Основно съдържание

Курс: Физика за напреднали/колеж 1 > Раздел 11

Урок 1: Електричен ток, съпротивление и закон на Ом

Преговор на разлика в електричния потенциал и закон на Ом

Преговори ключовите термини, уравнения и умения, свързани със закона на ом, включително как са свързани разликата в електричния потенциал, тока и съпротивлението.

Основни понятия

Термин	Значение
Батерия	Уред, който трансформира химична енергия в електрична енергия. Идеалната батерия няма вътрешно съпротивление.
Разлика в електричния потенциал ( $Δ V$ ‍)	Промяната на енергията на единица заряд между две точки. Също се нарича напрежение или електричен потенциал. Има международна мерна единица волт $V = \frac{J}{C}$ ‍.
Електродвижеща сила (EMF, $ϵ$ ‍)	EMF е разликата в потенциала, създадена от източник, като например идеална батерия. Има международна мерна единица $V$ ‍.

Формули

Уравнение	Символи	Значение в думи
$I = \frac{Δ V}{R}$ ‍	$I$ ‍ е токът, $Δ V$ ‍ е разликата в електричния потенциал, а $R$ ‍ е съпротивлението	Токът е правопропорционален на разликата в електричния потенциал и обратнопропорционален на съпротивлението.

Закон на Ом

Законът на Ом твърди, че за някои уреди има зависимост между разликата в електричния потенциал, тока и съпротивлението.

Формулата е:

I = \frac{Δ V}{R}

Където

I

е токът,

Δ V

е разликата в електричния потенциал, а

R

е съпротивлението.

Как са свързани разликата в електричния потенциал и токът?

За дадено съпротивление

R

, увеличаването на разликата в електричния потенциал

Δ V

увеличава тока

I

и обратно.

Как са свързани токът и съпротивлението?

За дадена разлика в електричния потенциал

Δ V

, ако съпротивлението

R

се увеличи, тогава токът

I

намалява и обратно.

Как са свързани съпротивлението и разликата в електричния потенциал?

За даден ток

I

, ако разликата в електричния потенциал

Δ V

се увеличи, тогава съпротивлението

R

също се увеличава и обратно.

Анализиране на разликата в електричния потенциал в краищата на един резистор с използване на закона на Ом

Ако токът срещне съпротивление, разликата в електричния потенциал намалява според закона на Ом. Понякога наричаме това пад на напрежението.

Анализиране на разликата в електричния потенциал и тока през батерия

Често срещан източник на електричен потенциал е батерия, която в диаграмите се представя със следния символ (Фигура 2). Късата страна е отрицателният край с по-нисък електричен потенциал, а дългата страна е положителният край с по-висок електричен потенциал.

Електроните се движат от отрицателния извод към положителния извод. Конвенционалният ток

I

преминава от положителния извод (по-висок електричен потенциал) през веригата и към отрицателния край (по-нисък електричен потенциал).

Потокът на тока и разликата в електричния потенциал могат да бъдат по-добре разбрани чрез използване на аналогията със скала, търкаляща се по хълм. На върха на хълма скалата има много гравитационна потенциална енергия. Подобно, един електрон има много съхранена енергия във вида на електрична потенциална енергия, когато е в отрицателния край на батерията. Скалата ще падне надолу към земята, където потенциалната енергия е по-ниска. Електронът в отрицателния извод на батерията ще се придвижи към положителния извод, където електричният потенциал е по-нисък.

Докато скалата пада надолу, съхранената енергия е преобразувана в кинетична енергия. Докато електронът се движи през електрическите компоненти, съхранената енергия се преобразува в различни видове енергия като топлина и светлина.

Чести грешки и погрешни разбирания

Понякога хората мислят, че всички уреди следват закона на Ом. Но един уред е омов, само когато токът е правопропорционален на разликата в електричния потенциал и обратнопропорционален на съпротивлението. Ако поставим графика на електричния потенциал и тока за един омов уред, зависимостта ще е линейна (виж Фигура 3).

Някои уреди, като крушките, са неомови. Това означава, че техните графики на разликата в електричния потенциал и тока са нелинейни, както във Фигура 3. За неомови уреди не можем да използваме

I = \frac{Δ V}{R}

, за да намерим търсено неизвестно.

Научи повече

За по-задълбочени обяснения за електричния потенциал и закона на Ом, виж нашето видео за ел. вериги и закона на Ом.

За да провериш разбирането си и да усъвършенстваш тези концепции, виж упражнението за закона на Ом.

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Вписване в профила

Сортирай по:

Все още няма публикации.

Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.