Сопротивление электрической цепи постоянного тока. Ток, напряжение, сопротивление - основные понятия

Многие уже слышали что-то о напряжение или токе, а может и знаете, про что пойдёт речь. Наша задача всё подробно объяснить и рассказать, что вообще такое напряжение, ток и сопротивление. Итак, приступим.

Напряжение

Подумайте, что такое вообще напряжение. Так вот напряжение - это потенциал. Объясним по аналогии: всем известно, что атом состоит из ядра и вращающегося вокруг него электрона, ядро состоит из двух частей: протона и нейтрона. Протон несёт положительный заряд, электрон отрицательный. Теперь будет легче объяснить, что такое напряжение. Это своеобразный насос, который толкает электроны.

Например: в простой батарейке типа ААА, есть два электрода, на одном происходит избыток электронов, а на другом электроде наоборот - недостаток. Получается электродвижущая сила (ЭДС). Ток начинает двигаться от плюса к минуса. Этот избыток и недостаток является напряжением. Таким образом, напряжение это насос, который толкает электроны.

Напряжение измеряется в Вольтах (В). Вольт по сути маленькая единица, поэтому используется кВ (киловольт), 1 кВ = 1000 В, а также МВ (мегавольт), 1 МВ = 1 000 000 В. Чтобы измерить напряжение с помощью мультиметра, надо присоединить один щуп к плюсу батареи, а другой к минусу, обычно чёрный щуп - к минусу, красный - к плюсу.

Ток

При потенциале возникает ток. То есть когда происходит ЭДС, начинается двигаться сильный потом электронов. Этот поток называется током. 280 000 000 000 000 000 электронов, проходящих по проводнику, называются кулоном (Кл). Если 1 Кл или 280 000 000 000 000 000 электронов проходят определенное расстояние, то есть от одной какой-то точки до другой за 1 с - называется 1 ампером (А).

Ампер - это единица измерения тока. Ампер большая единица, используют в радиотехнике часто 1 мА (миллиампер), 1 А = 1000 мА, ещё используются 1 мкА (микроампер), 1 А = 1 000 000 мкА. Чтобы измерить проходящий ток по проводнику, надо прикоснуться к двум точкам, измерив ток на определённом участке.

Сопротивление

Когда электроны движутся по проводнику, на их пути находятся атомы, они наталкиваются на эти атомы и снижают силу и скорость прохождения тока, то есть происходит сопротивление. Маленьким сопротивлением обладает проводники и полупроводники, большим непроводники или диэлектрики. В роли проводников служат: медь, железо и другие металлы. В роли полупроводника служит сурьма, германий и т.д. В роли диэлектрика: дерево, капрон и другое.

Сопротивление измеряется в (Ом). Также существуют 1 кОм = 1000 Ом, 1 мОм = 1 000 000 Ом. Чтобы измерить сопротивление с помощью мультиметра надо присоединить щупы к определённому участку, который надо измерить.

Итак, мы кратко, без лишней теории, разобрались с напряжением, током и сопротивлением. С вами был Дмитрий Цывцын.

Что такое напряжение, и сила тока ?

Сегодня речь пойдет о самых базовых понятиях силы тока, напряжения, без общего понимания которых невозможно построение любого электротехнического устройства.

Итак, что же такое напряжение?

Попросту говоря напряжение - разница потенциала между двумя точками электрической цепи , измеряется в Вольтах. Стоит заметить что, напряжение всегда измеряется между двумя точками! То есть, когда говорят что напряжение на ножке контроллера 3 Вольта, подразумевается что разница потенциалов между ножкой контроллера и землей те самые 3 Вольта.

Земля(Масса, Ноль) - это точка электрической схемы с потенциалом 0 Вольт . Однако стоит заметить, что напряжение не всегда измеряется относительно земли. Например, замерив напряжение между двумя выводами контроллера, мы получим разницу электрических потенциалов данных точек схемы. То есть если на одной ножке 3 Вольта(То есть данная точка обладает потенциалом 3 Вольта относительно земли), а на второй 5Вольт(Опять же потенциал относительно земли), мы получим значение напряжения равное 2 вольтам, что равняется разнице потенциалов между точками 5 и 3 Вольта.

Из понятия напряжение вытекает следующее понятие - электрический ток. Из курса общей физики мы помним, что электрический ток есть направленное движение заряженных частиц по проводнику, измеряется в Амперах. Заряженные частицы движутся благодаря разнице потенциалов между точками. Принято считать, что ток происходит из точки с большим зарядом, в точку, обладающую меньшим зарядом. То есть, именно напряжение (разность потенциалов) создает условия протекания тока. При отсутствии напряжения - невозможен ток, то есть между точками с равным потенциалом ток отсутствует.

На своем пути, ток встречает препятствие в виде сопротивления, что препятствует его протеканию. Сопротивление измеряется в Омах. Подробнее о нем мы поговорим в следующем уроке. Однако, между током, напряжением и сопротивлением уже давно выведена следующая зависимость:

Где I - Сила тока в Амперах,U - Напряжение в Вольтах,R - Сопротивление в Омах.

Данное соотношение называется законом Ома. Так же справедливы следующие выводы из закона Ома:

Если у Вас ещё остались вопросы, задавайте их в комментариях. Лишь благодаря Вашим вопросам Мы сможем улучшить материал представленный на данном сайте!

На этом всё, в следующем уроке поговорим о сопротивлении.

Любое копирование, воспроизведение, цитирование материала, или его частей разрешено только с письменного согласия администрации MKPROG .RU . Незаконное копирование, цитирование, воспроизведение преследуется по закону!

Эта статья положит начало новой рубрике под названием «Основы электроники» на нашем сайте) Рубрика эта, как, собственно, видно из названия, посвящена будет электронике – от самых азов до всяческих тонкостей при разводке плат и составлении принципиальных электрических схем. Итак начнем!

А начнем мы с рассмотрения основополагающих понятий электроники – тока, напряжения и сопротивления.

Напряжение.

По определению напряжение – это энергия или работа, которая тратится на перемещение единичного положительного заряда из точки с низким потенциалом в точку с более высоким потенциалом. Напряжение представляет собой разность потенциалов между двумя точками. Сразу же остановимся и рассмотрим подробнее понятие – электрический потенциал.

Для определения электрического потенциала необходимо выбрать точку нулевого потенциала, относительно которой будет вестись отсчет. Обычно за ноль потенциала принимают минус питания – это так называемая «земля». Рассмотрим простейшую цепочку, состоящую из источника напряжения и нагрузки – то есть резистора.

Пусть напряжение источника равно 10 В, а сопротивление – 5 Ом.

Земля будет точкой отсчета, потенциал в этой точке равен 0. Тогда электрический потенциал в точке 1 будет равен напряжению источника питания, то есть 10 В. Соответственно, в точке 2 потенциал снова уменьшится до нуля, а напряжение на нагрузке будет равно 10 В (разность потенциалов между точками 1 и 2). Вроде бы все несложно и понятно, но это довольно важный момент, надо сразу уяснить для себя понятия напряжения и разности потенциалов, разницу и взаимосвязь между ними.

Так, что там еще по поводу напряжения.. Измеряется оно в Вольтах, но это, наверное, вряд ли для кого то станет большим открытием 😉

Ток.

Ток – скорость перемещения заряда в определенной точке, измеряют эту величину Амперами. Тут тоже есть момент, который важно понять раз и навсегда. Если напряжение мы меряем МЕЖДУ двумя точками, то ток всегда проходит через какую-либо ТОЧКУ схемы, либо через какой-либо элемент схемы. И если говорить о напряжении в какой-то точке схемы, то подразумевается напряжение между этой точкой и землей (потенциал в нашей точке минус потенциал земли, равный 0).

Существует один важный закон для токов, называется он первым законом Кирхгофа и заключается он в том, что «сумма втекающих в точку токов равна сумме вытекающих из этой же точки токов». Для полного понимания смотрим на схему:

Тут у нас втекающие токи – , , , а вытекающие – , . И по первому закону Кирхгофа мы имеем:
+ + = + .
Вот как-то так =)

Сопротивление.

Сопротивление помогает связать напряжение и ток в цепи. Есть такая потрясающая штука – закон Ома, который говорит нам, что «Сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению рассматриваемого участка цепи». Поясним на простеньком примере:

Итак, по закону Ома имеем:

Таким образом, можно сказать, что резистор позволяет нам преобразовать ток в напряжение, ну и, соответственно, напряжение в ток.

Рассмотрим возможные соединения резисторов, а именно, последовательное соединение резисторов и параллельное.



Имеем три резистора, соединенных последовательно. Общее сопротивление равно сумме каждого из сопротивлений в отдельности, то есть:
= + + .

Для параллельного соединения резисторов формула выглядит иначе:

Очевидно, что при последовательном соединении резисторов общее сопротивление всегда получается большим, чем сопротивление отдельно взятого резистора, а при параллельном соединении резисторов, наоборот, общее сопротивление получается меньшим, чем сопротивление отдельных резисторов. Это важно запомнить и иметь ввиду при разработке электрических схем.

И еще важный момент – не нужно зацикливаться на точном определении значений сопротивления резисторов. Напротив, очень важно выработать способность быстро прикидывать в голове какой резистор нужно засунуть в схему в каждом конкретном случае.

Думаю тут еще надо рассмотреть такую вещь как делитель напряжения, раз уж речь идет о резисторах и сопротивлениях. Делители напряжения, кстати, очень широко используются в схемах, можете взять какую-нибудь и обязательно там найдете с десяток делителей. Но что-то я забежал вперед, сначала рассмотрим, что же это такое. Простейший делитель напряжения – это схема, которая на выходе создает напряжение, равное части напряжения, которое имеется на входе.

Ток в цепи:

Тогда что же будет на выходе? Правильно:

Вот и получили, что на выходе напряжение равно части входного напряжения. Так работает делитель напряжения.

Вот мы и рассмотрели понятия – ток, напряжение, сопротивление. Наверное, на этом стоит остановиться, а то получится очень громоздко) Продолжим в следующих статьях, напомню, что сегодня мы положили начало новой рубрике, «Основы электроники», на нашем сайте, оставайтесь на связи!

При наличии внешней силы движение электронов направлено от отрицательно заряженных атомов к положительно заряженным. Этот поток электронов называется током (I). Ток измеряется суммой зарядов всех электронов, прошедших через заданную точку.
Электрон имеет очень маленький заряд, такой, что заряд Q 280 000 000 000 000 000 электронов, собранных вместе, называется кулоном (Кл). Когда заряд в один кулон проходит через заданную точку за одну секунду, это означает, что по проводнику течет ток в один ампер (А). Единица силы тока названа в честь французского физика Андре Мари Ампера (1775-1836). Сила тока измеряется в амперах.

2. НАПРЯЖЕНИЕ

Если имеет место избыток электронов (отрицательный заряд) на одном конце проводника и дефицит электронов (положительный заряд) на другом конце проводника, то по проводнику течет ток. Ток будет течь до тех пор, пока эти условия выполняются. Источник, который создает избыток электронов на одном конце проводника и дефицит электронов на другом конце, характеризуется потенциалом. Потенциал; это способность источника выполнять электрическую работу.

Реальная работа, производимая в цепи, является результатом наличия разности потенциалов на двух концах проводника. Именно эта разность потенциалов заставляет электроны двигаться или течь в цепи. Разность потенциалов связана с электродвижущей силой (э.д.с.) или напряжением. Напряжение; это сила, которая перемещает электроны в цепи. Напряжение можно представить как давление или насос, перемещающий электроны.

Символ Е используется в электронике для обозначения напряжения. Единицей измерения напряжения является вольт (В), названный в честь графа Алессандро Вольта (1745-1827), изобретателя первого элемента, вырабатывающего электричество. Один вольт; это потенциал, приложенный к проводнику сопротивлением в один ом, для получения тока в один ампер .

3. СОПРОТИВЛЕНИЕ

Когда свободные электроны перемещаются по цепи, они встречают на своем пути атомы, которые не очень охотно уступают им дорогу. Это противодействие потоку электронов (току) называется сопротивлением (R).

Каждый материал обладает некоторым сопротивлением или противодействием току. Степень сопротивления материала зависит от его размера, формы и температуры.

Материалы с низким сопротивлением называются проводниками . Проводники содержат много свободных электронов и оказывают малое сопротивление току. Как упоминалось раньше, серебро, медь, золото и алюминий являются примерами хороших проводников.

Материалы с высоким сопротивлением называются изоляторами . Изоляторы, содержат немного свободных электронов и оказывают высокое сопротивление току. Как упоминалось ранее, стекло, резина и пластмасса являются примерами хороших изоляторов.

Сопротивление измеряется в омах (Ом) , эта единица названа в честь немецкого физика Георга Симона Ома (1787- 1854). Один ом; это такое сопротивление, которое позволяет течь току в один ампер при приложенном напряжении в один вольт . Символом, обозначающим ом, является греческая буква омега.