1.5.1. Закон Ома

Теория  /  1.5. Основные законы, действующие в электрических цепях  /  1.5.1. Закон Ома

Для существования тока в проводнике необходимо создать разность потенциалов на его концах. Рассмотрим участок цепи (рис. 1.18), по которому протекает ток I, направленный от точки 1 к точке 2.

Разность потенциалов на концах проводника равна

 

Чем больше разность потенциалов, тем большую скорость направленного движения приобретут частицы, тем больше будет ток. С другой стороны, любой проводник оказывает сопротивление проходящему по нему току, поэтому, чем больше сопротивление, тем меньше сила тока в проводнике.

Закон Ома утверждает: ток на участке электрической цепи, не содержащем источников, прямо пропорционален напряжению, приложенному к этому участку, и обратно пропорционален сопротивлению этого участка. В том случае, если участок электрической цепи содержит источники энергии,  следует  применять  обобщенный  закон  Ома.  Выделим  в  сложной электрической  цепи  ветвь,  содержащую  источник  ЭДС  и  сопротивление   R (рис. 1.19). 



Выберем условно положительное направление тока от точки 1 к точке 2. Выразим потенциал точки 1 через потенциал точки 2: 


тогда ток определится выражением

При выражении потенциала φ1 через φ2 мы учли, что при движении вдоль ветви от точки 2  ЭДС направлена навстречу движению, так как в источнике  ЭДС заряд переносится от меньшего потенциала к большему, то потенциал понижается. Ток направлен от большего потенциала к меньшему, следовательно, потенциал повышается на величину падения напряжения в сопротивлении R. Таким образом, при составлении уравнений по обобщенному закону Ома следует помнить правила:

1) потенциал точки, от которой течет ток, считается положительным, к которой течет ток, – отрицательным;

2)  ЭДС берется со знаком «плюс», если ее действие совпадает с направлением тока, «минус»  – если ее действие противоположно току.

Рассмотрим замкнутую цепь, в которой действует источник  ЭДС с внутренним сопротивлением r0 (рис. 1.20). 


Исходя из закона Ома для участка цепи, напряжение на нагрузке можно записать


С другой стороны U – напряжение на зажимах источника, которое определяется внешней характеристикой   

В этом случае будут справедливы соотношения:

отсюда ток, текущий от источника, определится по формуле

Это выражение представляет собой закон Ома для полной цепи: ток в цепи прямо пропорционален ЭДС, действующей в цепи, и обратно пропорционален полному сопротивлению цепи.

Комментариев нет:

Отправка комментария