Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
4 СЕМ / экзамен / tets_bilety.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
05.12.2024
Размер:
6.35 Mб
Скачать

1. Закон Ома. Закон Ома для замкнутой цепи.

Закон Ома

Закон Ома — это фундаментальный закон электрических цепей, который описывает связь между напряжением, током и сопротивлением в линейных цепях постоянного тока. Он формулируется следующим образом:

V=IR

где:

  • V — напряжение (в вольтах, В),

  • I — ток (в амперах, А),

  • R — сопротивление (в омах, Ом).

Этот закон означает, что напряжение на резисторе прямо пропорционально протекающему через него току и сопротивлению резистора.

Закон Ома для замкнутой цепи

Закон Ома для замкнутой цепи учитывает весь контур, включая внутреннее сопротивление источника напряжения. Он формулируется следующим образом:

где:

В этом уравнении учитывается, что напряжение источника делится на внешнее и внутреннее сопротивления цепи.

Применение закона Ома

Пример 1: Простая цепь

Рассмотрим простую цепь, состоящую из источника напряжения и резистора RRR:

  1. Напряжение источника V=12 В

  2. Сопротивление резистора R=6 Ом

Используем закон Ома:

Пример 2: Замкнутая цепь с внутренним сопротивлением

Рассмотрим замкнутую цепь, состоящую из источника ЭДС ε, внутреннего сопротивления источника r и внешнего сопротивления R:

  1. ЭДС источника ε=12 В

  2. Внутреннее сопротивление источника r=1 Ом

  3. Внешнее сопротивление R=5 Ом

Используем закон Ома для замкнутой цепи:

Решим уравнение для тока I:

Напряжение на внешнем сопротивлении:

Падение напряжения на внутреннем сопротивлении:

Основные моменты

  • Простая форма закона Ома: V=IR, используется для расчета напряжения, тока или сопротивления в цепях постоянного тока.

  • Закон Ома для замкнутой цепи: учитывает внутреннее сопротивление источника и формулируется как ε=IR + Ir

  • Применение закона: помогает анализировать простые и сложные электрические цепи, расчеты напряжения, тока и сопротивления.

Важность закона Ома

Закон Ома является фундаментальным принципом в электротехнике и электронике. Он применяется для:

  • Проектирования и анализа электрических цепей.

  • Определения правильных значений компонентов в цепях.

  • Оценки производительности источников питания и нагрузки.

Понимание и применение закона Ома является основополагающим навыком для инженеров и техников, работающих с электрическими системами.

2. Источник напряжения. Источник тока.

Источник напряжения

Источник напряжения — это устройство или элемент электрической цепи, предназначенный для поддержания постоянного напряжения между двумя своими выводами независимо от тока, протекающего через него. Источники напряжения могут быть как постоянного, так и переменного тока.

Характеристики источников напряжения

  1. Электродвижущая сила (ЭДС) (ε): Это максимальное напряжение, которое источник может создать в цепи, когда через него не протекает ток.

  2. Внутреннее сопротивление (r): В реальных источниках всегда существует некоторое сопротивление, которое уменьшает выходное напряжение по мере увеличения тока нагрузки. Идеальный источник напряжения имеет нулевое внутреннее сопротивление.

  3. Номинальное напряжение (V): Это выходное напряжение, которое источник поддерживает при определенных условиях.

Примеры источников напряжения

  • Батареи и аккумуляторы: Химические источники, которые преобразуют химическую энергию в электрическую.

  • Генераторы: Устройства, преобразующие механическую энергию в электрическую.

  • Блоки питания: Электронные устройства, преобразующие сетевое напряжение в постоянное или переменное напряжение нужного значения.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) идеального источника напряжения

Идеальный источник напряжения поддерживает постоянное напряжение V вне зависимости от тока I:

V=const

В реальных условиях характеристика изменяется под влиянием внутреннего сопротивления:

Vреальное = ε − Ir

Источник тока

Источник тока — это устройство или элемент электрической цепи, предназначенный для поддержания постоянного тока через свои выводы независимо от напряжения, приложенного к нему. Источники тока могут быть как постоянного, так и переменного тока.

Характеристики источников тока

  1. Номинальный ток (I): Это ток, который источник тока поддерживает через нагрузку.

  2. Внутреннее сопротивление (r): В реальных источниках всегда существует некоторое внутреннее сопротивление, которое влияет на выходное напряжение. Идеальный источник тока имеет бесконечно большое внутреннее сопротивление.

  3. Максимальное выходное напряжение: Это максимальное напряжение, которое источник тока может развить при поддержании номинального тока.

Примеры источников тока

  • Транзисторные источники тока: Используются в электронных схемах для стабилизации тока.

  • Стабилизаторы тока: Устройства, обеспечивающие постоянный ток в цепи при изменении нагрузки.

  • Источник питания на основе операционных усилителей: Часто используются для точного контроля тока в схемах.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) идеального источника тока

Идеальный источник тока поддерживает постоянный ток I вне зависимости от напряжения V:

I=const

В реальных условиях характеристика изменяется под влиянием конечного внутреннего сопротивления:

Сравнение источников напряжения и тока

Практическое применение

  • Источники напряжения часто используются для питания различных электронных устройств и схем, где важно поддерживать стабильное напряжение, например, в бытовой электронике, компьютерах, и системах освещения.

  • Источники тока применяются в ситуациях, где важно поддерживать постоянный ток, например, в светодиодном освещении, зарядных устройствах для батарей, и медицинском оборудовании.

Понимание характеристик и применения источников напряжения и тока является ключевым для разработки и эксплуатации электрических и электронных систем.

Соседние файлы в папке экзамен