Закон Ома та кола постійного струму

Кожне коло, яке ви збираєте — від простого ліхтарика до зарядного пристрою для телефона, — спирається на ті самі три величини: з якою силою «штовхає» батарея (напруга), скільки заряду в результаті тече (сила струму) і наскільки сильно компоненти на шляху опираються цьому потоку (опір). Для омічних ділянок, закон Ома, V = IR, пов’язує їх настільки простою пропорційною залежністю, що поведінку кола можна передбачити звичайною арифметикою, і саме на ньому ґрунтується будь-яка складніша техніка аналізу кіл, яка йде далі — від послідовних і паралельних з'єднань до кіл змінного струму, що використовуються в реальній електроніці.

Напруга, сила струму та опір

Сила струму — це швидкість потоку заряду. Опір протидіє цьому потоку. Для омічного резистора подвоєння напруги подвоює силу струму.

Послідовне та паралельне з'єднання

Опори при послідовному з'єднанні просто додаються. При паралельному обернена величина еквівалентного опору дорівнює сумі обернених величин опорів гілок.

Закон Ома

У колі напруга — це електричний «поштовх», а струм — потік заряду, який він створює. Закон Ома стверджує, що струм через резистор пропорційний напрузі на ньому — а опір показує, наскільки сильно резистор протидіє цьому потоку.

Формула

V = I · R

V — напруга (V): електричний «поштовх» на елементі
I — струм (A): потік електричного заряду через елемент
R — опір (Ω): наскільки сильно елемент протидіє струму

Розв'язаний приклад

Батарею 9 V з'єднано з резистором 3 Ω. Скільки струму тече?

V = 9 V
R = 3 Ω

I = V / R
I = 9 V / 3 Ω

I = 3 A

Перевірте себе

Ту саму батарею 9 V з'єднано з більшим резистором 9 Ω. Скільки тепер тече струму?

3 A
Правильна відповідь: 1 A
81 A

Правильно! I = V / R = 9 V ÷ 9 Ω = 1 A — потрійний опір означає третину струму.

Де ви це бачите

Фонарик поступово тьмяніє, коли його батарея сідає — менша напруга означає слабший поштовх, тож менший струм живить лампочку, і світло стає тьмянішим. Регулятор яскравості лампи у вітальні — це той самий закон, тільки з ручкою: поворот ручки збільшує опір у колі, і струм — а разом із ним і сяйво — відповідно спадає.

Поширені помилки

Стійка помилка — ставитися до V, I і R як до трьох незалежних налаштувань — але це не так: батарея задає напругу, елемент задає опір, а струм є наслідком, I = V / R. Замініть резистор 3 Ω на 9 Ω при під'єднанні до тієї самої батареї 9 V — і струм упаде з 3 A до рівно 1 A: потрійний опір означає третину струму. Друга помилка — уявлення, ніби струм слабшає, обходячи контур; струм — це одне-єдине значення, яке задається всім колом цілком.

Як це пов'язано

Це словник, яким говорить увесь модуль про електричні кола — напруга як поштовх, струм як потік, опір як протидія — і кожне подальше правило зводиться до нього. Правила Кірхгофа, які йдуть наступними, беруть це співвідношення для одного резистора і застосовують його до вузлів і контурів, тож кола з розгалуженнями можна розв'язувати, а не просто ними милуватися.