Напряжение, сопротивление и закон Ома
Что толкает ток, что ему мешает и простой закон, который их связывает
- сказать, что такое напряжение и как подключается вольтметр;
- объяснить, что такое сопротивление и от чего оно зависит (удельное сопротивление, длина, площадь);
- применять закон Ома I = U / R и преобразовывать его;
- измерять сопротивление с помощью амперметра и вольтметра.
1. Напряжение: толчок на единицу заряда
В прошлой теме вы видели, что ток — это поток заряда, который приводит в движение источник (батарейка или генератор). Но что именно даёт источник? Он даёт энергию каждому заряду, проходящему через него. Напряжение (его называют также разностью потенциалов) показывает, сколько энергии цепь отдаёт каждой единице заряда при её перемещении между двумя точками.
В символах напряжение U равно работе W, совершённой над зарядом, делённой на величину заряда q:
- U — напряжение, измеряется в вольтах (В);
- W — работа (энергия), отданная заряду, в джоулях (Дж);
- q — переместившийся заряд, в кулонах (Кл).
Значит, один вольт — это один джоуль на кулон: 1 В = 1 Дж / 1 Кл. Если у источника напряжение 1,5 В, он отдаёт 1,5 джоуля энергии каждому кулону проходящего заряда. Свежий элемент фонарика — примерно 1,5 В, автомобильный аккумулятор — 12 В, бытовая розетка в Кыргызстане — 220 В.
Напряжение измеряют вольтметром. Вольтметр всегда подключают параллельно — к двум концам изучаемого участка — потому что он сравнивает энергию зарядов по обе стороны. У хорошего вольтметра очень большое внутреннее сопротивление, поэтому он почти не забирает ток себе.