Електричний струм. Закон Ома для ділянки кола

Напруга на кінцях ділянки кола, яка складається з двох послідовно з’єднаних провідників з опорами R1 і R2, дорівнює сумі напруг на першому і другому провідниках:

U=U1+U2=IR1+IR2=I(R1+R2).

Позначимо загальний опір ділянки кола, яка складається з двох послідовно з’єднаних провідників, через R. За законом Ома,

U=IR.

Прирівнявши праві частини останніх рівностей, дістанемо:

R=R1+R2.

Звідси можна зробити висновок, що при послідовному з’єднанні провідників їхні опори додаються. Цей висновок також справедливий для довільного числа з’єднаних послідовно провідників.

Для вимірювання сили струму амперметр вмикають у коло послідовно з тим споживачем, силу струму в якому треба виміряти, і через нього проходить весь вимірювальний струм. Але амперметр має певний опір Rа і його вмикання веде до збільшення опору кола, а значить до зменшення сили струму в ньому. Щоб ці зміни сили струму були незначними, амперметр повинен мати дуже малий опір порівняно з опором споживача.Паралельне з’єднання провідників. При послідовному з’єднанні споживачів вихід з ладу одного з них веде до розмикання кола. На практиці значно частіше споживачі з’єднують паралельно. Паралельно підключають до мережі електродвигуни верстатів у цехах заводів і фабрик, електродвигуни трамваїв, усі побутові прилади. Ознакою паралельного з’єдання провідників є розгалуження електричного струму. Електричний струм І у з’єднанні групи провідників з опорами R1, R2 і R3 (мал. 4) розгалужується на три частини І1, І2, І3.У точці В, де сходяться три провідники (таку точку називають вузлом), електричний заряд нагромаджуватися не може, отже, із закону збереження заряду випливає, що сила струму І дорівнює сумі сил струмів І1, І2, І3:

І = І1 + І2 + І3.

Напруга U на всіх провідниках однакова, тому можна записати: U=I1R1=I2R2=I3R3, звідки .

Таким чином, при паралельному з’єднані провідників сили струму в окремих провідниках обернено пропорційні їхнім опорам.

Щоб визначити загальний опір ділянки ВС, яка містить три паралельно з’єднані провідники з опорами R1, R2 і R3, запишемо:

Позначивши загальний опір розгалуження ВС через R, на основі закону Ома можна записати:

.

Прирівнявши праві частини останніх рівностей, дістанемо:

Таким чином, величина, обернена до загального опору паралельного з’єднання провідників, дорівнює сумі величин, обернених до опорів окремих провідників. Цей висновок справедливий для довільного числа паралельно з’єднаних провідників.

Зверніть увагу, що загальний опір при паралельному з’єднані завжди менший за найменший з опорів провідників цього з’єднання. Спробуйте самостійно з’ясувати чому.

Для вимірювання напруги на ділянці кола до неї паралельно підключають вольтметр (мал. 5). Напруга на вольтметрі співпадає з напругою на ділянці кола. При цьому частина струму відгалужується у вольтметр, внаслідок чого зменшується сила струму в ділянці кола (при незмінній силі струму в нерозгалуженому колі). В результаті цього вимірювання напруга на ділянці кола зменшиться. Щоб зробити ці зміни незначними, опір вольтметра має бути в багато разів більшим за опір ділянки кола, на якій вимірюється напруга.