Закон Ома для участка цепи

В предыдущих параграфах были рассмотрены три величины, с которыми мы имеем дело во всякой электрической цепи, — это сила тока, напряжение и сопротивление. Эти величины связаны между собой. Зависимость силы тока от напряжения мы уже установили. В этом параграфе на основании опытов было показано, что сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению на концах проводника, или, что-то же, на концах участка цепи; так как проводник является частью (участком) электрической цепи.

В описанных опытах сопротивление проводника (участка цепи) не менялось, менялось только напряжение на его концах. Поэтому можно сказать, что сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению на концах проводника, если при этом сопротивление проводника не меняется.

Чтобы ответить на вопрос, как зависит сила тока в цепи от сопротивления, обратимся к опыту.

На рисунке 259 изображена электрическая цепь, источником тока в которой является аккумулятор. В эту цепь по очереди включают проводники, обладающие различными сопротивлениями. Напряжение на концах проводника во время опыта поддерживается постоянным. За этим следят по показаниям вольтметра. Силу тока в цепи измеряют амперметром.

Ниже в таблице приведены результаты опытов с тремя различными проводниками:

В первом опыте сопротивление проводника 1 Ом и сила тока в цепи 2 А. Сопротивление второго проводника 2 Ом, т. е. в два раза больше, а сила тока в два раза меньше. И наконец, в третьем случае сопротивление цепи увеличилось в четыре раза и во столько же раз уменьшилась сила тока. Заметим, что напряжение на концах проводников во всех трех опытах было одинаковое, равное 2 В. На рисунке 260 изображен график зависимости силы тока от сопротивления проводника при одном и том же напряжении на его концах. На этом графике по горизонтальной оси в условно выбранном масштабе отложены сопротивления проводников в омах, по вертикальной — сила тока в амперах.

Обобщая результаты опытов, приходим к выводу: при одинаковом напряжении на концах проводника сила тока обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Зависимость силы тока от напряжения на концах участка цепи и сопротивления этого участка называется законом Ома по имени немецкого ученого Ома, открывшего этот закон в 1827 г.

Закон Ома читается так:  сила тона в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению:

сила тока = напряжение/сопротивление

Введем буквенные обозначения величин: U — напряжение, I — сила тока, R — сопротивление — и запишем закон Ома в виде формулы:

I = U/R

Закон Ома — один из основных физических законов.

Пример 1. Напряжение в сети 220 В, а сопротивление спирали лампы 440 Ом, Рассчитать силу тока в электрической лампе.

Ом Георг (1 787—1854) — немецкий физик. Он открыл теоретически и подтвердил на опыте закон, выражающий связь между силой тока в цепи, напряжением и сопротивлением.

Пример 2. Сила тока в спирали электрической плитки 5 А, сопротивление спирали 44 Ом. Определить напряжение, под которым находится спираль.

Пример 3. Напряжение на концах участка цепи 4,5 В, сила тока в цепи 0,3 А. Рассчитать сопротивление участка цепи.

Вопросы. 1. О связи, каких трех электрических величин говорится в законе Ома? 2. Как формулируется закон Ома? 3. Как математически выразить закон Ома? 4. Как выразить напряжение на концах участка цепи через силу тока и сопротивление участка? 5. Как выразить сопротивление цепи через напряжение и силу тока?

Упражнения. 1. Напряжение на зажимах электрического утюга 220В, сопротивление нагревательного элемента утюга 50 Ом. Чему равна сила тока в цепи? 2. Сила тока в спирали электрической лампы 0,7 А, сопротивление лампы 310 Ом. Определите напряжение, под которым горит лампа. 3. Каким сопротивлением обладает вольтметр, рассчитанный на 150 В, если сила тона в нем не должна превышать 0,01 А?

4. Используя приведенные ниже табличные данные, изобразите графически зависимость силы тока от сопротивления при постоянном напряжении, равном 10 В. По горизонтальной оси в выбранном масштабе откладывайте сопротивление, а по вертикальной оси — силу тока. 5. Определите по графику (рис. 257) сопротивление проводника. 6. На рисунке 261 изображены графики зависимости силы тока от напряжения для двух проводников А ив. Какой из этих проводников обладает большим сопротивлением? Определите сопротивление каждого из проводников.