Закон Ома
Електричне
опір провідника не залежить від поданого на нього напруги.
Що
таке електричний опір? Простіше за все пояснити це за аналогією з
водопровідної трубою. Уявіть собі, що вода - якась подоба електричного
струму, утвореного спрямованим рухом електронів у провіднику, а напруга --
аналог тиску (напору) води. Опір - це та сила протидії
середовища їх руху, яку електронам або воді доводиться долати, в
внаслідок чого проводиться робота і виділяється теплота. Саме така модель
видавалася в 1820-і роки Георгу Ому, коли він зайнявся дослідженням природи
того, що відбувається в електричних ланцюгах.
В
водопровідної труби все йде так, що чим вище тиск води, тим
відносно велика частка енергії витрачається на подолання опору в
трубах, оскільки в них посилюється турбулентність потоку. З цього виходив Ом,
приступаючи до дослідів з вимірювання залежності сили струму від напруги. І дуже
скоро з'ясувалося, що нічого подібного в електричних провідник не
відбувається: опір речовини електричному струму зовсім не залежить від
прикладеної напруги. У цьому, по суті, і полягає закон Ома, який (для
окремої ділянки ланцюга) записується дуже просто:
U
= IR
де
U - напруга, прикладена до ділянки ланцюга, I - сила струму, а R - електричне
Сьогодні
ми розуміємо, що електрична провідність обумовлена рухом вільних
електронів, а опір - зіткненням цих електронів з атомами
кристалічної решітки (див. Електронна теорія провідності). При кожному такому
зіткненні частина енергії вільного електрона передається атому, який, у
результаті, починає коливатися більш інтенсивно, і в результаті ми спостерігаємо
нагрівання провідника під дією електричного струму. Підвищення напруги в
ланцюга ніяк не позначається на частці теплових втрат такого роду, і співвідношення
напруги та електричного струму залишається постійним.
Однак,
коли Георг Ом експериментально відкрив свій закон, атомна теорія будови
речовини знаходилася в зародковому стані, а до відкриття електрона залишалося
кілька десятиліть. Таким чином, для нього формула U = IR була чисто
експериментальним результатом. Сьогодні ми маємо досить струнку і,
одночасно, складну теорію електропровідності і розуміємо, що закон Ома в його
первозданному вигляді - всього лише грубе наближення. Однак це не заважає нам з
успіхом використовувати його для розрахунку самих складних електричних ланцюгів,
використовуються в промисловості та побуті. Одиниця електричного опору
системи СІ називається Ом на честь цього видатного вченого.
***
Георг Симон ОМ
Georg Simon Ohm, 1789-1854
Німецька
фізик. Народився в Ерлангені в 1789 році (за іншими джерелами - в 1787-м). Закінчив
місцевий університет. Викладав математику і природничі науки. Визнання в
академічних колах отримав досить пізно, лише в 1849 році став
професором Мюнхенського університету, хоча вже в 1827 році опублікував закон,
який тепер носить його ім'я. Крім електрики займався акустикою і
вивченням людського слуху.
Список літератури
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://elementy.ru/
