ном, зображеному на рис. 16.1а, тоді, розбиваючи проміжок часу на малих інтервалів, в межах кожного з яких сила струму постійна, можна визначити кількість електрики:
,
тобто кількість електрики, що протекло через поперечний переріз провідника за проміжок часу, чисельно дорівнює площі криволінійної трапеції.
У металах носіями струму є електрони, які за відсутності зовнішнього електричного поля рухаються хаотично, подібно до молекул газу.
Згідно класичної електронної теорії металів, при накладенні зовнішнього електричного поля електрони починають рухатися направлено, однак швидкість хаотичного теплового руху більше, ніж швидкість спрямованого (). Нехай концентрація вільних електронів у провіднику, заряд їх. За проміжок часу через поперечний переріз провідника (рис. 16.1б) пройде електронів:
,
де - поперечний переріз провідника. Кількість електрики, що минув за час через перетин, дорівнює
,
звідки сила струму дорівнює
. (16.2)
Закони постійного струму
Закон Ома для однорідної ділянки кола
Якщо до провідника прикласти різницю потенціалів, то по провіднику потече електричний струм. Сила струму прямо пропорційна різниці потенціалів (напрузі) на кінцях провідника, тобто
, (16.3)
,,
де - омічний (активне) опір. Опір залежить від властивостей провідника і від його геометричних розмірів:
, (16.4)
де - питомий опір, тобто опір провідника довжиною 1 м з одиничною площею поперечного перерізу, - довжина провідника, - площа поперечного перерізу.
Опір залежить від температури, при збільшенні температури збільшується ймовірність зіткнення електронів з хитаються іонами кристалічної решітки, так як з ростом температури амплітуда коливань збільшується. Стикаючись з іонами, електрони втрачають швидкість спрямованого руху (). Питомий опір залежить від температури:
, (16.5)
де - питомий опір при, - термічний коефіцієнт опору, що залежить від властивостей провідника. Розмірність питомої опору. Питомий опір, наприклад, мідного дроту, таким опором володіє дріт довжиною 1 м і площею поперечного перерізу 1 мм2. За направлення електричного струму прийнято напрямок руху позитивних зарядів. Поет?? У ток тече від більшого потенціалу до меншого. Твір сили струму на опорі іноді називається падінням напруги
.
Послідовне і паралельне з'єднання опорів
На рис. 16.2 зображені три послідовно з'єднані опору,,. Знайти еквівалентний опір - це означає знайти таке опір, який при тій же різниці потенціалів пропускає той же струм, що і три опори:
.
Сила струму, поточного через послідовно з'єднані опору, однакова. Різниця потенціалів дорівнює сумі падінь напруг на опорах,,:
,
отже,
,
або в загальному випадку при з'єднанні опорів
. (16.6)
При паралельному з'єднанні (рис. 16.3) все опору знаходяться під одним різницею потенціалів, але струми, поточні через різні опору, будуть різні. Ток, поточний через еквівалентний опір, має дорівнювати сумі струмів, поточних через,,:
. (16.7)
З (16.3) і...
