laws ohm - el-pths/w GitHub Wiki

#Закон Ома

(все остальные законы)

Этот закон всех путает. Школьники бодро отвечают "напряжение равно силе тока умноженной на сопротивление". И потом спрашивают "чему равно сопротивление светодиода" или подобную ересь.

Важно понимать: в отличие от законов Кирхгоффа, этот закон не является универсальным правилом. Это экспериментальное наблюдение, а не закон. Так что он работает очень редко - фактически, только для резисторов, и то если они не нагреваются.

###Суть закона Ома

Мы помним, что напряжение - это разница "давлений" зарядов (например, электронов) между двумя точками. А ток - это количество протекающих между ними зарядов. Пусть у нас есть источник напряжения - например, розетка в стене. В нее можно включить различные приборы:

  • ничего
  • лампочку
  • электрочайник
  • кусок провода (не надо так делать!)

Во всех случаях нам интересно, какой же ток потечет через тот или иной прибор?

Георг Симон Ом путем экспериментов выяснил: для простых проводников возникающий ток пропорционален прилагаемому напряжению. То есть, чем больше напряжение - тем пропорционально больше ток.

Меру этой пропорциональности мы называем сопротивлением проводника. Величина обратная сопротивлению - проводимость.

Например, если в розетку включено "ничего", то мы понимаем что это "ничего" - а точнее воздушный промежуток - обладает огромным сопротивлением (т.е. никакой проводимостью). В то же время сопротивление чайника меньше, чем сопротивление электролампочки - поэтому через чайник течет больший ток. Сопротивление простого провода совсем мало, поэтому ток будет гигантским и сразу выбьет предохранители.

Еще раз повторим - в электронных схемах закон Ома имеет смысл только для резисторов (и изредка - некоторых участков с резистивными свойствами).

В частности если мы рассматриваем светодиод - то мы вспоминаем - напряжение на нем почти постоянно. Если задать напряжение хоть немного меньше чем надо - то ток течь не будет. Если задать немного больше - то ток будет гигантским и сожжет светодиод. Т.е. ток через светодиод не пропорционален напряжению и значит говорить о законе Ома и сопротивлении светодиода бессмысленно.

###Зачем же нам нужен закон Ома?

Дело в том что в электронных схемах нам почти везде нужно формировать некоторые конкретные, заданные напряжения и токи. И для этого мы активно используем резисторы. А раз мы используем резисторы, то мы можем считать на них связь напряжений и токов по закону Ома.

подключение светодиода

Самый типичный пример - упомянутое подключение светодиодов. Слева на картинке мы видим реальную "крутую" вольт-амперную характеристику светодиода. Посредине показана упрощенная. При увеличении напряжения на нем, ток вырастает очень резко.

Однако подключим последовательно светодиоду резистор. Теперь напряжение подключается не прямо к светодиоду - часть напряжения будет тратиться на резисторе. Чем больший ток - тем больше будет пропадать на нем. Таким образом светодиод не сможет запустить "гигантский" ток - резистор как бы "отберет" у него все напряжение. Поэтому они "договорятся". Мы расчитываем эту договоренность обычно так:

  • рабочее напряжение на светодиоде примерно постоянно, пусть 1.5 Вольт

  • вычтем его из напряжения питания, чтобы получить напряжение на резисторе (по 2-му закону Кирхгоффа)

  • разделим на сопротивление и найдем ток (мы пользуемся тем что напряжение на светодиоде от этого тока почти не зависит)

    Iсд = Ur / R = (Uп - Uсд) / R