Закон Ома для участка цепи - это базовое знание, которое мы с вами получаем еще в школе. Но зачастую получается так, что мы с вами либо забыли, либо пропустили или банально не понимаем этот закон. В этой статье я постараюсь вам объяснить Закон Ома для участка цепи простым образом, проведя аналогию с водопроводом.
Проводим аналогию
Итак, для того чтобы понять закон Ома давайте проведем аналогию с гидравликой и представим, что:
Напряжение U равно уровню воды в самой обычной водонапорной башне;
Сопротивление R = это отходящая водяная труба;
Сила тока I = некий объем воды протекающий через трубу за определенное время.
Сила тока
Итак, давайте теперь разберемся, что такое сила тока. Для этого представьте колбу, у которой на одной стороне есть три отверстия одного размера, расположенные по вертикали. Если этот сосуд наполнить водой, то из боковых отверстий начнет вытекать вода.
Причем, как видно из рисунка, с самого нижнего отверстия струя воды будет бить дальше всех, а с самого верхнего струя будет самая слабая. Так как наши отверстия идентичные, то сопротивление водному потоку оказывается одинаковое.
За одно и то же время из нижнего отверстия вытечет воды больше, чем с верхнего (так как столб воды «U» оказывает разное давление на отверстия), а объем воды (из вышеописанной аналогии), вытекающий из отверстия за определенное время, есть не что иное, как сила тока «I».
Посмотрите еще раз внимательно на рисунок, не заметили тут определенную закономерность? А она такова: при одинаковом сопротивлении и при возрастании напряжения возрастает и сила тока.
Сопротивление
Итак, давайте теперь разберемся со следующей величиной, а именно силой тока. Вы когда-нибудь видели вот такие штуки:
Наверняка, да, так вот эта водонапорная башня. Ее основное назначение в создании давления в водонапорных трубах. Итак, вы пришли домой и решили помыть руки. Открыв кран на полную, поток воды будет существенным и наврятли вас устроит, и вы с помощью краника отрегулируете поток так, чтобы он был для вас комфортен.
А теперь подумайте, что только что было сделано? А вот что: изменив сопротивление потоку, вы отрегулировали его.
Теперь переносим эту аналогию на электричество. Напряжение остается у нас на постоянном уровне, так как мы не можем никоим образом оказать влияние на нашу с вами водонапорную башню, в которой постоянно поддерживается один и тот же уровень воды благодаря системе насосов.
Открыв кран на максимум, мы с вами пустили поток воды на полную, а закрутив его до нужного нам уровня мы изменили сопротивление потоку. И это привело к тому, что ток воды стал слабым. Получается, что мы путем изменения сопротивления отрегулировали количество протекающей воды за определенный отрезок времени.
Теперь вспоминаем, что такое сила тока. Сила тока – определенное количество электронов, проходящих через поперечное сечение проводника за определенное время.
Итак, получается, что, изменяя сопротивление (при неизменном напряжении), мы с вами можем изменять силу тока.
Напряжение
Давайте рассмотрим простейшую систему водоснабжения, где у вас уже есть возможность управлять водонапорной башней:
Теперь создаем ситуацию: вам нужно заполнить емкость водой за 1 час, причем время строго регламентировано и в большую или меньшую сторону отклоняться нельзя. И тут на ваш шланг (через который заполняется емкость) наступает человек и вы никак не можете его заставить сойти с него.
По факту человек передавивший шланг стал сопротивлением и в результате этого изменился поток воды. Так как вы не можете убрать это сопротивление нужно действовать по-другому, только вопрос как?
А все просто. Достаточно нам увеличить количество воды в водонапорной башне, это увеличит давление воды в трубах и через наш с вами передавленный шланг потечет больший поток воды. Если, открыв на полную кран, наполняющий башню, вы поняли, что наполните емкость быстрее чем за час, то достаточно прикрыть кран. Это снизит уровень воды в башне, что соответственно уменьшит поток через пережатый шланг.
Возвращаемся к электричеству. Итак, человек, передавивший шланг, увеличил сопротивление и по этой причине сила тока у нас уменьшилась. Для ее восстановления мы с вами увеличили напряжение (уровень воды в водонапорной башне).
Закон Ома для участка цепи
Итак, из всего вышеописанного вы заметили определенные закономерности? Так вот, Г. Ом, проводя ряд простейших опытов, выявил эти закономерности между тремя величинами: сила тока, сопротивление и напряжение и вывел следующий закон:
Надеюсь, статья позволила вам понять Закон Ома для участка цепи. Не стесняйтесь оценивать материал пальцем вверх и спасибо за внимание!