Найголовніший закон електротехніки закон ома

Німецький фізик Георг Ом (1787 -1854) експериментально встановив, що сила струму I, поточного по однорідній залізному провіднику (т. Е. Провіднику, в якому не діють сторонні сили), пропорційна напрузі U на кінцях провідника:

I = U / R, (1)

де R - електричний опір провідника.

Рівняння (1) виражає закон Ома для ділянки кола (що не містить джерела струму): сила струму в провіднику прямо пропорційна прикладеній напрузі і обернено пропорційна опору провідника. Ділянка ланцюга, в якому не діють е.р.с. (Сторонні сили) називають однорідним ділянкою ланцюга, тому це формулювання закону Ома справедлива для однорідної ділянки кола.

Тепер розглянемо неоднорідний ділянку ланцюга, де діє е.р.с. на ділянці 1 - 2 позначимо через Ε12, а прикладену на кінцях ділянки різниця потенціалів - через φ1 - φ2.

Якщо струм проходить по нерухомим провідникам, що створює ділянку 1-2, то робота A12 всіх сил (сторонніх і електростатичних), що здійснюються над носіями струму, за законом збереження і перетворення енергії дорівнює теплоті, що виділяється на ділянці. Робота сил, що здійснюються при переміщенні заряду Q0 на ділянці 1-2:

A12 = Q0E12 + Q0 (φ1 - φ2) (2)

Е.р.с. E12, як і сила струму I, - величина скалярна. Її потрібно брати або з позитивним, або з негативним знаком залежно від знака роботи, яку здійснюють сторонніми силами. Якщо Є.Д.С. сприяє руху позитивних зарядів в обраному напрямку (в напрямку 1-2), то E12 > 0. Якщо е.р.с. перешкоджає руху позитивних зарядів в даному напрямку, то E12 < 0>

За час t в провіднику виділяється теплота:

Q = I2Rt = IR (It) = IRQ0 (3)

З формул (2) і (3) отримаємо:

IR = (φ1 - φ2) + E12 (4)

Звідки

I = (φ1 - φ2 + E12) / R (5)

Вираз, (4) або (5) являє собою закон Ома для неоднорідної ділянки кола в інтегральній формі, який є узагальненим законом Ома.

Якщо на даній ділянці ланцюга джерело струму відсутня (E12 = 0), то з (5) приходимо до закону Ома для однорідної ділянки кола:

I = (φ1 - φ2) / R = U / R

Якщо ж електронна ланцюг замкнута, то обрані точки 1 і 2 збігаються, φ1 = φ2- тоді з (5) отримуємо закон Ома для замкнутого кола:

I = E / R,

де E - е.р.с., що діє в ланцюзі, R - сумарний опір всього ланцюга. У загальному випадку R = r + R1, де r - внутрішній опір джерела струму, R1 - опір зовнішньої ланцюга. Тому закон Ома для замкненого кола матиме вигляд:

I = E / (r + R1).

Якщо ланцюг розімкнути, в ній струм відсутній (I = 0), то із закону Ома (4) отримаємо, що (φ1 - φ2) = E12, тобто е.р.с., що діє в розімкнутої ланцюга, дорівнює різниці потенціалів на її кінцях. Отже, для того щоб відшукати е.р.с. джерела струму, потрібно виміряти різницю потенціалів на його клемах при розімкнутому ланцюзі.