В Бессонов - Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

Если Вы не совсем хорошо поняли, почему так получается, попробуем снова обратиться к аналогии между прохождением электрического тока по цепи и воды по трубе. Существование разности потенциалов между точками проводника с током аналогично существованию разности давлений в струе жидкости при ее течении с трением по трубе. Это сходство можно проследить на приборе, изображенном на рис. 2.13. Наклонная пунктирная линия на рисунке показывает распределение давления вдоль горизонтальной трубы (сравните ее с наклонной линией распределения напряжения вдоль проводника на рис. 2.12, б ). Если закрыть кран на конце трубы (рис. 2.13), то течение жидкости прекратится и во всех трубах 1–5 жидкость установится на одном уровне (обозначенном штрих-пунктирной линией), что свидетельствует об отсутствии разности давлений, точно так же, как между точками проводника, по которому не течет ток, нет разности потенциалов. При открывании крана возникает течение жидкости, между участками горизонтальной трубы появляется разность давлений (наклонная пунктирная линия).

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

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! )