Закон Ома. Закон Ома для участка цепи. Закон Ома для участка цепи
 Скачать 236.93 Kb.
|
|
Закон Ома для участка цепи Для существования электрического тока внутри проводника должно существовать электрическое поле, а для существования поля в проводнике необходима разность потенциалов. Разность потенциалов называют напряжением. Причем ток направлен в сторону уменьшения потенциалов (ток по договоренности обусловлен движением положительных зарядов), а свободные электроны, соответственно, движутся в обратную сторону. Рассмотрим движение частиц в металлическом проводнике.  Рис. 1. Движение частиц в металлическом проводнике Допустим, на концах некоторого участка проводника существуют потенциалы и , причем . В таком случае напряжение на участке (или разность потенциалов) равно . Опытным путем было показано, что, чем больше напряжение на участке, тем больше сила тока, проходящего через него. Немецкий ученый Георг Ом в 1826 году провел серию опытов и получил зависимость, которую впоследствии назвали законом Ома.  Рис. 2. Георг Ом Для разных проводников он строил так называемые вольт-амперные характеристики – графики зависимости силы тока от напряжения.  Рис. 3. График зависимости силы тока от напряжения В результате была обнаружена линейная связь силы тока с напряжением: увеличивая напряжение, увеличиваем и силу тока, это увеличение происходит прямо пропорционально: . Однако, как видно из графиков, для каждого проводника коэффициент пропорциональности разный. Это означало, что каждый проводник обладает некоторой мерой проводимости тока, и для разных проводников она разная. Эту величину назвали электрическим сопротивлением. Обозначение сопротивления – R. При одном и том же напряжении проводники с меньшим сопротивлением будут пропускать ток большей силы. Используя опытные результаты, Омом был сформулирован закон, впоследствии названный законом Ома для участка цепи. Закон Ома для участка цепи:сила тока для однородного проводника на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.    Сопротивление Сопротивление является главной характеристикой проводника. В чем же природа сопротивления? Чем обусловлена лучшая или худшая проводимость тока проводниками? Дело в том, что электроны, которые движутся в металле под действием электрического поля, не движутся в однородной среде, они постоянно взаимодействуют с узлами кристаллической решетки металла и атомами различных примесей, замедляясь. В перерывах же между ударами они движутся равноускоренно.  Рис. 4. Движение электронов в металлическом проводнике Проводники могут быть твердые, жидкие, газообразные, плазменные и во всех них существует свое электрическое сопротивление. После объяснения механизма сопротивления становится очевидным, что сопротивление зависит только от свойств проводника, в частности, материала, геометрических размеров и температуры. Какова же эта зависимость? В данном случае это l – длина проводника; S – площадь поперечного сечения проводника; Ρ – удельное сопротивление. Чем проводник длиннее, тем его электрическое сопротивление больше, а чем площадь поперечного сечения проводника больше, тем электрическое сопротивление меньше. Удельное сопротивление– табличная величина, характеризующая способность материала к сопротивлению, показывает, каким сопротивлением обладает проводник длиной 1 метр, площадь поперечного сечения которого составляет 1 м2. Единица измерения сопротивления – Ом:  Единица измерения удельного сопротивления: . По удельному сопротивлению мы можем судить о материале и о том, как его можно использовать. Все удельные сопротивления известных нам материалов собраны в таблице:  |