Закон Ома – лекція

На підставі дослідів, описаних в попередньому параграфі, можна встановити важливий закон, що носить назву закону Ома на честь німецького фізика Георга Ома (1787-1854). Вимірюючи одночасно напруга на кінцях якої-небудь ділянки провідника і силу струму, що йде через провідник, ми переконуємося, що сила електричного струму в якій-небудь ділянці провідника пропорційна напрузі між кінцями вибраної ділянки.

 

Чим більше, тим менше сила струму при одному і тому ж напрузі між кінцями провідника. Тому величина отримала назву електричного опору провідника або просто опору. Це опір залежить від властивостей провідника. Закону Ома можна надати вигляду

Формули (46.1) і (46.2) показують, що при заданій напрузі на кінцях провідників з різними опорами сила проходить струму тим менше, чим більше опір. Таким чином, збільшення опору провідника означає збільшення перешкод, які відчувають носії електричних зарядів у своєму русі по провіднику під дією прикладеної напруги.

Неважко уявити собі ті процеси, які обумовлюють ці перешкоди. У металевому провіднику рух зарядів є рух електронів між позитивними іонами, що утворюються в результаті відділення цих електронів провідності від атомів, складових метал. В електролітах – це рух позитивних і негативних іонів назустріч один одному, що відбувається серед неіонізованних молекул розчину. Природно вважати, що впорядкований рух заряджених частинок, що є струм і що відбувається серед численних частинок, які не беруть участі в цьому впорядкованому русі, а лише здійснюють хаотичний тепловий «топтання на місці», супроводжується численними зіткненнями носіїв зарядів з іншими частками. Ці зіткнення, що утрудняють переміщення заряджених частинок по провіднику, і є причиною опору провідників проходженню струму.

Можна передбачити з цих міркувань, що опір залежить від геометричних розмірів провідника, т. Е. Від його довжини і перетину, так само як від його складу і будови, що визначають частоту зіткнень носіїв зарядів з оточуючими частинками. Не виключено і вплив температури провідника, оскільки більш-менш жваве тепловий рух частинок може позначитися на числі зіткнень.

В СІ одиницею опору є опір такого провідника, по якому тече струм, рівний одному амперу, якщо на кінцях його підтримувати напругу, рівну одному вольт. Ця одиниця опору називається Омом (Ом). Якщо виразити у формулі (46.1) напруга в вольтах, а опір в Омасі, то сила струму вийде в амперах.

Закон Ома, що представляє один з найважливіших законів електричного струму, має сенс тільки тоді, коли ставлення до, назване нами опором, є постійна для даного провідника величина. Іншими словами, закон Ома справедливий для таких провідників, у яких опір не залежить від прикладеної напруги і сили струму. До цього типу провідників відносяться металеві провідники, вугілля і електроліти. Але опір газів, зроблених провідними (наприклад, іонізованних нагріванням), залежить від прикладеної напруги, і тому для газів закон Ома несправедливий (якщо тільки не обмежуватися невеликими напруженнями, які ще не позначаються на опорі іонізованого газу). Існують і інші провідні матеріали, до яких закон Ома непридатний.

Посилання на основну публікацію