58. ЗАКОН ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ. СОПРОТИВЛЕНИЕ

Вольт-амперная характеристика. В предыдущем параграфе было установлено, что для существования тока в проводнике необходимо создать разность потенциалов на его концах. Сила тока в проводнике определяется этой разностью потенциалов. Чем больше разность потенциалов, тем больше напряженность электрического поля в проводнике и, следовательно, тем большую скорость направленного движения приобретают заряженные частицы. Согласно (9.2) это означает увеличение силы тока.

Для каждого проводника — твердого, жидкого и газообразного — существует определенная зависимость силы тока от приложенной разности потенциалов. Эту зависимость выражает так называемая воль мперная характеристика проводника. находят, измеряя силу тока в проводнике при различных значениях напряжения. Знание вольт-амперной характеристики играет большую роль при рассмотрении всех явлений, связанных с прохождением тока.

Закон Ома. Наиболее простой вид имеет вольт-амперная

Рис. 148

характеристика металлических проводников и растворов электролитов. Впервые (для металлов) ее установил немецкий ученый Георг Ом. Поэтому зависимость силы тока от напряжения носит название закона Ома. Закон Ома подробно изучался в VII классе, но он столь важен, что его необходимо повторить.

На участке цепи, изображенном на рисунке 148, ток направлен от точки 1 к точке 2. Разность потенциалов (напряжение) на концах проводника равна: Так как ток направлен слева направо, то напряженность электрического поля направлена в ту же сторону и

Согласно закону Ома для участка цепи сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению V и обратно пропорциональна сопротивлению проводника

Закон Ома имеет очень простую форму, но доказать экспериментально его справедливость довольно трудно. Дело в том, что разность потенциалов на участке металлического проводника даже при большой силе тока мала, так как мало сопротивление проводника. Электрометр, о котором шла речь в § 52, непригоден для измерения столь малых напряжений: его чувствительность слишком мала. Нужен несравненно более чувствительный прибор. Применение же обычных приборов для измерения напряжения — вольтметров — основано на использовании закона Ома.

Принцип устройства вольтметра такой же, как и амперметра. Угол поворота стрелки прибора пропорционален силе тока. Сила тока, проходящего по вольтметру, определяется напряжением между точками цепи, к которой он подключен. Поэтому, зная

сопротивление вольтметра, можно по силе тока определить напряжение. На практике прибор градуируют так, чтобы он сразу показывал напряжение в вольтах.

Сопротивление. Основная электрическая характеристика проводника — сопротивление. От этой величины зависит сила тока в проводнике при заданном напряжении. Сопротивление проводника представляет собой как бы меру противодействия проводника установлению в нем электрического тока. С помощью закона Ома (9.3) можно определить сопротивление проводника: Для этого нужно измерить напряжение и силу тока.

Сопротивление зависит от материала проводника и его геометрических размеров. Сопротивление проводника длиной с постоянной площадью поперечного сечения S равно:

где — величина, зависящая от рода вещества и его состояния (от температуры в первую очередь). Величину называют удельным сопротивление проводника. Удельное сопротивление численно равно сопротивлению проводника, имеющего форму куба с ребром если ток направлен вдоль нормали к двум противоположным граням куба.

Единицу сопротивления проводника устанавливают на основе закона Ома и называют ее ом. Проводник имеет сопротивление I Ом, если при разности потенциалов 1 В сила тока в нем 1 А.

Единицей удельного сопротивления является Удельное сопротивление металлов мало. Диэлектрики обладают очень большим удельным сопротивлением. В таблице на форзаце приведены примеры значений удельного сопротивления некоторых веществ.

Значение закона Ома. Закон Ома определяет силу тока в электрической цепи при заданном напряжении и известном сопротивлении. Тем самым он позволяет рассчитать тепловые, химические и магнитные действия тока, так как они зависят от силы тока. Из закона Ома вытекает, что замыкать обычную осветительную сеть проводником малого сопротивления опасно. Сила тока согласно (9.3) окажется настолько большой, что это может иметь тяжелые последствия.