Опыт 3.

Соберем электрическую цепь, состоящую из электрической лампы (потребитель - сопротивление R), амперметра A, соединительных проводов и источника электрической энергии E с внутренним сопротивлением r = 0. Подключим к источнику электрической энергии вольтметр В, как указано на рисунке.

Включим "Счет" и запишем показания приборов в этом случае.

Затем увеличим ЭДС источника электрической энергии вдвое. Включим "Счет" и увидим, что показания вольтметра увеличились вдвое и ток в цепи увеличился, причем также в два раза.

Если затем в какое-то число раз уменьшить ЭДС источника, то можно убедиться, что и ток в цепи уменьшится в такое же число раз.

Из этого опыта можно сделать следующий вывод: при неизменном сопротивлении цепи с увеличением ЭДС источника электрической энергии ток в цепи увеличивается, а с уменьшением ЭДС уменьшается, или величина тока в цепи изменяется прямо пропорционально ЭДС источника электрической энергии, т.е. во сколько раз увеличивается или уменьшается ЭДС, во столько же раз увеличивается или уменьшается величина тока.

Опыт 4.

Восстановим в схеме предыдущего опыта 3 исходные значения E и R.

Если теперь изменять величину сопротивления R, то по показаниям амперметра можно убедиться, что ток в цепи уменьшается во столько раз, во сколько раз увеличивается сопротивление и, наоборот, ток увеличивается во столько раз, во сколько раз уменьшается сопротивление.

В математике такая зависимость, когда с увеличением (уменьшением) одной величины в какое-то число раз другая величина уменьшается (увеличивается) в такое же число раз, называется обратно пропорциональной.

Следовательно, мы можем сказать, что ток в цепи обратно пропорционален ее сопротивлению.

Суммируя результаты наших опытов 3 и 4 с замкнутой электрической цепью, мы приходим к выводу, что ток в цепи зависит как от электродвижущейся силы источника электрической энергии, так и от сопротивления всей цепи. Эта зависимость сформулирована в виде закона, который носит название закона Ома и является основным законом электротехники.

Закон Ома гласит:

Величина тока I в замкнутой электрической цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника электрической энергии E и обратно пропорциональна полному сопротивлению всей цепи R .

Математически закон Ома для всей цепи выражается следующей формулой:

I = E / R,

т.е., чтобы определить величину тока (в амперах), надо величину ЭДС (в вольтах) поделить на величину полного сопротивления всей цепи (в омах).

Из формулы закона Ома вытекают два очень важных следствия:

Первое следствие. Из формулы закона Ома определим E:

E = I * R ,

т.е. электродвижущая сила источника электрической энергии численно равна произведению величины тока на величину полного сопротивления всей замкнутой цепи.

Второе следствие. Из формулы закона Ома определим R:

R = E / I ,

т.е. сопротивление всей замкнутой цепи численно равно электродвижущей силе источника энергии, деленной на величину тока в цепи.

3. Закон Ома для участка цепи.

Очень часто на практике нас интересует не вся электрическая цепь, а какой-либо ее участок.

На следующем рисунке показана замкнутая электрическая цепь, состоящая из источника электрической энергии, двух сопротивлений R₁ и R₂ и соединительных проводов.

При помощи вольтметров, включенных так, как показано на схеме, можно измерять напряжения на сопротивлениях R₁ и R₂.

Закон Ома распространяется и на участок цепи, т.е. для любого участка цепи сохраняется та же зависимость между током, сопротивлением и напряжением, что и для замкнутой электрической цепи. Разница лишь в том, что, рассматривая участок цепи, мы берем не электродвижущую силу источника электрическо й энергии, а только то напряжение (разность потенциалов), которое приложено к крайним точкам участка.

Применяя закон Ома для участка цепи R₁ (аналогично можно рассматривать и участок R₂), получим:

а). Величина тока I на участке цепи прямо пропорциональна напряжению U₁ на участке и обратно пропорциональна сопротивлению R₁ этого участка:

I = U₁ / R₁ .

б). Напряжение U₁ на участке равно произведению величины тока I, проходящего через участок, на величину сопротивления R₁ этого участка:

U₁ = I * R₁ .

в). Сопротивление участка R₁ равно напряжению на участке U₁, деленному на величину тока I , проходящего через этот участок:

R₁ = U₁ / I .