Закони ома

Щ об виміряти електрорушійну силу (е. р. с.) джерела живлення GB електричного кола (рис. 2.2), вольтметр PV1 треба ввімкнути при розімкненому вимикачі SA.

Якщо замкнути вимикач, то в колі, переборюючи опори зовнішньої частини R і внутрішньої частини R₀, виникне струм І.

Частина е. p. c. E, що витрачається на подолання опору R, називається спадом напруги в зовнішній частині кола (U), а вимірюється цей спад вольтметром PV2; друга частина цієї е. р. с, яка витрачається на подолання опору R₀, називається спадом напруги у внутрішній частині кола (U₀). Таким чином,

(2.7)

Для практичних цілей дуже важливо знати залежність між струмом, е. р. с. та опором у колі.

Експериментально встановлено, що зі збільшенням е. р. с. джерела живлення при незмінному опорі в колі струм зростає пропорційно їй; зі збільшенням опору в колі при незмінній є. р. с. струм пропорційно йому зменшується, а при зменшенні опору — збільшується. Для всього кола ці залежності можна виразити таким рівнянням:

(2.8)

Закон Ома для повного кола: сила струму в колі прямо пропорційна е. р. с. джерела живлення й обернено пропорційна сумі опорів зовнішньої та внутрішньої частин кола.

Рівняння (2.8) дійсне не тільки для всього кола, а й для кожної його частини. Якщо розглядати лише зовнішню частину кола, то можна записати

(2.9)

Закон Ома для ділянки кола: сила струму на ділянці кола прямо пропорційна спаду напруги на цій ділянці й обернено пропорційна її опору.

Закон Ома для внутрішньої частини кола матиме такий вигляд:

(2.10)

Сила струму І, як і в кожному нерозгалуженому колі, на всіх ділянках буде однаковою.

Якщо з (2.9) і (2.10) знайти відповідно значення U та U₀, то після підставлення їх у (2.7) дістанемо рівняння

(2.11)

тобто є. р. с у колі дорівнює сумі спадів напруг на його зовнішній та внутрішній частинах кола.

Закон Ома — один з основних законів електротехніки. Він використовується при розрахунках як елементарних кіл, що зустрічаються в практиці заводського електромонтера, так і складних кіл з різними видами навантажень.

РОБОТА ТА ПОТУЖНІСТЬ ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ

У замкненому електричному колі виконується неперервна робота А по переміщенню електричних зарядів Q. На здійснення цієї роботи витрачається енергія W, здобута від джерела живлення.

На підставі формули маємо (2.12)

З (2.1) випливає, що

Тоді (2.13)

Вироблювана в колі енергія W витрачається в його зовнішній частині (струмоприймачі) та внутрішній частині (джерелі живлення), тобто

(2.14)

Енергія, що витрачається в струмоприймачі, (2.15)

Завдяки їй виконується корисна робота (розжарювання волоска електролампи, обертання електродвигуна тощо).

Енергія, що витрачається всередині джерела живлення,

(2.16)

Ця частина енергії на виконання корисної роботи не використовується; вона витрачається на нагрівання джерела живлення.

Робота, виконана за одиницю часу, називається потужністю:

(2.17)

В електричному колі розрізняють потужність джерела живлення (Р), потужність споживача (Р₁) і потужність втрат (Р₀). Відповідно до (2.13), (2.15)-(2.17) маємо

(2.18)

(2.19)

(2.20)

Одиницею потужності в СІ є ват (Вт), причому Ват — невелика одиниця.

Більш поширеною одиницею потужності є кіловат (кВт), який дорівнює 1000 Вт.

Електрична енергія виражається в джоулях. Користуючись (2.17), можна записати

1 Дж = 1 Вт 1 с.