§ 40. Электрическое сопротивление проводника. Закон Ома для участка цепи

Если к разным проводникам приложить одинаковое напряжение, силы тока могут оказаться различными. Это означает, что проводники по-разному препятствуют упорядоченному движению зарядов. Такое свойство характеризуют электрическим сопротивлением R. Для исследуемого участка его определяют отношением напряжения к силе тока: R = U/I. Единица сопротивления — ом: сопротивление 1 Ом соответствует току 1 А при напряжении 1 В на концах данного проводника.

При неизменной температуре для многих металлических проводников сила тока прямо пропорциональна напряжению. Увеличение напряжения вдвое приводит к такому же увеличению тока. Эту зависимость выражает закон Ома для участка цепи: I = U/R. При одном и том же напряжении увеличение сопротивления, напротив, уменьшает ток. Закон описывает определённые условия, поэтому нельзя без проверки считать сопротивление любого устройства неизменным: например, сильное нагревание может изменить его значение.

График зависимости силы тока от напряжения для проводника с постоянным сопротивлением представляет прямую, проходящую через начало координат. Чем больше ток при выбранном напряжении, тем меньше сопротивление. Из закона Ома получают формулы U = IR и R = U/I. Например, при сопротивлении 6 Ом и напряжении 12 В ток равен 2 А. Перед расчётом миллиамперы переводят в амперы, а килоомы — в омы либо согласуют используемые единицы.

Причина сопротивления металла связана с взаимодействием движущихся электронов с кристаллической решёткой и другими препятствиями внутри материала. Электроны не просто беспрепятственно ускоряются на всём пути, а передают энергию веществу. Для проверки закона Ома измеряют ток амперметром последовательно, напряжение — вольтметром параллельно проводнику. Затем сравнивают отношение U/I при нескольких значениях напряжения. Важно отличать вычислительную формулу от причины изменения сопротивления: изменение напряжения само по себе не обязательно делает сопротивление больше или меньше.