(а) Почему две звезды не сталкиваются друг с другом из-за гравитационной силы между ними?
(b) Выведите выражение для массы одной звезды. Используйте только заданные переменные и фундаментальные константы. Вы должны аннотировать свой расчет — если в вашем ответе нет слов, вы переделаете его с нуля на консультации.
Это сложный вопрос для осмысления учащимися, особенно потому, что, хотя мы решали множество простых задач на орбиту, учащиеся очень часто вспоминали успокаивающие алгоритмы и не обязательно усваивали физический смысл. И я не буду отвечать на вопросы учеников, пока они не сдадут его. (Они могут обсуждать и спорить друг с другом столько, сколько хотят!) На уроке в тот день, когда нужно решить эту задачу, я не начинаю с того, что «перебираю» как это решить. И в этой модели я не буду просто вдаваться в мое решение здесь. Вместо этого я покажу вам викторину, с которой я начинаю урок:
Для #1 , r в этом уравнении представляет собой расстояние между центрами двух планет.
В задаче сказано явно — звезды всегда находятся на расстоянии 8,0 х 10 10 м друг от друга. (Самое распространенное заблуждение: потому что в каждой задаче, которую они ранее решали, спутник вращается вокруг центральной планеты, они думают, что «точка на полпути» между звездами — это местонахождение какой-то планеты — или что эта «средняя точка» что действует на звезду.)
Для #2 , r в этом уравнении представляет собой радиус орбиты. В задаче прямо сказано, что звезды «вращаются примерно на полпути между собой». Поскольку расстояние между звездами составляет 8,0 x 10 10 м, точка на полпути между ними находится на половине расстояния от одной из звезд, или 4,0 x 10 10 м. (Неверно, что одна звезда неподвижна, а другая вращается вокруг неподвижной звезды. Проблема не в этом и не в том, как ведут себя двойные звезды. И половина от 8,0 x 10 10 м не означает делить показатель степени на два: половина от 80 миллиардов метров точно не 4 сотни тысяч метров!) круговое движение.
Это происходит из-за того, что орбитальная скорость постоянна — для постоянной скорости скорость — это расстояние/время. Релевантным временем здесь является период, время одного оборота. Соответствующее расстояние, таким образом, является окружностью круговой орбиты. Из урока геометрии эта окружность равна 2 πr , где r – радиус окружности. Нам нужно то же расстояние, что и в номере 2, радиус орбиты 4,0 x 10 10 м .
Для #4 отвлекающие факторы практически дословно взяты из прошлых ответов учащихся. Обсуждая викторину, я выбираю неверный ответ, чтобы объяснить, почему он неверен:
Для (A) сначала мы обсудим и согласимся с тем, что гравитационные силы на каждой звезде действительно представляют собой пару сил по третьему закону Ньютона. Затем я подхожу к парте студента, даю студенту веревку и дергаю*. Равна ли моя сила на мистера Чемберлена силе мистера Чемберлена на меня? Так это силовая пара N3L? Да. Мы вращаемся вокруг друг друга по кругу? Нет.
Значит, логика выбора (А) вовсе не логика.
*В прежние времена я брал студента за руку и слегка тянул.
Затем я прошу учащихся закрыть глаза. Все, кто выбрал этот неверный ответ, поднимите руки вверх. Теперь опустите руки и откройте глаза. Суть в том, чтобы учащиеся признали свои заблуждения. Ничего страшного, что они допустили ошибку — в конце концов, в моем классе все получают пятерки до экзамена AP, тесты даются и оцениваются, но не «засчитываются». Я не хочу, чтобы студенты чувствовали стыд за свою ошибку. Но что более важно, я не хочу, чтобы они в стиле кислого винограда убеждали себя, что они знали это и что на самом деле они не ошибались. Нет. Признайте заблуждения и не делайте их больше!
Для (B) сначала мы обсудим и согласимся с тем, что гравитационные силы каждой звезды действительно представляют собой пару сил третьего закона Ньютона. Я снова подхожу к парте ученика, даю ученику веревку и дергаю. Силы на каждого из нас равны.
Мы вращаемся вокруг друг друга? Нет? Тогда (В) неверно.
Для (D) я прошу ученика указать на среднюю точку между нами. Только объекты могут оказывать воздействие… так какой же объект в «средней точке» может оказывать воздействие? Нет объекта. Так что (Д) ошибается.
И, наконец, для правильного выбора (С) я рисую две звезды, вращающиеся по орбите. Я рисую направление мгновенной скорости одной звезды, касательной к орбите. Я спрашиваю о направлении чистой силы на этой звезде, которая направлена к центру. Все видят, что скорость действительно перпендикулярна результирующей силе. И мы обсуждаем, как это переформулирует один из наших фактов о круговом движении: когда объект движется с постоянной скоростью по кругу, его ускорение направлено к центру круга. Скорость всегда будет касательной к окружности, которая по геометрии перпендикулярна направлению к центру.
Физические константы — Гиперучебник по физике
[закрыть]
| символ | имя | значение | |||
|---|---|---|---|---|---|
| с | скорость света в вакууме | 299 792 458 м/с | |||
| Г | гравитационная постоянная | 6,674 30 | |||
| ч | постоянная Планка | 6,626 070 15 4,135 667 696 9 | |||
| ч с | 1,986 445 857 1 239,841 984 | ||||
| ч бар, приведенная постоянная Планка, постоянная Дирака | 1,054 571 817 6,582 119 570 | |||
| f Cs | сверхтонкий переход 133 Cs | 9 192 631 770 | |||
| и | элементарный заряд | 1,602 176 634 | |||
| ε 0 | электрическая постоянная, диэлектрическая проницаемость свободного пространства, диэлектрическая проницаемость вакуума | 8,854 187 812 8 | |||
| мк 0 | магнитная постоянная, проницаемость свободного пространства, вакуумная проницаемость | 1,256 637 062 12 | |||
| Н А | Постоянная Авогадро | 6,022 140 76 | |||
| к | постоянная Больцмана | 1,380 649 | |||
| Р = Н А к | газовая постоянная | 8,314 462 618 | |||
| постоянная Стефана-Больцмана | 5,670 374 419 | |||
| б | Постоянная смещения Вина | 2,897 771 955 58,789 257 57 | |||
| м у | атомная постоянная массы | 1,660 539 066 60 931,494 102 42 МэВ/c 2 1 u | |||
| м е | масса электрона | 9. |