Закон Ома для участка цепи.

Для металлических проводников экспериментально установлена зависимость между током , текущем по проводнику, и напряжениемU, приложенным к его концам. Эта зависимость отражена в законе Ома, который гласит, что ток

в проводнике прямо пропорционален приложенному к его концам напряжению, т.е. , где - электропроводность данного проводника,которая для этого проводника является постоянной величиной. Величина, обратная электропроводности, т.е. R = 1/, называется электрическимсопротивлением, или просто сопротивлением проводника. Закон Ома пишется в виде: =U/R. Графически закон Ома представляет собой прямую, проходящую через начало координат (рис. 2).

Тангенс угла наклона а зависит от электропроводности проводника. Тогда ;. В общем виде функция, выражающая зависимостьтока в проводнике от приложенного к нему напряжения называется вольтамперной характеристикой данного проводника.

Измерение токов.

Величина тока в проводнике в простейшем случае может быть измерена с помощью амперметра, который включается в цепи последовательно данному проводнику (рис. 3).

(рис.3)

По амперметру течет такой же ток, как и в проводнике в данный момент. При этом ток, показываемый амперметром, отличается от того значения тока, который протекал по этому проводнику до его включения. Чтобы отличие

было минимально, т.е. чтобы изменение тока, вносимое включением амперметра в цепь проводника, было минимальным, необходимо, чтобы электрическая мощность, поглощаемая амперметром, имела минимальное значение - Это соответствует условию минимального значения сопротивления амперметра R_A. Реально такое условие достигается, если сопротивление амперметра значительно меньше сопротивления цепи, в которой проводится измерение тока.

Измерение напряжений.

Напряжение на концах проводника в простейшем случае можно измерять вольтметром, который присоединяется параллельно к данному проводнику (рис. 4).

Рис. 4.

Тогда напряжение, показываемое вольтметром, равно напряжению на концах сопротивления R, но оно отличается от того значения напряжения на проводнике, которое существовало на его концах до включения вольтметра. Чтобы это отличие сделать минимальным, необходимо, чтобы сам вольтметр поглощал из цепи минимальную мощность, т.е.:Последнее возможно лишь при условии, что сопротивление вольтметра R_V достаточно велико. Реально выполнение этого условия достигается, если R_V значительно превосходит сопротивление того элемента цепи, к концам которого он присоединен.

Сопротивление проводников.

Сопротивление проводника R измеряется в омах (Ом). Экспериментально установлено, что сопротивление металлического

проводника зависит от его длины , площади его поперечного сеченияs и материала, из которого изготовлен проводник, т.е.:

где - удельное сопротивление вещества, из которого изготовленпроводник.

Если в формуле (4) переменные s и равны соответственно единицеплощади и единице длины, то сопротивление R станет численно равно . Этоозначает, что удельное сопротивление показывает, каким сопротивлением обладает проводник единичной длины и единичного сечения, изготовленный из данного материала. Удельное сопротивление измеряется в единицахОм*м.

Зависимость удельного сопротивления металлических проводниковот температуры t (°C) выражается соотношением:

где - удельное сопротивление вещества приt = 0°С, - температурный коэффициент сопротивления, зависящий от природы или состава вещества.Учитывая (5), для сопротивления проводника R имеем