Электрический ток. Сила тока. Закон Ома

     R_A << (r + R₁ + R₂),  

     чтобы при включении амперметра ток  в цепи не изменялся.

     Измерительные приборы – вольтметры и амперметры – бывают двух видов: стрелочные (аналоговые) и цифровые. Цифровые электроизмерительные приборы представляют собой сложные электронные устройства. Обычно цифровые приборы обеспечивают более высокую точность измерений.

 

     

     Рисунок 1.8.4.

     Включение амперметра (А) и вольтметра (В) в  электрическую цепь

     Последовательное и параллельное соединение проводников

 

     Проводники  в электрических цепях могут  соединяться последовательно и  параллельно.

     При последовательном соединении проводников (рис. 1.9.1) сила тока во всех проводниках одинакова:  

     I₁ = I₂ = I.

     

     Рисунок 1.9.1.

     Последовательное  соединение проводников 

     По  закону Ома, напряжения U₁ и U₂ на проводниках равны

 

      U₁ = IR₁, U₂ = IR₂.  

     Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U₁ и U₂:  

     U = U₁ + U₂ = I(R₁ + R₂) = IR,  

     где R – электрическое сопротивление всей цепи. Отсюда следует:  

     R = R₁ + R₂.  

     При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

     Этот  результат справедлив для любого числа последовательно соединенных  проводников.

     При параллельном соединении (рис. 1.9.2) напряжения U₁ и U₂ на обоих проводниках одинаковы:  

     U₁ = U₂ = U.  

     Сумма токов I₁ + I₂, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи:  

     I = I₁ + I₂.  

     Этот  результат следует из того, что  в точках разветвления токов (узлы A и B) в цепи постоянного тока не могут накапливаться заряды. Например, к узлу A за время Δt подтекает заряд IΔt, а утекает от узла за то же время заряд I₁Δt + I₂Δt. Следовательно, I = I₁ + I₂.

     

     Рисунок 1.9.2.

     Параллельное  соединение проводников 

     Записывая на основании закона Ома  

       

     где R – электрическое сопротивление всей цепи, получим  

       

     При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

     Этот  результат справедлив для любого числа параллельно включенных проводников.

     Формулы для последовательного и параллельного  соединения проводников позволяют  во многих случаях рассчитывать сопротивление  сложной цепи, состоящей из многих резисторов. На рис. 1.9.3 приведен пример такой сложной цепи и указана последовательность вычислений.

 

     

     Рисунок 1.9.3.

     Расчет  сопротивления сложной цепи. Сопротивления  всех проводников указаны в Омах (Ом) 

     Следует отметить, что далеко не все сложные  цепи, состоящие из проводников с различными сопротивлениями, могут быть рассчитаны с помощью формул для последовательного и параллельного соединения. На рис. 1.9.4 приведен пример электрической цепи, которую нельзя рассчитать указанным выше методом. 

     

     Рисунок 1.9.4.

     Пример  электрической цепи, которая не сводится к комбинации последовательно и  параллельно соединенных проводников 

     Цепи, подобные изображенной на рис. 1.9.4, а также цепи с разветвлениями, содержащие несколько источников, рассчитываются с помощью правил Кирхгофа. 

3. Сила тока 

Сила тока (часто  просто «ток») в проводнике — скалярная  величина, численно равная заряду δq протекающему в единицу времени δt через сечение проводника. Обозначается буквой I в некоторых курсах – J Не следует путать с векторной плотностью тока

Основной формулой, используемой для решения задач, является Закон Ома:

1. Для участка электрической цепи:

- сила тока равняется отношению  напряжения к сопротивлению.

     2.  Для полной электрической цепи:

         — где E — ЭДС, R — внешнее сопротивление, r — внутреннее сопротивление.

Единица измерения  в СИ — 1 Ампер (А) = 1 Кулон / секунду.

Для измерения  силы тока используют специальный прибор — амперметр (для приборов, предназначенных  для измерения малых токов, также  используются названия миллиамперметр, микроамперметр, гальванометр). Его включают в разрыв цепи в том месте, где нужно измерить силу тока. Основные методы измерения силы тока: магнитоэлектрический, электромагнитный и косвенный (путём измерения вольтметром напряжения на известном сопротивлении). В случае переменного тока различают мгновенную силу тока, амплитудную (пиковую) силу тока и эффективную силу тока (равную силе постоянного тока, который выделяет такую же мощность). 
 

4. Список литературы

1. Б. М. Ярославский,  Справочник по физике — М.,"Наука"

2. Г. Я. Мякишев,  Б. Б. Буховцев: «Физика 10 кл.»,  Просвещение, М. 1990 г.

3. Фейнмановские  лекции по физике.

4. Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Изд-во «АСС», 2004 г.