4.8. Электрический ток. Закон Ома В итоге в вожатом возникает кратковременное перемещение вольготных зарядов. Этот процесс закончится тогда, когда собственное электрическое поле зарядов, возникших на поверхности проводника, не скомпенсирует целиком внешнее поле. Результирующее электростатическое поле внутри проводника равновелико нулю (см. § 4.5). Однако, в проводниках может при установленных обстоятельствах возникнуть непрерывное упорядоченное движение вольготных носителей электрического заряда. экое движение называется электрическим током. За течение электрического тока установлено течение движения позитивных вольготных зарядов. Для существования электрического тока в вожатом необходимо создать в нем электрическое поле. Количественной мерой электрического тока предназначается – скалярная плотская размеры, равновеликая касательству заряда Δ , перевариваемого сквозь поперечное сечение проводника (рис. 4.8.1) за интервал времени Δ , к этому интервалу времени: Если мощность тока и его течение не модифицироваются со временем, то эдакий ток называется непрестанным . В интернациональной системе единиц СИ мощность тока измеряется в амперах (А). кол измерения тока устанавливается по магнитному взаимодействию двух параллельных проводников с током (см. § 4.16). всегдашний электрический ток может быть создан токмо в сомкнутой цепи, в коей безвозбранные носители заряда циркулируют по сомкнутым траекториям. Электрическое поле в различных точках эдакий цепи неизменно во времени. следственно, электрическое поле в цепи беспрестанного тока располагает норов схваченного электростатического поля. однако при перемещении электрического заряда в электростатическом поле по сомкнутой траектории, труд электрических сил равновелика нулю (см. § 4.4). посему для существования беспрестанного тока необходимо наличность в электрической цепи устройства, способного основывать и поддерживать разности потенциалов на участках цепи за счет работы сил неэлектростатического происхождения. экие устройства называются родниками беспрестанного тока. силы неэлектростатического происхождения, функционирующие на безвозбранные носители заряда со сторонки родников тока, называются сторонними силами. натура сторонних сил может быть разной. В гальванических элементах или аккумуляторах они возникают в итоге электрохимических процессов, в генераторах беспрестанного тока сторонние силы возникают при движении проводников в магнитном поле. ключ тока в электрической цепи режется ту же роль, что и насос, какой необходим для перекачки жидкости в сомкнутой гидравлической системе. Под деянием сторонних сил электрические заряды передвигаются внутри ключа тока против сил электростатического поля, благодаря чему в сомкнутой цепи может поддерживаться всегдашний электрический ток. При перемещении электрических зарядов по цепи беспрестанного тока сторонние силы, функционирующие внутри родников тока, совершают работу. плотская размеры, равновеликая касательству работы от негативного полюса ключа тока к позитивному к величине этого заряда, прозывается электродвижущей насильно ключа (ЭДС): таковым образом, ЭДС определяется работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного позитивного заряда. Электродвижущая мощность, точно и разность потенциалов, измеряется в вольтах (В). При перемещении единичного позитивного заряда по сомкнутой цепи беспрестанного тока труд сторонних сил равновелика сумме ЭДС, орудующих в этой цепи, а труд электростатического поля равновелика нулю. Цепь беспрестанного тока можно разнести на обусловленные участки. Те участки, на каких не орудуют сторонние силы (то рубать участки, не кормящие родников тока), называются однородными . Участки, подсоединяющие родники тока, называются неоднородными . При перемещении единичного позитивного заряда по кое-какому участку цепи работу совершают точно электростатические (кулоновские), таково и сторонние силы. труд электростатических сил равновелика разности потенциалов Δφ между начальной (1) и конечной (2) точками неоднородного участка. труд сторонних сил равновелика по определению электродвижущей силе , орудующей на настоящем участке. посему сдобная труд равна установлено звать усилием на участке цепи 1–2. В случае однородного участка усилие равновелико разности потенциалов: Немецкий физик Г. Ом в 1826 году экспериментально учредил, что мощность тока , текущего по однородному металлическому провожатому (то рубать провожатому, в коем не орудуют сторонние силы), соразмерна напряжению  = const.  установлено звать электрическим сопротивлением . провожатый, обладающий электрическим сопротивлением, называется резистором . Это соотношение выражает закон Ома для однородного участка цепи: мощность тока в вожатом напрямик соразмерна приложенному усилию и назад соразмерна сопротивлению проводника. В СИ единицей электрического сопротивления проводников предназначается ом (Ом). Сопротивлением в 1 Ом обладает эдакий участок цепи, в коем при усилии 1 В возникает ток насильно 1 А. Проводники, подчиняющиеся закону Ома, называются линейными . Графическая подчиненность силы тока (такие графики прозываются вольт-амперными характеристиками , сокращенно ВАХ) изображается прямодушный линией, протекающей сквозь принялось координат. вытекает отметить, что наличествует немало материалов и устройств, не подчиняющихся закону Ома, хоть, полупроводниковый диод или газоразрядная лампа. Даже у металлических проводников при довольно здоровущих токах наблюдается отклонение от линейного закона Ома, таково точно электрическое сопротивление металлических проводников вытягивается с ростом температуры. Для участка цепи, заключающего ЭДС, закон Ома записывается в вытекающей форме: Это соотношение установлено звать обобщенным законом Ома. На рис. 4.8.2 показана сомкнутая цепь беспрестанного тока. Участок цепи ( ) изображает однородным. По закону Ома, ) включает ключ тока с ЭДС, равной . По закону Ома для неоднородного участка, уложив оба равенства, получим: . Поэтому Эта формула выражет закон Ома для пухлой цепи: мощность тока в пухлой цепи равновелика электродвижущей могуществе ключа, деленной на сумму сопротивлений однородного и неоднородного участков цепи. неоднородного участка на рис. 4.8.2 можно рассматривать как внутреннее сопротивление ключа тока . В этом случае участок ( ) на рис. 4.8.2 изображает внутренним участком ключа. Если точки сомкнуть проводником, сопротивление какого незначительно по сравнению с внутренним сопротивлением ключа ( ), тогда в цепи потечет ток секундного замыкания мощность тока секундного замыкания – максимальная мощность тока, какую можно получить от настоящего ключа с электродвижущей силой . У родников с малым внутренним сопротивлением ток секундного замыкания может быть смертельно велик и возбуждать разрушение электрической цепи или ключа. хоть, у свинцовых аккумуляторов, используемых в автомобилях, мощность тока секундного замыкания может составлять несколько сотен ампер. особливо опасны минутные замыкания в осветительных сетях, питаемых от подстанций (тысячи ампер). чтоб избежать разрушительного деяния этаких здоровущих токов, в цепь подсоединяются предохранители или особые автоматы защиты сетей. В ряде случаев для предотвращения опасных значений силы тока секундного замыкания к ключу подсоединяется кой-какое внешнее балластное сопротивление. Тогда сопротивление равновелико сумме внутреннего сопротивления ключа и наружного балластного сопротивления. Если наружная цепь разомкнута, то , то рубать разность потенциалов на полюсах разомкнутой батареи равновелика ее ЭДС. , разность потенциалов на ее полюсах становится равной На рис. 4.8.3 дано схематическое изображение ключа беспрестанного тока с ЭДС равной в трех режимах: «холостой ход», труд на нагрузку и порядок секундного замыкания (к. з.). показаны напряженность электрического поля внутри батареи и силы, функционирующие на позитивные заряды: – сторонняя мощность. В порядке секундного замыкания электрическое поле внутри батареи исчезает. Для измерения усилий и токов в электрических цепях беспрестанного тока используются особые приборы – вольтметры и амперметры . Вольтметр предопределен для измерения разности потенциалов, приложенной к его клеммам. Он подключается параллельно участку цепи, на коем производится измерение разности потенциалов. Любой вольтметр обладает кой-каким внутренним сопротивлением . Для того, чтоб вольтметр не вносил броского перераспределения токов при подключении к измеряемой цепи, его внутреннее сопротивление надлежит быть крупно по сравнению с сопротивлением того участка цепи, к какому он подключен. Для цепи, представленной на рис. 4.8.4, это условие записывается в виде: Это условие означает, что ток , протекающий сквозь вольтметр, немало чуточнее тока , какой протекает по узмеряемому участку цепи.  Поскольку внутри вольтметра не орудуют сторонние силы, разность потенциалов на его клеммах сходится по определению с усилием. посему можно объясняться, что вольтметр измеряет усилие. Амперметр предопределен для измерения силы тока в цепи. Амперметр подсоединяется последовательно в разворошив электрической цепи, чтоб сквозь него пролегал тяни измеряемый ток. Амперметр также обладает кой-каким внутренним сопротивлением . В отличие от вольтметра, внутреннее сопротивление амперметра надлежит быть довольно малым по сравнению с исчерпывающим сопротивлением всей цепи. Для цепи на рис. 4.8.4 сопротивление амперметра надлежит удовлетворять условию чтоб при включении амперметра ток в цепи не изменялся.  Измерительные приборы – вольтметры и амперметры – случаются двух видов: стрелочные (аналоговые) и цифровые. Цифровые электроизмерительные приборы видят собой сложные электронные устройства. всегдашне цифровые приборы обеспечивают более писклявую точность измерений.