Сила тока, закон Ома, сопротивление, соединения, работа и мощность тока
Постоянный электрический ток — упорядоченное движение зарядов в проводнике. Сила тока равна заряду, прошедшему через поперечное сечение проводника за единицу времени: I=tq (единица — ампер, А). Закон Ома для участка цепи: I=RU; для полной цепи: I=R+rε (ε — ЭДС, r — внутреннее сопротивление источника). Сопротивление проводника: R=Sρ⋅l. При последовательном соединении R=R1+R2, ток через все сопротивления одинаков; при параллельном R1=R11+R21, напряжение на каждой ветви одинаково. Работа тока: A=U⋅I⋅t, мощность: P=U⋅I=I2⋅R=RU2, количество теплоты, выделяемой в проводнике, по закону Джоуля–Ленца: Q=I2⋅R⋅t. Пример: R1=3 Ом и R2=6 Ом соединены параллельно, общее напряжение U=12 В. Общее сопротивление: R1=31+61=21, R=2 Ом; общий ток I=RU=212=6 А.
Ключевые термины
Сила тока (I) — Заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за единицу времени: I=tq. Единица — ампер (А).
Напряжение (U) — Разность потенциалов между двумя точками цепи. Единица — вольт (В).
Сопротивление (R) — Противодействие проводника прохождению тока: R=Sρ⋅l. Единица — ом (Ом).
Закон Ома — Для участка цепи ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению: I=RU.
ЭДС (ε) — Величина, характеризующая работу сторонних сил источника по разделению зарядов; для полной цепи I=R+rε.
Мощность тока (P) — Работа, совершаемая током за единицу времени: P=U⋅I=I2⋅R=RU2. Единица — ватт (Вт).
Основные величины и формулы постоянного тока
Величина
Обозначение
Формула
Единица
Сила тока
I
I=tq
А
Закон Ома (участок)
I
I=RU
А
Закон Ома (полная цепь)
I
I=R+rε
А
Сопротивление
R
R=Sρ⋅l
Ом
Работа тока
A
A=U⋅I⋅t
Дж
Мощность тока
P
P=U⋅I=I2⋅R=RU2
Вт
Теплота Джоуля–Ленца
Q
Q=I2⋅R⋅t
Дж
Дж (джоуль) — единица энергии/работы; Вт (ватт) — единица мощности.
Сравнение последовательного и параллельного соединений
Характеристика
Последовательное
Параллельное
Общее сопротивление
R=R1+R2
R1=R11+R21
Ток
Одинаков везде
Делится по ветвям
Напряжение
Делится по сопротивлениям
Одинаково в каждой ветви
При последовательном соединении I постоянен, при параллельном — U постоянно.
✎Общий ток при параллельном соединении
1Дано: R1=3 Ом, R2=6 Ом соединены параллельно, U=12 В.