Зеркальные панели для отделки стен: разновидности и рекомендации по применению

Что такое зеркальные обои и как правильно их выбрать и поклеить

В любом доме вы найдете зеркало, оно является самым популярным предметом декора, но с каждым годом зеркала используют все реже, ведь они стоят дорого и довольно громоздкие. Поэтому все чаще можно заметить что зеркальные обои постепенно заменяют зеркала.

Хоть зеркалами люди пользуются с давних времен, но все чаще люди отдают свое предпочтение зеркальным обоям. Так как зеркала стоят дорого, они довольно тяжелые и большие и быстро надоедает, постоянно проходя по какой то из комнат, видеть свое отражение. Именно из-за этого и были созданы зеркальные обои, ведь они делают комнату светлее и создают ощущение будто размеры комнаты увеличились, не надоедая при этом.

Что такое зеркальные обои?

Зеркальные обои очень напоминают обычные, они так же могут быть как бумажными так и флизелиновыми. Бумажные более натуральные и можно без опаски клеить их в детскую комнату, не боясь аллергии или других неприятных последствий. Флизелиновые немного плотнее бумажных и их можно клеить на поверхности, на которых есть изъяны, они спокойно могут закрыть любые неровности. Зеркальные обои состоят из слоя фольги, а потом уже слоя краски или же рисунка. Чтобы такие обои служили дольше, сверху их обрабатывают специальным защитным лаком.

Зеркальные обои могут быть:

из слоев зеркальных вставок или же с металлическим слоем;
такие обои могут отливать серебристым, золотым или матовым отливом, который помогает еще больше отражать солнечный свет;
такие обои отлично подойдут для всех стилей дизайна. На них могут изображаться как рисунки с сюжетом, так и минималистические изображения или же просто узоры.
Зеркальные обои подойдут для любого дизайна отделки помещения;
Если вы хотите добавить изысканности помещения, рекомендуется использовать именно зеркальные обои веди они делают комнату больше и дороже выглядит дизайн данного помещения;

Обои такого типа очень подойдут для отделки гостиной и холла, но не рекомендуется клеить их в спальнях, детских, ванной комнате и кухне. В спальне не рекомендуется из-за того, что не каждому человеку понравится видеть хоть какое то отражение сразу после того как он проснулся. В ванную и кухню не советуется клеить из-за повышенной влажности и перепадам настроения, хоть эти обои и влагостойкие, но постоянных перепадов они долго выдержать не могут. В детскую клеить тоже не рекомендуется из-за того, что отражение может испугать ребенка или же есть вероятность, что ребенок разрисует или порвет обои.

Если вы не хотите обклеивать зеркальными обоями всю комнату, можно приобрести специальную самоклеющейся пленку. Она продается в рулонах и служит для обновления дизайна помещения в отдельных ее частях. Но какого то изысканного декора не получится добиться пользуясь только зеркальной самоклеющейся пленкой.

Крепление и меры предосторожности

Стеклянные зеркальные панели крепятся к стенам при помощи кронштейнов, это позволяет создать под ними небольшое воздушное пространство, создающее дополнительную вентиляцию. Преимущество такого способа в том, что зеркала можно достаточно просто демонтировать.
Второй способ – закрепление на клей, безусловно, надежный и более простой, однако демонтировать такие зеркала в целости уже не получится, да и в принципе процесс удаления зеркал со стен очень трудоемкий.

Пластиковые панели благодаря небольшому весу легко закрепляются при помощи клея, шурупов, гвоздей и скоб, которые специально предназначены для этого. Кроме того, в продаже представлено большое количество панелей на самоклеящейся основе, что делает их установку очень простой и понятной для каждого.

Зеркальные панели позволят добавить в интерьер света, блеска и изящества, расширить помещение или создать целые оптические иллюзии, а простота установки открывает широкий простор для воплощения самых интересных дизайнерских решений.

Плюсы и минусы самоклеющихся обоев

Если вы решились на обделку комнаты зеркальными обоями, то это правильное решение. Ведь они обладают следующими преимуществами перед другими видами обоев:

Срок службы. Если бережно относится к этим обоям, то они могут служить до пары десятков лет. Они влагостойкие и могут выдержать незначительные повреждения (царапины к этому не относятся), благодаря своей плотной структуре даже через десяток лет они будут выглядеть как новые.
Устойчивость к влаге. Так как они обладают водоотталкивающим свойством, то вероятность размножения грибка на них нулевая.
Не выгорают. Такие обои можно смело клеить на поверхности, на которые всегда попадает солнечный свет и не бояться что они выгорят и потеряют былую красоту.
Простота содержания. Можно не боясь испортить обои протирая загрязненные участки влажной тряпкой или же просто вытереть пыль специальной щеткой.
Иллюзия увеличения размеров комнаты. Так как эти обои обладают отражающими свойствами, они зрительно увеличивают помещение в котором установлены.
Множество дизайнов. Есть множество цветов, рисунков и просто узоров для любого дизайна. Так что вы сможете подобрать нравящуюся композицию из множества вариантов.

Но даже у таких популярных обоев, как зеркальные, есть свои минусы. К таким можно отнести неустойчивость к механическим повреждениям. Любые царапины могут испортить весь внешний вид обоев. Еще перед поклейкой стоит убедится что поверхность, на которою вы будете клеить обои идеально ровная, если вы поклеите эти обои на неровную поверхность или на поверхность со сколами, то будьте готовы что все дефекты стены будут очень хорошо видны. К тому же для кого то цена зеркальных обой будет довольно вымокая, но все равно они дешевле чем обычные зеркала.

Назначение и свойства

Покрытие стены зеркалом служит не столько украшением, сколько эффектным приемом изменения восприятия пространства и геометрии всего помещения.

Отражающая поверхность решает следующие задачи:

изменение характера освещенности комнаты, позволяющее уменьшить количество и интенсивность источников света, лишающее тени контрастных границ;
создание впечатления расширения границ, увеличения объема воздуха и свободы движения;
перспективное увеличение площади и формы помещения, разрушение эффекта замкнутой коробки из стен;
маскировка привычных деталей обстановки (встроенных шкафов, изогнутых стен, заложенных оконных или дверных проемов).

В то же время стеновые панели проявляют достаточную гибкость на изогнутых плоскостях и сохраняют некоторую практическую полезность обычного зеркала в комнате любого предназначения.

Как это сделано

Пластиковые панели значительно легче стеклянных
В отличие от классического массивного стекла пластиковые зеркальные панели на стене позволяют с меньшими трудозатратами создать оригинальную композицию при максимальной безопасности в эксплуатации. Изготавливаются покрытия и на стеклянном основании, но они имеют больший вес и их сложнее подогнать по размеру в случае необходимости.

Панель представляет собой основу, на которой с одной стороны нанесена амальгама, а с другой – клеящий слой. На некоторых моделях выполнен декоративный узор.

Кроме обычного белого цвета металлизированное покрытие может выполняться в теплых или холодных оттенках различной насыщенности:

Полимерная основа имеет ряд достоинств:

гибкость позволяет выполнять округлые (сопряженные) плоскости, колонны, каскадные и волновые переходы;
прочность сохраняет форму и противостоит ударам, случайным динамическим воздействиям;
химическая стойкость сохраняет внешний вид длительное время и несложный уход обычными моющими средствами;
доступность обработки до любой нужной формы и размера расширяет рамки использования в любом месте установки;
совместимость с другими материалами (в том числе, по способу монтажа) дает простор экспериментальному комбинированию;
готовая лицевая часть не нуждается в дополнительной доводке после завершения монтажа.

Зеркальные пластиковые панели выпускаются не только в виде пластин, но и как рулонный материал для отделки стен, что позволяет накрывать одним листом большие площади (до 5 м²).

Материал основы

Не устанавливайте полимерные зеркала в ванной, где они быстро придут в негодность
Длительное сохранение эксплуатационных качеств зависит от характеристик основы плиты.

Полимерные листы не рекомендуется устанавливать в ванной комнате, где на них постоянно и интенсивно воздействует горячая вода.

В настоящее время зеркальные панели для стен имеют основу из 3 видов материала:

Полистирол. Это вид композита (полистирол+каучук) является непрозрачным полимером и амальгаму наносят с лицевой стороны, теряя эффект глубины (оргстекло). Гибкий, прочный, термостойкий (до +70°С) материал имеет высокую химическую устойчивость. Толщина составляет 1 – 3 мм.

Поливинилхлорид. Технические характеристики аналогичны полистиролу, не горит, гигиеничен для применения в жилых помещениях, доступен обработке своими руками.

Возможность изгиба панели может дать обратный результат, если монтировать ее на неподготовленное бугристое основание, непрофессионально выполнить подгонку стыков. Работа с зеркалами требует определенных навыков и расчета.

Как правильно клеить такие обои?

Вот несколько советов которые желательно выполнить во время поклейки зеркальных обоев:

Перед тем как клеить обои убедитесь что поверхность ровная и подготовленная как следует;
Клей нужно выбрать в зависимости от материала из которого сделаны обои;
Прежде чем начать клеить обои убедитесь что помещение обесточено, так как зеркальные обои хорошо проводят электрический ток когда они влажные. После того как они высохнут можно спокойно включать электричество;

Вот все преимущества и варианты поклейки зеркальных обоев. Такие обои не только увеличат зрительно помещение но и создадут превосходный дизайн, и обновят ваш дом.

Зеркальные панели на самоклеющейся основе

Что такое зеркальные панели

Это изделие по своей конструкции идентичное отделочным панелям из ПВХ, однако внутри предусматривается больше ребер жесткости. Это позволяет сделать панель более гибкой и устойчивой перед механическими нагрузками. Некоторые виды панелей могут использоваться даже для отделки круглых архитектурных элементов, в частности колонн. Большие размеры позволяют сократить время на установку и сделать меньше стыков.

Стандартный размер панели 124 см х 246 см х 0,3 см, кроме того, они выпускаются в рулонах.

Материал изготовления ↓
Как выбрать панели ↓
Размеры и стоимость ↓
Особенности монтажа зеркальных панелей ↓
Блиц-советы ↓

Зеркальная поверхность создается путем наклейки на лицевую сторону или с тыльной стороны практически невесомой зеркальной пленки. По своей отражающей способности она не уступает стеклянному зеркалу, но для разрезания можно пользоваться обычным монтажным ножом. Для удобства нанесения производители оснащают тыльную стенку самоклеящимся слоем.

Зеркальная поверхность закрыта защитной пленкой, снимающейся после окончания всех монтажных работ. Этот отделочный материал с успехом используется и в отделке ванных комнат, однако при выборе следует уточнять наличие данной функции.

Материал изготовления

Качество плитки и ее долговечность зависит от материала-основы. На сегодняшний день их используется три вида:

Акрил – или органическое стекло, является наиболее востребованным при производстве зеркальных панелей. Отличается высокими прочностными характеристиками и выдерживает воздействие влаги. Не искажает изображение и может эксплуатироваться даже под ультрафиолетовым излучением. Недостатком считается мягкость, из-за чего могут появляться царапины. Во избежание этого, акриловые зеркальные панели покрываются защитным слоем. Может придаваться классический белый зеркальный оттенок, так и многие другие, а также наносится узор. Применяется для отделки подвесных конструкций, стен, элементов мебели. В обработке несколько сложен из-за неравномерного нагрева акриловой поверхности при разрезании.
Полистирол – является композитным соединением полистирола и каучука. Обладает высокой прочностью и устойчивостью к появлению микротрещин. Зеркальная пленка наносится с лицевой стороны пластины, так как полистирол не прозрачен в отличие от акрила. Из-за этого предусматривается дополнительный слой защитного покрытия. Зеркальные плиты из него отличаются высокой термостойкостью и могут выдерживать температуру до 70ºС. Устойчивы к мелким механическим повреждениям и к контакту с агрессивными химическими веществами. Последнее обстоятельство позволяет делать уборку зеркальной поверхности без специальных средств. Хорошая гибкость материала дает возможность использовать его при изготовлении конструкций, имеющих кривизну, в том числе для декораций и рекламы.
Поливинилхлорид – строение панели на его основе аналогично полистироловым. Здесь также зеркальная пленка наносится с лицевой стороны и покрывается защитным слоем. Материал идеален для применения в условиях постоянной влажности и устойчив к химическим реагентам. Что немаловажно – не поддерживает горение, лишь оплавляясь при контакте с огнем и выделяя при этом едкий запах. Высокая прочность и легкая обработка любым инструментом делают его наиболее часто используемым в отделке, в том числе и при укладке своими силами. Гигиеничность позволяет применять в любых типах помещений.

Читайте также:

Гидроизоляция ленты своими руками

Как выбрать панели

На первом месте, конечно же, стоит прочность, зависящая от количества ребер жесткости внутри зеркальной плиты. Чем их больше, тем надежнее материал. От плит с прогибающейся поверхностью сразу же стоит отказаться.

Малое количество ребер также грозит неустойчивостью элемента относительно основы.

В полистироловых плитах – ребра должны быть целыми с ровными краями без изломов. Последние могут свидетельствовать, что не выдержана технология в процессе изготовления. Чем больше толщина лицевой панели, тем выше прочность плиты. Особенно это имеет значение при укладке плит на стены в местах большого движения людей.
В плитах ПВХ стоит обратить внимание на ровность окраски лицевой панели. Лучше всего осмотреть под углом к источнику света, тогда сразу проявляются микроскопические трещины.
В акриловых изделиях зеркальный слой защищен самой панелью, но сам акрил подвержен мелким повреждениям, особенно в процессе транспортировки. Следует внимательно осмотреть панели на предмет отсутствия трещин и сколов по краям.

Размеры и стоимость

На сегодня производители предлагают различные по размерам зеркальные панели на самоклеющейся основе. Это же формирует и их стоимость.

Акрил: 1220 мм х 2440 мм х 2 мм – около 5000 рублей; 1220 мм х 2440 мм х 3 мм – около 6000 рублей; 2050 мм х 3050 мм х 3 мм – стоимость от 14000 до 16000 рублей; 3050 мм х 2050 мм х 2 мм – стоимость от 12000 до 15000 руб.
Полистирол – 1000 мм х 2000 мм х 1 мм – стоимость от 1500 до 1700 рублей; 1000 мм х 2000 мм х 2 мм – стоимость от 2500 до 2800 рублей; 1220 мм х 2440 мм х 1.5 мм – стоимость около 2500 рублей; 1220 мм х 2440 мм х 2 мм – стоимость около 3000 рублей; 1220 мм х 3000 мм х 2 мм – стоимость около 6000 рублей; 1220 мм х 3000 мм х 3 мм – стоимость около 8000 рублей.
ПВХ – 1000 мм х 1000 мм х 1.2 мм – стоимость около 5000 рублей; 3000 мм х 1000 мм х 2 мм – стоимость около 8000 рублей.

Особенности монтажа зеркальных панелей

Несмотря на достаточно легкий монтаж самоклеющихся изделий, необходимо выполнять его в соответствии с инструкцией, что позволит избежать брака и искривления изображения. Черновая поверхность требует очень качественной подготовки.

Удаляется старое покрытие – лакокрасочные материалы, обои, штукатурка. Если это бетонная стена, то возможно потребуется оштукатуривание и нанесение шпатлевки в несколько слоев. Все зависит от степени поврежденности. Технология работ такая же, как и при подготовке поверхности под оклейку обоями или покраску.

В качестве основы для наклеивания панелей могут использоваться:

Картон.
Камень.
Бетон.
Древесина.

В случае использования рулонного пластика, минимум за сутки до начала работ, его необходимо раскатать в помещении. Материал должен привыкнуть к комнатной температуре и расправиться. Если этого не сделать, в некоторых случаях можно получить вспучивание и соответственно искривление изображения.

Следует помнить, что, как и все материалы, полимеры также подвержены температурному расширению. Это учитывается при укладке зеркальных плит. Обычно оставляют зазор около 0,5 мм. В помещениях с большими перепадами температур это расстояние увеличивают до 1 мм. Зазор совершенно не будет виден, а панели не вспучатся и под них не попадет влага.

Особое внимание уделяется обработке материала. Листовой ПВХ разрезают только с лицевой стороны. Для обработки полистироловых плит потребуется высокоскоростной инструмент. Перед началом работ обязательно удаляется защитная пленка, а место распила все время надо поливать водой для равномерного охлаждения.

Блиц-советы

Чтобы покрытие после установки не разочаровало и принесло максимальный эффект, а именно, расширило внутренне пространство, необходимо следовать следующим рекомендациям:

В интерьере должно присутствовать достаточное количество света. Днем это достигается за счет широких окон и светлых тонов обстановки. Для вечернего времени следует подобрать систему освещения.
Желательно обустраивать облицовку из панелей напротив оконного проема. Это создаст эффект зеркального коридора, а падающий солнечный свет будет отражаться внутрь комнаты.
Не следует использовать много зеркальных плиток – это приведет к зрительному уменьшению пространства.
Наилучший эффект дает оклеивание листами потолка, особенно в комнатах с небольшой высотой.
Для мытья используйте мягкую ветошь или специальную швабру. В качестве моющего средства можно применять теплую воду с нашатырным спиртом или средство для посуды.

Зеркальные панели на стену

В современном интерьере существует множество приемов, которые призваны выделить, какую-либо зону и визуально расширить пространство. Для этого чаще всего используется зеркальная панель на стены, она имеет отражающую поверхность и позволяет создать индивидуальный дизайн в любом помещении.

Виды зеркальных панелей

На рынке имеются различные виды панелей, которые можно классифицировать на основании сырьевой базы, используемой во время производства:

Акриловые зеркальные панели – имеют гибкую структуру и чаще всего применяются для отделки помещения. Данный тип деталей может изготавливаться в виде листа с нанесенной на него зеркальной пленкой. Основным преимуществом акриловых изделий является их гибкость и пластичность, благодаря этому ими можно обшить круглые элементы, например, колонны и наружные углы.

Акриловые панели в интерьере

Зеркальные панели из ПВХ – такие детали изготавливаются на основе поливинилхлорида с добавлением пластификаторов, которые призваны придать панели форму и каркас. Данные изделия выпускаются в виде прямоугольных или квадратных секторов, с замковыми соединениями, из них можно собрать полноценную картину на стене;
Зеркальные панели на потолок из полистирола – это тип панелей, которые имеют жесткую фактуру и рельеф, особую популярность заслужили подобные изделия в виде зеркальных ромбиков. Обычно их используют для отделки фартука на кухне или стены в прихожей.

Допускается использование всех перечисленных панелей для монтажа на потолок или стены, что позволяет решать многие дизайнерские задачи. У каждого из вида изделий есть свои преимущества и недостатки, которые важно учитывать во время выбора и монтажа.

Например, акриловые панели на гибкой основе не подходят для установки на ровную поверхность большой площади, так как они будут прогибаться и создавать эффект волн, что нарушит концепцию внешнего вида. В качестве стеновых деталей обычно используются панели ПВХ или из полистирола, они имеют жесткую основу, к тому же бывают с разным рисунком и фактурой, например, в виде мозаики.

Ромбовидные панели на кухне

Преимущества зеркальных панелей в интерьере

Основным преимуществом данных изделий является их стоимость и простота монтажа. В зависимости от типа панели, ее установка может проводиться с помощью клейкой ленты или специальной мастики. Зеркальные панели на самоклеющейся основе достаточно просто смонтировать, достаточно оторвать защитную пленку на задней стороне и приложить ее к нужному месту. Многие производители изготавливают детали, сразу укомплектованные данной лентой, но если такой панели нет, то можно приклеить и любую другую, с помощью двухстороннего скотча.

Также преимуществом является влагостойкость изделия. В отличие от многих других отделочных материалов, пластиковые стеновые панели для внутренней отделки отлично переносят воздействие влаги, а также прямое попадание воды, поэтому они могут использоваться в ванной комнате, санузле или бассейне.

Зеркальные панели на потолке

Зеркальные потолочные панели, применяемые для отделки стен, просты в обслуживании и не требуют особых условий содержания, для их чистки можно использовать любые химические средства на основе спирта. Также они обеспечивают дополнительную шумоизоляцию – пластик отлично поглощает вибрации от звука.

Сферы применения зеркальных панелей

Зеркальные панели для потолка и стен могут использоваться как декоративные элементы внутри помещения. Конечно, они не заменят полноценные зеркала, но в качестве дизайнерского решения вполне оправданы. Часто пластиковыми панелями обшивают потолки в спальне, в комбинации с гипсокартонными конструкциями. В данном случае детали располагают по центру в углублении и клеят их таким образом, чтобы зеркала находились по диагонали в виде мозаики или ромбовидно.

Отражение будет не точным, но это и не требуется, зато благодаря своим свойствам, зеркала будут рассеивать свет по всей площади помещения.

Также указанным отделочным материалом обшивают стены в прихожей или гостиной, используя при этом пластиковые или акриловые панели. Не стоит оклеивать ими всю стену, так как их покрытие не столь идеально ровное, как натуральное стекло. Достаточно разместить изделие на определенном отрезке стены или потолка, можно окружить его рамкой или багетом.

Если используются полноценные зеркальные панели из пластика, собираемые на каркасе, то важно соблюдать аккуратность, так как даже малейшая царапина инструментом может нарушить глянец пленки и внешний вид потеряется. Чаще всего такие детали используются для отделки потолка в ванной комнате, так как за ее поверхность можно разместить вентиляционные каналы с диффузором, проводку и другие коммуникации.

Виды монтажа зеркальных панелей

Установка панелей может осуществляться несколькими способами, в зависимости от типа изделия и несущей конструкции:

Монтаж пластиковых панелей на каркас с использованием кляммеров, металлических скоб или шурупов с плоской шляпкой. Данный тип крепежа подходит для изделий большой длины и при отделке всей плоскости стен. Обрешетка может изготавливаться из стального профиля или деревянного бруска, единственное условие, чтобы полученная поверхность была ровной;
Установка подобных деталей на стену без каркаса с использованием клея или жидких гвоздей. В данном случае плоскость должна дополнительно выравниваться, чтобы в готовом варианте не было провалов и выпуклостей. Чаще всего таким методом крепят акриловые панели, так как они имеют мягкую основу и не подходят для монтажа на обрешетку.

Все перечисленные способы установки зеркальных панелей являются несложными и поэтому могут осуществляться самостоятельно. Благодаря этому, подобные изделия позволяют сэкономить личные средства, к тому же во время работ, в отличие от отделки другими материалами, не создается большое количество строительного мусора, что также является положительным преимуществом зеркальных панелей.

Видео

Формулировка и определение закона Ома. Все о законе Ома: простыми словами с примерами для “чайников”

Полное сопротивление, полное сопротивление векторная диаграмма тока и напряжений, полное сопротивление векторная диаграмма

Формулы
Вычисление активного и реактивного сопротивлений
Вычисление полного сопротивления
Полное сопротивление при последовательном соединении R и X
Понятие сопротивление доходчиво
Что такое импеданс
Объяснение закона Ома в классической теории
Формулировка закона Ома
Нелинейные элементы и цепи
Резистор
Советы
Определение единицы сопротивления — Ом
Об этой статье
Закон Ома для полной цепи
См. также
Литература

Формулы

Полное сопротивление Z = R или XL или XC (если присутствует что-то одно)
Полное сопротивление (последовательное соединение) Z = √(R2 + X2) (если присутствуют R и один тип X)
Полное сопротивление (последовательное соединение) Z = √(R2 + (|XL – XC|)2) (если присутствуют R, XL, XC)
Полное сопротивление (любое соединение) = R + jX (j — мнимое число √(-1))
Сопротивление R = I / ΔV
Индуктивное сопротивление XL = 2πƒL = ωL
Емкостное сопротивление XC = 1 / 2πƒL = 1 / ωL

Вычисление активного и реактивного сопротивлений

Вы можете измерить импеданс электрической цепи или отдельного элемента. Импеданс характеризует сопротивление цепи переменному электрическому току. Есть два типа сопротивления, которые вносят вклад в импеданс:

Активное сопротивление (R) зависит от материала и формы элемента. Наибольшим активным сопротивлением обладают резисторы, но и другие элементы цепи обладают небольшим активным сопротивлением.
Реактивное сопротивление (X) зависит от величины электромагнитного поля. Наибольшим реактивным сопротивлением обладают катушки индуктивности и конденсаторы.

Эта формула позволит вам вычислить любую из трех величин, если вы знаете две другие. Например, чтобы вычислить сопротивление, перепишите формулу так: R = I / ΔV. Вы также можете

при помощи мультиметра.

ΔV — это напряжение (разность потенциалов), измеряемое в вольтах (В).
I — сила тока, измеряемая в амперах (А).
R — это сопротивление, измеряемое в омах (Ом).

Как и активное сопротивление, реактивное сопротивление измеряется в омах (Ом). Есть два типа реактивного сопротивления:

Индуктивным сопротивлением XC обладают катушки индуктивности, создающие магнитное поле, которое препятствует изменению направления тока в цепи.[3] Чем быстрее меняется направление тока, тем больше индуктивное сопротивление.
Емкостным сопротивлением XC обладают конденсаторы, которые накапливают электрический заряд. При изменении направления тока в цепи конденсатор неоднократно обнуляет и накапливает электрический заряд. Чем дольше конденсатор заряжается, тем больше емкостное сопротивление.[4] Поэтому чем быстрее меняется направление тока, тем меньше емкостное сопротивление.

Это сопротивление прямо пропорционально быстроте изменения направления тока, то есть частоты тока. Эта частота обозначается символом ƒ и измеряется в герцах (Гц). Формула для расчета индуктивного сопротивления:

, где L — индуктивность, измеряемая в генри (Гн).

Индуктивность L зависит от количества витков в катушке индуктивности.[6] Также вы можете измерить индуктивность.
Если вы знакомы с единичной окружностью, то представьте, что один цикл переменного тока равен одному полному вращению этой окружности (на 2π радиан). Если умножить это значение на ƒ, которая измеряется в герцах (единиц в секунду), вы получите результат, измеряемый в радианах в секунду. Это единица измерения угловой скорости, которая обозначается через ω. Вы можете переписать формулу для вычисления индуктивного сопротивления так: XL=ωL[7]

Это сопротивление обратно пропорционально быстроте изменения направления тока, то есть частоты тока. Формула для вычисления емкостного сопротивления:

XC = 1 / 2πƒC

С — это емкость конденсатора, измеряемая в фарадах (Ф).

Вы можете измерить электрическую емкость.
Эту формулу можно переписать так: XC = 1 / ωL (объяснения см. выше).

Вычисление полного сопротивления

Сначала измерьте сопротивление каждого резистора или посмотрите значения сопротивления на схеме цепи.

Если резисторы соединены последовательно, то полное сопротивление R = R1 + R2 + R3…
Если резисторы соединены параллельно, то полное сопротивление R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 …

Если в цепи присутствуют исключительно катушки индуктивности или исключительно конденсаторы, то полное сопротивление равно сумме реактивных сопротивлений. Вычислите его следующим образом:

Последовательное соединение катушек: Xtotal = XL1 + XL2 + …
Последовательное соединение конденсаторов: Ctotal = XC1 + XC2 + …
Параллельное соединение катушек: Xtotal = 1 / (1/XL1 + 1/XL2 …)
Параллельное соединение конденсаторов: Ctotal = 1 / (1/XC1 + 1/XC2 …)

Так как при возрастании одного типа сопротивления другое уменьшается, то они, как правило, компенсируют друг друга. Чтобы найти общее реактивное сопротивление, вычтите меньшее сопротивление из большего.

Или воспользуйтесь формулой: Xtotal = |XC – XL|

Нельзя просто сложить эти величины, так как они меняются с течением времени, но достигают максимальных значений в разное время.

Поэтому воспользуйтесь формулой:

Вычисления по этой формуле включают в себя использование векторов, но вы можете воспользоваться теоремой Пифагора, представив R и X в качестве катетов прямоугольного треугольника, а сопротивление Z — как гипотенузу.[14][15]

В этом случае используются комплексные числа (это единственный способ вычислить полное сопротивление в параллельной цепи, в которой есть как активное, так и реактивное сопротивление).

Z = R + jX, где j — мнимая единица: √(-1). Используйте j вместо i, чтобы не перепутать мнимую единицу (j) с силой тока (I).
Складывать эти числа нельзя. Например, полное сопротивление может быть представлено так: 60 Ом + j120 Ом.
Если у вас есть две последовательные цепи, то вы можете отдельно сложить натуральные числа и отдельно — комплексные. Например, если Z1 = 60 Ом + j120 Ом, а к этой цепи последовательно подключен резистор с Z2 = 20Ω, то Ztotal = 80Ω + j120Ω.

Полное сопротивление при последовательном соединении R и X

полное сопротивление векторная диаграмма тока и напряжений

При последовательном соединении активное и реактивное сопротивления складываются геометрически

полное сопротивление векторная диаграмма

Понятие сопротивление доходчиво

Электрическое сопротивление – это величина, которая определяет способность проводника пропускать электрический ток . Полезно также освежить знания про электрический ток ( писали в этой статье ).

Представить это проще всего, исходя из строения металлов.

По классической теории металл состоит из кристаллической решетки, а между структурными элементами этой решетки путешествуют свободные электроны.

Внешнее электрическое поле заставляет их перемещаться и образуется электрический ток, т.е. направленное упорядоченное движение частиц .

Решетка металла мешает им двигаться по своему объему . Электроны трутся об её узлы и не могут протиснуться. Вот это явление и образует сопротивление. Это “сила”, которая мешает перемещению.

Читайте также:

Виды промышленных светильников

Ситуация аналогично ситечку на раковине. Вода проходит, но медленнее, чем проходила бы без ситечка.

Аналогичная ситуация присутствует во всех материалах, правда род и тип частичек может меняться. Тип строения тоже разный. Но условно можно принять, что всегда структура мешает им двигаться что в дереве, что в металле.

В некоторых телах вообще таких частичек не будет, там сопротивление бесконечное (некоторые виды резин, например).

Обратите внимание, что мы не рассматриваем тут понятие электрического тока и напряжения, т.к. это отдельные темы и если есть непонимание, обязательно напишите об этом в комментариях. Правда про электрический ток есть наше видео . Эти вещи нужно четко понимать.

Ну и из сказанного очевидно, что сопротивление будет зависеть от геометрических параметров проводника (т.е. площадь сечения S, длина l) и типа проводника (который тут описывается понятием удельное сопротивление и является табличной величиной). Ещё оно зависит от температуры (чем выше тем больше для большинства тел), но это мы совсем от самого закона уходим… Для задачек на закон Ома знаний уже вполне достаточно.

Что такое импеданс

Это понятие описывает комплексное сопротивление цепи или ее межузлового участка. Оно было введено лондонским инженером и физиком О. Хевисайдом в 1886 году. В состав полного сопротивления цепи входят активная и реактивная компоненты. Фазовый сдвиг и само значение импенданса при электротоке, чья кривая имеет форму синусоиды, могут быть рассчитаны с ориентиром на то, каким образом соединены входящие в цепь компоненты.

Объяснение закона Ома в классической теории

Формула закона, известная всем со школьных лет, выглядит так:

Из нее легко выводятся формулы для определения (U) :

и для определения (R) :

Единицами измерения силы тока являются амперы, напряжения — вольты, сопротивление измеряется в омах.

Данный закон верен для линейного участка цепи, на котором зафиксировано стабильное сопротивление.

Формулировка закона Ома

В результате множества экспериментов Ом вывел зависимость, которая определяет связь между силой тока в проводнике, напряжением и тем самым сопротивлением, которое мы описали выше.

Звучит закон так: Cила тока на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлению

Вроде как все слова тут понятные, если знать все определения. Сопротивление мы разобрали. Сила тока – это, грубо говоря, количество частичек, которое окажется в проводнике. Понятие сила тока подробно я разбирал в этой статье , обязательно прочитайте её.

Напряжение – это “поток”, который эти частицы несет. Вот вроде бы всё и увязали.

Если рассматривать цепь, то сопротивление по элементам распределяется согласно их техническим характеристикам и вычисляется согласно закону Ома. Т.е. мы не можем утверждать, что на каждом элементе есть одинаковое сопротивление.

Например, если в цепи с последовательным подключением две лампочки, т омы помним что сила тока во всей цепи при таком соединении одинаковая, а вот напряжение на элементах разное. Замеряем его на точках подключения лампочек, записываем и запихиваем в закон Ома. Вот всё и посчитали :)…

Нелинейные элементы и цепи

Закон Ома не является фундаментальным законом природы и может быть применим в ограниченных случаях, например, для большинства проводников.
Его невозможно использовать для расчёта напряжения и тока в полупроводниковых или электровакуумных приборах, где эта зависимость не является пропорциональной и её можно определять только с помощью вольтамперной характеристики (ВАХ). К данной категории элементов относятся все полупроводниковые приборы (диоды, транзисторы, стабилитроны, тиристоры, варикапы и т.д.) и электронные лампы.
Такие элементы и цепи, в которых они используются, называют нелинейными.

Резистор

Все реальные проводники имеют сопротивление, но его стараются сделать незначительным. В задачах вообще используют словосочетание «идеальный проводник», а значит лишают его сопротивления.

Из-за того, что проводник у нас «кругом-бегом-такой-идеальный», чаще всего за сопротивление в цепи отвечает резистор. Это устройство, которое нагружает цепь сопротивлением.

Вот так резистор изображается на схемах:

В школьном курсе физики используют Европейское обозначение, поэтому запоминаем только его. Американское обозначение можно встретить, например, в программе Micro-Cap, в которой инженеры моделируют схемы.

Вот так резистор выглядит в естественной среде обитания:

Полосочки на нем показывают его сопротивление.

На сайте компании Ekits, которая занимается продажей электронных модулей, можно выбрать цвет резистора и узнать значение его сопротивления:

Источник: сайт компании Ekits

О том, зачем дополнительно нагружать сопротивлением цепь, мы поговорим в этой же статье чуть позже.

Советы

Общее сопротивление (активное и реактивное сопротивления) также может быть выражено через мнимое число.

Определение единицы сопротивления — Ом

1Ом представляет собой электрическое сопротивление участка проводника, по которому при напряжении 1(Вольт) протекает ток 1(Ампер).

Об этой статье

Эту страницу просматривали 135 339 раз.

Закон Ома для полной цепи

Полной цепью (в отличие от участка цепи, применительно к которому мы излагали всё выше) называется цепь с учетом источника тока .

Почему это важно?

Именно потому, что если мы представим себе электрическую цепь условно как систему труб для воды, то участок цепи это будет незамкнутый кусок трубы, а полная цепь – зацикленная система .

Из примера может показаться, что участок цепи есть незамкнутая в электрическом смысле цепь. Нет, пример приведен не для этого. И там, и там электрическая цепь замкнута.

Просто нам нужно обозначить, что без учета источника тока и его внутреннего сопротивления (r) цепь не полная, а расчёт не всегда способен учитывать все значимые характеристики.

Ну а внутреннее сопротивление , как вы наверное догадались – это то сопротивление, которым обладает источник тока. Да, току в цепи сложно проходить и через сам источник! Даже сам источник провоцирует энергетические потери. А вот считать его аналогично расчёту для участка цепи нельзя.

Получается, что в закон Ома добавится ещё и внутренне сопротивление. И всё! Ничего страшного.

Формулировка закона Ома для полной цепи немного изменится. Теперь у нас слово напряжение заменится словом ЭДС (электродвижущая сила), а слово сопротивление заменится суммой внешнего сопротивления цепи и внутреннего сопротивления источника тока. Ну и формула будет такая:

Добавилось понятие электродвижущая сила (ЭДС) , обозначенная в формуле E прописное. Что это за зверь?

ЭДС – это, по сути дела, и есть напряжение.

Разница в том, что если мы опять сравним напряжение с напором воды в водопроводе, то напряжением будет являться разница напора между двумя произвольными точками в водопроводе, а ЭДС – это напор на насосе, который качает воду.

При использовании термина ЭДС мы вспоминаем, что у источника есть внутреннее сопротивление, как оно есть и у насоса, который препятствует движению воды через самого себя. Если же мы считали бы именно напряжение источника, то мы бы приняли, что система идеальная и источник движению тока сам не препятствует.

Все о законе Ома: простыми словами с примерами для “чайников”

Закон Ома назван в честь своего открывателя это ученый Георг Симон Ом. Свои эксперименты в области электричества он начал вдохновляясь опытами Фурье. Ом проводил свои опыты с различными материалами и изучение их электропроводности. Так была разработана знаменитая формула, которая стала краеугольной в современной физике, которая вошла в школьные учебники: I=U/R. Сила тока пропорциональна величине напряжения и имеет обратную пропорциональность сопротивлению.

В статье подробно разобраны области теории и практического применения принципов закона Ома в современной электротехнике. В качестве дополнения, в материале содержатся два обучающих видеоролика и один научный материал на тему статьи.

Закон Ома

Закон Ома показывает отношения между напряжением (V), током (I) и сопротивлением (R). Записано это может быть тремя разными способами:

V – напряжение в вольтах (В);
I – сила тока в амперах (А);
R – сопротивление в омах (Ом);

Для большинства схем амперы – слишком большие величины, а омы – слишком маленькие. Поэтому в формулу можно подставлять миллиамперы и килоомы. Если силу тока подставлять в миллиамперах (мА), то сопротивление обязательно должно быть в килоомах (кОм) и наоборот. Напряжение – всегда в вольтах.

Чтобы проще запомнить три разные версии определения Закона Ома, можно воспользоваться «VIR-треугольником».

Если надо вычислить напряжение, закрываем пальцем V. У нас остаются I и R. Они на одном уровне, значит между ними ставим знак умножения. Получается: V = I × R .

Если вычисляем ток, закрываем пальцем I. У нас остаётся V над R. Значит напряжение делится на сопротивление: I = V /_R .

Аналогичным образом поступаем при вычислении сопротивления. Закрываем R. Остаётся V над I. Значит: R = V /_I .

Закон Ома, определение: Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Есть также частный случай – Закон Ома для участка цепи – сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах участка и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

Закон Ома для цепи

Закон Ома для участка цепи, безусловно, можно описать известной из школьного курса физики формулой: I=U/R, но некоторые изменения и уточнения внести, думаю, стоит. Возьмем замкнутую электрическую цепь и рассмотрим ее участок между точками 1-2. Для простоты я взял участок электрической цепи, не содержащий источников ЭДС (Е).

Итак, закон Ома для рассматриваемого участка цепи имеет вид:

I – ток, протекающий по участку цепи.
R – сопротивление этого участка.
φ1-φ2 – разность потенциалов между точками 1-2.

Если учесть, что разность потенциалов это напряжение, то приходим к производной формулы закона Ома, которая приведена в начале страницы: U=I*R. Это формула закона Ома для пассивного участка цепи (не содержащего источников электроэнергии).

В неразветвленной электрической цепи (рис.2) сила тока во всех участках одинакова, а напряжение на любом участке определяется его сопротивлением:

Отсюда можно получить формулы, которые пригодятся при практических вычислениях. Например:

Расчет сложных (разветвленных) цепей осуществляется с помощью законов Кирхгофа.

Для ЭДС

Перед тем как рассмотреть закон Ома для полной (замкнутой) цепи приведу правило знаков для ЭДС, которое гласит:

Практическим применением этого правила является возможность приведения нескольких источников ЭДС в цепи к одному с величиной E=E₁+E₂+…+En, естественно, с учетом знаков, определяемых по вышеприведенному правилу. Например (рис.3.3) E=E₁+E₂-E₃. При отсутствии встречно включенного источника E3 (на практике так почти никогда не бывает) имеем широко распространенное последовательное включение элементов питания, при котором их напряжения суммируются.

Для полной цепи

Закон Ома для полной цепи – его еще можно назвать закон ома для замкнутой цепи, имеет вид I=E/(R+r). Приведенная формула закона Ома содержит обозначение r, которое еще не упоминалось. Это внутреннее сопротивление источника ЭДС. Оно достаточно мало, в большинстве случаев при практических расчетах им можно пренебречь (при условии, что R>>r – сопротивление цепи много больше внутреннего сопротивления источника). Однако, когда они соизмеримы, пренебрегать величиной r нельзя.

Как вариант можно рассмотреть случай, при котором R=0 (короткое замыкание). Тогда приведенная формула закона Ома для полной цепи примет вид: I=E/r, то есть величина внутреннего сопротивления будет определять ток короткого замыкания. Такая ситуация вполне может быть реальной. Закон Ома рассмотрен здесь достаточно бегло, но приведенных формул достаточно для проведения большинства расчетов, примеры которых, по мере размещения других материалов я буду приводить.

Полноценную цепь составляет уже участок (участки), а также источник ЭДС. То есть, фактически к существующему резистивному компоненту участка цепи добавляется внутреннее сопротивление источника ЭДС. Поэтому логичным является некоторое изменение выше рассмотренной формулы:

Конечно, значение внутреннего сопротивления ЭДС в законе Ома для полной электрической цепи можно считать ничтожно малым, правда во многом это значение сопротивления зависит от структуры источника ЭДС. Тем не менее, при расчетах сложных электронных схем, электрических цепей с множеством проводников, наличие дополнительного сопротивления является важным фактором.

Как для участка цепи, так и для полной схемы следует учитывать естественный момент – использование тока постоянной или переменной величины. Если отмеченные выше моменты, характерные для закона Ома, рассматривались с точки зрения использования постоянного тока, соответственно с переменным током всё выглядит несколько иначе.

Для переменного тока

Переменный ток отличается от постоянного тем, что он изменяется с определенными временными периодами. Конкретно он изменяет свое значение и направление. Чтобы применить закон Ома здесь нужно учитывать, что сопротивление в цепи с постоянным током может отличатся от сопротивления в цепи с током переменным. И отличается оно в том случае если в цепи применены компоненты с реактивным сопротивлением. Реактивное сопротивление может быть индуктивным (катушки, трансформаторы, дроссели) и емкостными (конденсатор).

Если мы схематически представим, как с течением времени меняются эти два значения, у нас получится синусоида. И напряжение, и сила тока от нуля поднимаются до максимального значения, затем, опускаясь, проходят через нулевое значение и достигают максимального отрицательного значения. После этого снова поднимаются через нуль до максимального значения и так далее. Когда говорится, что сила тока или напряжение имеет отрицательное значение, здесь имеется ввиду, что они движутся в обратном направлении.

Для замкнутой цепи

На самом деле, это только предисловие. Вернемся к реактивному и активному сопротивлению. Отличие активного сопротивления от реактивного в том, что в цепи с активным сопротивлением фаза тока совпадает с фазой напряжения. То есть, и значение силы тока, и значение напряжения достигают максимума в одном направлении одновременно. В таком случае наша формула для расчета напряжения, сопротивления или силы тока не меняется.

Если же цепь содержит реактивное сопротивление, фазы тока и напряжения сдвигаются друг от друга на ¼ периода. Это означает, что, когда сила тока достигнет максимального значения, напряжение будет равняться нулю и наоборот. Когда применяется индуктивное сопротивление, фаза напряжения «обгоняет» фазу тока. Когда применяется емкостное сопротивление, фаза тока «обгоняет» фазу напряжения.

Формула для расчета падения напряжения на индуктивном сопротивлении:

Где L – индуктивность реактивного сопротивления, а ω – угловая частота (производная по времени от фазы колебания).

Формула для расчета падения напряжения на емкостном сопротивлении:

С – емкость реактивного сопротивления.

Эти две формулы – частные случаи закона Ома для переменных цепей.

Полный же будет выглядеть следующем образом:

Здесь Z – полное сопротивление переменной цепи известное как импеданс.

Сфера применения

Закон Ома не является базовым законом в физике, это лишь удобная зависимость одних значений от других, которая подходит почти в любых ситуациях на практике. Поэтому проще будет перечислить ситуации, когда закон может не срабатывать:

Если есть инерция носителей заряда, например, в некоторых высокочастотных электрических полях;
В сверхпроводниках;
Если провод нагревается до такой степени, что вольтамперная характеристика перестает быть линейной. Например, в лампах накаливания;
В вакуумных и газовых радиолампах;
В диодах и транзисторах.

Последовательное и параллельное включение элементов

Для элементов электрической цепи (участка цепи) характерным моментом является последовательное либо параллельное соединение. Соответственно, каждый вид соединения сопровождается разным характером течения тока и подводкой напряжения. На этот счёт закон Ома также применяется по-разному, в зависимости от варианта включения элементов.

Цепь последовательно включенных резистивных элементов

Применительно к последовательному соединению (участку цепи с двумя компонентами) используется формулировка:

I = I 1= I 2 ;
U = U 1+ U 2 ;
R = R 1+ R 2

Такая формулировка явно демонстрирует, что, независимо от числа последовательно соединенных резистивных компонентов, ток, текущий на участке цепи, не меняет значения. Величина напряжения, приложенного к действующим резистивным компонентам схемы, является суммой и составляет в целом значение источника ЭДС.

При этом напряжение на каждом отдельном компоненте равно: Ux = I * Rx. Общее сопротивление следует рассматривать как сумму номиналов всех резистивных компонентов цепи.

Цепь параллельно включенных резистивных элементов

На случай, когда имеет место параллельное включение резистивных компонентов, справедливой относительно закона немецкого физика Ома считается формулировка:

I = I 1+ I 2 … ;
U = U 1= U 2 … ;
1 / R = 1 / R 1+ 1 / R 2 + …

Не исключаются варианты составления схемных участков «смешанного» вида, когда используется параллельное и последовательное соединение. Для таких вариантов расчет обычно ведется изначальным расчетом резистивного номинала параллельного соединения. Затем к полученному результату добавляется номинал резистора, включенного последовательно.

Интегральная и дифференциальная формы закона

Все вышеизложенные моменты с расчетами применимы к условиям, когда в составе электрических схем используются проводники, так сказать, «однородной» структуры. Между тем на практике нередко приходится сталкиваться с построением схематики, где на различных участках структура проводников меняется. К примеру, используются провода большего сечения или, напротив, меньшего, сделанные на основе разных материалов.

Под дифференциальный расчет берется формула: J = ό * E. Для интегрального расчета, соответственно, формулировка: I * R = φ1 – φ2 + έ Однако эти примеры скорее уже ближе к школе высшей математики и в реальной практике простого электрика фактически не применяются.

Все о законе ома: простыми словами с примерами для “чайников”

Действие электродвижущих сил

Электродвижущая сила (ЭДС) является скалярной величиной, характеризующей работу не электрических сил, заставляющих производить разность потенциалов на выходе.

Дополнительная информация. Скалярная величина – это когда она может быть выражена только определённым значением. В отличие от векторной величины, которая определяется не только значением, но и направлением.

Используется ЭДС в генераторах, преобразующих какую либо работу А (джоуль) в электрическую. Для этого могут быть использованы такие виды энергии по их происхождению:

Механическая индукционная. Вывод ЭДС возникает при пересечении проводником линий магнитного поля;
Механическая пьезоэлектрическая. Возникновение ЭДС происходит при деформации некоторых веществ;
Световая энергия. Здесь ЭДС появляется в полупроводниках при действии на них световых лучей;
Термическая энергия. ЭДС образуется, когда контакты из разнородных проводников находятся под разными температурами;
Химическая энергия. Возникновение ЭДС происходит вследствие химических реакций.

В зависимости от характера энергии и устройства генератора ЭДС может возникать как переменная, так и постоянная. Переменная может быть как синусоидальная (магнитные индукционные генераторы), так и импульсная (пьезозажигалки). Постоянную ЭДС преобразуют в основном из химической (элементы питания, аккумуляторы), световой (фотоэлементы) энергий и температуры (элементы Пельтье).

Генераторы тока

ЭДС образует на разноименных проводниках разность потенциалов. Если не соединять проводником клеммы, на которых имеется разность потенциалов, то тока в цепи не будет. Следовательно, никакой энергии не будет израсходовано. На клеммах будет оставаться разность потенциалов. Работу для поддержания этой разности совершать не надо.

Если к клеммам с разностью потенциалов подключить проводник с нагрузкой, то через него будет протекать электрический ток, выполняя работу в нагрузке. При этом разность потенциалов на клеммах будет стремиться к 0, что приведёт к падению тока до 0. Для поддержания разности потенциалов стабильной величиной необходимо, чтобы ЭДС получала энергию. Эта энергия затрачивает работу, равную той, которая совершается в нагрузке.

Трактовка и пределы применимости закона Ома

Закон Ома, в отличие от, например, закона Кулона, является не фундаментальным физическим законом, а лишь эмпирическим соотношением, хорошо описывающим наиболее часто встречаемые на практике типы проводников в приближении небольших частот, плотностей тока и напряжённостей электрического поля, но перестающим соблюдаться в ряде ситуаций.

В классическом приближении закон Ома можно вывести при помощи теории Друде:

σ — электрическая удельная проводимость;
n — концентрация электронов;
e> — элементарный заряд;
τ — время релаксации по импульсам (время, за которое электрон «забывает» о том, в какую сторону двигался);
m — эффективная масса электрона.

Проводники и элементы, для которых соблюдается закон Ома, называются омическими.

Закон Ома может не соблюдаться:

При высоких частотах, когда скорость изменения электрического поля настолько велика, что нельзя пренебрегать инерционностью носителей заряда.
При низких температурах для веществ, обладающих сверхпроводимостью.
При заметном нагреве проводника проходящим током, в результате чего зависимость напряжения от тока (вольт-амперная характеристика) приобретает нелинейный характер. Классическим примером такого элемента является лампа накаливания.
При приложении к проводнику или диэлектрику (например, воздуху или изоляционной оболочке) высокого напряжения, вследствие чего возникает пробой.
В вакуумных и газонаполненных электронных лампах (в том числе люминесцентных).
В гетерогенных полупроводниках и полупроводниковых приборах, имеющих p-n-переходы, например, в диодах и транзисторах.

9.Сопротивление и проводимость.

Сопротивление зависит от геометрии и от вещества, из которого сделан проводник.

Для цилиндрического проводника одинакового поперечного сечения оно вычисляется особенно просто.

Измерив сопротивление, можно вычислить ёмкость и наоборот.

Данное устройство иногда называется конденсатором с утечкой.

По физическому смыслу, удельное сопротивление – это сопротивление куба вещества с ребром 1 м, если подводящие провода подключены к центрам противоположных граней.

Приведем таблицу удельных сопротивлений

Трактовка и пределы применимости закона Ома

Если необходимо определить одну из величин: ток, напряжение или сопротивление для однородной цепи, то пользуются формулой, формулировка которой изображена на рисунке.

Закон Ома в треугольнике

Для удобства решения тождества величины изображены в треугольнике. Теперь, пользуясь первой формулой, зная сопротивление цепи и ток, можно высчитать напряжение, которое действует на замкнутый контур. Зная напряжение и сопротивление цепи, можно определить ток по 2-ой формуле. По 3-ей формуле высчитывают сопротивление нагрузки, зная напряжение и ток.

Существуют исключения, когда закон Ома не соблюдается. Примеры:

В переменных ЭДС, если нагрузка имеет индукционный или ёмкостный характер. При повышении частоты из-за инерционности носителей заряда вступают в силу законы электродинамики. Конденсаторы и катушки индуктивности в качестве сопротивления для переменного тока, колебательный контур.
Для веществ, обладающих сверхпроводимостью при низких температурах. Датчики измерительных приборов высокой точности, сверхпроводящие соленоиды, сверхпроводящие кабели с током 5 000 А.
При высоких температурах, когда проводник начинает проявлять нелинейную характеристику сопротивления. Вольфрамовая нить лампы накаливания, спирали нагревательных элементов.
При высоких напряжениях, когда происходит пробой диэлектрика. Свечи зажигания карбюраторных двигателей, наконечники для защиты от тлеющего разряда высоковольтных ЛЭП.
В наполненных газом люминесцентных и вакуумных лампах. Люминесцентные лампы, вакуумные индикаторы, индикаторы тлеющего разряда.
В полупроводниковых приборах с p-n переходами и в нелинейных полупроводниках. Это светодиоды, стабилитроны, транзисторы, электронные приборы.

Интересно. Используется закон Ома в дифференциальной форме, когда имеется несколько ЭДС, или цепь проводников находится под воздействием сторонних сил. К примеру, при зарядке аккумуляторов солнечными батареями или другими ЭДС, также в генераторах с обмотками возбуждения, если их дифференцировать.

Измерительный мост

Материалы проводников, к которым применяется закон Ома, названы оммическими или линейными проводниками. Те, у которых сопротивление имеет функциональную зависимость от интенсивности тока, – нелинейными. Так могут вести себя металлы при крайне низких или высоких температурах.

История

В январе 1781 Генри Кавендиш экспериментировал с лейденской банкой и стеклянной трубой различного диаметра, наполненной раствором соли. Кавендиш писал, что скорость изменяется непосредственно как степень электрификации. Изначально результаты были неизвестны научному сообществу. Но Максвелл опубликовал их в 1879 году.

Ом сделал свою работу на сопротивлении в 1825 и 1826 годах и опубликовал свои результаты в 1827 году в книге «Гальваническая цепь доказана математически». Вдохновлялся он работой французского математика Фурье, которая описывала теплопроводность. Для экспериментов он изначально использовал гальванические сваи, но позже перешел к термопарам, что смогло обеспечить более стабилизированный источник напряжения тока. Оперировался он понятиями внутреннего сопротивления и постоянного напряжения тока.

Также в этих опытах использовался гальванометр для измерения тока, так как напряжение между клеммами термопары пропорционально температуре соединения. Затем он добавил тестовые провода различной длины, диаметра и материала для завершения схемы. Он обнаружил, что его данные могут быть смоделированы с помощью следующего уравнения

где x — показания измерительного прибора, l — длина испытательного проводника, a -зависящая от температуры соединения термопары, b — константа (постоянная) всего уравнения. Ом доказал свой закон на основе этих вычислений пропорциональности и опубликовал свои результаты.

7.Закон Ома в дифференциальной форме

Плотность тока и напряженность вдоль проводника взаимосвязаны между собой. Разумно предположить, что это самая простая связь, т.е. линейная.

где σ – удельная электропроводность.

Данный закон является постулатом.

Для металлов закон выполняется почти всегда, для полуметаллов начинаются отклонения при очень больших плотностях тока. Для
других линейную связь можно заменить тензорной и закон Ома замыкает уравнения Максвелла.

Из этого соотношения следует, что линии плотности тока и линии напряженности при постоянном токе совпадают, а, следовательно,
распределение полей можно изучать по распределению тока (метод электролитической ванны).

Применение на линии электропередач

В процессе доставки на линию электропередач потери энергии должны быть минимизированы. Причиной энергетических потерь является нагрев провода, во время которого энергия электротока превращается в теплоэнергию.

Чтобы дать определение по закону ома потерянной мощности, необходимо показатель электрической мощности во второй степени умножить на внутреннее сопротивление источника напряжения и разделить на ЭДС в квадрате.

Из этого следует, что рост потери энергомощности осуществляется пропорционально протяжённости линии электропередач и квадрату электродвижущей силы.

Поскольку электродвижущую силу ограничивает прочность обмотки генератора, то повышение энергонапряжения возможно после того, как из генератора выйдет электроток, на участке входа линии.

Переменный ток легче всего распределяется по линии через трансформатор. Однако, поскольку следствием повышения энергонапряжения является потеря коронирования, а надёжность изоляции обеспечивается с трудом, напряжение на участке цепи протяжённой линии электропередач не превышает миллиона вольт.

Закон Ома для участка цепи

Основным законом электротехники, при помощи которого можно изучать и рассчитывать электрические цепи, является закон Ома, устанавливающий соотношение между током, напряжением и сопротивлением. Необходимо отчетливо понимать его сущность и уметь правильно пользоваться им при решении практических задач. Часто в электротехнике допускаются ошибки из-за неумения правильно применить закон Ома.

Закон Ома для участка цепи гласит: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

Если увеличить в несколько раз напряжение, действующее в электрической цепи, то ток в этой цепи увеличится во столько же раз. А если увеличить в несколько раз сопротивление цепи, то ток во столько же раз уменьшится. Подобно этому водяной поток в трубе тем больше, чем сильнее давление и чем меньше сопротивление, которое оказывает труба движению воды.

В популярной форме этот закон можно сформулировать следующим образом: чем выше напряжение при одном и том же сопротивлении, тем выше сила тока и в то же время чем выше сопротивление при одном и том же напряжении, тем ниже сила тока.

Чтобы выразить закон Ома математически наиболее просто, считают, что сопротивление проводника, в котором при напряжении 1 В проходит ток 1 А, равно 1 Ом.

Ток в амперах можно всегда определить, если разделить напряжение в вольтах на сопротивление в омах. Поэтому закон Ома для участка цепи записывается следующей формулой:

Любой участок или элемент электрической цепи можно охарактеризовать при помощи трёх характеристик: тока, напряжения и сопротивления.

Как использовать треугольник Ома: закрываем искомую величину – два других символа дадут формулу для её вычисления. Кстати, законом Ома называется только одна формула из треугольника – та, которая отражает зависимость тока от напряжения и сопротивления. Две другие формулы, хотя и являются её следствием, физического смысла не имеют.

Расчеты, выполняемые с помощью закона Ома для участка цепи, будут правильны в том случае, когда напряжение выражено в вольтах, сопротивление в омах и ток в амперах. Если используются кратные единицы измерений этих величин (например, миллиампер, милливольт, мегаом и т. д.), то их следует перевести соответственно в амперы, вольты и омы. Чтобы подчеркнуть это, иногда формулу закона Ома для участка цепи пишут так:

Можно также рассчитывать ток в миллиамперах и микроамперах, при этом напряжение должно быть выражено в вольтах, а сопротивление — в килоомах и мегаомах соответственно.

Другие статьи про электричество в простом и доступном изложении:

Закон Ома справедлив для любого участка цепи. Если требуется определить ток в данном участке цепи, то необходимо напряжение, действующее на этом участке (рис. 1), разделить на сопротивление именно этого участка.

Рис 1. Применение закона Ома для участка цепи

Приведем пример расчета тока по закону Ома . Пусть требуется определить ток в лампе, имеющей сопротивление 2,5 Ом, если напряжение, приложенное к лампе, составляет 5 В. Разделив 5 В на 2,5 Ом, получим значение тока, равное 2 А. Во втором примере определим ток, который будет протекать под действием напряжения 500 В в цепи, сопротивление которой равно 0,5 МОм. Для этого выразим сопротивление в омах. Разделив 500 В на 500 000 Ом, найдем значение тока в цепи, которое равно 0,001 А или 1 мА.

Часто, зная ток и сопротивление, определяют с помощью закона Ома напряжение. Запишем формулу для определения напряжения

Из этой формулы видно, что напряжение на концах данного участка цепи прямо пропорционально току и сопротивлению . Смысл этой зависимости понять нетрудно. Если не изменять сопротивление участка цепи, то увеличить ток можно только путем увеличения напряжения. Значит при постоянном сопротивлении большему току соответствует большее напряжение. Если же надо получить один и тот же ток при различных сопротивлениях, то при большем сопротивлении должно быть соответственно большее напряжение.

Напряжение на участке цепи часто называют падением напряжения . Это нередко приводит к недоразумению. Многие думают, что падение напряжения есть какое-то потерянное ненужное напряжение. В действительности же понятия напряжение и падение напряжения равнозначны. Потери и падение напряжения – в чем различие?

Падение напряжения — постепенное падение потенциала вдоль цепи, по которой течет ток, обусловленное тем, что цепь обладает активным сопротивлением. По закону Ома падение напряжения в каком-либо участке цепи U равно произведению сопротивления этого участка цепи R на силу тока в нем I , т. е. U — RI. Таким образом, чем больше сопротивление участка цепи, тем больше падение напряжения в этом участке цепи при данной силе тока.

Расчет напряжения с помощью закона Ома можно показать на следующем примере. Пусть через участок цепи с сопротивлением 10 кОм проходит ток 5 мА и требуется определить напряжение на этом участке.

Умножив I = 0,005 А на R — 10 000 Ом, получим напряжение,равное 5 0 В. Можно было бы получить тот же результат, умножив 5 мА на 10 кОм: U = 50 В

В электронных устройствах ток обычно выражается в миллиамперах, а сопротивление — в килоомах. Поэтому удобно в расчетах по закону Ома применять именно эти единицы измерений.

По закону Ома рассчитывается также сопротивление, если известно напряжение и ток. Формула для этого случая пишется следующим образом: R = U/I.

Сопротивление всегда представляет собой отношение напряжения к току. Если напряжение увеличить или уменьшить в несколько раз, то ток увеличится или уменьшится в такое же число раз. Отношение напряжения к току, равное сопротивлению, остается неизменным.

Не следует понимать формулу для определения сопротивления в том смысле, что сопротивление данного проводника зависит оттока и напряжения. Известно, что оно зависит от длины, площади сечения и материала проводника. По внешнему виду формула для определения сопротивления напоминает формулу для расчета тока, но между ними имеется принципиальная разница.

Ток в данном участке цепи действительно зависит от напряжения и сопротивления и изменяется при их изменении. А сопротивление данного участка цепи является величиной постоянной, не зависящей от изменения напряжения и тока, но равной отношению этих величин.

Когда один и тот же ток проходит в двух участках цепи, а напряжения, приложенные к ним, различны, то ясно, что участок, к которому приложено большее напряжение, имеет соответственно большее сопротивление.

А если под действием одного и того же напряжения в двух разных участках цепи проходит различный ток, то меньший ток всегда будет на том участке, который имеет большее сопротивление. Все это вытекает из основной формулировки закона Ома для участка цепи, т. е. из того, что ток тем больше, чем больше напряжение и чем меньше сопротивление.

Расчет сопротивления с помощью закона Ома для участка цепи покажем на следующем примере. Пусть требуется найти сопротивление участка, через который при напряжении 40 В проходит ток 50 мА. Выразив ток в амперах, получим I = 0,05 А. Разделим 40 на 0,05 и найдем, что сопротивление составляет 800 Ом.

Закон Ома можно наглядно представить в виде так называемой вольт-амперной характеристики . Как известно, прямая пропорциональная зависимость между двумя величинами представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Такую зависимость принято называть линейной .

На рис. 2 показан в качестве примера график закона Ома для участка цепи с сопротивлением 100 Ом. По горизонтальной оси отложено напряжение в вольтах, а по вертикальной оси — ток в амперах. Масштаб тока и напряжения может быть выбран каким угодно. Прямая линия проведена так, что для любой ее точки отношение напряжения к току равно 100 Ом. Например, если U = 50 В, то I = 0,5 А и R = 50 : 0,5 = 100 Ом.

Рис. 2 . Закон Ома (вольт-амперная характеристика)

График закона Ома для отрицательных значений тока и напряжения имеет такой же вид. Это говорит о том, что ток в цепи проходит одинаково в обоих направлениях. Чем больше сопротивление, тем меньше получается ток при данном напряжении и тем более полого идет прямая.

Приборы, у которых вольт-амперная характеристика является прямой линией, проходящей через начало координат, т. е. сопротивление остается постоянным при изменении напряжения или тока, называются линейными приборами . Применяют также термины линейные цепи, линейные сопротивления.

Существуют также приборы, у которых сопротивление изменяется при изменении напряжения или тока. Тогда зависимость между током и напряжением выражается не по закону Ома, а более сложно. Для таких приборов вольт-амперная характеристика не будет прямой линией, проходящей через начало координат, а является либо кривой, либо ломаной линией. Эти приборы называются нелинейными .