Как вы знаете, напряжение можно изменить с помощью электрометра, который называют также электростатическим вольтметром. Однако электрометр весьма малочувствительный прибор. Гораздо более чувствительны вольтметры других систем, с устройством которых вы познакомитесь позже. Вольтметр подключается параллельно к тому участку цепи, напряжение на котором надо измерить (рисунок 8).
Рисунок 8 – Включение вольтметра в цепь
Закон Ома для участка цепи без ЭДС. Сопротивление проводника.
Падение напряжения.
Когда по какому-либо участку цепи протекает ток, то между силой тока и напряжением для этого участка существует определенная функциональная зависимость, которую называют вольтамперной характеристикой.
Для металлического проводника вольтамперная характеристика выражается формулой:
.
Отсюда видно, что между I и U должна быть прямо пропорциональная зависимость. Эту зависимость впервые установил опытным путем немецкий ученый Г. Ом.
График зависимости I от U для проводника, как следует из формулы:
,
представляет собой прямую линию (рисунок 1)
Рисунок 1 – Вольтамперная характеристика
Эту зависимость можно выразить формулой
,
(1)
где коэффициент пропорциональности.
.
(2)
Величину g, выражающую зависимость силы тока в проводнике от его рода, размеров и внешних условий, называют проводимостью участка цепи. Проводимость измеряется силой тока, возникающей в проводнике при напряжении на его концах, равном единице.
На практике соотношение (1) чаще записывают в виде
,
(3)
полагая
.
(4)
Величину R называют электрическим сопротивлением. Аналогично тому как трение в механике создает противодействие движению тел, сопротивление проводника создает противодействие направленному движению зарядов и определяет превращение электрической энергии во внутреннюю энергию проводника.
Величина, характеризующая противодействие электрическому току в проводнике, которое обусловлено внутренним строением проводника и хаотическим движением его частиц, называется электрическим сопротивлением проводника. Сопротивление участка цепи (без э.д.с.) измеряется напряжением на этом участке, необходимым для получения в нем тока, равного единице:
.
(4а)
Выведем единицу сопротивления R в СИ:
.
В СИ за единицу сопротивления принимается О м (Ом). Омом называется сопротивление такого участка цепи без э.д.с., по которому течет ток в 1 А при напряжении на его концах в 1В.
Закономерность, найденная Омом для металлических проводников, выражается формулой (3) называется законом Ома для участка цепи без э.д.с: сила тока на участке цепи без э.д.с. прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению:
.
Перепишем формулу закона Ома следующим образом:
(4б)
Физический смысл этого выражения заключается в том, что U – это полная работа, совершаемая электрическим полем при перемещении единичного заряда на данном участке цепи, т. е. израсходованная электрическая энергия на участке цепи при перемещении по нему единичного заряда. На участке цепи без э. д. с, обладающем сопротивлением R, вся эта энергия идет на нагревание проводника, т. е. превращается в его внутреннюю энергию. Подчеркнем еще раз, что это превращение энергии обусловлено сопротивлением, которое действует аналогично трению в механических процессах .
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.