ЗАКОН ОМА

теория для сдачи экзамена

Привет! Это «СамРешу» — школа, где мы учимся понимать, а не зубрить. Сегодня разбираем Закон Ома. Звучит страшно? На самом деле это просто формула, которая связывает всю электрику воедино. Поймёшь её — поймёшь, как работает половина раздела.
ТРИ ГЛАВНЫХ ПОНЯТИЯ

Напряжение (U) — это «насос», который толкает ток. Измеряется в вольтах (В).
Сопротивление (R) — это то, что мешает току течь свободно, как камни в трубе. Измеряется в омах (Ом).
Сила тока (I) — это сколько «воды» (заряда) протекает через проводник за секунду. Измеряется в амперах (А).
Закон Ома для участка цепи (основной)

Представь себе кусок провода с лампочкой (это и есть участок цепи). Закон Ома для этого случая звучит так:
Сила тока (I) прямо пропорциональна напряжению (U) и обратно пропорциональна сопротивлению (R).

В виде формулы это выглядит просто:
Исходя из формулы:

  • Если увеличить напряжение (воткнуть лампочку в розетку 220В вместо батарейки 12В) — ток резко вырастет, и лампочка, скорее всего, перегорит.
  • Если увеличить сопротивление (поставить более мощный резистор) — ток упадёт, лампочка будет гореть тусклее.

Эту формулу нужно знать наизусть. И уметь её переворачивать, чтобы находить напряжение или сопротивление.

От чего зависит сопротивление? Разбираем формулу

Сопротивление зависит от того, из чего сделан проводник и как он выглядит. Представь трубу с камнями:
  • Длина трубы (l). Чем длиннее труба, тем сложнее воде пробиться. Чем длиннее проводник, тем выше его сопротивление.
  • Ширина трубы (S). Чем труба шире, тем легче течь. Чем толще проводник (больше площадь сечения), тем его сопротивление меньше.
  • Тип камней (ρ). Гладкие морские камушки воду пропускают лучше, чем острые строительные. Для каждого материала есть своё «удельное сопротивление» (ρ). У серебра и меди оно очень маленькое (отличные проводники), а у резины — огромное (изолятор).
  • Вот формула, которая это описывает:

РЕЗИСТОРЫ И РЕОСТАТЫ

В задачах и в жизни нам нужны приборы, которые создают нужное сопротивление.
Резистор — это элемент с постоянным сопротивлением. Он нужен, чтобы ограничить ток и не спалить светодиод. На схемах его рисуют как прямоугольник или зигзаг.
Реостат — это резистор, у которого можно менять сопротивление (крутилка яркости света или громкости звука). Работает он за счёт изменения длины проводника, по которому идёт ток.
резистор на схеме
резистор в жизни
реостат на схеме
реостат в жизни

Закон Ома для полной цепи

До этого мы рассматривали просто кусок провода. Но в реальной цепи есть ещё и источник тока (батарейка, аккумулятор). У любого реального источника есть своё внутреннее сопротивление (r).
Когда цепь замыкается, ток идёт и через нагрузку (например, лампочку с сопротивлением R), и через сам источник (r). Закон для полной цепи выглядит так:






  • ε (ЭДС) — это электродвижущая сила источника. Грубо говоря, то же, что и напряжение на клеммах батарейки, когда она ни к чему не подключена. Измеряется тоже в вольтах.
  • R — сопротивление внешней цепи (наша лампочка).
  • r — внутреннее сопротивление источника.
Почему это важно? Именно из-за внутреннего сопротивления батарейки «садятся». Когда ты подключаешь мощную нагрузку (R маленькое), ток в цепи большой, напряжение на нагрузке падает, и света от фонарика почти нет.

РЕШАЕМ ЗАДАЧИ САМОСТОЯТЕЛЬНО

Задача 1. Базовая.
Найти силу тока в лампочке, если её включили в сеть 220 В, а её сопротивление равно 880 Ом.
Решение:
Просто берём закон Ома для участка цепи.
I = U / R = 220 / 880 = 0,25 А.

Задача 2. С поиском сопротивления.
Найти силу тока в лампочке, если напряжение 220 В, длина нити накала 0,5 м, площадь сечения 0,01 мм², а удельное сопротивление материала нити — 1,05 Ом·мм²/м.
Решение:
  1. Сначала по формуле находим сопротивление самой нити: R = ρ * (l / S) = 1,05 * (0,5 / 0,01) = 52,5 Ом.
  2. Теперь находим ток: I = U / R = 220 / 52,5 ≈ 4,2 А.

Задача 3. Найти материал проводника (олимпиадный уровень).
Лампа включена в сеть 220 В. Сила тока в цепи 8,8 А. Длина нити 0,5 м, площадь сечения 0,01 мм². Из какого материала сделана нить?
Решение:
  1. Из закона Ома находим сопротивление нити: R = U / I = 220 / 8,8 = 25 Ом.
  2. Из формулы сопротивления выражаем удельное сопротивление: ρ = R * (S / l) = 25 * (0,01 / 0,5) = 0,5 Ом·мм²/м.
  3. Сверяемся с таблицей. Удельное сопротивление 0,5 Ом·мм²/м соответствует константану (сплаву никеля и меди).
Вот так, шаг за шагом, можно распутать любую задачу на закон Ома. Главное — понимать логику, а не просто подставлять цифры. Если хочешь научиться так же легко решать и другие темы — заглядывай в наши курсы. Мы научим тебя самому разбираться в самой хитрой физике и математике.
Все материалы защищены авторскими правами.
Made on
Tilda