Pro existenci elektrický proud musí existovat uvnitř vodiče elektrické pole a pro existenci pole ve vodiči je nutný potenciálový rozdíl. Rozdíl potenciálů se nazývá napětí. Kromě toho je proud zaměřen na klesající potenciály (proud je podle dohody způsoben pohybem kladných nábojů) a volné elektrony se podle toho pohybují opačná strana. Uvažujme pohyb částic v kovovém vodiči.
Rýže. 1. Pohyb částic v kovovém vodiči
Řekněme, že na koncích určitého úseku vodiče jsou potenciály a , a .
V tomto případě je napětí na úseku (nebo rozdíl potenciálů) rovno .
Experimentálně bylo prokázáno, že čím větší je napětí v oblasti, tím větší proud jí prochází.
Německý vědec Georg Ohm provedl v roce 1826 řadu experimentů a získal vztah, který byl později nazván Ohmův zákon.
Rýže. 2. Georg Ohm
Pro různé vodiče sestrojil tzv. proudově napěťové charakteristiky - grafy závislosti proudu na napětí.
Rýže. 3. Graf závislosti proudu na napětí
V důsledku toho byl objeven lineární vztah mezi proudem a napětím: zvýšením napětí zvýšíme i proud, toto zvýšení je přímo úměrné: .
Jak je však patrné z grafů, koeficient úměrnosti je pro každý vodič jiný. To znamenalo, že každý vodič má určitou míru proudové vodivosti a ta je pro různé vodiče různá. Tato veličina byla tzv elektrický odpor. Označení odporu je R.
Při stejném napětí projdou vodiči s menším odporem větší proud.
Pomocí experimentálních výsledků Ohm formuloval zákon, později nazývaný Ohmův zákon pro úsek řetězce. Ohmův zákon pro část obvodu: Síla proudu pro homogenní vodič v části obvodu je přímo úměrná napětí v této části a nepřímo úměrná odporu vodiče.
Odpor je hlavní charakteristika dirigent. Jaká je povaha odporu? Co určuje lepší nebo horší vodivost proudu vodiči? Faktem je, že elektrony, které se pohybují v kovu pod vlivem elektrické pole, nepohybují se v homogenním médiu, neustále interagují s uzly krystalová mřížka kovu a atomů různých nečistot, zpomaluje. V intervalech mezi nárazy se pohybují rovnoměrně zrychleně.
Rýže. 4. Pohyb elektronů v kovovém vodiči
Vodiče mohou být pevné, kapalné, plynné, plazmové a všechny mají svůj vlastní elektrický odpor.
Po vysvětlení mechanismu odporu je zřejmé, že odpor závisí pouze na vlastnostech vodiče, zejména na materiálu, geometrických rozměrech a teplotě. Co je to za závislost?
V tomto případě je to l - délka vodiče;
S je plocha průřezu vodiče;
Ρ - rezistivita.
Čím delší je vodič, tím větší je jeho elektrický odpor a čím větší je plocha průřezu vodiče, tím nižší je elektrický odpor.
Odpor- tabulková hodnota charakterizující odolnost materiálu ukazuje, jaký odpor má vodič o délce 1 metr, jehož plocha průřezu je 1 m2.
Odporová jednotka - Ohm:
Jednotka odpor: . Podle měrného odporu můžeme posuzovat materiál a způsob jeho použití. Všechny nám známé odpory materiálů jsou shromážděny v tabulce:
Rýže. 5. Odpor kovů
Podle vodivosti jsou všechny materiály rozděleny do tří skupin: vodiče (odpor asi 10 -8 Ohm m), polovodiče (asi 10 -4 -10 2 Ohm m) a izolanty (asi 10 8 -10 17 Ohm m).
Ohmův zákon pro úsek obvodu je důležitý pro výpočet elektrických obvodů.
V další lekci se podíváme na to, jak jsou zapojeny elektrické odpory (rezistory).
- Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fyzika (základní úroveň) - M.: Mnemosyne, 2012.
- Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Fyzika 10. třída. - M.: Ilexa, 2005.
- Myakishev G.Ya., Sinyakov A.Z., Slobodskov B.A. Fyzika. Elektrodynamika. - M., 2010.
Domácí práce
- K výrobě odporu 126 Ohm byl použit niklový drát s plochou průřezu 0,1 mm 2. Jaká je délka tohoto drátu?
- Jak se změní odpor holého drátu, když je přeložen napůl?
- Na čem závisí odpor?
- Internetový portál Kakras.ru ().
- Internetový portál Class-fizika.narod.ru ().
- Internetový portál Uchifiziku.ru ().
- Internetový portál Electromechanics.ru ().
Měření odporu vodiče: R =U/I→ 1 Ohm = 1 V/1 A.
Elektrický odpor (R) je vlastnost elektrického obvodu (vodiče) odolávat elektrickému proudu, který jím protéká, měřeno při konstantní napětí na jeho koncích poměrem tohoto napětí k proudu.
Příroda elektrický odpor založené na elektronických představách o struktuře hmoty: „ztráta“ uspořádaného pohybu volných nabitých částic ve vodiči, když interagují s ionty krystalové mřížky.
Závislost elektrického odporu vodiče na jeho délce (reostaty), průřezu a materiálu. Měrný odpor materiálu vodiče: .
Otázka: Proč závisí odpor vodiče na jeho délce, ploše průřezu a materiálu?
Pro drát = 
, kde je měrná elektrická vodivost.
- (Ohmův zákon v diferenciální formě) - vytváří spojení mezi veličinami pro každý bod vodiče.
Ukázka závislosti odporu vodiče na jeho teplotě (nízké teplo). Teplotní koeficient odporu.
Meze použitelnosti Ohmova zákona.
IV. úkoly:
- Definovat elektrický náboj, procházející průřezem vodiče o odporu 3 Ohmy s rovnoměrným nárůstem napětí na koncích vodiče z 2 V na 4 V po dobu 20 s.
2. Určete plochu průřezu a délku hliníkového vodiče, je-li jeho odpor 0,1 Ohm a hmotnost 54 g.
otázky:
1. Vysvětlete, že odpor drátu závisí na jeho materiálu, délce a ploše průřezu.
2. Jak uříznout kus drátu s odporem 5 ohmů?
3. Délka měděný drát zdvojnásobena protahováním. Jak se změnil její odpor?
4. Proč závisí odpor lidské kůže na jejím stavu, kontaktní ploše, použitém napětí a délce toku proudu?
5. Změní se odpor wolframového vlákna elektrické lampy 120 V, pokud je připojena ke zdroji proudu o napětí 4 V?
6. Výška hráze – elektrické napětí, průtok vody z otvoru u paty hráze - síla proudu. Je tato analogie dobrá?
PROTI. § 54 Př. 10 č. 3
1. Navrhněte návrh a vypočítejte parametry reostatu (materiál drátu, délka, průřez), jehož odpor lze plynule měnit od 0 do 100 Ohmů s maximálním elektrickým proudem do 2 A.
2. Jak se změní odpor drátu při jeho natažení? Pokuste se stanovit tento vztah v mezích pružných deformací. Navrhněte návrh a vypočítejte parametry zařízení (tenzometru) určeného k měření mechanického namáhání.
Dodatečné informace: Tenzoresistivní efekt je změna odporu materiálu během deformace.(nedávno vytvořené materiály z hliníku a křemíku mění svou odolnost při nárazu téměř 900krát).
3. Navrhněte návrh a popište elektrické schéma zařízení pro stanovení závislosti měrného odporu vodiče na teplotě (případně s reostatem).
4. Změřte měrný odpor vody při pokojové teplotě a při teplotě varu.
„Přímá zkušenost je vždy zřejmá a od ní nejkratší čas může mít prospěch."
LABORATORNÍ PRÁCE č. 3 "MĚŘENÍ ODPORU VODIČOVÉHO MATERIÁLU"
CÍL: Naučit studenty měřit měrný odpor materiálu vodiče s danou přesností.
TYP LEKCE: laboratorní práce.
VYBAVENÍ: Proudový zdroj, laboratorní ampérmetr a voltmetr, klíč, reostat, studentské pravítko, vodič na bloku, propojovací vodiče, posuvné měřítko (mikrometr).
PLÁN LEKCE: 1. Úvodní část 1-2 min
2. Úvodní briefing 5 min
3. Dokončení práce 30 minut
4. Domácí úkol 2-3 min
II. Diagram nastavení laboratoře na tabuli. Jak měřit odpor vodiče; plocha průřezu drátu; délka vodiče?
Relativní a absolutní chyba při měření měrného odporu:
III. Dokončení práce.
§ 16. ZÁKON OMA
Vztah mezi e. d, odpor a proudová síla v uzavřeném obvodu je vyjádřena Ohmovým zákonem, který lze formulovat následovně: Síla proudu v uzavřeném obvodu je přímo úměrná elektromotorické síle a nepřímo úměrná odporu celého obvodu.
Proud v obvodu teče pod vlivem e. d.s; tím více e. d.s. zdroj energie, tím větší je proud v uzavřeném okruhu. Odpor obvodu brání průchodu proudu, tedy než větší odpor obvodu, tím nižší je proud.
Ohmův zákon lze vyjádřit následujícím vzorcem:
kde r je odpor vnější části obvodu,
r 0 - odpor vnitřní části obvodu.
V těchto vzorcích je síla proudu vyjádřena v ampérech, např. d.s. - ve voltech, odpor - v ohmech.
Pro vyjádření malých proudů se místo ampéru používá jednotka, která je tisíckrát menší než ampér, nazývaná miliampér ( ma); 1 A - 1000 ma.
Odolnost celého obvodu:
Pokud pod vlivem e. d.s. v 1 PROTI v uzavřeném okruhu protéká proud 1 A, pak je odpor takového obvodu 1 ohm, tj. 1 ohm =
Ohmův zákon platí nejen pro celý obvod, ale i pro jakýkoli jeho úsek.
Pokud část obvodu neobsahuje zdroj energie, pak se kladné náboje v této části pohybují z bodů s vyšším potenciálem do bodů s nižším potenciálem. Zdroj energie vynakládá určité množství energie při zachování rozdílu potenciálů mezi začátkem a koncem tohoto úseku. Tento potenciálový rozdíl se nazývá napětí mezi začátkem a koncem příslušného úseku.
Aplikováním Ohmova zákona na část obvodu tedy získáme:
Ohmův zákon lze formulovat takto: aktuální síla v oblasti elektrický obvod rovno napětí na svorkách této sekce dělené jejím odporem.
Napětí na úseku obvodu se rovná součinu proudu a odporu tohoto úseku, tzn. U = Ir.
Z vyjádření Ohmova zákona pro uzavřený obvod získáme
Kde Ir. - pokles napětí v odporu r tj. ve vnějším obvodu, nebo jinak napětí na svorkách zdroje energie (generátoru) U,
Ir 0 - pokles napětí v odporu r 0., tj. uvnitř zdroje energie (generátoru); definuje část e. d. s, která se vynakládá na vedení proudu skrz vnitřní odpor zdroj energie.
K měření proudu v obvodu slouží zařízení tzv ampérmetr(miliampérmetr). Napětí, jak je uvedeno výše, se měří voltmetrem. Symbol pro ampérmetr a voltmetr je na obr. 15, a. Pro zapnutí ampérmetru je proudový obvod přerušen a v bodě přerušení jsou konce vodičů připojeny ke svorkám ampérmetru (obr. 15, b). Celý měřený proud tedy prochází zařízením; takové inkluzi se říká konzistentní. Voltmetr je připojen na začátek a konec části obvodu toto zapojení voltmetru se nazývá paralelní. Voltmetr ukazuje pokles napětí v dané oblasti. Pokud je voltmetr připojen na začátek 
vnější obvod - na kladný pól zdroje energie a na konec vnějšího obvodu - na záporný pól zdroje energie, pak se projeví pokles napětí v celém vnějším obvodu, který bude zároveň napětí na svorkách zdroje energie.
Napětí na svorkách zdroje energie (generátoru) se rovná rozdílu mezi emf. a úbytek napětí na vnitřním odporu tohoto zdroje, tzn.
U=E – Ir 0(25)
Snížíme-li odpor vnějšího obvodu r, pak odpor celého obvodu r + r 0 se také sníží a proud v obvodu se zvýší. Jak se proud zvyšuje, napětí uvnitř zdroje energie klesá ( Ir 0) se zvýší, protože vnitřní odpor r 0 zdroj energie zůstává nezměněn. V důsledku toho se se snižujícím se odporem vnějšího obvodu snižuje i napětí na svorkách zdroje energie. Pokud jsou svorky zdroje energie spojeny vodičem s odporem téměř rovným nule, pak proud v obvodu I = .
Tento výraz určuje maximální proud, který lze získat v obvodu daného zdroje.
Pokud je odpor vnějšího obvodu prakticky nulový, pak se tento režim nazývá zkrat.
Pro zdroje energie s nízkým vnitřním odporem, například pro elektrické generátory (elektrické stroje) a kyselinové baterie, zkrat Je to velmi nebezpečné – může tyto zdroje deaktivovat.
Ke zkratu dochází poměrně často, například v důsledku poruchy izolace vodičů spojujících přijímač se zdrojem energie. Kovové (obvykle měděné) lineární dráty, zbavené izolačního krytu, tvoří při vzájemném kontaktu velmi malý odpor, který lze ve srovnání s odporem přijímače považovat za rovný nule.
K ochraně elektrického zařízení před zkratovými proudy se používají různá bezpečnostní zařízení.
Příklad 1 Dobíjecí baterie s e. d.s. 42 PROTI a vnitřní odpor 0,2 ohm uzavřeno na přijímač energie s odporem 4 ohm. Určete proud v obvodu a napětí na svorkách baterie.
Příklad 2. Kyselinová baterie má např. d.s. 2 PROTI a vnitřní odpor - r 0 =0,05 ohm Když je k baterii připojen externí odpor, proud 4 A. Určete odpor vnějšího obvodu.
Příklad 3 Generátor stejnosměrný proud má vnitřní odpor 0,3 ohm. Určete e. d.s. generátor, pokud jej při zapnutí na energetický přijímač s odporem 27,5 ohm napětí je na svorkách generátoru nastaveno na 110 PROTI.
Proud tekoucí v uzavřeném okruhu lze zjistit z následujícího výrazu:
E, d.s. generátor se rovná:
E=U+Ir=110+4 0,3=111,2 PROTI.
Příklad 4. Baterie kyselých baterií s e. d.s. 220 PROTI a vnitřní odpor 0,5 ohm se ukázalo jako zkratované. Určete proud v obvodu.
Protože pro typ baterie uvedený v příkladu při běžném (desetihodinovém) vybíjení je proud 3,6 A, pak je proud 440 A je jistě nebezpečné pro integritu baterie.
Zapojení prvků může být sériové, paralelní a smíšené. Pojďme vypočítat hodnoty pro všechny tři možnosti. Pro výpočet hodnot těchto veličin použijeme Ohmův zákon pro část obvodu, známý zákon ze školy: I=U/R; U=I*R; R=U/I.
Jednoduchý obvod
Zde Ohmův zákon pro část obvodu uvažuje parametry jednoho spotřebiče (ať už jde o motor nebo žárovku), který má odpor R. Když se s ní setká elektřina, funguje to. Právě na této bariéře je vytvořen potenciální rozdíl. Vezměme R=10 Ohm jako spotřebitel.
Připojením 9V baterie k R určíme sílu proudu: I=U/R=9/10=0,9 A.
Pokud je známo R, měření já, můžete zjistit, kolik poklesne přes odpor: I*R=0,9*10=9 B. IR volal pokles napětí.
R lze vypočítat měřením napětí na něm a ampérů procházejících přes něj. R=U/I=9B/0,9A=10.
Často je nutné určit příkon R, abychom si byli jisti jeho schopností odvádět teplo generované elektřinou. Spotřeba energie Р=I2*R=0,92A*10=8,1 Hmot. Je nutné zvolit rozptylový výkon ne menší než vypočítaný, jinak bude vycházet kouř. V našem případě volíme standardních 10W, menší má pouze 7,5W.
Paralelní připojení
Nyní zvýšíme obtížnost úseku. Představme si spotřebitele jako R1 (10 Ohm) a R2 (5 Ohm). Hodnota R se změnila a objevily se dvě cesty. Pouze 9 V zůstalo nezměněno. 
Pro výpočet ampér přicházejících do větví potřebujete znát celkové R. Kdy paralelní připojení R se vypočítá pomocí vzorce 1/R = 1/R1+1/R2+1/Rn... Pro dva prvky to vypadá takto: R=R1*R2/(R1+R2); R=10*5/(10+5)=3,3. Vezměte prosím na vědomí: v takovém schématu je výsledné R vždy menší než nejmenší.
Shledáváme I = 9/3,3 = 2,7 A. Celkové R se určí také měřením celkového proudu (měření ukázalo 2,7 A). Pak R=9/2,7=3,3.
Počítejme každou větev zvlášť. Všechny odpory jsou 9 V. Vědět Rn, můžeme vypočítat ampéry větve. Pro první větev - I1=9V/R1=9/10=0,9 A. Za druhé - I2=9V/R2=9V/5=1,8. Důležitý detail: součet proudů všech větví se rovná celkovému proudu. Odtud, I1=I-I2. Hodnoty R1 a R2 jsou určeny na základě ampérů, které do nich proudí, a připojených voltů: R1=9V/I1 atd.
Nyní se podívejme, jak na to zákon reaguje
Sériové připojení zátěže.
Chcete-li najít proud v sériovém obvodu, musíte vědět, kolik je v něm ohmů? Pro danou sekci R najdeme toto: R=R1+R2; R=10+5=15. Definujeme I=U/R; I = 9/15 = 0,6 A. Nyní se pojďme zajímat o úbytek napětí na rezistorech. Na R1 - U1=I*R1=0,6*10=6 V.
Podívejte: 6 V kleslo na R1 a celkem je 9 V. To znamená, že 3 V by měly zůstat na R2 (U2=9B-6B=3B). Podívejme se na zákon: U2=I*R2=0,6A*5=3 V. To je správně.
Cestou jsme se dozvěděli hodnotu potenciálu v bodě A vzhledem k mínus napájení - 3 V. Tento obvod je tzv. dělič napětí: z jednoho dostaneme dva a oba lze použít k napájení dalších obvodů. Samozřejmě musíme vzít v úvahu jejich vstupní data, ale to je na jiný příběh, i když se také neobejdeme bez Ohmova zákona pro část obvodu.
Připojení smíšené zátěže
Smíšené připojení je kombinací paralelního a sériového připojení. Pro výpočty se používá stejný algoritmus, který byl popsán v předchozích verzích. Stačí si větve rozdělit podle vhodných možností.
Následuje Ohmův zákon pro část obvodu
Ohmův zákon pro úplný obvod.
Vyžaduje zahrnutí do výpočtů parametrů zdroj napájení. Nejprve se podívejme na vlastnosti zařízení. Usměrňovač, baterie, galvanický článek (běžná baterie), fotočlánek (základna solární baterie) - všechny zdroje mají vnitřní odpor. V usměrňovači - vinutí transformátoru a související, v baterii - elektrolyt a stupeň vyzařování elektrod. 
Všimli jste si někdy, že nabíjení baterie není řízeno obyčejným voltmetrem, ale zástrčkou? K čemu je tato vidlice? Baterie produkuje volty, ale nejsou plně napájeny: část ( Ir- čtěte níže) spadne na jeho vnitřní bariéru. Zatěžovací vidlice je něco jako náš studovaný obvod, který se skládá z paralelně zapojeného rezistoru a voltmetru. sám není schopen vytvořit pokles vnitřního odporu baterie. Proto je k němu paralelně připojen nízkoodporový bočník, který vytváří Ir. Takto můžeme posoudit úplnost nabíjení. Měřením nabíjení baterie pouze voltmetrem nezískáme požadovaný výsledek, protože ztráta v baterii nebude zohledněna.
To, co je schopen vyrobit jakýkoli generátor, se nazývá elektromotorická síla (EMF) a co vešlo elektrické sítě — Napětí. Množství spolu souvisí následovně: EMF=Ir+IR. r je vnitřní odpor zdroje, zbývající hodnoty jsou nám již známy. Máš odtud: U=EMF-Ir. Tyto dva vzorce definují Ohmův zákon pro celý obvod.
§ 2.4 Napětí na části obvodu. Napětím v určitém úseku elektrického obvodu rozumíme rozdíl potenciálů mezi krajními body tohoto úseku.
Na Obr. 2.5 znázorňuje úsek řetězu, jehož krajní body jsou označeny písmeny A A b. Nechte proud já plyne z bodu A do té míry b(od vyššího potenciálu k nižšímu). Proto potenciál bodu A(φ A ) nad potenciálem bodu b( φ b ) o hodnotu rovnou součinu proudu já pro odpor R: φ A = φ b+ IR.
Podle definice napětí mezi body A A b U ab = φ A - φ b .
Proto, U ab = IR, tj. napětí na odporu se rovná součinu proudu protékajícího odporem a hodnoty tohoto odporu.
V elektrotechnice se potenciálový rozdíl na koncích odporu nazývá buď napětí na odporu nebo pokles napětí. Následně rozdíl potenciálů na koncích odporu, tedy produktu IR, budeme tomu říkat úbytek napětí.
Kladný směr poklesu napětí v libovolném úseku (směr čtení tohoto napětí), označený na obrázcích šipkou, se shoduje s kladným směrem čtení proudu protékajícího daným odporem.
Na druhé straně kladný směr aktuálního počtu já(proud je algebraický skalár) se shoduje s kladným směrem normály k průřezu vodiče při výpočtu proudu pomocí vzorce, kde δ je hustota proudu; - prvek průřezové plochy (blíže viz § 20.1).
Uvažujme otázku napětí v části obvodu obsahující nejen odpor, ale také emf.
Na Obr. 2.6, a, b znázorňuje řezy některých obvodů, kterými protéká proud já. Pojďme najít potenciální rozdíl (napětí) mezi body A A S pro tyto oblasti. A-priory,
U ac = φ A - φ C (2.1)
Vyjádřeme potenciál bodu A prostřednictvím potenciálu bodu S. Při pohybu z bodu S do té míry b proti směru EMF E(obr. 2.6, a) bodový potenciál b se ukáže být nižší (menší) než potenciál bodu S, na hodnotu EMF E: φ b = φ C- E. Při pohybu z bodu S do té míry b podle pokynu EMF E(obr. 2.6, b) bodový potenciál b se ukáže být vyšší (větší) než potenciál bodu S, na hodnotu EMF E: φ b = φ C+ E.
Protože podél úseku řetězu bez Zdroj EMF proud teče z vyššího potenciálu do nižšího, v obou obvodech Obr. Potenciál 2,6 bodu A nad bodový potenciál b na hodnotu úbytku napětí na odporu R: φ A = φ b+ IR. Tedy pro Obr. 2.6, a
φ A = φ C- E+IR ,
U ac = φ A - φ C= IR - E , (2.2)
pro Obr. 2,6, b
φ A = φ C+ E + IR ,
U ac = φ A - φ C= IR + E. (2.2a)
Kladný směr napětí U ac označeno šipkou od A Na S. Podle definice, U ca = φ C - φ A , Proto U ca= - U ac ,T. To znamená, že změna ve střídání (pořadí) indexů je ekvivalentní změně znaménka tohoto napětí. Napětí tedy může být kladné i záporné.