Закон ома в общем виде. Понятие электрического сопротивления, закон Ома, законы Кирхгофа, параллельное и последовательное соединение.Калькулятор закона Ома. Георг Симон Ом- биография.Кирхгоф Густав Роберт - биография

Взаимосвязь между силой тока на участке цепи и напряжением на концах этого участка также установлена Г. Омом и называется Законом Ома для участка цепи . Сила тока на участке цепи пропорциональна напряжению на концах участка:

I = sU .

Физическая величина, обратная s,

Показывает, насколько хорошо участок сопротивляется протеканию тока, и оказывается равной Электрическому сопротивлению участка цепи , введенному при описании замкнутой цепи.

Закон Ома чаще всего записывается в виде

I = U /R .

Единицей электрического сопротивления в СИ является ом (Ом).

За направление тока в теории электрических цепей принято направление движения положительно заряженных частиц, поэтому в металлических проводниках направление тока противоположно движению реально перемещающихся по металлу электронов проводимости.

Последовательное и параллельное соединение элементов электрической цепи

Электрический ток протекает в реальных системах через элементы, соединенные различными способами.

На рисунке 7 изображена цепь, состоящая из источника тока, амперметра А , резистора R и ключа К , замыкающего цепь.

Такой способ соединения элементов электрической цепи (выход предыдущего элемента соединен со входом последующего) называется Последовательным . В нем заряд, который протекает через один элемент цепи, также протекает и через другой элемент, поэтому сила тока в каждом последовательно соединенном элементе цепи одна и та же:

I = IR = IK = IA = Iε .

Силу тока измеряют амперметром, который в цепь включается всегда последовательно.

Другой способ соединения элементов электрической цепи – параллельный, при котором все входные концы, или клеммы, элементов, соединены в точке А , а выходные – в точке В (рис. 8).

Подходя к участку цепи с таким соединением элементов, заряды растекаются по ним; значение силы тока до разветвления равно сумме значений силы тока в элементах:

I = I 1 + I 2 +…+ IN .

Если через вольтметр протекает маленький ток, ответвляющийся от основной цепи (у него большое внутреннее сопротивление), то вольтметр очень мало искажает работу цепи. Показания вольтметра в этом случае следующие: UV = IV RV .

Идеальным вольтметром считается вольтметр с бесконечно большим сопротивлением, в то время как идеальным амперметром – амперметр с нулевым внутренним сопротивлением.

Особенностью параллельного соединения элементов является равенство напряжения на них, поскольку для всех элементов

U = jA – jB .

Если участок цепи содержит несколько резисторов, соединенных последовательно, то ток через все резисторы одинаков, напряжение на каждом из них равно IR 1, IR 2 и т. д., напряжение на концах участка

U = IR 1 + IR 2 + …,

Поэтому сила тока I во внешней по отношению к данному участку цепи не изменится, если этот участок заменить одним резистором

R Общ = R 1 + R 2 + … + Rn .

Если участок цепи c напряжением U на концах содержит несколько резисторов, соединенных параллельно, то сила тока в каждом резисторе такова, что

I 1R 1 = I 2R 2 = … = U ,

I = I 1 + I 2 + …

Следовательно, если этот участок заменить одним резистором с сопротивлением

,

То ток во внешней по отношению к данному участку цепи не изменится.

Расчет токов и напряжений на различных участках цепи

В электрических цепях с произвольным соединением элементов (рис. 9) необходимо:

1. Выделить участки, в которых элементы соединены или последовательно, или параллельно.

2. Заменить резисторы на этих участках одним резистором, общее сопротивление R Общ которого не изменит силу тока на остальных участках цепи.

3. Повторить такие действия еще раз, если вновь образовавшаяся цепь будет иметь участки с последовательным или параллельным соединением элементов. В результате схема должна быть эквивалентна цепи с одним резистором, присоединенным к источнику тока.

Если в цепи нет участков, соединенных явно последовательно или явно параллельно, то полезно учесть следующие общие закономерности:

1. Сумма сил токов, входящих в узел цепи (по разным ее ветвям), равна сумме сил токов, выходящих из узла.

2. Если часть элементов образует замкнутый контур, не содержащий источников тока, и направление электрического тока на его участках задано, то при обходе контура сумма произведений токов и сопротивлений отдельных участков (с учетом направления тока) равна нулю. Например, для участка ABCD (рис. 10)

0 = (jA – jB ) + (jB – jC ) + (jC – jD ) + (jD – jA ) = I 1R 1 – I 2R 2 + I 3R 3 + I 4R 4.

3. Если участок цепи с известным направлением электрического тока I содержит источник тока, то этот участок лучше разбить на два участка: один должен быть с источником тока без внутреннего сопротивления, а другой – с резистором сопротивлением R , которое равно внутреннему сопротивлению источника тока. Тогда разность потенциалов на первом из них равна по модулю ЭДС Источника тока, а на втором разность потенциалов равна Ir (можно применить пункт 2). Знак разности потенциалов выбирается исходя из того, что потенциал положительной клеммы источника тока выше, а потенциал на резисторе выше там, откуда течет электрический ток. Например, на участке цепи в верхней части рисунка 11

J1 – j3 = (j1 – j2) + (j2 – j3) = Ir – ,

А на участке цепи в нижней части рисунка 11

J1 – j3 = (j1 – j2) + (j2 – j3) = – Ir – .

Таким образом, напряжение, измеряемое идеальным вольтметром на клеммах источника тока, равно U = , если внутреннее сопротивление источника тока равно нулю (рис. 12,A ). При обычном его использовании, когда электрический ток течет от клеммы (+) к клемме (–) По внешней цепи , напряжение U = – Ir (рис. 12,Б ). Если источник тока является аккумулятором, заряжающимся от другого источника тока (рис. 12,В ) так, что электрический ток течет от клеммы (+) к клемме (–) Внутри самого источника тока , то U = + Ir .

Когда напряжение на клеммах источника тока поддерживается постоянным, то источник тока называют Источником напряжения .

4. Если направления электрических токов в цепи неизвестны, то следует выбрать их произвольно.

Верное использование свойств электрических цепей приведет к системе уравнений, решение которых задаст величину и направление электрического тока. Если сила тока получилась отрицательной, следовательно, на данном участке цепи электрический ток течет в направлении, противоположном выбранному первоначально.

Это объем воды за какой-то кусочек времени.

Теперь давайте рассмотрим такой случай. Вместо башни у нас будет сосуд с водой, в котором пробиты три одинаковых отверстия на разной высоте сосуда. Так как сосуд у нас наполнен водой, следовательно, на дне сосуда давление будет больше, чем на его поверхности. Или по аналогии с электричеством, напряжение на дне будет больше, чем не его поверхности.

Как вы видите, нижняя струя, которая находится ближе ко дну, стреляет дальше, чем средняя струя. А средняя струя стреляет дальше, чем верхняя. Заметьте, отверстия у нас везде одинакового диаметра. То есть можно сказать, что сопротивление каждого отверстия воде одинакова. За одинаковое время, объем воды, вытекаемый с самого нижнего отверстия намного больше, чем объем воды, вытекаемый со среднего и самого верхнего отверстия. А что у нас такое объем воды за какое-то время? Да это же сила тока !

Итак, какую закономерность мы тут видим? Учитывая, что сопротивление везде одинаковое, получается что с увеличением напряжения увеличивается и сила тока!

Думаю, у каждого из вас есть садовый участок, где вы выращиваете картошку, огурчики и помидорчики. Где-то недалеко от вас всегда есть водонапорная башня

Для чего нужна водонапорная башня? Ну чтобы контролировать уровень расхода воды, а также создать давление в трубах, по которым на ваш садовый участок приходит вода. Никогда не замечали, что башню строят где-нибудь на возвышенности? Для чего это делается? Чтобы создать давление. Ну предположим, что ваш садовый участок находится выше, чем верхушка водобашни. Да вода просто-напросто не дойдет до вас! Физика... закон сообщающихся сосудов.

Ладно, вроде бы отвлеклись.

У всех на кухне и в ванной есть краник, через который бежит вода. Вы решили помыть руки. Для этого вы на полную катушку включаете воду, и она начинает течь бурным потоком из краника:

Но вас не устраивает такой поток воды, поэтому, покрутив ручку для крана, вы уменьшаете поток:

Что только что сейчас произошло?

Поменяв сопротивление потоку с помощью ручки краника, вы добились того, что этот поток воды стал течь очень слабо.

Давайте же проведем аналогию этой ситуации с электрическим током. Итак, что имеем? Напряжение потока мы не меняли. Где-то там вдалеке стоит водобашня и создает давление в трубах. Мы ведь не имеем права трогать водобашню, а тем более ее сносить). Следовательно, напряжение у нас постоянное и не меняется. Закрутив обратно ручку краника, мы только что поменяли сопротивление трубы, из которой сделан краник;-). Сопротивление мы увеличили. А что у нас получилось с потоком водички? Она у нас стала бежать медленнее и ее стало меньше! То есть, можно сказать, что количество молекул воды за какое-то время при полностью открытом и полузакрытом кранике получилось разное;-). Ну-ка, вспоминаем, что такое сила тока ;-) Кто забыл, напомню - это количество электронов протекающих через поперечное сечение проводника за какой-то промежуток времени . И что у нас стало с этой силой тока? Она уменьшилась!

Делаем вывод:

При увеличении сопротивления сила тока уменьшается.

Итак. Имеем вот такую схему водобснабжения:

Теперь представьте, что вы поливаете огород и вам надо наполнить ведерко с водой из шланга за 10 минут . Ни секундой раньше и не позже! У вас в огороде поток воды бежит примерно вот так:

Допустим, с водобашни у нас идет простой резиновый шланг. Сосед случайно припарковал свой авто прямо на шланге и чуть-чуть придавил его

У вас поток воды стал убывать. Идти ругаться с соседом? Он уже ушел по делам, а ведерко за 10 минут уже наполнить не успеете. Потребуется больше времени. Как же быть? А почему бы нам не открыть краник перед водобашней чуток побольше? А это хорошая идея! Открываем краник на полную катушку и добиваемся, чтобы уровень воды в башне стал больше, чем был до этого (хотя в башнях стоят защиты от переполнения какого-либо максимального уровня, но для примера упустим этот момент).

Но беда не приходит одна. На башне сломалось реле контроля водонасоса! Насос качает воду и не отключается! Башня переполняется и поток воды из шланга с каждой секундой становиться все больше и больше! Что же делать? Мы же переполним наше ведерко за отведенное нам время! Спокуха. Выход есть! Для этого бежим и чуток перекрываем краник, добиваясь, чтобы поток воды из шланга тек также, как и раньше;-).

Теперь проведем аналогию.

Итак, что у нас получается? Сосед придавил шланг, значит увеличил сопротивление . Поэтому сила тока у нас стала меньше. Чтобы силу тока восстановить, мы для этого увеличивали напряжение, то есть уровень воды в башне.

Второй момент:

Уровень воды (напряжение) на водобашне стал увеличиваться из-за того, что насос не отключался и все время качал воду. Поэтому поток воды (сила тока) у нас тоже стала расти. Чтобы выровнять силу тока, мы увеличили сопротивление краника;-), тем самым привели в норму уровень воды в водобашне (напряжение).

Ну-как, увидели закономерность? А вот немецкий физик Георг Ом связал эти три величины между собой и получилась до боли простая формула:

где

I - это сила тока, выражается в Амперах (А)

U - напряжение, выражается в Вольтах (В)

R - сопротивление, выражается в Омах (Ом)

Ну просто, как дважды два, не так ли? Это закон носит свое название в честь его открывателя и называется законом Ома . Это самый-самый важный закон в электронике, и поэтому вы ОБЯЗАНЫ его знать.

§ 16. ЗАКОН ОМА

Соотношение между э. д. с, сопротивлением и силой тока в замкнутой цепи выражается законом Ома, который может быть сформулирован так: сила тока в замкнутой цепи прямо пропорцио­нальна электродвижущей силе и обратно пропорциональна сопро­тивлению всей цепи .

Ток в цепи протекает под действием э. д. с; чем больше э. д. с. источника энергии, тем больше и сила тока в замкнутой цепи. Сопротивление цепи препятствует прохождению тока, следователь­но, чем больше сопротивление цепи, тем меньше сила тока.

Закон Ома можно выразить следующей формулой:

где r - сопротивление внешней части цепи,

r 0 - сопротивление внутренней части цепи.

В этих формулах сила тока выражена в амперах, э. д. с. - в вольтах, сопротивление - в омах.

Для выражения малых токов вместо ампера применяют едини­цу, в тысячу раз меньшую ампера, называемую миллиампером (ма ); 1 а - 1000 ма .

Сопротивление всей цепи:

Если под действием э. д. с. в 1 в в замкнутой цепи протекает ток величиной в 1 а , то сопротивление такой цепи равно 1 ом , т. е. 1 ом =

Закон Ома справедлив не только для всей цепи, но и для любого ее участка.

Если участок цепи не содержит источника энергии, то положи­тельные заряды на этом участке перемещаются из точек более высокого потенциала к точкам более низкого потенциала. Источник энергии затрачивает известную энергию, поддерживая разность потенциалов между началом и концом этого участка. Эта разность потенциалов называется напряжением между началом и концом рассматриваемого участка.

Таким образом, применяя закон Ома для участка цепи, получим:

Закон Ома можно сформулировать следующим образом: сила тока на участке электрической цепи равна напряжению на зажимах этого участка, деленному на его сопротивление .

Напряжение на участке цепи равно произведению силы тока на сопротивление этого участка, т. е. U = Ir .

Из выражения закона Ома для замкнутой цепи получим

где Ir . - падение напряжения в сопротивлении r ., т. е. во внешней цепи, или, иначе, напряжение на зажимах источника энергии (генератора) U,

Ir 0 - падение напряжения в сопротивлении r 0 ., т. е. внутри источника энергии (генератора); оно определяет часть э. д. с, которая расходуется на проведение тока через внутреннее сопротивление источника энергии.

Для измерения силы тока в цепи используется прибор, называе­мый амперметром (миллиамперметром). Напряжение, как указывалось выше, измеряется вольтметром. Условное обозначение ам­перметра и вольтметра показано на рис. 15, а. Для включения амперметра цепь тока разрывается и в месте разрыва концы проводов присоединяются к зажимам амперметра (рис. 15, б). Таким образом, через прибор проходит весь измеряемый ток; такое включение называется последовательным . Вольтметр подключают к началу и к концу участка цепи, такое включение вольтметра называется параллельным . Вольтметр показывает падение напря­жения на данном участке. Если вольтметр подключить к началу внешней цепи - положитель­ному полюсу источника энер­гии и к концу внешней це­пи- к отрицательному по­люсу источника энергии, то он покажет падение напря­жения во всей внешней цепи, которое будет в то же время напряжением на зажимах источника энергии.

Напряжение на зажимах источника энергии (генера­тора) равно разности между э.д.с. и падением напряжения на внутреннем сопротивлении этого источника, т.е.

U=E – Ir 0 (25)

Если уменьшать сопротивление внешней цепи r , то сопротивление всей цепи r + r 0 также уменьшится, а сила тока в цепи увели­чится. С увеличением силы тока падение напряжения внутри источ­ника энергии (Ir 0 ) возрастет, так как внутреннее сопротивление r 0 источника энергии остается неизменным. Следовательно, с умень­шением сопротивления внешней цепи напряжение на зажимах источника энергии также уменьшается. Если зажимы источника энергии соединить проводником с сопротивлением, практически равным нулю, то ток в цепи I = .

Это выражение определяет наибольший ток, который может быть получен в цепи данного источника.

Если сопротивление внешней цепи практически равно нулю, то такой режим называется коротким замыканием .

Для источников энергии с малым внутренним сопротивлением, например для электрических генераторов (электромашин) и кислот­ных аккумуляторов, короткое замыкание весьма опасно -оно мо­жет вывести из строя эти источники.

Короткое замыкание возникает довольно часто, например из-за нарушения изоляции проводов, соединяющих приемник с источни­ком энергии. Лишенные изолирующего покрова металлические (обычно медные) линейные провода при взаимном соприкосновении образуют весьма малое сопротивление, которое по сравнению сопротивлением приемника может быть принято равным нулю.

Для защиты электротехнической аппаратуры от токов коротких замыканий применяют различные предохранительные устройства.

Пример 1. Аккумуляторная батарея с э. д. с. 42 в и внутренним сопротивле­нием 0,2 ом замкнута на приемник энергии, имеющий сопротивление 4 ом . Опре­делить силу тока в цепи и напряжение на зажимах батареи.

Пример 2 . Кислотный аккумулятор имеет э. д. с. 2 в и внутреннее сопротив­ление- r 0 =0,05 ом. При подключении к аккумулятору внешнего сопротивления про­текает ток силой 4 а . Определить сопротивление внешней цепи.

Пример 3. Генератор постоянного тока имеет внутреннее сопротивление 0,3 ом . Определить э. д. с. генератора, если при включении его на приемник энер­гии с сопротивлением 27,5 ом на зажимах генератора устанавливается напряже­ние 110 в .

Силу тока, протекающую в замкнутой цепи, можно найти из следующего выражения:

Э, д. с. генератора равна:

Е=U+Ir=110+4·0,3=111,2 в .

Пример 4. Батарея кислотных аккумуляторов с э. д. с. 220 в и внутренним сопротивлением 0,5 ом оказалась замкнутой накоротко. Определить ток в цепи.

Так как для приведенного в примере типа аккумуляторной батареи при нор­мальном (десятичасовом) разряде ток равен 3,6 а , то ток в 440 а является без­условно опасным для целости батареи.

Георг Симон Ом начал свои исследования вдохновляясь знаменитым трудом Жана Батиста Фурье «Аналитическая теория тепла». В этой работе Фурье представлял тепловой поток между двумя точками как разницу температур, а изменение теплового потока связывал с его прохождением через препятствие неправильной формы из теплоизолирующего материала. Аналогично этому Ом обуславливал возникновение электрического тока разностью потенциалов.

Исходя из этого Ом стал экспериментировать с разными материалами проводника. Для того, чтобы определить их проводимость он подключал их последовательно и подгонял их длину таким образом, чтобы сила тока была одинаковой во всех случаях.

Важно при таких измерениях было подбирать проводники одного и того же диаметра. Ом, замеряя проводимость серебра и золота, получил результаты, которые по современным данным не отличаются точностью. Так, серебряный проводник у Ома проводил меньше электрического тока, чем золотой. Сам Ом объяснял это тем, что его проводник из серебра был покрыт маслом и из-за этого, по всей видимости, опыт не дал точных результатов.

Однако не только с этим были проблемы у физиков, которые в то время занимались подобными экспериментами с электричеством. Большие трудности с добычей чистых материалов без примесей для опытов, затруднения с калибровкой диаметра проводника искажали результаты тестов. Еще большая загвоздка состояла в том, что сила тока постоянно менялась во время испытаний, поскольку источником тока служили переменные химические элементы. В таких условиях Ом вывел логарифмическую зависимость силы тока от сопротивления провода.

Немногим позже немецкий физик Поггендорф, специализировавшийся на электрохимии, предложил Ому заменить химические элементы на термопару из висмута и меди. Ом начал свои эксперименты заново. В этот раз он пользовался термоэлектрическим устройством, работающем на эффекте Зеебека в качестве батареи. К нему он последовательно подключал 8 проводников из меди одного и того же диаметра, но различной длины. Чтобы измерить силу тока Ом подвешивал с помощью металлической нити над проводниками магнитную стрелку. Ток, шедший параллельно этой стрелке, смещал ее в сторону. Когда это происходило физик закручивал нить до тех пор, пока стрелка не возвращалась в исходное положение. Исходя из угла, на который закручивалась нить можно было судить о значении силы тока.

В результате нового эксперимента Ом пришел к формуле:

Х = a / b + l

Здесь X – интенсивность магнитного поля провода, l – длина провода, a – постоянная величина напряжения источника, b – постоянная сопротивления остальных элементов цепи.

Если обратиться к современным терминам для описания данной формулы, то мы получим, что Х – сила тока, а – ЭДС источника, b + l – общее сопротивление цепи .

Закона Ома для участка цепи

Закон Ома для отдельного участка цепи гласит: сила тока на участке цепи увеличивается при возрастании напряжения и уменьшается при возрастании сопротивления этого участка.

I = U / R

Исходя из этой формулы, мы можем решить, что сопротивление проводника зависит от разности потенциалов. С точки зрения математики, это правильно, но ложно с точки зрения физики. Эта формула применима только для расчета сопротивления на отдельном участке цепи.

Таким образом формула для расчета сопротивления проводника примет вид:

R = p ⋅ l / s

Закон Ома для полной цепи

Отличие закона Ома для полной цепи от закона Ома для участка цепи заключается в том, что теперь мы должны учитывать два вида сопротивления. Это «R» сопротивление всех компонентов системы и «r» внутреннее сопротивление источника электродвижущей силы. Формула таким образом приобретает вид:

I = U / R + r

Закон Ома для переменного тока

Переменный ток отличается от постоянного тем, что он изменяется с определенными временными периодами. Конкретно он изменяет свое значение и направление. Чтобы применить закон Ома здесь нужно учитывать, что сопротивление в цепи с постоянным током может отличатся от сопротивления в цепи с током переменным. И отличается оно в том случае если в цепи применены компоненты с реактивным сопротивлением. Реактивное сопротивление может быть индуктивным (катушки, трансформаторы, дроссели) и емкостными (конденсатор).

Попробуем разобраться, в чем реальная разница между реактивным и активным сопротивлением в цепи с переменным током. Вы уже должны были понять, что значение напряжение и силы тока в такой цепи меняется со временем и имеют, грубо говоря, волновую форму.

Если мы схематически представим, как с течением времени меняются эти два значения, у нас получится синусоида. И напряжение, и сила тока от нуля поднимаются до максимального значения, затем, опускаясь, проходят через нулевое значение и достигают максимального отрицательного значения. После этого снова поднимаются через нуль до максимального значения и так далее. Когда говорится, что сила тока или напряжение имеет отрицательное значение, здесь имеется ввиду, что они движутся в обратном направлении.

Весь процесс происходит с определенной периодичностью. Та точка, где значение напряжения или силы тока из минимального значения поднимаясь к максимальному значению проходит через нуль называется фазой.

На самом деле, это только предисловие. Вернемся к реактивному и активному сопротивлению. Отличие в том, что в цепи с активным сопротивлением фаза тока совпадает с фазой напряжения. То есть, и значение силы тока, и значение напряжения достигают максимума в одном направлении одновременно. В таком случае наша формула для расчета напряжения, сопротивления или силы тока не меняется.

Если же цепь содержит реактивное сопротивление, фазы тока и напряжения сдвигаются друг от друга на ¼ периода. Это означает, что, когда сила тока достигнет максимального значения, напряжение будет равняться нулю и наоборот. Когда применяется индуктивное сопротивление, фаза напряжения «обгоняет» фазу тока. Когда применяется емкостное сопротивление, фаза тока «обгоняет» фазу напряжения.

Формула для расчета падения напряжения на индуктивном сопротивлении:

U = I ⋅ ωL

Где L – индуктивность реактивного сопротивления, а ω – угловая частота (производная по времени от фазы колебания).

Формула для расчета падения напряжения на емкостном сопротивлении:

U = I / ω ⋅ С

С – емкость реактивного сопротивления.

Эти две формулы – частные случаи закона Ома для переменных цепей.

Полный же будет выглядеть следующем образом:

I = U / Z

Здесь Z – полное сопротивление переменной цепи известное как импеданс.

Сфера применения

Закон Ома не является базовым законом в физике, это лишь удобная зависимость одних значений от других, которая подходит почти в любых ситуациях на практике. Поэтому проще будет перечислить ситуации, когда закон может не срабатывать:

• Если есть инерция носителей заряда, например, в некоторых высокочастотных электрических полях;
• В сверхпроводниках;
• Если провод нагревается до такой степени, что вольтамперная характеристика перестает быть линейной. Например, в лампах накаливания;
• В вакуумных и газовых радиолампах;
• В диодах и транзисторах.

Л юбая электрическая цепь обязательно содержит в себе источник электрической энергии и ее приемник. В качестве примера рассмотрим простейшую электрическую цепь, состоящую из батарейки и лампочки накаливания.

Батарейка - это источник электрической энергии, лампочка - ее приемник. Между полюсами источника электроэнергии имеется разность потенциалов(+ и -), при замыкании цепи начинается процесс ее выравнивания под действием электродвижущей силы, сокращенно - ЭДС. По цепи протекает электрический ток, совершая работу - нагревая спираль эл.лампочки, спираль начинает светиться.

Таким образом происходит преобразование электрической энергии в энергию тепловую и энергию света.
Электрический ток(J) представляет из себя упорядоченное движение заряженных частиц, в данном случае - электронов.
Электроны имеют отрицательный заряд, и по этому, их движение направлено к положительному(+) полюсу источника питания.

При этом, всегда образуется электромагнитное поле, распостраняясь от (+) к (-) источника(навстречу движению электронов) через электрическую цепь со скоростью света. Традиционно, принято считать, что электрический ток(J) движется от положительного(+) полюса к отрицательному(-).

Упорядоченное движение электронов, через кристаллическую решетку вещества, являющегося проводником не проходит беспрепятственно. Электроны взаимодействуют с атомами вещества, вызывая его нагрев. Таким образом, вещество оказывает сопротивление (R), протекающему через него, электрическому току. И чем больше величина сопротивления, при той же величине тока - тем сильнее нагрев.

Электрическое сопротивление - это величина, характеризующая противодействие электрической цепи (или её участка) электрическому току, измеряется в омах . Электрическое напряжение (U)- величина разности потенциалов источника электрического тока. Электрическое напряжение (U), электрическое сопротивление (R),электрический ток (J) - это основные свойства простейшей электрической цепи, между собой они находятся в определенной зависимости.

Напряжение.
Сопротивление.
Сила тока.
Мощность.

С помощью калькулятора Закона Ома, расположенного выше, можно легко вычислить значения силы тока, напряжения и сопротивления любого приемника электрической энергии. Так же, подставляя значения напряжения и тока, можно определить его мощность, и наоборот.

Например, необходимо узнать ток потребляемый эл. чайником, мощностью 2,2квт.
В графу "Напряжение" подставляем значение напряжения нашей сети в вольтах - 220.
В графу "Мощность", соответственно, вводим значение мощности в ваттах 2200 (2.2квт) Нажимаем кнопку "Узнать силу тока" - получаем результат в амперах - 10. Если далее нажать кнопку "Сопротивление" , можно узнать, в добавок и электрическое сопротивление нашего чайника, во время его работы - 22 ома.

С помощью расположенного выше калькулятора, можно легко расчитать величину общего сопротивления для двух сопротивлений, подключенных параллельно.

Второй закон Кирхгофа гласит: в замкнутой электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений на отдельных участках цепи. Согласно этому закону для схемы изображенной на рисунке ниже можно записать:

R об =R 1 +R 2

Т. е. при последовательном соединении элементов цепи общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений составляющих ее элементов, а напряжение распределяется между ними, пропорционально сопротивлению каждого.
Например, в новогодней гирлянде состоящей из 100 маленьких одинаковых лампочек, каждая из которых рассчитана на напряжение 2,5 вольт, включенной в сеть напряжением 220 вольт, на каждую лампочку будет приходиться 220/100=2,2 вольта.
И, конечно же, при таком раскладе она будет работать долго и счастливо.

Переменный ток.

Переменный ток в отличии от постоянного, не имеет постоянного направления. Например, в обычной бытовой эл. сети 220 вольт 50 герц, плюс с минусом меняются местами 50 раз в секунду. Законы Ома и Кирхгофа для цепи постоянного, тока применимы так же для цепей тока переменного, но только для электрических приемников обладающих активным сопротивлением в чистом виде, т. е. таких, как различные нагревательные элементы и лампочки накаливания.

Причем, все расчеты производятся с действующими значениями тока и напряжения. Действующее значение силы переменного тока численно равно эквивалентной по тепловому действию силе постоянного тока. Действующее значение Jперем.= 0,707*Jпост. Действующее значение Uперем.= 0,707*Uпост. Например в нашей домашней сети действующее значение переменного напряжения - 220 вольт, а максимальное (амплитудное) его значение = 220*(1 / 0,707) = 310 вольт.

Роль законов Ома и Кирхгофа, в повседневной жизни электрика.

Осуществляя свою трудовую деятельность, электрик (абсолютно любой и каждый), ежедневно сталкивается со следствиями этих фундаментальных законов и правил, можно сказать - живет в их реальности. Использует ли он теоретические знания, с большим трудом полученные в различных учебных заведениях, для выполнения повседневных трудовых обязанностей?
Как правило - нет! Чаще всего, просто - напросто, в отсутствии какой либо необходимости, это делать.

Ибо повседневная работа нормального электрика, состоит вовсе не из умственных вычислений, а наоборот - из четких, отточенных годами, физических действий. Нельзя сказать, что думать вовсе не приходиться. Совсем наоборот - ведь последствия необдуманных действий в этой профессии, обходятся порой, весьма дорого.

Иногда, встречаются среди электриков конструктора - любители, они же, чаще всего - рационализаторы. Эти люди, время от времени, используют имеющиеся у них теоретические знания с пользой для дела, разрабатывая и конструируя разнообразные устройства, как в личных целях, так и во благо родного производства. Без знания законов Ома и Кирхгофа, расчеты электрических цепей, составляющих схему будущего устройства совершенно невозможны.

В целом, можно сказать, что законы Ома и Кирхгофа являются в большей степени "инструментом" инженера - конструктора, нежели электромонтера.