Зависимость сопротивления от температуры выражается формулой
(11.12)
где R0 – сопротивление проводника при 0 0С; R – сопротивление проводника при t 0С; - температурный коэффициент сопротивления.
Единица сопротивления – ом (Ом) – сопротивление такого проводника, в котором при напряжении 1 В течёт ток силой 1А.
Закон Ома для участка неоднородной (т.е. содержащей источник тока) цепи (закон Ома в интегральной форме):
(11.13)
где () – разность потенциалов на концах участка;Е – алгебраическая сумма всех ЭДС, действующих в цепи (имеющихся на данном участке); R – сумма всех сопротивлений участка.
ЭДС, как и сила тока I , есть величина алгебраическая. Если ЭДС способствует движению положительных носителей тока, то E > 0, если препятствует движению положительных носителей в данном направлении, то Е < 0.
Если электрическая цепь замкнута, то выбранные точки 1 и 2 участка цепи совпадают. В этом случае . Тогда формула закона Ома для замкнутой цепи примет вид
(11.14)
где R – сопротивление внешней цепи; r – сопротивление источников тока.
Общее сопротивление n участков цепи при их последовательном соединении (рис.11.2) равно:
(11.15)
Общее сопротивление n участков цепи при их параллельном соединении (рис.11.3) определяется соотношением
(11.16)
Для расчёта разветвлённых цепей применяются правила Кирхгофа.
Первое правило Кирхгофа:
алгебраическая сумма сил токов, сходящихся в любом узле, равна нулю:
(11.17)
где n – число проводников, сходящихся в узле; Ii – ток в i-м проводнике.
Второе правило Кирхгофа:
в любом замкнутом контуре алгебраическая сумма падений напряжений на отдельных участках цепи этого контура равна алгебраической сумме ЭДС, встречающихся в контуре:
(11.18)
где n1- число отдельных участков, на которые контур разбивается узлами.
На основании этих правил можно составить уравнения, необходимые для определения искомых величин (сил токов, сопротивлений и ЭДС).
Применяя правила Кирхгофа, необходимо соблюдать следующие рекомендации:
перед составлением уравнений произвольно выбрать:
- направления токов, если они не заданы в условии задачи (указать их стрелками на чертеже);
- направление обхода контуров (по часовой стрелке или против неё);
при составлении уравнений по первому правилу Кирхгофа считать токи, направленные к узлу, положительными, а токи, направленные от узла, отрицательными.
Число уравнений, составленных по первому правилу Кирхгофа, должно быть на единицу меньше числа узлов, содержащихся в цепи;
при составлении уравнений по второму правилу Кирхгофа надо считать, что:
- падения напряжения на участке цепи (т.е. произведение ) входит в уравнение со знаком+, если направление тока в данном участке совпадает с выбранным направлением обхода контура, в противном случае произведение входит в уравнение со знаком;
- ЭДС входит в уравнение со знаком +, если направление ЭДС совпадает с направлением обхода контура.
Число уравнений, которые могут быть составлены по второму правилу Кирхгофа, должно быть меньше числа замкнутых контуров, имеющихся в цепи. Для составления уравнений первый контур можно выбрать произвольно. Все последующие контуры следует выбрать таким образом, чтобы в каждый новый контур входила хотя бы одна ветвь цепи, не участвовавшая ни в одном из ранее использованных контуров. Если при решении уравнений, составленных указанным выше способом, получены отрицательные значения силы тока или сопротивления, то это означает, что ток в действительности течёт в направлении, противоположном произвольно выбранному.