Закон ома

Немецкий физик Георг Ом (1787— 1854) экспериментально установил зависимость между электродвижущей силой (ЭДС) Е, сопротивлением R и током I в замкнутой электрической цепи (рис. 5).

Закон Ома формулируется следующим образом:сила тока в замкнутой электрической цепи прямо пропорциональна электродвижущейсиле и обратно пропорциональна сопротивлению всей цепи.

Ток в цепи возникает под действием ЭДС Е. Чем больше ЭДС Е источника энергии, тем больше ток I в замкнутой цепи. Сопротивление цепи R препятствует прохождению тока, следовательно, чем больше сопротивление R цепи, тем меньше ток I.

Закон Ома можно выразить следующей формулой

или

где R — сопротивление внешней части цепи; — внутреннее сопротивление источника.В этих формулах ток выражен в амперах (А), ЭДС — в вольтах

(В), сопротивление — в омах (Ом).

Рис.5 Электрическая цепь к закону Ома

Сопротивление всей цепи (рис.5)

Из закона Ома для замкнутой цепи получим

где IR — падение напряжения в сопротивлении R, т. е. во внешней цепи, или напряжение на зажимах источника энергии (генератора) ;IRi — падение напряжения в сопротивлении R„ т. е. внутри источника энергии (генератора).

Запомните

Закон Ома справедлив не только для всей цепи, но и для любого ее участка: сила тока на участке электрической цепи равна напряжению на зажимах этого участка, деленному на его сопротивление:

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

Для измерения силы тока в электрической цепи используют прибор амперметр, а для измерения напряжения — вольтметр.Для включения амперметра цепь тока разрывается и в месте разрыва концы проводов присоединяются к зажимам амперметра (см. рис. 5). Таким образом через прибор проходит весь измеряемый ток. Вольтметр подключают к началу и концу участка цепи; такое включение вольтметра называется параллельным (см. рис..5).

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

напряжением на зажимах источника энергии.

Из формулы 2 следует, что напряжение на зажимах источника электрической энергии (генератора).

При холостом ходе внешняя цепьразомкнута и тока в цепи нет, вследствие чего U = Е При замкнутой цепи напряжение не равно ЭДС и чем больше сила тока в цепи, тем больше напряжение отучается от ЭДС.

Если зажимы источника электрической энергии соединить проводником с сопротивлением, практически равным нулю, то формула 1для этого случая примет следующий вид:

Это выражение определяет наибольший ток, который может быть получен в цепи данного источника. Если сопротивление внешней электрической цепи практически равно нулю, то такой режим называется коротким замыканием.

Запомните

Возникновение короткого замыкания может привести к аварийному режиму в цепи.

Для источников с малым внутренним сопротивлением, например электрических генераторов и кислотных аккумуляторов, короткое замыкание весьма опасно. Короткое замыкание возникает достаточно часто, например, вследствие порчи изоляции проводов,соединяющих приемник с источником электрической энергии. Для защиты электротехнической аппаратуры от токов короткого замыкания применяют различные автоматические предохранительные устройства.

Пример 2. Электродвижущая сила Е гальванического элемента с внутренним сопротивлением , = 0,3 Ом равна 1,5 В и замкнута на сопротивление R = 2,7 Ом. Определить ток в цепи.

Решение

Сила тока в цепи по закону Ома

.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Зависимость между какими величинами устанавливает закон Ома для участка электрической цепи?

2. Как изменится ток в цепи, если напряжение увеличить в два раза?

3. Как определить сопротивление участка цепи, зная величину тока, проходящего через этот участок, и напряжение на нем?

4. Чем опасен режим короткого замыкания?