Закон Ома для полной цепи. Сопротивление проводников

Немецкий физик Георг Симон Ом экспериментально изучил зависимость силы тока в металлических проводниках от напряжения и пришел к выводу: если состояние проводника с течением времени не меняется, а его температура постоянна, то для каждого проводника существует однозначная связь между \(I\) и \(U\) – вольт-амперная характеристика.

Закон Ома для полной цепи:

\(I=\frac{\varepsilon}{R+r},\) где:

• \(\varepsilon \) – ЭДС источника напряжения,
• \(I\) – сила тока в цепи,
• \(R\) – сопротивление всех внешних элементов цепи,
• \(r\) – внутреннее сопротивление источника напряжения.

Из закона Ома для полной цепи вытекают следствия:

• При \(r<\) сила тока в цепи обратно пропорциональна ее сопротивлению, а сам источник в ряде случаев может быть назван источником напряжения.
• При \(r>>R\) сила тока от свойств внешней цепи (от величины нагрузки) не зависит, и источник может быть назван источником тока.

Металлический проводник, подключенный к источнику тока, является примером однородного участка цепи.

Закон Ома для участка цепи: \(I=\frac UR\)

\(I\) – сила тока,

\(U\) – напряжение на участке цепи,

\(R\) – сопротивление проводника.

\([I] = 1A \ \ \ \ [U]=1B \ \ \ \ [R]=10м\)

Электрическое сопротивление проводника – это физическая скалярная величина, характеризующая свойство проводника уменьшать скорость упорядоченного движения свободных зарядов.

Сопротивление однородного металлического проводника постоянного сечения зависит от его геометрических размеров, формы и вещества, из которого изготовлен проводник.

\(R=\rho\frac lS\)

\(R\) – сопротивление проводника,

\(I\) – длина проводника,

\(S\) – площадь поперечного сечения проводника,

\(\rho\) – удельное сопротивление проводника.

\([R] = \) 1Ом    \([I]=\) 1 м    \([S] = \) 1 м\(^2\)    \([\rho] = \)1 Ом \(\cdot\) м

Удельное сопротивление проводника зависит от рода вещества и его состояния, например, температуры. Удельное сопротивление для определенного вещества имеет постоянное табличное значение.

Сопротивлением в 1 Ом обладает такой участок цепи, в котором при силе тока 1 ампер напряжение равно 1 вольту. Сопротивление прямо пропорционально длине и обратно пропорционально площади поперечного сечения, где r – удельное электрическое сопротивление, величина постоянная для данного вещества при данных условиях. При нагревании удельное сопротивление металлов увеличивается по линейному закону \(\rho=\rho_0(1+at)\), где \(\rho_0\) – удельное сопротивление при \(0^0C,a\) – температурный коэффициент сопротивления, особый для каждого металла. При близких к абсолютному нулю температурах сопротивление веществ резко падает до нуля. Это явление называется сверхпроводимостью. Прохождение тока в сверхпроводящих материалах происходит без потерь на нагревание проводника.