Якщо порівняти з водою, то на картинці добре видно: при підвищенні рівня води (підвищується напруга) із греблі витікає більше води (збільшується струм).
Як бачите, є зростаюча напруга (рівень води) з постійним опором (положення шлюзу в греблі). Висновок: збільшення напруги призводить до перебігу більшого струму при тому самому опорі.
Розглянемо інший приклад. На цей раз рівень води (напруга) буде постійним. Зміниться тільки ступінь відкриття шлюзу в греблі (опір)
На цей раз ми можемо помітити, що при постійній напрузі струм, що протікає через даний елемент, залежить від його опору. Висновок: струм обернено пропорційний опору (що менше опір, тим більше струму протікатиме в ланцюгу).
З дослідів встановлено, що сила струму в однорідній ділянці електричного кола прямо пропорційна напрузі на цій ділянці й обернено пропорційна опору цієї ділянки. Цю залежність уперше експериментально встановив у 1826 р. німецький учений Георг Ом, і вона отримала назву «закон Ома».
а б
Дослід зі встановлення залежності між силою струму і напругою: а) схема досліду, б) графічне представлення результатів досліду.
Усе те, що ви дізналися про залежність сили струму в провіднику від напруги на його кінцях, справджується і для ділянки кола, яка містить будь-яку кількість провідників. Отже, закон Ома для ділянки кола:
Сила струму в ділянці кола прямо пропорційна напрузі на кінцях цієї ділянки та обернено пропорційна електричному опору цієї ділянки кола.
Закон Ома — один із найважливіших фізичних законів, і переважна більшість розрахунків електричних кіл ґрунтується саме на ньому.
Георг Ом після виходу книжки «Теоретичні дослідження електричних кіл», у якій він виклав свій закон, написав, що «рекомендує її добрим людям з теплим почуттям батька, не осліпленого мавпячою любов’ю до дітей, але який вдовольняється вказівкою на відкритий погляд, з яким його дитина дивиться на злий світ». Світ насправді виявився для нього злим, і вже через рік після виходу його праці в одному з журналів була опублікована стаття, у якій роботи Ома було піддано нищівній критиці. «Той, хто побожними очима дивиться на всесвіт, - говорилося в статті, - повинен відвернутися від цієї книжки, що є плодом непоправних оман, які переслідують єдину мету - применшити велич природи».
Злісні й безпідставні нападки на Ома не пройшли безслідно. Теорію Ома не прийняли. І замість продовження наукових досліджень він повинен був затрачати час і енергію на полеміку зі своїми опонентами. В одному зі своїх листів Ом написав: «Народження “Електричних кіл” принесло мені невимовні страждання, і я готовий проклясти час їхнього зародження».
Але це були тимчасові труднощі. Поступово теорія Ома здобула повного визнання у світі науки. Закон Ома вніс таку ясність у правила розрахунку струмів і напруг в електричних колах, що американський учений Дж. Генрі, довідавшись про відкриття Ома, не стримався від вигуку: «Коли я перший раз прочитав теорію Ома, то вона мені здалася блискавкою, що раптом освітила кімнату, занурену в морок».
Запитання для самоперевірки
1. Яка залежність існує між силою струму і напругою на ділянці кола за умови постійного опору?
2. Як залежить сила струму від опору?
Приклад розв'язування задачі
Задача. Яку напругу потрібно прикласти до кінців ділянки кола опором 10 Ом, щоб у ділянці проходив струм 2 А?
Задачі
1. Укажіть, як зміниться сила струму в провіднику, якщо напругу на його кінцях збільшити у 2 рази.
2. Укажіть як зміниться сила струму на ділянці кола, якщо електричний опір ділянки кола зменшити у 3 рази.
3. Визначте силу струму в провіднику опором 4 Ом, якщо електрична напруга на його кінцях становить 10 В.
4. Визначте напругу на затискувачах електричної лампи під час проходження по ній струму 0,05 А, якщо при напрузі 220 В сила струму в ній дорівнює 0,1 А.
5. У провіднику, до кінців якого прикладено напругу 12 В, протягом 5 хв пройшов заряд 60 Кл. Визначте опір провідника.
6. Сила струму, який тече в спіралі кип’ятильника, дорівнює 1,5 А. Визначте напругу на спіралі, якщо її опір становить 150 Ом.
7. При напрузі на затискувачах резистора 220 В сила струму в ньому становить 5 А. Чому дорівнюватиме сила струму в резисторі, якщо напругу зменшити в чотири рази?
8. У провіднику за 30 хв проходить електричний заряд 1800 Кл. Визначте опір провідника, якщо напруга на ньому 12 В.
9. Користуючись показами приладів, визначте опір електричної лампи.
10. Якщо в електричному колі замкнути ключ, то стрілка амперметра розміститься так, як показано на рисунку. Визначте ціну поділки шкали амперметра.
11. Користуючись показниками приладів, зображених на рисунку, визначте опір електричної лампи.
12. Користуючись графіком, визначте опір провідників 1 і 2. Зробіть висновок про характер залежності між опором провідника і кутом нахилу графіка.
Мета роботи: навчитися вимірювати опір провідника за допомогою вольтметра і амперметра.
Обладнання. 1. Батарея з трьох елементів (або лабораторне джерело живлення). 2. Два провідники (резистори). 3. Амперметр. 4. Вольтметр. 5. Ключ. 6. З’єднувальні дроти.
Подивіться, як формула закону Ома співвідноситься з простою схемою. Регулюйте напругу і опір і подивіться на зміну струму відповідно до закону Ома. Розміри символів у рівнянні змінюються, щоб відповідати схемі.
Передбачте, як змінюється струм, коли опір в колі незмінний, а напруга змінюється.
Передбачте, як буде змінюватися струм,коли напруга в колі незмінна, а опір змінюється.