Все формулы РФ

Физика / Электричество

Закон Ома для участка цепи

Закон Ома для участка цепи связывает силу тока, напряжение и сопротивление: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

Опубликовано: Обновлено:

Школьная программаОГЭЕГЭКалькуляторЭлектричествоЕсть историческая справка

Формула

$$I = \frac{U}{R}$$

Обозначения

$I$
сила тока, А
$U$
напряжение, В
$R$
сопротивление, Ом

Подробное объяснение

Закон Ома описывает участок электрической цепи, в котором сопротивление можно считать постоянным. Он показывает, какой ток пройдет через проводник или резистор при заданном напряжении между его концами.

Напряжение играет роль причины, создающей электрическое поле в проводнике. Чем больше U при том же R, тем больше сила тока I. Сопротивление, наоборот, ограничивает движение зарядов: при большем R тот же источник напряжения дает меньший ток.

Из одной записи I=U/R получают три равносильные формы: U=IR, R=U/I и I=U/R. Выбор формы зависит от неизвестной величины. Во всех случаях единицы должны быть согласованы: вольты, омы и амперы.

Формула хорошо работает для омических проводников при неизменной температуре. Если сопротивление заметно меняется от нагрева или элемент имеет нелинейную характеристику, простое отношение U/R уже не описывает поведение во всем диапазоне напряжений.

В задачах с несколькими резисторами сначала определяют, к какому участку относится напряжение и сопротивление. Для последовательного и параллельного соединения может понадобиться найти эквивалентное сопротивление, а затем применять закон Ома к нужному участку.

Как пользоваться формулой

  1. Проверьте, что рассматривается один участок цепи.
  2. Переведите напряжение в вольты, сопротивление в омы.
  3. Подставьте U и R в формулу I = U / R.
  4. Если нужно найти U или R, преобразуйте формулу: U = IR, R = U / I.

Историческая справка

Георг Симон Ом опубликовал результаты своих исследований электрических цепей в 1827 году в работе о математическом исследовании гальванической цепи. Он экспериментально изучал связь между током, напряжением и свойствами проводника, используя доступные в то время источники и измерительные приборы.

Закон не сразу получил признание: электрические измерения первой половины XIX века были сложными, а понятия напряжения, сопротивления и тока еще уточнялись. Позднее развитие телеграфии, электротехники и системы единиц сделало закон Ома одним из центральных практических правил электричества.

Современная запись I=U/R использует установившиеся единицы СИ: ампер, вольт и ом. Она компактнее исторических формулировок, но сохраняет тот же физический смысл: отношение напряжения к сопротивлению определяет ток в омическом участке цепи.

Историческая линия формулы

Формула названа в честь Георга Симона Ома, который в 1827 году обосновал количественную связь тока, напряжения и сопротивления для проводников. Современная школьная запись использует более позднюю терминологию и единицы СИ, но историческое имя закона связано именно с его работами.

Георг Симон Ом 1789-1854

Пример

Задача. Резистор сопротивлением 12 Ом подключен к источнику напряжением 24 В. Найти силу тока через резистор. Дано: U=24 В, R=12 Ом. По закону Ома I=U/R. Подстановка: I=24/12=2 А. Ответ: сила тока равна 2 А. Проверка: единицы согласованы, потому что 1 А = 1 В/Ом. Если сопротивление при том же напряжении увеличить до 24 Ом, ток стал бы 1 А, то есть уменьшился бы в 2 раза; это соответствует обратной пропорциональности тока сопротивлению. Дополнительная проверка через обратную форму: U=IR=2·12=24 В. Мы восстановили исходное напряжение, значит ток найден без ошибки в делении.

Частая ошибка

Часто путают, какую величину делить: ток равен U/R, а не R/U. Вторая ошибка — подставлять сопротивление в килоомах без перевода в омы. Иногда закон применяют к нелинейным элементам, лампе накаливания при сильном нагреве или диоду без учета их вольт-амперной характеристики. Еще одна ловушка — брать напряжение всего источника, когда в задаче требуется напряжение только на одном участке цепи.

Калькулятор

Калькулятор закона Ома

Находит напряжение, силу тока или сопротивление по двум известным величинам и показывает проверку единиц.

Заполнить примером:
Введите значенияКалькулятор покажет ответ, промежуточные величины и ход подстановки.
  • Закон Ома применим к участку цепи, где сопротивление можно считать постоянным.
  • Если ток задан в мА, сначала переведите его в амперы: 500 мА = 0,5 А.

Дополнительные источники

  • Перышкин А.В. Физика. 8 класс, раздел «Электрические явления»
  • Мякишев Г.Я. Физика. 10-11 классы, электродинамика, постоянный ток
  • ФИПИ: кодификатор ОГЭ по физике, электрические явления
  • ФИПИ: кодификатор ЕГЭ по физике, электродинамика
  • Ohm G.S. Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet, 1827

Связанные формулы

Физика

Мощность электрического тока

$P = UI$

Мощность электрического тока P=UI показывает, сколько электрической энергии прибор получает или преобразует за одну секунду при данном напряжении и токе.

Физика

Напряжение по закону Ома

$U=I R$

Напряжение на участке цепи по закону Ома равно произведению силы тока на сопротивление этого участка и показывает падение напряжения на элементе.

Физика

Параллельное соединение сопротивлений

$\frac{1}{R} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \dots + \frac{1}{R_n}$

При параллельном соединении складываются проводимости ветвей: обратное общего сопротивления равно сумме обратных сопротивлений.