хорошо выполняется для широкой области температур, вплоть до самых низких, и широкой области электрических полей. Здесь мы не будем рассматривать отклонения от закона Ома, хотя, как и для всякого физического закона, для него существуют условия применимости.

3.4.3. Электрические цепи

Мы видели, что при помещении проводника в электрическое поле электрический ток возникает лишь в краткий начальный момент времени до тех пор, пока на поверхности не возникает индуцированный экранирующий заряд. После этого движение зарядов в проводнике прекращается, и поле внутри проводника становится равным нулю.

Для того, чтобы через проводник мог течь стационарный ток, проводник должен быть включен в замкнутую электрическую цепь, которая, кроме сопротивления проводников, включает в себя источник постоянного тока, которым может служить гальванический элемент или батарея. Разность потенциалов, создаваемая источником тока, называется электродвижущей силой — ЭДС. Подчеркнем, что ЭДС имеет не электростатическое происхождение. Величина ЭДС определяется как работа сторонних сил, необходимая для перемещения в цепи единицы заряда.

На рис. R— сопротивление про-

водника, подсоединенного к источнику тока, а r — внутреннее сопротивление самого источника тока. Ток, протекающий в цепи, равен, согласно закону Ома, разности потенциалов, создаваемой

источником тока, — электродвижущей силе проводника ε , — деленной на полное сопротивление цепи:

153

Обычно электрические цепи не столь просты, как на рис, а могут быть разветвленными и содержать большое количество различных сопротивлений и источников тока. Расчет токов и напряжений в сложных цепях производится с помощью следующих правил Кирхгофа:

I. В каждом узле цепи сумма втекающих токов равна сумме вытекающих. Это правило выражает собой просто сохранение потока (в данном случае потока заряда).

2. В любом замкнутом, контуре разветвленной цепи. сумма падений напряжений на сопротивлениях, включенных в этот контур, равна сумме ЭДС, приложенных к нему.

Это правило есть простое обобщение соотношения (3.75) для сложной цепи.

Рассмотрим мощность электрического тока, выделяемую в цепи. При перемещении заряда dQ в поле с разностью потенциалов

U совершается работа dA = dQ U. Отсюда мощность

Используя закон Ома, ее можно выразить следующими форму-

Совершаемая током работа идет на нагревание проводника, то есть превращается в тепло. Механизмом этого превращения служат столкновения электронов с кристаллической решеткой. Согласно формулам (3.79), (3.80) выделяемое в проводнике за время t тепло

Это хорошо известный закон Джоуля-Ленца.

154