欧姆定律

Physics II

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Overview

资料来源: 安德鲁达菲,博士,物理系,波士顿大学,波士顿,马萨诸塞州

本实验考察了欧姆的法律,涉及当前,电压和电阻。

实验的目标之一是要熟悉电路原理图和术语涉及的基本电路,如电阻,电阻,电流,电压及电源。实验结束时,通过电路布线和如何衡量这两个电流通过电路元件和潜在的差异或电压,越过它如何与熟悉。

在电路中,电池或电源的供应提供伏特 (V) 测得的电压,使电荷流。在电路中,灯泡或电阻 (这通常只是长而窄的导线绕成线圈) 等其他元素限制的电荷流动的速率。电荷的流动率已知为当前测量用安培 (A),或短,和程度的电阻器和灯泡丝限制流量放大器被称为以欧姆为单位 (Ω) 测其电阻。这个实验涉及到探索的欧姆定律,关乎电压、 电流和电阻。

本实验还探讨了一个称为一个电阻和一个灯泡和发光二极管 (LED) 的基本电路组件之间的区别。灯泡和 Led 是许多常见设备的一部分,用于各种照明应用,所以它是有用的理解他们的工作。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 物理学精要 II. 欧姆定律. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Principles

欧姆定律指出,通过设备的电流是直接成正比电位差适用于该设备。欧姆定律的可以是单个电路元件或电路作为一个整体应用,预测值的电流,如果已知电压和电阻,或确定其阻力,如果测量电压和电流。

电阻是衡量电荷流动是多么困难。一些电阻器有大约恒定,同时在其他电阻、 电阻的温度依赖性是一个重要因素。请注意,电阻增加,在一般情况下,随着温度的升高。二极管是本质上是一个单向阀,收费,允许电流在一个方向轻易流动,但不是允许多向相反的方向流动的电流。二极管的电阻是强烈依赖于电压越过它,,这将能在实验中证明。

在实验中收集到的数据将用于研究各种电路欧姆定律。

Procedure

欧姆定律的涉及电压、 电流、 和电阻电气元件或电路。

电压,V,电流,我,和电阻 R,是基本的像收音机、 音乐播放器和电脑的所有电子设备,以及像房子布线简单电气应用操作保险丝盒和家居照明。在所有这些情况下的电路行为可预测和可因为欧姆定律的合理设计。

本视频将介绍电路术语、 符号和图,然后演示如何电线电路简单。此外,将实测通过组件和组件的电压电流。

电源或电池的输出有积极和消极的码头,分别定义了高和低的数量称为电位值。在这个电势差是电压,测量伏特。若要了解有关这些术语的详细信息,请参阅视频上电势在此集合中。

电路是一个网络组件连接在一起以执行特定的功能。目前是每秒的电荷量的运动和测量用安培,或者安培,简称。有趣的是,只有电子,有负电荷,移动通过在电路中的电线。由于他们的负电荷,电子流动方向相反的电流。电流可以只流过电线和组件连接在一个完整的循环,更像水当前从水库通过泵入水车轮背进了水库。

某种程度上所有电气元件阻碍电流,如降低水的流量管的瓶颈。抵抗描述这一现象,并以欧姆为单位来衡量。欧姆定律的定义电阻电压作为跨除以电流通过组件的组件。

调用的组件具体电阻,电阻是约不断。常见的电路板上电阻通常是一个小的圆柱形物体,带表示为抵抗的颜色代码。由欧姆定律,电流通过恒定的抵抗是与外加电压成正比,与电阻成反比。在现实中,大多数材料的电阻一般随温度的升高。

一些设备,比如二极管,电阻也随工况-那就是,电压和电流-以及其他因素。二极管是一个很好的近似,允许电流只在一个方向流动的设备。其结果是,它表现为一个单向阀,通过电流通过电阻很低的"前进"的方向和禁止当前与极高的抵抗的"反向"。

发光二极管,也被称为的"LED",是被照亮的正向电流流动的二极管。就像一个简单的二极管,LED 不传递当前在相反的方向,在这种情况下它不被照亮。

简单关系中的电压、 电流和电阻、 欧姆定律法律通常表示为 V 等于 I 乘以 R 使计算这些量的任何一个,如果另外两个已知成为可能。

本视频将显示组件,通过它的电流电压可能容易衡量。这些实验也证明在各种电路欧姆定律,说明了电流与电阻、 灯泡、 发光二极管电压之间的关系。

测量仪由电压传感器、 电流传感器、 电源、 计算机控制的测量系统,要进行测试的组件组成。

若要加载测量软件,请双击"欧姆定律"在计算机桌面上的图标。该程序将加载后,屏幕应该显示的图、 表和在左下角,框的电压与电流测量。

单击"零"按钮并选择"零所有传感器"要删除的数据采集系统中的偏移量。电压和电流读数应为零,导致该设备未连接到任何东西时。

选择的数据,将绘制通过点击坐标轴标签和检查所需的选项。只有 y 轴,取消选中将不绘制的项目。设置要在 x 轴上显示当前的 y 轴和电压的关系图。

接下来,设置 y 轴缩放以负 0.3 到积极 0.3 安培,并设置 x 轴刻度,消极到积极 5 伏 5。

电阻箱,可以设置为不同值的电阻,用于在第一个实验观察如何电流随电压的电阻。

设置为 100 欧姆的电阻箱。电源、 电压和电流传感器和电阻箱的电路原理图中所示,然后连接到一起。最后,将电源的电流和电压输出设置为最大值。

单击绿色箭头图标以启动数据收集。慢慢地降低电源电压为其最小值。然后在此基础上,扭转在供电电源引线,慢慢增加到其最大值电压。这应导致一个图的电流与电压,跨越范围从-5 到 + 5 伏。重复此过程,直到图是免费的噪声,然后存储数据。

对于 100 欧姆的电阻,电流与电压关系的情节是一条直线。执行对数据的线性拟合和记录行的边坡。边坡应该很接近 0.0100 amp/伏,电阻的倒数。

现在设置为 200 欧姆的电阻箱和重复实验,获得电流与电压关系的另一个阴谋在范围内的 4:55 上午伏特。这次坡应该很接近 0.00500 amp/伏,再逆的阻力。

为恒定的抵抗,欧姆定律指出,通过电阻的电流与外加电压成正比,与电阻成反比。这是明显在 100 欧姆、 200 欧姆的电阻器的数据中。

接下来的实验中,替换电阻箱一个小的白炽灯灯泡,原理图中所示。将电源上的电压控制设置为最大,开始收集数据。慢慢减少到最小值的电压,然后慢慢增加回最大电压。关于 + 0.7 到 + 5 伏的范围内,计算机将显示电流与电压关系的情节。

反向电源供应线,将电压控制设置为最大值,并重复该过程降低电压为最小值和再次上升到最大值。计算机将显示关于-0.7 至-5 伏特的范围内的电流与电压关系的情节。

情节的电流与电压关系的灯泡是作为线性电阻对于不近。图还显示,在一般当前是在给定的电压更高,当电压增加,相比,当电压降低时,在相同的电压是什么。

当电压的升高时,灯丝热身。开始冷却器的丝,电阻低,当前就更高。当电压降低时,灯丝冷却下来从较高的温度,所以它具有更高的电阻和较低的电流在相同的工况点。

现在绘制电流与时间而不是电流随电压。要做到这一点,请更改水平轴来测量时间。

调整到其最大值,电压,使灯泡发光明亮。然后关闭电源。单击绿色箭头开始收集数据,然后重新打开电源。

电源已打开,然后下降到较低的常量的值后,立即通过灯泡的电流是高的。灯泡关闭时,灯丝在室温和电阻相对较低。

灯泡第一次打开时,当前跳因为那低抵抗转到较高水平。然而,灯丝的电阻随明显温度-随着灯丝加热,阻力增加和电流下降。最终温度稳定和电流是恒定的。

最后,设置轴再一次显示电流与电压和使用发光二极管的"LED"就地的灯泡。普通二极管的最大电流是大约 30 马,所以当前必须仔细监测,以防止烧坏 LED。

使用从先前的实验过程来获得 LED 电流作为电压的函数图。第一次跨 LED,应用正电压和调整电源电压从最大到最小。然后切换电源供应线,并调整电压从最低背到最大限度的观察 LED 的方向性。

由此产生的情节显示 LED 允许电流流只有当电压积极和大于某一阈值。一旦二极管"轮流",当前随着电压的增加迅速增加。但是,没有电流流动为负电压。这种行为说明 LED 像电流的单向阀的行为。

在今天的世界中,电子产品是无处不在和欧姆定律已在这些小玩意每一个人发挥着作用。

例如,在一个手电筒灯泡被为了工作与两个 1.5 伏电池串联。因此,必须选择一个灯泡与适当的电阻,所以电池提供适量的电流,使灯泡明亮地闪耀,不烧。欧姆定律的帮助,引导他们做出选择的灯泡。

欧姆定律的另一个应用程序是以限制到特定的设备,也许是为了减少触电、 风险或保护设备本身提供的电流。欧姆定律告诉我们,对于一个给定的电压、 高抗性、 较低的电流。因此,通过与设备在系列中放置一个电阻,我们可以限制流过器件的电流,从而防止任何潜在的损害。

你刚看了欧姆定律的朱庇特的简介。现在,您应该了解跨电气元件,其电阻和产生的电流通过,以及电阻,灯泡和发光二极管的电气特性的差异电压之间的关系。谢谢观赏 !

Applications and Summary

在今天的世界中,电子产品是无处不在和欧姆定律已在每个这些小工具发挥作用。例如,一个灯泡与适当的电阻,必须有设计工作两 1.5 伏电池系列 (共 3 伏特),手电筒,电池提供适量的电流,使灯泡发光明亮,不烧。欧姆定律的帮助,引导他们做出选择的灯泡。

另一个应用程序是亮度的一个三通的灯泡,其中三个不同级别可以发光。让这种小灯泡的一种方法是有一个单一的灯丝,但跨不同的部分,具体取决于所需亮度发生电压。再次,欧姆定律的作用在确定灯丝的分数,电压加到,和整个的灯丝电阻。

欧姆定律的另一个应用程序是以限制提供给特定的设备,也许是为了减少触电、 风险或保护设备本身 (高电流可能导致过热而烧毁) 的电流。欧姆定律告诉我们,对于一个给定的电压、 高抗性,低电流,,所以当前可局限于一种装置通过在系列中放置较大的阻碍。

欧姆定律的涉及电压、 电流、 和电阻电气元件或电路。

电压,V,电流,我,和电阻 R,是基本的像收音机、 音乐播放器和电脑的所有电子设备,以及像房子布线简单电气应用操作保险丝盒和家居照明。在所有这些情况下的电路行为可预测和可因为欧姆定律的合理设计。

本视频将介绍电路术语、 符号和图,然后演示如何电线电路简单。此外,将实测通过组件和组件的电压电流。

电源或电池的输出有积极和消极的码头,分别定义了高和低的数量称为电位值。在这个电势差是电压,测量伏特。若要了解有关这些术语的详细信息,请参阅视频上电势在此集合中。

电路是一个网络组件连接在一起以执行特定的功能。目前是每秒的电荷量的运动和测量用安培,或者安培,简称。有趣的是,只有电子,有负电荷,移动通过在电路中的电线。由于他们的负电荷,电子流动方向相反的电流。电流可以只流过电线和组件连接在一个完整的循环,更像水当前从水库通过泵入水车轮背进了水库。

某种程度上所有电气元件阻碍电流,如降低水的流量管的瓶颈。抵抗描述这一现象,并以欧姆为单位来衡量。欧姆定律的定义电阻电压作为跨除以电流通过组件的组件。

调用的组件具体电阻,电阻是约不断。常见的电路板上电阻通常是一个小的圆柱形物体,带表示为抵抗的颜色代码。由欧姆定律,电流通过恒定的抵抗是与外加电压成正比,与电阻成反比。在现实中,大多数材料的电阻一般随温度的升高。

一些设备,比如二极管,电阻也随工况-那就是,电压和电流-以及其他因素。二极管是一个很好的近似,允许电流只在一个方向流动的设备。其结果是,它表现为一个单向阀,通过电流通过电阻很低的"前进"的方向和禁止当前与极高的抵抗的"反向"。

发光二极管,也被称为的"LED",是被照亮的正向电流流动的二极管。就像一个简单的二极管,LED 不传递当前在相反的方向,在这种情况下它不被照亮。

简单关系中的电压、 电流和电阻、 欧姆定律法律通常表示为 V 等于 I 乘以 R 使计算这些量的任何一个,如果另外两个已知成为可能。

本视频将显示组件,通过它的电流电压可能容易衡量。这些实验也证明在各种电路欧姆定律,说明了电流与电阻、 灯泡、 发光二极管电压之间的关系。

测量仪由电压传感器、 电流传感器、 电源、 计算机控制的测量系统,要进行测试的组件组成。

若要加载测量软件,请双击"欧姆定律"在计算机桌面上的图标。该程序将加载后,屏幕应该显示的图、 表和在左下角,框的电压与电流测量。

单击"零"按钮并选择"零所有传感器"要删除的数据采集系统中的偏移量。电压和电流读数应为零,导致该设备未连接到任何东西时。

选择的数据,将绘制通过点击坐标轴标签和检查所需的选项。只有 y 轴,取消选中将不绘制的项目。设置要在 x 轴上显示当前的 y 轴和电压的关系图。

接下来,设置 y 轴缩放以负 0.3 到积极 0.3 安培,并设置 x 轴刻度,消极到积极 5 伏 5。

电阻箱,可以设置为不同值的电阻,用于在第一个实验观察如何电流随电压的电阻。

设置为 100 欧姆的电阻箱。电源、 电压和电流传感器和电阻箱的电路原理图中所示,然后连接到一起。最后,将电源的电流和电压输出设置为最大值。

单击绿色箭头图标以启动数据收集。慢慢地降低电源电压为其最小值。然后在此基础上,扭转在供电电源引线,慢慢增加到其最大值电压。这应导致一个图的电流与电压,跨越范围从-5 到 + 5 伏。重复此过程,直到图是免费的噪声,然后存储数据。

对于 100 欧姆的电阻,电流与电压关系的情节是一条直线。执行对数据的线性拟合和记录行的边坡。边坡应该很接近 0.0100 amp/伏,电阻的倒数。

现在设置为 200 欧姆的电阻箱和重复实验,获得电流与电压关系的另一个阴谋在范围内的 4:55 上午伏特。这次坡应该很接近 0.00500 amp/伏,再逆的阻力。

为恒定的抵抗,欧姆定律指出,通过电阻的电流与外加电压成正比,与电阻成反比。这是明显在 100 欧姆、 200 欧姆的电阻器的数据中。

接下来的实验中,替换电阻箱一个小的白炽灯灯泡,原理图中所示。将电源上的电压控制设置为最大,开始收集数据。慢慢减少到最小值的电压,然后慢慢增加回最大电压。关于 + 0.7 到 + 5 伏的范围内,计算机将显示电流与电压关系的情节。

反向电源供应线,将电压控制设置为最大值,并重复该过程降低电压为最小值和再次上升到最大值。计算机将显示关于-0.7 至-5 伏特的范围内的电流与电压关系的情节。

情节的电流与电压关系的灯泡是作为线性电阻对于不近。图还显示,在一般当前是在给定的电压更高,当电压增加,相比,当电压降低时,在相同的电压是什么。

当电压的升高时,灯丝热身。开始冷却器的丝,电阻低,当前就更高。当电压降低时,灯丝冷却下来从较高的温度,所以它具有更高的电阻和较低的电流在相同的工况点。

现在绘制电流与时间而不是电流随电压。要做到这一点,请更改水平轴来测量时间。

调整到其最大值,电压,使灯泡发光明亮。然后关闭电源。单击绿色箭头开始收集数据,然后重新打开电源。

电源已打开,然后下降到较低的常量的值后,立即通过灯泡的电流是高的。灯泡关闭时,灯丝在室温和电阻相对较低。

灯泡第一次打开时,当前跳因为那低抵抗转到较高水平。然而,灯丝的电阻随明显温度-随着灯丝加热,阻力增加和电流下降。最终温度稳定和电流是恒定的。

最后,设置轴再一次显示电流与电压和使用发光二极管的"LED"就地的灯泡。普通二极管的最大电流是大约 30 马,所以当前必须仔细监测,以防止烧坏 LED。

使用从先前的实验过程来获得 LED 电流作为电压的函数图。第一次跨 LED,应用正电压和调整电源电压从最大到最小。然后切换电源供应线,并调整电压从最低背到最大限度的观察 LED 的方向性。

由此产生的情节显示 LED 允许电流流只有当电压积极和大于某一阈值。一旦二极管"轮流",当前随着电压的增加迅速增加。但是,没有电流流动为负电压。这种行为说明 LED 像电流的单向阀的行为。

在今天的世界中,电子产品是无处不在和欧姆定律已在这些小玩意每一个人发挥着作用。

例如,在一个手电筒灯泡被为了工作与两个 1.5 伏电池串联。因此,必须选择一个灯泡与适当的电阻,所以电池提供适量的电流,使灯泡明亮地闪耀,不烧。欧姆定律的帮助,引导他们做出选择的灯泡。

欧姆定律的另一个应用程序是以限制到特定的设备,也许是为了减少触电、 风险或保护设备本身提供的电流。欧姆定律告诉我们,对于一个给定的电压、 高抗性、 较低的电流。因此,通过与设备在系列中放置一个电阻,我们可以限制流过器件的电流,从而防止任何潜在的损害。

你刚看了欧姆定律的朱庇特的简介。现在,您应该了解跨电气元件,其电阻和产生的电流通过,以及电阻,灯泡和发光二极管的电气特性的差异电压之间的关系。谢谢观赏 !

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