§40. Электрическое сопротивление проводника. Закон Ома для участка цепи
Электрический ток возникает под действием электрического поля, которое заставляет свободные заряды двигаться. В процессе изучения тока оказалось, что его характеристики — сила тока (I) и напряжение (U) — связаны определённой закономерностью, установленной экспериментально.
При исследованиях обнаружили:
если увеличивать напряжение на концах проводника, сила тока увеличивается пропорционально. При этом величина U / I остаётся постоянной для данного проводника. Эта постоянная и называется электрическим сопротивлением:
R = U / I.
Сопротивление показывает, насколько проводник препятствует движению заряженных частиц.
Единица сопротивления
Сопротивление измеряется в омах (Ом):
1 Ом = 1 В / 1 А.
Часто используют более крупные или мелкие единицы:
- 1 мОм = 10⁻³ Ом
- 1 кОм = 10³ Ом
- 1 МОм = 10⁶ Ом
Закон Ома для участка цепи
Связь между основными величинами описывает закон Ома:
I = U / R.
Он показывает, что сила тока:
- прямо пропорциональна напряжению,
- обратно пропорциональна сопротивлению.
То есть при большом сопротивлении ток становится слабее, а при малом — сильнее.
Почему возникает сопротивление
В металлах свободные электроны постоянно сталкиваются с ионами кристаллической решётки. Эти столкновения мешают упорядоченному движению зарядов, создавая сопротивление. Чем чаще и интенсивнее взаимодействия электронов с ионами, тем выше сопротивление проводника.
Закон Ома был открыт Георгом Омом в 1826 году и стал одним из важнейших законов электротехники, так как позволяет рассчитывать электрические цепи любой сложности.