Закон Ома

Закон Ома




Соотношение между ЭДС, сопротивлением и током в замкнутой цепи выражается законом Ома, который может быть сформулирован так: ток в замкнутой цепи прямо пропорционален электродвижущей силе и обратно пропорционален сопротивлению всей цепи.

Ток в цепи возникает под действием ЭДС, чем больше ЭДС источника энергии, тем больше ток в замкнутой цепи.

Сопротивление цепи препятствует прохождению тока, следовательно, чем больше сопротивление цепи, тем меньше ток.

Закон Ома можно выразить следующей формулой: I = Е/ (R + Ro) или Е = I (R + R0)
где R — сопротивление внешней части цепи; Ro — внутреннее сопротивление источника.

В этих формулах ток выражен в амперах, ЭДС — в вольтах, сопротивление — в Омах.

Для выражения малых токов вместо ампера применяют единицу, в тысячу раз меньшую ампера, называемую миллиампером (мА); 1 А = 1000 мА.

Сопротивление всей цепи: R + Ro = E / I.

Закон Ома справедлив не только для всей цепи, но и для любого ее участка. Если участок цепи не содержит источника энергии, то положительные заряды на этом участке перемещаются из точки более высокого потенциала к точкам более низкого потенциала.

Источник энергии затрачивает известную энергию, поддерживая разность потенциалов между началом и концом этого участка. Эта разность потенциалов называется напряжением между началом и концом рассматриваемого участка.

Таким образом, применяя закон Ома для участка цепи, получим I = U/R.

Закон Ома можно сформулировать следующим образом: ток на участке электрической цепи равен напряжению на зажимах этого участка, деленному на его сопротивление.

Напряжение на участке цепи равно произведению тока на сопротивление этого участка, т. е. U = IR.

Из выражения закона Ома для замкнутой цепи получим: E = IR + IRо = U + IRo,
где IR — падение напряжения в сопротивлении R, т. е. во внешней цепи, или, иначе, напряжение на зажимах источника энергии (генератора) U; IRo — падение напряжения в сопротивлении Ro, т. е. внутри источника энергии (генератора) Для измерения тока в цепи используется прибор, называемый амперметром (миллиамперметром). Напряжение, как указывалось выше, измеряется вольтметром. Для включения амперметра цепь тока разрывается, и в месте разрыва концы проводов присоединяются к зажимам амперметра (рис. 1).

Схема включения амперметра и вольтметра

Таким образом, через прибор проходит весь измеряемый ток.

Вольтметр показывает падение напряжения на данном участке. Если вольтметр подключить к началу внешней цепи — положительному полюсу источника энергии, то он покажет падение напряжения во всей внешней цепи, которое будет в то же время напряжением на зажимах источника энергии.

Напряжение на зажимах источника энергии (генератора) равно разности между ЭДС и падением напряжения на внутреннем сопротивлении этого источника, т. е. U = Е — IRo.

Если уменьшать сопротивление внешней цепи R, то сопротивление всей цепи R + Ro также уменьшится, а ток в цепи увеличится.

С увеличением тока падение напряжения внутри источника энергии (IRo) возрастает, так как внутреннее сопротивление источника энергии остается неизменным.