Site Loader

Наглядная физика. Электромагнитные явления

 Во многих случаях ток I через проводник прямо пропорционален приложенному напряжению U. Закон, выражающий эту связь, был установлен в 1827 г. немецким ученым Г. Омом и носит его имя. По закону Ома ток I через проводник пропорционален приложенному напряжению U:

Коэффициент R называется электрическим сопротивлением проводника.

Выделим в произвольной электрической цепи участок, обладающий сопротивлением R и находящийся под напряжением U.  Согласно закону Ома сила тока на участке цепи равна отношению напряжения на этом участке к его сопротивлению. Закон Ома записывается в виде следующей формулы:

Коэффициент R  назы вается электрическим сопротивлением цепи.

Закон Ома устанавливает связь между силой тока I на участке цепи, приложенным напряжениеми сопротивлением участка R. В СИ единица сопротивления называется омом (Ом).

 1 Ом — это сопротивление проводника, в котором при напряжении 1 В сила тока равна 1 А.

Закон Ома отличается, например, от законов Ньютона тем, что законы Ньютона фундаментальны, они выполняются всегда. Закон Ома выполняется лишь для некоторых проводников и в каждом случае лишь в определенном интервале токов. Он не выполняется также, если ток или напряжение меняются слишком быстро. С другой стороны, и второй закон Ньютона выполняется не всегда. Точнее, он всегда выполняется для точечных частиц, но для тел имеющих конечные размеры нужно уточнять определение вектора силы и ускорения (отдельные части тела могут иметь разные ускорения). Позже вы узнаете, что при движении тел с очень большими скоростями (близкими к скорости света) масса тела и сила связаны другим соотношением, содержащим  отношение скорости движения тела к скорости света. И для маленьких тел, таких как электроны и протоны законы Ньютона тоже не выполняются, вместо них используются законы

квантовой механики.

Часто проводник с током сравнивают с трубой, по которой течет вода.  Величина электрического тока (заряд, проходящий через сечение проводника за единицу времени) ассоциируется с потоком воды (количество воды, проходящей через сечение трубы в единицу времени).

Приложенное к проводнику напряжение (разность потенциалов) аналогично разности Δp=p2-p1 давлений p1 и p2 в жидкости на первом и втором концах трубы соответственно.

Чем толще труба, тем  больше воды протекает через трубу в единицу времени (при фиксированной разности давлений). Чем больше разность давлений, тем больше воды протекает через трубу в единицу времени (при фиксированном сечении трубы). Заметим, что приближенно поток воды q пропорционален разности давлений Δp=p2-p1  но коэффициент пропорциональности немного меняется при изменении p1  и 

p2 . Следовательно, сечение трубы аналогично величине 1/R. Эта аналогия может облегчить лишь первоначальное знакомство с током и сопротивлением. 

Закон Ома для участка цепи.

Сопротивление

Закон Ома для участка цепи. Сопротивление

Подробности
Просмотров: 604

«Физика — 10 класс»

Что заставляет заряды двигаться вдоль проводника?
Как электрическое поле действует на заряды?

Вольт-амперная характеристика.

В предыдущем параграфе говорилось, что для существования тока в проводнике необходимо создать разность потенциалов на его концах. Сила тока в проводнике определяется этой разностью потенциалов. Чем больше разность потенциалов, тем больше напряжённость электрического поля в проводнике и, следовательно, тем большую скорость направленного движения приобретают заряженные частицы. Это означает увеличение силы тока.

Для каждого проводника — твёрдого, жидкого и газообразного — существует определённая зависимость силы тока от приложенной разности потенциалов на концах проводника.

Зависимость силы тока в проводнике от напряжения, подаваемого на него, называют вольт-амперной характеристикой проводника.

Её находят, измеряя силу тока в проводнике при различных значениях напряжения. Знание вольт-амперной характеристики играет большую роль при изучении электрического тока.

Закон Ома.

Наиболее простой вид имеет вольт- амперная характеристика металлических проводников и растворов электролитов. Впервые (для металлов) её установил немецкий учёный Георг Ом, поэтому зависимость силы тока от напряжения носит название закона Ома.

На участке цепи, изображённой на рисунке 15.3, ток направлен от точки 1 к точке 2. Разность потенциалов (напряжение) на концах проводника равна U = φ1 — φ2. Так как ток направлен слева направо, то напряжённость электрического поля направлена в ту же сторону и φ1 > φ2.

Измеряя силу тока амперметром, а напряжение вольтметром, можно убедиться в том, что сила тока прямо пропорциональна напряжению.

Закон Ома для участка цепи:

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна приложенному к нему напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка R.

Применение обычных приборов для измерения напряжения — вольтметров — основано на законе Ома. Принцип устройства вольтметра такой же, как и у амперметра. Угол поворота стрелки прибора пропорционален силе тока.


Сила тока, проходящего по вольтметру, определяется напряжением между точками цепи, к которой он подключён. Поэтому, зная сопротивление вольтметра, можно по силе тока определить напряжение. На практике прибор градуируют так, чтобы он сразу показывал напряжение в вольтах.

Сопротивление.

Основная электрическая характеристика проводника — сопротивление. От этой величины зависит сила тока в проводнике при заданном напряжении.

Свойство проводника ограничивать силу тока в цепи, т. е. противодействовать электрическому току, называют электрическим сопротивлением проводника.

С помощью закона Ома (15.3) можно определить сопротивление проводника:

Для этого нужно измерить напряжение на концах проводника и силу тока в нём.

На рисунке 15.4 приведены графики вольт-амперных характеристик двух проводников. Очевидно, что сопротивление проводника, которому соответствует график 2, больше, чем сопротивление проводника, которому соответствует график 1.

Сопротивление проводника не зависит от напряжения и силы тока.

Сопротивление зависит от материала проводника и его геометрических размеров.

Сопротивление проводника длиной l с постоянной площадью поперечного сечения S равно:

где ρ — величина, зависящая от рода вещества и его состояния (от температуры в первую очередь).

Величину ρ называют удельным сопротивлением проводника.

Удельное сопротивление материала численно равно сопротивлению проводника из этого материала длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м2.

Единицу сопротивления проводника устанавливают на основе закона Ома и называют её омом.

Проводник имеет сопротивление 1 Ом, если при разности потенциалов 1 В сила тока в нём 1 А.

Единицей удельного сопротивления является 1 Ом • м. Удельное сопротивление металлов мало. А вот диэлектрики обладают очень большим удельным сопротивлением. Например, удельное сопротивление серебра 1,59 • 10

-8 Ом • м, а стекла порядка 1010 Ом • м. В справочных таблицах приводятся значения удельного сопротивления некоторых веществ.

Значение закона Ома.

Из закона Ома следует, что при заданном напряжении сила тока на участке цепи тем больше, чем меньше сопротивление этого участка. Если по какой-то причине (нарушение изоляции близко расположенных проводов, неосторожные действия при работе с электропроводкой и пр.) сопротивление между двумя точками, находящимися под напряжением, оказывается очень малым, то сила тока резко возрастает (возникает короткое замыкание), что может привести к выходу из строя электроприборов и даже возникновению пожара.

Именно из-за закона Ома нельзя говорить, что чем выше напряжение, тем оно опаснее для человека. Сопротивление человеческого тела может сильно изменяться в зависимости от условий (влажности, температуры окружающей среды, внутреннего состояния человека), поэтому даже напряжение 10—20 В может оказаться опасным для здоровья и жизни человека. Следовательно, всегда необходимо учитывать не только напряжение, но и силу электрического тока. При работе в физической лаборатории нужно строго соблюдать правила техники безопасности!

Закон Ома — основа расчётов электрических цепей в электротехнике.

Источник: «Физика — 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский



Законы постоянного тока — Физика, учебник для 10 класса — Класс!ная физика

Электрический ток. Сила тока — Закон Ома для участка цепи. Сопротивление — Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников — Примеры решения задач по теме «Закон Ома. Последовательное и параллельное соединения проводников» — Работа и мощность постоянного тока — Электродвижущая сила — Закон Ома для полной цепи — Примеры решения задач по теме «Работа и мощность постоянного тока. Закон Ома для полной цепи»

Закон Ома для участка электрической цепи | Поурочные планы по физике 8 класс

Закон Ома для участка электрической цепи