Закон Ома для полной цепи

Позволяет вычислить значение тока в реальной цепи, который зависит не только от номинала сопротивления нагрузки, но и от сопротивления самого источника питания. Другими словами это закон Ома для замкнутой цепи. Рассмотрим физический смысл закона Ома для полной цепи более детально.

Абсолютно любые потребители электрического тока (например, лампы накаливания) вместе с источником тока (ЭДС) образуют замкнутую электрическую цепь. На рисунке ниже как раз показан простейший вариант замкнутой электрической цепи, состоящая из стандартного автомобильного аккумулятора и лампочки со спиралью (представлена на рисунке в виде сопротивления).

Закон Ома для полной цепи определения

Ток, следующий через нагрузку, проходит также и через собственно сам источник тока. Следовательно, протеканию тока, препятствует как собственное сопротивление проводника, так и еще внутреннее сопротивление ЕДС, например в аккумуляторной батареи это сопротивление электролита между пластинами и пограничных слоев электролита и пластин). Поэтому, общее сопротивление замкнутой цепи будет складываться из двух его составляющих.

Сопротивление нагрузки (лампочки накаливания), подключенной к ЭДС, называют внешним сопротивлением, а сопротивление самого источника тока — внутренним. Внутреннее сопротивление обозначается маленькой латинской буквой r.

Если по цепи протекает ток I, то для поддержания его во внешней цепи согласно закону Ома между ее концами должна иметься разность потенциалов, равная (I*R). Но этот же ток идет и по внутренней цепи. Поэтому, для поддержания тока во внутренней цепи, также требуется разность потенциалов между концами сопротивления r. Эта разность равна I*r. Поэтому, ЭДС аккумулятора должна иметь величину:

E=I*r+I*R

Из этой формулы видно, что электродвижущая сила в цепи равна сумме внешнего и внутреннего падений напряжения:

E=I(r+R)

Из этой формулы:

I=E/(r+R)

Эти две формулы выражают закона Ома для полной цепи. В устном варианте его можно озвучит так: сила тока в любой замкнутой цепи прямо пропорциональна ЭДС в цепи и обратно пропорциональна общему сопротивлению цепи. Повторю, что под общим сопротивлением имеется ввиду сумма внешнего и внутреннего сопротивлений.

Закон Ома для неоднородного участка

Простой вариант закон Ома справедлив для так называемого однородного участка цепи, то есть участка, на котором отсутствуют источники тока. Сейчас мы представим вывод формулы более общего соотношения, из которых следует как закон Ома для однородного участка, так и полученный выше закон для полной цепи

Участок цепи считается неоднородным, если на нём имеется собственный источник тока. Иными словами можно сказать, неоднородный участок это участок с ЭДС

На рисунке ниже изображен неоднородный участок, включающий резистор R и источник тока. ЭДС источника равна какому-то значению E его внутреннее сопротивление считаем равным нулю

Сила тока на участке цепи равна I, ток следует от точки a к точке b. Этот ток может быть создан не только одним лишь источником E Так как, рассматриваемый на рисунке участок, как правило, входит в состав более сложной схемы (не показанной на рисунке), а в этой сложной цепи могут иметься и другие источники тока. Поэтому общий ток является результатом совокупного действия всех отдельных источников, имеющихся в схеме. Полный вариант текста можно скачать по зеленой ссылке чуть выше.

Примеры расчета электрической цепи с помощью закона Ома для полной цепи

Необходимо вычислить силу тока в цепи, если известно что сопротивление цепи 11 Ом, а источник подключенный к ней имеет ЭДС 12 В и внутреннее сопротивление 1 Ом.

Источник ЭДС подсоединен к сопротивлению с номиналом 10 Ом с помощью медного провода длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2. Определить силу тока, зная что ЭДС источника 12 В, а внутреннее сопротивление 1,9825 Ом.


Обучающий видеофильм для закрепления полученных знаний по теме закон Ома