Основные законы
Закон Ома
В популярной форме закон можно сформулировать следующим образом:
чем выше напряжение при одном и том же сопротивлении, тем выше сила тока и, в то же время, чем больше сопротивление участка цепи при одном и том же напряжении, тем меньше сила тока, протекающая через него.
Закон Ома для участка цепи гласит: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.
Закон Ома для участка цепи записывается следующей формулой:
I = U/R.
В настоящее время невозможно себе представить любой самый элементарный расчет основных электрических величин для любой цепи без использования закона Ома.
Закон Ома для полной цепи добавляет понятие электродвижущей силы (ЭДС). ЭДС — это все, что создает электрический ток, сила, которая толкает электроны в одном направлении в течение продолжительного времени. Это могут быть какие-либо химические элементы питания, наподобие батареек и аккумуляторов. Каждый источник электродвижущей силы обладает своим внутренним сопротивлением Rвн
Если мы присоединим к нашему источнику нагрузку Rн, то у нас цепь станет замкнутой и в цепи будет течь ток
А на внутреннем сопротивлении упадет какое-то напряжение, в результате у нас получился делитель напряжения, так как Rн также имеет какое-то свое сопротивление. По закону Ома, чем больше сила тока в цепи, тем больше будет падение напряжения на внутреннем сопротивлении Rвн.
Из закона Ома для участка цепи получаем, что
URвн= IRвн
Uн= IRн
запишем далее
E = URвн + URн
E = IRвн + IRн = I(Rвн +Rн)
I = E/(Rвн +Rн)
Последнее выражение и есть закон Ома для полной цепи
Закон Кирхгофа по току
Сумма токов, втекающих в точку, равна сумме токов, вытекающих из нее (сохранение заряда). Иногда это правило называют законом Кирхгофа для токов. Инженеры любят называть такую точку схемы узлом. Из этого правила вытекает следствие: в последовательной цепи (представляющей собой группу элементов, имеющих по два конца и соединенных этими концами один с другим) ток во всех точках одинаков.
Закон Кирхгофа для напряжений
При параллельном соединении элементов напряжение на каждом из элементов одинаково. Иначе говоря, сумма падений напряжения между точками А и В , измеренная по любой ветви схемы, соединяющей эти точки, одинакова и равна напряжению между точками А и В .
Иногда это правило формулируется так: сумма падений напряжения в любом замкнутом контуре схемы равна нулю (при отсутствии ЭДС).
При присутствии в замкнутой цепи ЭДС по закону Кирхгофа алгебраическая сумма (с учетом знака) падений напряжений на всех ветвях любого замкнутого контура цепи, равна алгебраической сумме ЭДС ветвей этого контура.
ЭДС, создающие ток в контуре, направление которого совпадает с направление обхода контура записываются со знаком «+», в противном случае ЭДС записываются со знаком «-». Напряжения, падающие на элементах цепи записываются со знаком «+», если ток, протекающий через эти элементы совпадает по направлению с обходом контура, в противном случае напряжения записываются со знаком «-».
Закон Джоуля-Ленца
Зависимость тепловой энергии от силы тока в проводнике определяется по закону Джоуля—Ленца. Сформулирован этот закон был в 1841 году английским учёным Д. Джоулем и совершенно отдельно от него в 1842 году известным русским физиком Э. Ленцем. Поэтому он получил своё двойное название — закон Джоуля – Ленца.
При прохождении электрического тока по проводнику количество тепла, выделяемого током в проводнике, прямо пропорционально силе тока, взятой во второй степени, величине сопротивления проводника и времени действия тока.
