Сопротивление и закон Ома

Что такое сопротивление

Электроны в проводнике движутся не свободно: они сталкиваются с ионами кристаллической решётки.

Из-за этих столкновений движение тормозится, а проводник нагревается. Свойство проводника мешать току называют электрическим сопротивлением.

Обозначают его буквой R, измеряют в омах. Один ом это сопротивление такого проводника, в котором при напряжении в один вольт идёт ток в один ампер.

Единицу назвали в честь Георга Ома, немецкого учителя физики, который нашёл связь между тремя величинами.

Закон Ома

Ом соединил три величины одной формулой. Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

Проверить это можно опытом. Подключай к одному и тому же резистору одну, две, три батарейки и записывай показания амперметра.

Ток будет расти во столько же раз, во сколько растёт напряжение. Возьми резистор вдвое большего сопротивления, и ток при том же напряжении упадёт вдвое.

Три записи одного закона

Из закона Ома получаются две другие записи. Напряжение равно произведению тока и сопротивления.

Сопротивление равно напряжению, делённому на ток. Так его и находят на практике: измеряют вольтметром и амперметром, а потом делят.

Никакой новой физики в этих записях нет. Это одно и то же равенство, выраженное по-разному.

От чего зависит сопротивление

Опыт с проволоками разной длины и толщины даёт ясный ответ. Сопротивление растёт с длиной и падает с ростом площади сечения.

Третья причина это вещество. Серебро и медь проводят отлично, нихром и константан плохо, и потому из них делают нагреватели.

Свойство вещества описывают удельным сопротивлением. Оно показывает сопротивление проводника длиной метр и сечением квадратный миллиметр.

Влияет и температура. У металлов сопротивление растёт при нагреве, поэтому холодная нить лампы имеет сопротивление в десять раз меньше рабочего.

Из-за этого лампа накаливания чаще всего перегорает в момент включения. По холодной нити проходит бросок тока, и самый тонкий участок не выдерживает.

Реостат

Раз сопротивление зависит от длины, его можно менять на ходу. На этом устроен реостат.

Внутри проволока с большим удельным сопротивлением, намотанная на керамический цилиндр, и подвижный ползунок.

Двигая ползунок, мы меняем длину включённой части и тем самым ток в цепи. Так регулируют яркость лампы и обороты мотора.

Реостат всегда включают последовательно с прибором, ток через который надо изменить.

Короткое замыкание

Если соединить полюса источника проводом почти без сопротивления, ток станет огромным.

Провод раскаляется, изоляция плавится, начинается пожар. Это и есть короткое замыкание.

Защищают цепь предохранителем или автоматическим выключателем. Предохранитель содержит тонкую проволочку, которая перегорает первой и рвёт цепь.

Автомат делает то же самое, но его можно включить обратно после устранения причины.

Ставить вместо предохранителя гвоздь или толстую проволоку смертельно опасно. Защита перестаёт работать, и первым перегорит уже не предохранитель, а скрытая в стене проводка.

Задача с разбором

Спираль электроплитки рассчитана на двести двадцать вольт, а её сопротивление сорок четыре ома.

Найдём ток: двести двадцать делим на сорок четыре и получаем пять ампер. Такой ток выдержит обычная проводка.

Теперь представим, что часть спирали перегорела и замкнулась накоротко, а сопротивление упало до двадцати двух ом.

Ток вырастет до десяти ампер, спираль перегреется, и сработает автомат. Именно поэтому неисправный прибор нельзя включать снова.

Что такое ток и напряжение и как их измеряют, разобрано в уроке «Сила тока и напряжение». Как ведут себя несколько проводников вместе, объясняет урок «Соединения проводников».