Закон Ома для полной цепи

Видео: Закон Ома для полной цепи

Закон Ома является одним из основных постулатов физики. Общая формула, действительная как для полной цепи, так и для её участка, говорит о том, что сила тока равна частному, получаемому в результате деления величины, выражающей напряжение в вольтах, на величину, выражающую силу тока в амперах. Данная зависимость показывает, что при снижении сопротивления сила тока возрастает. Возникает вопрос: можно ли получить максимальную силу тока, уменьшив сопротивление до нуля? Практика свидетельствует, что такое невозможно. Закон Ома для полной цепи говорит о том, что напряжение нужно делить на общее, совокупное сопротивление, рассчитываемое как сумма внешнего сопротивления и внутреннего сопротивления, зависящего от источника тока. Уменьшить внутреннее сопротивление системы до нуля не представляется возможным. В противном случае вероятность взрыва аккумулятора очень высока.

Видео: 90. Закон Ома для полной цепи

Что же такое внутреннее и внешнее сопротивление, о которых говорит закон Ома для полной цепи? Если, к примеру, к цепи подключена лампочка, то внешним будет сопротивление этой лампочки. Внутреннее сопротивление всегда исходит от аккумулятора, то есть формируется внутри самой системы. Если вместо аккумулятора используется гальванический элемент, то закон Ома для всей цепи учитывает сопротивление раствора электролита и электродов. Если внешнее сопротивление в разы меньше внутреннего и при этом цепь замкнута, то по ней течёт ток короткого замыкания. Это максимальная величина силы тока, которая может проходить через эту цепь. Источники тока в автомобилях показывают значения силы тока короткого замыкания, критически опасные для жизни. В целях безопасности к ним подсоединяют внешние устройства-батареи, обладающие достаточным сопротивлением, чтобы предотвратить трагедию.

При последовательном соединении общее внутреннее сопротивление цепи исчисляется путём сложения сопротивлений каждого из источников тока. При параллельном соединении напряжение на каждом из ответвлённых участков имеет одинаковое значение, а сила тока в неразветвлённой цепи высчитывается путём сложения величин, которые показывают амперметры на каждом из участков, соединённых параллельно. Источник тока, находящийся на участке цепи, не оказывает никакого влияния на параллельно соединённый с ним участок.

Видео: Изучение закона Ома для полной цепи (Физика для СПО)

Где применяются законы Ома для полной цепи? Преимущественно они используются для расчета силы тока в линейных электрических цепях постоянного тока. Чтобы выполнить расчеты правильно, необходимо помнить постулаты Кихгофа. Во-первых, алгебраическая сумма сил тока, находящихся в узле, равна нулю. Во-вторых, произведение алгебраической суммы сил тока в каком-либо замкнутом контуре разветвлённой цепи и сопротивления участков данного контура всегда равно алгебраической сумме обнаруженного в контуре напряжения.

При каких условиях, как и когда был открыт закон Ома для полной цепи? Швейцарский исследователь Георг Симон Ом пришёл к известной ныне всему миру формуле эмпирическим путём. Он изучал магнитное действие тока и ставил опыты с различными генераторами, использовал в своих экспериментах проводники из разных металлов и сплавов. Ом стал первым физиком, отметившим влияние на сопротивление проводников их температуры. Закон Ома для полной цепи был признан научным сообществом не сразу. Первыми учёными, оценившими по достоинству данный закон, стали российские исследователи Якоби и Ленц. Американец Дж. Генри позже сравнивал формулу, выражающую закон Ома для полной цепи, с молнией посреди опустевшей мрачной комнаты, а немецкий профессор Е. Ломмель назвал открытие "ярким факелом в области электричества".