Електричний струм. Закон Ома для ділянки кола. Опір

При руху заряджених частинок виникає перенос електричного заряду з одного місця до іншого. Однак, якщо заряджені частинки здійснюють безпорядковий тепловий рух, то заряду не буде. Електричний заряд переміщується через попередній переріз провідника тільки в тому випадку, якщо разом з хаотичним рухом електрони рухаються впорядковано.

Електричним струм –це впорядкований рух електричних зарядів

За напрямок струму вважають напрямок руху позитивно заряджених часток. Якщо струм створен рухом негативно заряджених часток, то напрямом струму вважають протилежним напряму руху часток.

Речовини, у яких можливий такий рух називаються провідниками електрики.

Речовини, які не проводять електричний струм називаються діелектриками.

Струм, який виникає у провідниках, називається струмом провідності.

Умови існування струму:

1. наявність вільних носіїв заряду.

2. наявність електричного поля.

3. замкнене електричне коло.

Якщо в ланцюзі встановлюється електричний струм, то це означає, що через поперечний переріз провідника увесь час переноситься електричний заряд.

Заряд, перенесений в одиницю часу, служить основною кількісною характеристикою струму, називаноюсилою струму.

Сила струму– це скалярна фізична величина, яка дорівнює відношенню заряду Δq, що протікає через поперечний переріз провідника за інтервал часу Δt, до цього інтервалу часу.

Сила струму — величина скалярна. Вона може бути як позитивної, так і негативної. Знак сили струму залежить від того, яке з напрямків уздовж провідника прийняти за позитивне. Сила струму I > 0, якщо напрямок струму збігається з умовно обраним позитивним напрямком уздовж провідника. А якщо ні, то I < 0.

Сила струму залежить від:
1. Заряду, що переноситься кожною частинкою (q₀);
2. Концентрації часток (n);
3. Швидкості спрямованого руху часток (v);
4. площі поперечного перерізу провідника (S).

Якщо сила струму згодом не міняється, то струм називають постійним.

Умови виникнення й існування постійного електричного струму:
1. наявність вільних заряджених часток;
2. на заряджені частки повинні діяти сили, що забезпечують їхнє впорядковане переміщення протягом кінцевого проміжку часу.
Для того щоб у провіднику міг існувати постійний струм провідності, необхідне виконання наступних умов:
а) напруженість електричного поля в провіднику повинна бути відмінна від нуля й не повинна змінюватися із часом;
б) ланцюг постійного струму провідності повинна бути замкненої;
в) на вільні електричні заряди, крім кулонівских сил, повинні діяти неелектростатичні сили, називані сторонніми силами. Сторонні сили можуть бути створені джерелами струму (гальванічними елементами, акумуляторами, електричними генераторами й ін.).

[ І ] = 1 А (ампер)

Ампер – це сила постійного струму, який, проходячи по двох паралельних провідниках нескінченої довжини і зовсім малого поперечного перерізу, розміщених на відстані 1 м один від одного у вакуумі, викликав би між ними силу взаємодії, яка дорівнювала б 2.·10^-7 Н на кожний метр їх довжини.

Експериментально встановлену залежність сили струму I від напруги U і електричного опору R частини кола називають законом Ома для ділянки кола: сила струму I прямо пропорційна напрузі U і обернено пропорційна електричному опору R однорідної ділянки кола:

Величина R називають електричним опором провідника.

Властивість матеріалу провідника перешкоджати проходженню через нього електричного струму називається електричним опором.

Чим більше опір провідника, тим гірше він проводить електричний струм, і, навпаки, чим менше опір провідника, тем легше електричному струму пройти через цей провідник.

Величина обернена опору називається електричною провідністю.

Електричною провідністю називається здатність матеріалу пропускати через себе електричний струм.

Тому що провідність є величина, зворотна опору, те й виражається вона як 1/R, позначається провідність латинською буквою g.

У СІ

[R] = 1 В/А = 1 Ом.

Електричний опір 1 Ом має така ділянка кола, на якій напруга дорівнює 1 В, якщо сила струму 1А

Опір провідника R – це властивість провідника чинити опір струму, який проходить по ньому.

Опір металевого провідника залежить від його розмірів, матуріалу і температури:

де ρ – питомий опір провідника. – це величина, яка чисельно дорівнює опору провідника завдовжки 1 м і поперечним перерізом 1 м² .

Графічну залежність сили струму від напруги називають вольт-амперною характеристикою. Відповідно до закону Ома для провідника з опором R така залежність прямолінійна. Нахил прямої залежить від опору ділянки кола .