Закон Ома для участка цепи. Последовательное и параллельное соединение проводников

Зако́н О́ма — это физический закон, определяющий зависимость между напряжением, силой тока и сопротивлением проводника в электрической цепи. Назван в честь его первооткрывателя Джорджа Ома.В 1826 г. он экспериментально установил зависимость между силой тока, напряжением и сопротивлением в электрических цепях
Этот закон выражается формулой:

Где: I - сила тока (А), U - напряжение (В), R-— сопротивление (Ом).

Данное соотношение выражает закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда Δ q, переносимого через поперечное сечение проводника (рис. 1.8.1) за интервал времени Δ t, к этому интервалу времени:

В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах (А).

Величина R называется электрическим сопротивлением проводника. Единицей сопротивления служит Ом.

Величина сопротивления зависит от формы и размеров проводника, а также от свойств материала, из которого он сделан. Для однородного цилиндрического проводника.

где - длина проводника, S - площадь поперечного сечения, - зависящий от свойств материала коэффициент, называемый удельным электрическим сопротивлением вещества.

При последовательном соединении проводников (рис. 2) сила тока во всех проводниках одинакова:

I ₁ = I ₂ = I.

Рис.2.  

Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U ₁ и U ₂:

U = U ₁ + U ₂

Электрическое сопротивление всей цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников

R = R ₁ + R ₂.

.

При параллельном соединении (рис. 3.) напряжения U ₁ и U ₂ на обоих проводниках одинаковы:

U ₁ = U ₂ = U.

Сумма токов I ₁ + I ₂, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи:

I = I ₁ + I ₂.

Этот результат следует из того, что в точках разветвления токов (узлы A и B рис.3)) в цепи постоянного тока не могут накапливаться заряды.

Рисунок 3. Параллельное соединение проводников

Общее сопротивление всей цепи находится по формуле:

Работа Δ A электрического тока I, протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R, преобразуется в тепло Δ Q, выделяющееся на проводнике.

Δ Q = Δ A = R I ² Δ t.

При наличии тока в проводнике совершается работа против сил сопротивления. электрическая энергия или работа есть произведение напряже­ния, силы тока в цепи и времени его прохождения Следовательно, работу тока можно вычислить с помощью следующего соотношения:

A_эл. = I∙U∙t = I²∙R∙t = U²∙t/R.

Эта работа выделяется в виде тепла. По закону сохранения энергии количество теплоты (Q), выделяющееся в проводнике при прохождении электрического тока, равно работе тока: Q = A_эл.

Следовательно,

Q = I∙U∙t = I²∙R∙t = U²∙t/R. (14)

Формула (14) есть закон Джоуля-Ленца для однородного участка цепи.

Дата добавления: 2014-01-04