Зависимость силы тока от напряжения. Электрическое сопротивление

Различные действия тока, такие как нагревание проводника, магнитные и химические действия, зависят от силы тока. Изменяя силу тока в цепи, можно регулировать эти действия. Но чтобы управлять током в цепи, надо знать, от чего зависит сила тока в ней.







Мы знаем, что электрический ток в цепи — это упорядоченное движение заряженных частиц в электрическом поле. Чем сильнее действие электрического поля на эти частицы, тем, очевидно, и больше сила тока в цепи.

Но действие поля характеризуется физической величиной — напряжением (§ 39). Поэтому можно предположить, что сила тока зависит от напряжения. Установим эту зависимость на опыте.

На рисунке 68, а изображена электрическая цепь, состоящая из источника тока, амперметра, спирали из никелиновой проволоки (проводника), ключа и параллельно присоединённого к спирали вольтметра. На рисунке 68, б показана схема этой цепи (прямоугольником условно обозначен проводник).

Замыкают цепь и отмечают показания приборов. Затем присоединяют к первому источнику второй такой же источник питания и снова замыкают цепь. Напряжение на спирали при этом увеличится вдвое, и амперметр покажет вдвое большую силу тока. При трёх источниках напряжение на спирали увеличивается втрое, во столько же раз увеличивается сила тока.

Таким образом, опыт показывает, что во сколько раз увеличивается напряжение, приложенное к одному и тому же проводнику, во столько же раз увеличивается сила тока в нём. Другими словами, сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника.

На рисунке 69 показан график зависимости силы тока в проводнике от напряжения между концами этого проводника.

На графике в условно выбранном масштабе по горизонтальной оси отложено напряжение в вольтах, а по вертикальной — сила тока в амперах.

Электрическое сопротивление проводников. Единицы сопротивления.

Включая в электрическую цепь какого-нибудь источника тока различные проводники и амперметр, можно заметить, что при разных проводниках показания амперметра различны, т. е. сила тока в данной цепи различна. Так, например, если вместо железной проволоки АВ (рис. 70) включить в цепь такой же длины и сечения никелиновую проволоку CD, то сила тока в цепи уменьшится, а если включить медную EF, то сила тока значительно увеличится.

Вольтметр, поочерёдно подключаемый к концам этих проводников, показывает одинаковое напряжение. Значит, сила тока в цепи зависит не только от напряжения, но и от свойств проводников, включённых в цепь. Зависимость силы тока от свойств проводника объясняется тем, что разные проводники обладают различным электрическим сопротивлением.

Электрическое сопротивление — физическая величина. Обозначается оно буквой R.

За единицу сопротивления принимают 1 ом — сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах 1 вольт сила тока равна 1 амперу. Кратко это записывают так:

Применяют и другие единицы сопротивления: миллиом (мОм), килоом (кОм), мегаом (МОм).

1 мОм = 0,001 Ом;

1 кОм = 1000 Ом;

1 МОм = 1 000 000 Ом.

В чём причина сопротивления? Если бы электроны в проводнике не испытывали никаких помех в своём движении, то они, будучи приведены в упорядоченное движение, двигались бы по инерции неограниченно долго. В действительности электроны взаимодействуют с ионами кристаллической решётки металла. При этом замедляется упорядоченное движение электронов и сквозь поперечное сечение проводника проходит за 1 с меньшее их число. Соответственно уменьшается и переносимый электронами за 1 с заряд, т. е. уменьшается сила тока. Таким образом, каждый проводник как бы противодействует электрическому току, оказывает ему сопротивление.

Причиной сопротивления является взаимодействие движущихся электронов с ионами кристаллической решётки.

Разные проводники обладают различным сопротивлением из-за различия в строении их кристаллической решётки, из-за разной длины и площади поперечного сечения.

 Домашнее задание:
I. Учить §§ 42 – 43.
II. Ответить на вопросы:
1. Как на опыте показать зависимость силы тока от напряжения?
2. Как зависит сила тока в проводнике от напряжения на концах проводника?
3. Какой вид имеет график зависимости силы тока от напряжения? Какую зависимость между величинами он отражает?

4. Как на опыте показать, что сила тока в цепи зависит от свойств проводника?
5. Что принимают за единицу сопротивления проводника? Как её называют?
6. Какие единицы сопротивления, кроме ома, используют?
7. В чём причина сопротивления?
III. Решить упражнение 27.
1. При напряжении на концах участка цепи, равном 2 В, сила тока в проводнике 0,4 А. Каким должно быть напряжение, чтобы в том же проводнике сила тока была 0,8 А?
2. При напряжении на концах проводника 2 В сила тока в проводнике 0,5 А. Какой будет сила тока в проводнике, если напряжение на его концах увеличится до 4 В; если напряжение на его концах уменьшится до 1 В?
IV. Решить упражнение 28.
1. Начертите схему цепи, изображённой на рисунке 70, и объясните опыт, проведённый по данному рисунку.
2. Выразите в омах значения следующих сопротивлений: 100 мОм; 0,7 кОм; 20 МОм.
3. Сила тока в спирали электрической лампы 0,5 А при напряжении на её концах 1 В. Определите сопротивление спирали.