Закон Ома для участка цепи

На прошлом уроке мы с вами говорили о том, что сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на этом проводнике. Также, на основании проделанных опытов, мы установили, что существует физическая величина, которая характеризует свойства проводника, по которому течёт ток — это сопротивление.

Давайте вспомним почему проводник обладает электрическим сопротивлением. Итак, электрический ток в металлах представляет собой направленное движение свободных электронов. Движущиеся под действием электрического поля электроны взаимодействуют с атомами и ионами кристаллической решётки металла. Следовательно, атомы и ионы препятствуют движению электронов, то есть оказывают сопротивление их движению. Это ведёт к уменьшению скорость направленного движения электронов, а значит, и силы тока в проводнике. Следовательно, сила тока в проводнике, должна каким-то образом зависеть от сопротивления проводника.

Давайте с вами выясним, какова эта зависимость при постоянном напряжении на концах проводника. Для этого будем использовать магазин сопротивлений, представляющий собой четыре последовательно соединённых проводника, которые могут в различных сочетаниях включаться в цепь.

При этом общее сопротивление проводников будет различным. С помощью источника тока будем поддерживать в каждом случае постоянное напряжение, например, 2 В.

Уже из этих данных видно, что сила тока при постоянном напряжении на концах проводника обратно пропорциональна его сопротивлению.

Обобщая результаты всех опытов, можно утверждать, что сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению:

Эта зависимость была установлена экспериментально в 1826 г. Г. Омом. Поэтому данный закон называют законом Ома для участка цепи.

Из формулы, описывающей закон Ома, видно, что зная две из трёх входящих в неё величин, можно легко вычислить третью. Например, из формулы мы можем выразить сопротивление, которое будет равно отношению напряжения к силе тока:

Несмотря на это, следует помнить о том, что сопротивление — это характеристика проводника, которая никак не зависит от напряжения и силы тока.

Закон Ома для участка цепи очень часто используется в различных расчётах, связанных с электрическими цепями. Поэтому давайте рассмотрим пример решения задачи.

Задача. К пятивольтовой батарейке подсоединили лампочку, через которую проходит ток вдвое меньше, чем в лампочке, подсоединённой к двухвольтовой батарейке. Сравните сопротивления спиралей лампочек.