Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

Рис. 2.13.На котором можно продемонстрировать аналогию между потоком жидкости и силой тока в проводнике, между электрическим потенциалом и давлением воды на концах трубы

2.3. ЗАКОН ОМА. СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРОВОДОВ

Закон Ома для участка цепи устанавливает зависимость между силой тока, протекающего через проводник (резистор), и напряжением, приложенным к концам этого проводника (резистора). Этот закон носит название в честь немецкого физика Георга Ома (1787–1854 гг.).

I = U/R. (2.1)

Здесь I — сила тока в проводнике, измеряется в амперах (А), миллиамперах (мА) или микроамперах (мкА); U — напряжение, приложенное к концам проводника, измеряется в вольтах (В), милливольтах (мВ), микровольтах (мкВ); R — сопротивление проводника, измеряется в омах (Ом), килоомах (кОм), мегомах (МОм). Из закона Ома следует, что чем больше сопротивление проводника R, тем меньше сила тока I в проводнике при одном и том же напряжении U между концами проводника.

Формулу (2.1) можно записать иначе:

U = I∙R. (2.2)

Из этой формулы видно: чем меньше сопротивление R проводника при одной и той же силе тока I, протекающей через проводник, гем меньше напряжение U, требуемое для протекания этого тока через этот проводник.

Зная силу тока I, протекающего через проводник, а также напряжение U, приложенное к концам проводника, из формулы (2.1) можно определить сопротивление R этого проводника:

R = U/I. (2.3)

При пользовании этими формулами обратите особое внимание иа соответствие размерностей входящих величин. Сила тока I должна быть выражена в амперах, напряжение U в вольтах, а сопротивление R в омах. Для того чтобы запомнить закон Ома, можно из картона вырезать равносторонний треугольник и оформить его, как показано на рис. 2.14. Искомую величину (силу тока I, напряжение U или сопротивление R) закрывают пальцем на треугольнике, а взаимное расположение двух оставшихся открытыми величин укажет, какие арифметические действия над ними необходимо произвести: на левом нижнем рисунке — умножение, на правых рисунках — деление.

Рис. 2.14.Который позволяет быстро записать формулы для закона Ома

Решим несколько примеров.

• Вычислить силу тока I, протекающего через проводник, имеющий сопротивление R = 5 Ом, если к нему приложено напряжение U = 1,5 В.

Решение. I = U/R = 1,5/5 = 0,3 А.

• К электрической лампе накаливания приложено напряжение U = 220 В, при этом через нее протекает сила тока I = 300 мА. Вычислить сопротивление нити накала.

Решение. Так как сила тока выражена в миллиамперах, преобразуем в амперы. Учитывая, что 1 А = 1000 мА, составим пропорцию:

1 А — 1000 мА,

I А — 300 мА.

Отсюда I = 1∙300/1000 = 0,3 А.

А теперь вычислим сопротивление нити накала:

R = U/I = 220/0,3 = 733 Ом.

• Человек случайно коснулся руками двух проводов, находящихся под напряжением U = 220 В. Сопротивление человеческого тела R = 36 кОм (оно различно для различных людей). Чему равна сила тока, проходящего через тело человека? (Это опасно для жизни, поэтому проводов, находящихся под напряжением, касаться нельзя!)

Решение. Преобразуем килоомы в омы. Так как 1 кОм = 1000 Ом, то 36 кОм = 36000 Ом. Тогда:

I = U/R = 220/36000 = 0,006 А = 6 мА.

Каждый источник питания обладает внутренним сопротивлением. И на нем так же, как и на других элементах цепи, создается какое-то напряжение. С учетом этого напряжение на зажимах источника питания будет всегда меньше э.д.с. (электродвижущей силы) как раз на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении. Если увеличится потребляемая от источника питания сила тока, то в полном согласии с законом Ома увеличится и падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника, а значит, уменьшится напряжение на зажимах источника питания.