Obliczanie prądu zgodnie z prawem Ohma

Napięcie elektryczne powoduje pojawienie się prądu. Jednak do wystąpienia prądu nie wystarczy sama obecność napięcia, konieczny jest również zamknięty obwód prądowy.

Tak jak różnicę wody (tj. ciśnienie wody) mierzy się między dwoma poziomami, tak napięcie elektryczne mierzy się woltomierzem między dwoma punktami.

Jednostką napięcia i siły elektromotorycznej jest 1 wolt (1 V). Napięcie 1 V ma element Volta (płytki miedziane i cynkowe w rozcieńczonym kwasie siarkowym). Normalne ogniwo Westona ma stałe i dokładne napięcie 1,0183 V w temperaturze 20°C.

Prawo Ohma wyraża zależność między prądem elektrycznym Az, napięciem U i rezystancją r. Prąd elektryczny jest wprost proporcjonalny do napięcia i odwrotnie proporcjonalny do rezystancji: I = U / r

Zobacz tutaj, aby uzyskać więcej informacji: Prawo Ohma

Przykłady:

1. Żarówkę latarki podłączono do suchego akumulatora o napięciu 2,5 V. Jaki prąd płynie przez żarówkę, jeśli jej rezystancja wynosi 8,3 oma (rys. 1)?

Ryż. 1.

ja = U / r = 4,5/15 = 0,3 A

2.Żarówka jest podłączona do akumulatora 4,5 V, którego cewka ma opór 15 omów. Jaki prąd przepływa przez żarówkę (rys. 2 przedstawia schemat przełączania)?

Ryż. 2.

W obu przypadkach przez żarówkę płynie ten sam prąd, ale w drugim przypadku zużywa się więcej energii (żarówka świeci jaśniej).

3. Cewka grzejna płyty elektrycznej ma opór 97 omów i jest podłączona do napięcia sieciowego U = 220 V. Jaki prąd płynie przez cewkę? Aby zapoznać się ze schematem połączeń, patrz rys. 3.

Ryż. 3.

ja = U / r = 220/97 = 2,27 A

Rezystancja cewki 97 omów jest podana z uwzględnieniem ogrzewania. Odporność na zimno jest mniejsza.

4. Woltomierz podłączyć do obwodu zgodnie ze schematem na rys. 4, pokazuje napięcie U = XX w. Jaki prąd płynie przez woltomierz, jeśli to opór wewnętrzny RC = 1000 omów?

Ryż. 4.

Iv = U / rh = 20/1000 = 0,02 A = 20 mA

5. Żarówkę (4,5 V, 0,3 A) połączono szeregowo z opornikiem r= 10 omów i napięciem akumulatora U=4 V. Jaki prąd popłynie przez żarówkę, jeśli silnik opornika znajdzie się w pozycjach 1, 2 i 3 odpowiednio (rys. 5 przedstawia obwód przełączający)?

Ryż. 5.

Obliczamy rezystancję żarówki zgodnie z jej danymi: rl = 4,5 / 3 = 15 omów

Gdy suwak znajduje się w pozycji 1, cały reostat włącza się, to znaczy rezystancja obwodu wzrasta o 10 omów.

Prąd wyniesie I1 = U / (rl + r) = 0,16 A = 4/25 = 0,16 A.

W pozycji 2 prąd płynie przez połowę reostatu, tj. r = 5 omów. I2 = 4/15 = 0,266.

W pozycji 3 reostat jest zwarty (usunięty).Tok będzie największy, ponieważ przechodzi tylko przez cewkę żarówki: Azh = 4/15 = 0,266 A.

6.Ciepło wytwarzane przez przepływ prądu elektrycznego przez transformator ma być wykorzystane do podgrzania zamarzniętej rury żelaznej o średnicy wewnętrznej 500 mm i grubości ścianki 4 mm. Do punktów 1 i 2, oddalonych od siebie o 10 m, przyłożono napięcie wtórne 3 V. Jaki prąd płynie przez żelazną rurę (rys. 6)?

Ryż. 6.

Najpierw obliczamy opór rury r, dla którego musimy obliczyć przekrój rury, czyli pole powierzchni pierścienia:

Opór elektryczny rury żelaznej r = ρl / S = 0,13 x (10/679) = 0,001915 Ohm.

Prąd płynący przez rurkę wynosi: I = U / r = 3 / 0,001915 = 1566 A.

Zobacz też w tym temacie: Obliczanie rezystancji zgodnie z prawem Ohma