В § 8-и мы начали знакомство с физической величиной «электрическое сопротивление». Продолжим его – проделаем опыт. Нам потребуются источник электроэнергии, амперметр, вольтметр, реостат и два резистора (две нихромовые спирали) с различными сопротивлениями.

Соберём цепь, как показано на рисунке слева или на схеме в конце параграфа. Перемещая движок реостата, поочерёдно установим значения силы тока 0,4 А, 0,6 А, 0,8 А, 1 А. Запишем показания амперметра и вольтметра в таблицу. Повторим опыт, заменив резистор, и дополним таблицу:

Закономерность в том, что вне зависимости от значений напряжения и силы тока их частное остаётся постоянным для каждого резистора. Проверьте: после деления каждого числа строки (U, В) на расположенное над ним число строки (I, А) получаются одинаковые результаты во всех колонках левой половины таблицы: 4 В/А и во всех колонках правой половины таблицы: 6 В/А. Это показывает, что величина R является характеристикой именно изучаемого участка цепи – резистора.

Заметим, что эта закономерность всегда справедлива для металлических проводников в твёрдом или жидком состоянии; для других проводников она справедлива не всегда. Однако величину R, равную отношению U/I, всегда называют электрическим сопротивлением проводника независимо от его материала и состояния, а 1 В/А называют 1 Ом. Следовательно, 1 Ом – сопротивление такого проводника, в котором возникнет ток 1 А, если на концах проводника напряжение 1 В.

1. Для проведения опыта и измерений соединим приборы ...
2. Изменяя на реостате положение его движка, ...
3. Меняя силу электрического тока в цепи, мы ...
4. Чтобы завершить опыт, проделаем его ещё раз, ...
5. Каким образом мы обнаружим закономерность?
6. В чём заключается обнаруженная закономерность?
7. О чём свидетельствует эта закономерность?
8. Каковы границы применимости этой закономерности? Она ...
9. Что называют электрическим сопротивлением проводника?
10. Что в физике называют одним омом?

Связь между величинами U, I, R обычно записывается в виде формулы, известной как закон Ома для участка цепи:

Чтобы выяснить, как следует прочитать эту формулу, вспомним знания по алгебре о видах пропорциональности величин.

Из первой строки следует: при постоянном сопротивлении величина ¹/_R тоже постоянна, поэтому сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах участка цепи. Из второй строки: при постоянном напряжении сила тока обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи. Объединяя это, получаем формулировку закона Ома для участка цепи: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

Примечание. С точки зрения алгебры, формулу закона Ома можно записать в такой форме: U=I·R. Применим её для изучения цепи, изображённой на схеме. Допустим, клеммы A и B присоединены к источнику с напряжением 10 В, однако вольтметр позволяет измерить напряжение не более 6 В (см. рисунок в начале параграфа). Поэтому нам нужно создать падение напряжения на реостате на 4 В или более. Как это сделать? Чем правее мы смещаем движок, тем больше сопротивление реостата, и, согласно формуле U=I·R, больше напряжение на реостате, которое и называют падением напряжения. В результате на резисторе напряжение снижается и может стать менее 6 В, что нам и нужно.

11. Закон Ома для участка цепи выражает ...
12. Частное от деления напряжения на участке цепи на его сопротивление – это ...
13. Частное от деления напряжения на участке цепи на силу тока в нём – это ...
14. В алгебре прямая пропорциональность величин записывается: ...
15. В алгебре обратная пропорциональность величин записывается: ...
16. Прямая пропорциональность силы тока напряжению наблюдается ...
17. Обратная пропорциональность силы тока сопротивлению наблюдается ...
18. Сформулируйте закон Ома с точки зрения алгебры.
19. Поскольку верхний предел измерения вольтметра 6 В, а напряжение источника 10 В, ...
20. Как возникает падение напряжения при перемещении движка реостата?