top of page
Закон Ома для электрической цепи
В 1826 году немецкий физик Георг Симон Ом экспериментально изучил зависимость силы тока от напряжения - I = I(U). Эта зависимость называется вольтамперной характеристикой элемента и является наиважнейшим показателем его электрических свойств.
Вольтамперная характеристика (ВАХ) - зависимость тока через двухполюсник от напряжения на этом двухполюснике.
Вольтамперные характеристики различных элементов цепи могут выглядеть по-разному. Очень простой вид имеет вольтамперная характеристика металлического проводника. Оказалось, что сила тока в металлическом проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах: I ∼ U.
Закон Ома для участка цепи: Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению участка.
Закон Ома оказался справедливым не только для металлов, но и для растворов электролитов.Вольтамперная характеристика металлов является линейной функцией. Её графиком служит прямая линия:
По этой причине металлические проводники (и электролиты) называются линейными элементами. А вот газоразрядная трубка, например, является нелинейным элементом - её вольтамперная характеристика уже не будет линейной функцией.
Выше рассмотренный закон справедлив только для участка цепи, т. е. для электрической цепи, не содержащей источник тока. Если же электрическая цепь, замкнутая (полная), то закон Ома принимает другую форму.
Закон Ома для полной цепи: Сила тока для полной цепи прямо пропорциональна ЭДС и обратно пропорциональна сумме внутреннего и внешнего сопротивления.
Если соединить клеммы источника проводом пренебрежимо малого сопротивления ( R = 0 ), то получится короткое замыкание. Через источник при этом потечёт максимальный ток - ток короткого замыкания:
Из-за малости внутреннего сопротивления ток короткого замыкания может быть весьма большим. Поэтому режим короткого замыкания в быту является аварийным режимом.
Зная силу тока из закона Ома для полной цепи, можно найти напряжение на резисторе (напряжением на клеммах источника) с помощью закона Ома для участка цепи:
Из этой формулы можно сделать два вывода:
Если источник ЭДС не обладает внутренним сопротивлением ( r = 0 ), т. е. источник ЭДС идеальный, то получим:
Если цепи разомкнута, источник ЭДС сам по себе, вне электрической цепи. В этом случае можно считать, что внешнее сопротивление бесконечно велико: R = ∞. Тогда величина R + r неотличима от R, и формула снова даёт.
Итог: если источник не подключён к цепи, то вольтметр, подсоединённый к полюсам источника, покажет его ЭДС.
bottom of page