3.2.3 Закон Ома для участка цепи

Закон Ома связывает три величины для участка цепи: силу тока, напряжение и сопротивление.

Он применяется к участку цепи, на котором нет источника тока. Такой участок часто называют однородным: на нём заряды движутся под действием электрического поля, а не сторонних сил источника.

Формула закона Ома

Закон Ома для участка цепи:

где:

• $I$ - сила тока на участке цепи;
• $U$ - напряжение на этом участке;
• $R$ - сопротивление участка.

Закон показывает: при одном и том же сопротивлении сила тока прямо пропорциональна напряжению. Если напряжение увеличить в $2$ раза, сила тока тоже увеличится в $2$ раза.

При одном и том же напряжении сила тока обратно пропорциональна сопротивлению. Чем больше сопротивление участка, тем меньше ток через него.

Другие формы записи

Из формулы закона Ома можно выразить напряжение:

или сопротивление:

Эти записи не являются новыми законами. Это та же связь между $I$, $U$ и $R$, только записанная для поиска другой величины.

Физический смысл сопротивления

Сопротивление показывает, насколько участок цепи препятствует прохождению тока.

Если два участка подключены к одинаковому напряжению, больший ток пойдёт через участок с меньшим сопротивлением. Поэтому сопротивление удобно понимать как меру “трудности” для движения зарядов через данный участок.

Единица сопротивления в СИ - ом:

То есть сопротивление участка равно $1$ Ом, если при напряжении $1$ В через него идёт ток $1$ А.

Вольт-амперная характеристика

Зависимость силы тока от напряжения называют вольт-амперной характеристикой.

Для участка, подчиняющегося закону Ома, эта зависимость линейная:

График $I(U)$ - прямая линия, проходящая через начало координат. Чем меньше сопротивление $R$, тем больше наклон этой прямой: при том же напряжении ток получается больше.

Важно

Закон Ома в таком виде применяют для участка цепи без источника тока. Закон Ома для полной цепи с ЭДС и внутренним сопротивлением источника относится к отдельному пункту.

Не путать

Закон Ома не объясняет, от чего само сопротивление зависит. Зависимость сопротивления однородного проводника от длины, площади поперечного сечения и вещества рассматривается в следующем пункте.

Также не надо смешивать закон Ома для участка цепи с условиями существования тока. Условия отвечают на вопрос, почему ток может идти, а закон Ома отвечает на вопрос, как связаны $I$, $U$ и $R$ на данном участке.

Коротко

• Закон Ома для участка цепи: $I=\frac{U}{R}$.
• Эквивалентные формы: $U=IR$, $R=\frac{U}{I}$.
• При постоянном $R$ сила тока прямо пропорциональна напряжению.
• При постоянном $U$ сила тока обратно пропорциональна сопротивлению.
• Единица сопротивления: $1\text{ Ом}=1\frac{\text{В}}{\text{А}}$.
• Формула относится к участку цепи без источника тока.