Закон ома

Соотношение между ЭДС сопротивлением и токами в замкнутой цепи выражается законом Ома, который может быть сформулирован так: Ток в замкнутой цепи прямо пропорционален ЭДС и обратно пропорционален сопротивлению 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 = E/(R+Ro) или E = I(R+Ro) .где

R – Сопротивление внешней части цепи

Ro – внутреннее сопротивление источника

В этих формулах ток I выражен в А, Е – в В, R – Ом

Сопротивление всей цепи R+Ro = E/I.

Закон Ома справедлив не только для всей цепи, но и для любого её участка.

Если участок цепи не содержит источника энергии, то положительные заряды на этом участке перемещаются из точки более высокого потенциала к точке более низкого потенциала. Источник 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 I 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 = I/R

Первый закон кирхгофа

При постоянных токах в цепи ни в одной из ее точек не могут накапливаться электрические заряды, так как это вызвало бы изменение потенциалов точек цепи. Следовательно, электрические заряды, притекающие к какому-нибудь узлу в единицу времени, равны зарядам, утекающим от этого узла за ту же единицу времени. Это положение выражает первый закон Кирхгофа, который формулируется так: сумма токов, направленных к узлу, равна сумме токов, направленных от узла.

Н апример, для узла А можно записать:

I₁+I₂= I₃+I_5,

или, придав уравнению другой вид, получим:

I₁+I₂+(-I₃)+(-I₅)=0,

а в общем виде

∑I = 0

т.е. алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. При этом токи направленные от узла, считаются отрицательными.

3. Методические указания к решению задачи

Решение этой задачи требует знания закона Ома для всей цепи и ее участков, первого закона Кирхгофа и методики определения эквивалентного сопротивления цепи при смешанном соединения резисторов. Содержание задачи и схемы цепей с соответствующими данными приведены в условии и таблице. Перед решением задачи рассмотрите пример.

Пример: Для схемы, приведенной на рис.а, определить эквивалентное сопротивление цепи R_AB_,токи в каждом резисторе и напряжение U_AB_,приложенное к цепи. Заданы сопротивления резисторов и ток I₄в резисторе R₄.

R₁= 5 Ом, R₂= 15 Ом, R₃= 10 Ом, R₄= 10 Ом, R₅= 4 Ом, I₄= 5 А.

Рис. а

Решение. Предварительно обозначим стрелкой направление тока в каждом резисторе. Индекс тока должен соответствовать номера резистора, по которому он проходит.