Це обсяг води за якийсь шматочок часу.
Тепер розглянемо такий випадок. Замість вежі у нас буде посудина з водою, в якій пробито три однакові отвори на різній висоті судини. Оскільки посудина у нас наповнена водою, отже, на дні судини тиск буде більшим, ніж на його поверхні. Або за аналогією з електрикою, напруга на дні буде більшою, ніж не її поверхні.
Як ви бачите, нижній струмінь, який знаходиться ближче до дна, стріляє далі, ніж середній струмінь. А середній струмінь стріляє далі, ніж верхній. Зауважте, отвори у нас скрізь однакового діаметра. Тобто можна сказати, що опір кожного отвору воді є однаковим. За однаковий час, об'єм води, що випливає з нижнього отвору набагато більше, ніж об'єм води, що випливає з середнього і верхнього отвору. А що у нас таке об'єм води за якийсь час? Та це ж сила струму!
Отже, яку закономірність ми бачимо тут? Враховуючи, що опір скрізь однаковий, виходить що із збільшенням напруги збільшується і сила струму!
Думаю, кожен з вас має садова ділянка, де ви вирощуєте картоплю, огірки та помідори. Десь неподалік вас завжди є водонапірна вежа
Навіщо потрібна водонапірна вежа? Ну щоб контролювати рівень витрати води, а також створити тиск у трубах, по яких на вашу садову ділянку приходить вода. Ніколи не помічали, що вежу будують десь на пагорбі? Навіщо це робиться? Щоб створити тиск. Ну припустимо, що ваша садова ділянка знаходиться вище, ніж верхівка водовежі. Та вода просто не дійде до вас! Фізика... закон сполучених судин.
Гаразд, начебто відволіклися.
У всіх на кухні та у ванній є краник, через який біжить вода. Ви вирішили помити руки. Для цього ви на повну котушку включаєте воду, і вона починає текти бурхливим потоком із краніка:
Але вас не влаштовує такий потік води, тому, покрутивши ручку для крана, ви зменшуєте потік:
Що тільки-но зараз сталося?
Змінивши опір потоку за допомогою ручки краніка, ви досягли того, що цей потік води став текти дуже слабо.
Давайте проведемо аналогію цієї ситуації з електричним струмом. Отже, що маємо? Напругу потоку ми не змінювали. Десь там далеко стоїть водовежа і створює тиск у трубах. Адже ми не маємо права чіпати водовежу, а тим більше її зносити). Отже, напруга у нас постійна і не змінюється. Закрутивши назад ручку краніка, ми щойно змінили опір труби, з якої зроблено краник;-). Опір ми збільшили. А що в нас вийшло з потоком води? Вона в нас почала бігти повільніше і її поменшало! Тобто, можна сказати, що кількість молекул води за якийсь час при повністю відкритому та напівзакритому кранику вийшло різне;-). Ну, згадуємо, що таке сила струму ;-) Хто забув, нагадаю - це кількість електронів протікають через поперечний переріз провідника за якийсь проміжок часу. І що в нас стало із цією силою струму? Вона зменшилась!
Робимо висновок:
При збільшенні опору сила струму зменшується.
Отже. Маємо таку схему водобпостачання:
Тепер уявіть, що ви поливаєте город і вам треба наповнити цебро з водою зі шланга за 10 хвилин. Ні секундою раніше і пізніше! У вас на городі потік води біжить приблизно так:
Допустимо, з водовежі у нас йде простий гумовий шланг.Сусід випадково припаркував своє авто прямо на шлангу і трохи придавив його
У вас потік води почав зменшуватися. Іти лаятись із сусідом? Він уже пішов у справах, а цебро за 10 хвилин уже наповнити не встигнете. Потрібно більше часу. Як же бути? А чому б нам не відкрити краник перед водовежею трохи більше? А це гарна ідея! Відкриваємо краник на повну котушку і домагаємося, щоб рівень води в вежі став більшим, ніж був до цього (хоча в вежах стоять захисту від переповнення будь-якого максимального рівня, але, наприклад, пропустимо цей момент).
Але біда не приходить одна. На вежі зламалося реле контролю водонасосу! Насос качає воду і не вимикається! Башта переповнюється і потік води зі шлангу з кожною секундою стає все більше і більше! Що ж робити? Ми ж переповнимо наше відерце за відведений нам час! Спокус. Вихід є! Для цього біжимо і трохи перекриваємо краник, домагаючись, щоб потік води зі шланга тек також, як і раніше;-).
Тепер проведемо аналогію.
Отже, що в нас виходить? Сусід придавив шланг, отже збільшив опір. Тому сила струму в нас поменшала. Щоб відновити силу струму, ми для цього збільшували напругу, тобто рівень води в вежі.
Другий момент:
Рівень води (напруга) на водовежі став збільшуватися через те, що насос не відключався і весь час качав воду. Тому потік води (сила струму) у нас теж почала зростати. Щоб вирівняти силу струму, ми збільшили опіркраніка;-), тим самим привели до норми рівень води у водовежі (напруга).
Як побачили закономірність? А ось німецький фізик Георг Ом зв'язав ці три величини між собою і вийшла до болю проста формула:
де
I- це сила струму, що виражається в Амперах (А)
U- напруга, що виражається у Вольтах (В)
R- Опір, що виражається в Омах (Ом)
Ну просто, як двічі по два, чи не так? Цей закон носить свою назву на честь його відкривача і називається законом Ома. Це найважливіший закон в електроніці, і тому ви зобов'язані його знати.
Здрастуйте, шановні читачі сайту «Нотатки електрика».
Сьогодні відкриваю новий розділна сайті під назвою .
У цьому розділі я намагатимусь у наочній та простій формі пояснити Вам питання електротехніки. Скажу відразу, що далеко заглиблюватись у теоретичні знання ми не будемо, але з основами познайомимося в достатньому порядку.
Перше, з чим хочу Вас познайомити, це із законом Ома для ділянки ланцюга. Це найголовніший закон, який має знати кожен.
Знання цього закону дозволить нам безперешкодно та безпомилково визначати значення сили струму, напруги (різниці потенціалів) та опору на ділянці ланцюга.
Хто такий Ом? Трішки історії
Закон Ома відкрив усім відомий німецький фізик Георг Сімон Ом у 1826 році. Отак він виглядав.
Всю біографію Георга Ома я вам розповідати не буду. Про це Ви можете дізнатися на інших ресурсах детальніше.
Скажу лише найголовніше.
Його ім'ям названо найголовніший закон електротехніки, який ми активно застосовуємо у складних розрахунках при проектуванні, на виробництві та у побуті.
Закон Ома для однорідної ділянки ланцюга виглядає так:
I - значення струму, що йде через ділянку ланцюга (вимірюється в амперах)
U – значення напруги дільниці ланцюга (вимірюється у вольтах)
R – значення опору ділянки ланцюга (вимірюється в Омах)
Якщо формулу пояснити словами, то вийде, що сила струму пропорційна напрузі і обернено пропорційна опору ділянки ланцюга.
Проведемо експеримент
Щоб зрозуміти формулу не так на словах, а на ділі, необхідно зібрати таку схему:
Мета цієї статті — показати наочно, як використовувати закон Ома для ділянки ланцюга. Тому я на своєму робочому стенді зібрав цю схему. Дивіться нижче, як вона виглядає.
За допомогою ключа управління (вибору) можна вибрати або постійну напругу, або змінна напругана виході. У нашому випадку використовується постійна напруга. Рівень напруги змінюю за допомогою лабораторного автотрансформатора (ЛАТР).
У нашому експерименті я використовуватиму напругу на ділянці ланцюга, що дорівнює 220 (В). Контроль напруги на виході дивимось по вольтметру.
Тепер ми повністю готові провести самостійно експеримент та перевірити закон Ома насправді.
Нижче я наведу 3 приклади. У кожному прикладі ми визначатимемо шукану величину 2 методами: за допомогою формули та практичним шляхом.
Приклад №1
У першому прикладі нам потрібно знайти струм (I) у ланцюгу, знаючи величину джерела постійної напруги та величину опору світлодіодної лампочки.
Напруга джерела постійної напруги становить U = 220 (В). Опір світлодіодної лампочки дорівнює R = 40740 (Ом).
За допомогою формули знайдемо струм у ланцюзі:
I = U/R = 220/40740 = 0,0054 (А)
Підключаємо послідовно світлодіодній лампочці, включений в режимі амперметр, та заміряємо струм у ланцюгу.
На дисплеї мультиметра показано струм ланцюга. Його значення дорівнює 5,4 (мА) або 0,0054 (А), що відповідає струму, знайденому за формулою.
Приклад №2
У другому прикладі нам потрібно знайти напругу (U) ділянки ланцюга, знаючи величину струму в ланцюгу та величину опору світлодіодної лампочки.
I = 0,0054 (А)
R = 40740 (Ом)
За допомогою формули знайдемо напругу ділянки ланцюга:
U = I * R = 0,0054 * 40740 = 219,9 (В) = 220 (В)
А тепер перевіримо одержаний результат практичним шляхом.
Підключаємо паралельно світлодіодній лампочці мультиметр, включений у режимі вольтметр, та заміряємо напругу.
На дисплеї мультиметра показано величину виміряної напруги. Його значення дорівнює 220 (В), що відповідає напрузі, знайденому за формулою закону Ома для ділянки ланцюга.
Приклад №3
У третьому прикладі нам потрібно знайти опір (R) ділянки ланцюга, знаючи величину струму ланцюга і величину напруги ділянки ланцюга.
I = 0,0054 (А)
U = 220 (В)
Знову ж таки, скористаємося формулою і знайдемо опір ділянки ланцюга:
R = U/I = 220/0,0054 = 40740,7 (Ом)
А тепер перевіримо одержаний результат практичним шляхом.
Опір світлодіодної лампочки ми вимірюємо за допомогою або мультиметра.
Отримане значення становило R = 40740 (Ом)що відповідає опору, знайденому за формулою.
Як легко запам'ятати Закон Ома для ділянки ланцюга!
Щоб не плутатися та легко запам'ятати формулу, можна скористатися невеликою підказкою, яку Ви можете зробити самостійно.
Намалюйте трикутник і впишіть параметри електричного ланцюга, згідно з малюнком нижче. У Вас має вийти ось так.
Як користуватися цим?
Користуватися трикутником підказкою дуже легко і просто. Закриваєте своїм пальцем той параметр ланцюга, який необхідно знайти.
Якщо параметри, що залишилися на трикутнику, розташовані на одному рівні, то значить їх необхідно перемножити.
Якщо ж параметри, що залишилися на трикутнику, розташовані на різному рівнітоді необхідно розділити верхній параметр на нижній.
За допомогою трикутника-підказки Ви не плутатиметеся у формулі. Але краще все-таки її вивчити, як таблицю множення.
Висновки
На завершення статті зроблю висновок.
Електричний струм - це спрямований потік електронів від точки з потенціалом мінус до точки А з потенціалом плюс. І що вище різницю потенціалів між цими точками, то більше вписувалося електронів переміститься з точки У точку А, тобто. Струм у ланцюгу збільшиться, за умови, що опір ланцюга залишиться незмінним.
Але опір лампочки протидіє протіканню електричного струму. І чим більший опір у ланцюгу ( послідовне з'єднаннякількох лампочок), тим менше буде струм у ланцюгу, при незмінному напрузі мережі.
P.S. Тут в інтернеті знайшов смішну, але карикатуру, що пояснює, на тему закону Ома для ділянки ланцюга.
Взаємозв'язок між силою струму на ділянці ланцюга та напругою на кінцях цієї ділянки також встановлений Г. Омом і називається Законом Ома для ділянки ланцюга. Сила струму на ділянці ланцюгапропорційна напрузі на кінцях ділянки:
I= s U.
Фізична величина, обернена s,
Показує, наскільки добре ділянка чинить опір перебігу струму, і виявляється рівною Електричний опір ділянки ланцюга, введеному при описі замкнутого ланцюга
Закон Ома найчастіше записується у вигляді
I = U/R.
Одиницею електричного опоруу СІ є ом (Ом).
За напрям струму в теорії електричних ланцюгів прийнято напрям руху позитивно заряджених частинок, тому в металевих провідниках напрям струму протилежне руху електронів провідності, що реально переміщаються по металу.
Послідовне та паралельне з'єднання елементів електричного ланцюга
Електричний струм протікає у реальних системах через елементи, з'єднані у різний спосіб.
На малюнку 7 зображено ланцюг, що складається з джерела струму, амперметра А, резистора Rта ключа До, що замикає ланцюг.
Такий спосіб з'єднання елементів електричного кола (вихід попереднього елемента з'єднаний із входом наступного) називається Послідовним. У ньому заряд, який протікає через один елемент ланцюга, також протікає через інший елемент, тому сила струму в кожному послідовно з'єднаному елементі ланцюга одна і та ж:
I = IR = IK = IA = Iε.
Силу струму вимірюють амперметром, який у ланцюг вмикається завжди послідовно.
Інший спосіб з'єднання елементів електричного ланцюга - паралельний, при якому всі вхідні кінці, або клеми, елементів, з'єднані в точці А, а вихідні – у точці У(Рис. 8).
Підходячи до ділянки ланцюга з такою сполукою елементів, заряди розтікаються з них; значення сили струму до розгалуження дорівнює сумі значень сили струму в елементах:
I = I 1 + I 2 +…+ IN.
Якщо через вольтметр протікає маленький струм, що відгалужується від основного ланцюга (у нього великий внутрішній опір), то вольтметр дуже мало спотворює роботу ланцюга. Показання вольтметра у разі наступні: UV = IV RV.
Ідеальним вольтметром вважається вольтметр з нескінченно великим опором, тоді як ідеальним амперметром – амперметр із нульовим внутрішнім опором.
Особливістю паралельного з'єднання елементів є рівність напруги на них, оскільки для всіх елементів
U= j A– j B.
Якщо ділянка ланцюга містить кілька резисторів, з'єднаних послідовно, то струм через всі резистори однаковий, напруга на кожному з них дорівнює IR 1, IR 2 і т. д., напруга на кінцях ділянки
U = IR 1 + IR 2 + …,
Тому сила струму Iу зовнішній стосовно даної ділянки ланцюга не зміниться, якщо цю ділянку замінити одним резистором
RЗагальн = R 1 + R 2 + … + Rn.
Якщо ділянка ланцюга з напругою Uна кінцях містить кілька резисторів, з'єднаних паралельно, то сила струму в кожному резистори така, що
I 1R 1 = I 2R 2 = … = U,
I = I 1 + I 2 + …
Отже, якщо цю ділянку замінити одним резистором із опором
,
То струм у зовнішній стосовно даної ділянки ланцюга не зміниться.
Розрахунок струмів та напруг на різних ділянках ланцюга
В електричних ланцюгах із довільним з'єднанням елементів (рис. 9) необхідно:
1. Виділити ділянки, у яких елементи з'єднані чи послідовно, чи паралельно.
2. Замінити резистори на цих ділянках одним резистором, загальний опір RЗагальний не змінить силу струму інших ділянках ланцюга.
3. Повторити такі дії ще раз, якщо ланцюг, що знову утворився, матиме ділянки з послідовним або паралельним з'єднаннямелементів. В результаті схема має бути еквівалентною ланцюга з одним резистором, приєднаним до джерела струму.
Якщо ланцюга немає ділянок, з'єднаних явно послідовно чи паралельно, то корисно врахувати такі загальні закономірності:
1. Сума сил струмів, що входять у вузол ланцюга (за різними її гілками), дорівнює сумі сил струмів, що виходять із вузла.
2. Якщо частина елементів утворює замкнутий контур, що не містить джерел струму, і напрямок електричного струму на його ділянках задано, то при обході контуру сума творів струмів та опорів окремих ділянок (з урахуванням напрямку струму) дорівнює нулю. Наприклад, для ділянки ABCD(рис. 10)
0 = (j A– j B) + (j B– j C) + (j C– j D) + (j D– j A) = I 1R 1 – I 2R 2 + I 3R 3 + I 4R 4.
3. Якщо ділянка ланцюга з відомим напрямом електричного струму Iмістить джерело струму, то цю ділянку краще розбити на дві ділянки: одна має бути з джерелом струму без внутрішнього опору, а інша – з резистором опором R, Що дорівнює внутрішньому опору джерела струму. Тоді різниця потенціалів на першому з них дорівнює модулю ЕРС Джереластруму, а на другому різниця потенціалів дорівнює Ir(можна застосувати пункт 2). Знак різниці потенціалів вибирається виходячи з того, що потенціал позитивної клеми джерела струму вищий, а потенціал на резистори вище там, звідки тече електричний струм. Наприклад, на ділянці ланцюга у верхній частині малюнка 11
J1 – j3 = (j1 – j2) + (j2 – j3) = Ir – ,
А на ділянці ланцюга у нижній частині малюнка 11
J1 – j3 = (j1 – j2) + (j2 – j3) = – Ir – .
Таким чином, напруга, що вимірюється ідеальним вольтметром на клемах джерела струму, дорівнює U= , якщо внутрішній опір джерела струму дорівнює нулю (рис. 12, A). При звичайному використанні, коли електричний струм тече від клеми (+) до клеми (–) Щодо зовнішнього ланцюга, напруга U = – Ir(рис. 12, Б). Якщо джерело струму є акумулятором, що заряджається від іншого джерела струму (рис. 12, У) так, що електричний струм тече від клеми (+) до клеми (–) Всередині самого джерела струму, то U = + Ir.
Коли напруга на клемах джерела струму підтримується постійним, то джерело струму називають Джерелом напруги.
4. Якщо напрями електричних струмів у ланцюзі невідомі, слід вибрати їх довільно.
Вірне використання властивостей електричних ланцюгів призведе до системи рівнянь, вирішення яких задасть величину та напрямок електричного струму. Якщо сила струму вийшла негативною, отже, на даній ділянці ланцюга електричний струм тече в протилежному напрямку обраному спочатку.
Вимір опору провідника: R =U/I→ 1 Ом = 1 В/1 А.
Електричний опір (R) - властивість електричного ланцюга (провідника) протидіяти електричному струму, що протікає по ній, що вимірюється при постійній напрузіна його кінцях ставленням цієї напруги до сили струму.
Природа електричного опору на основі електронних уявлень про будову речовини: "втрата" впорядкованого руху вільними зарядженими частинками у провіднику при їх взаємодії з іонами кристалічних ґрат.
Залежність електричного опору провідника від його довжини (реостати), поперечного перерізу та матеріалу. Питомий опір матеріалу провідника: .
Питання: Чому опір провідника залежить від його довжини, площі поперечного перерізу та матеріалу?
Для дроту = 
, де - Питома електрична провідність.
- (Закон Ома в диференціальній формі) - встановлює зв'язок між величинами кожної точки провідника.
Демонстрація залежності опору провідника від його температури (мале напруження). Температурний коефіцієнт опору.
Кордони застосування закону Ома.
IV. Завдання:
- Визначте електричний заряд, що пройшов через поперечний переріз провідника опором 3 Ом при рівномірному наростанні напруги на кінцях провідника від 2 до 4 В протягом 20 с.
2. Визначити площу поперечного перерізу та довжину провідник з алюмінію, якщо його опір 0,1 Ом, а маса 54 г.
Запитання:
1. Поясніть, що опір дроту залежить від його матеріалу, довжини і площі поперечного перерізу.
2. Як відрізати шматок дроту опором 5 Ом?
3. Довжину мідного дроту витягуванням збільшили вдвічі. Як змінилося її опір?
4. Чому опір шкіри людини залежить від її стану, площі контакту, напруги, тривалості протікання струму?
5. Чи зміниться опір вольфрамового волоска електричної лампи, розрахованої на 120 В, якщо приєднати її до джерела струму з напругою 4 В?
6. Висота греблі – електрична напруга, Витрата води з отвору в основі греблі - сила струму. Чи вдала ця аналогія?
V. § 54 Упр. 10 № 3
1. Запропонуйте конструкцію та розрахуйте параметри реостату (матеріал дроту, довжина, площа поперечного перерізу), опір якого можна плавно змінювати від 0 до 100 Ом за максимальної сили електричного струму до 2 А.
2. Як змінюється опір дроту при його розтягуванні? Спробуйте встановити цю залежність у межах пружних деформацій. Запропонуйте конструкцію та розрахуйте параметри приладу (тензодатчика), призначеного для вимірювання механічної напруги.
Додаткова інформація: Тензорезистивний ефект – зміна опору матеріалу під час деформації(Нещодавно створені матеріали з алюмінію та кремнію змінюють свій опір при ударі майже в 900 разів).
3. Запропонуйте конструкцію та опишіть електричну схемуприладу встановлення залежності питомого опору провідника від температури (можна з реостатом).
4. Виміряйте питомий опір води при кімнатній температурі та при температурі кипіння.
" Безпосередній досвід завжди очевидний , і з нього в найкоротший час можна отримати користь " .
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3 "ВИМІР ПРИДІЛЬНОГО ОПОРУ МАТЕРІАЛУ ПРОВІДНИКА"
МЕТА РОБОТИ: Навчити учнів із заданою точністю вимірювати питомий опір матеріалу провідника.
ТИП УРОКУ: лабораторна робота.
ОБЛАДНАННЯ: Джерело струму, амперметр і вольтметр лабораторні, ключ, реостат, лінійка учнівська, провідник на колодці, з'єднувальні дроти, штангенциркуль (мікрометр).
ПЛАН УРОКУ: 1. Вступна частина 1-2 хв
2. Вступний інструктаж 5 хв
3. Виконання роботи 30 хв
4. Завдання додому 2-3 хв
II. Лабораторна схема на дошці. Як виміряти опір провідника; площа поперечного перерізу дроту; довжину провідника?
Відносна та абсолютна похибка при вимірюванні питомого опору:
III. Виконання роботи.
§ 16. ЗАКОН ОМА
Співвідношення між е. д. с, опором і силою струму в замкнутому ланцюзі виражається законом Ома, який може бути сформульований так: сила струму в замкнутому ланцюгу прямо пропорційна електрорушійній силі і обернено пропорційна опору всього ланцюга.
Струм у ланцюзі протікає під дією е. д. с; що більше е. д. с. джерела енергії, тим більше сила струму в замкнутому ланцюгу. Опір ланцюга перешкоджає проходженню струму, отже чим більше опір ланцюга, тим менша сила струму.
Закон Ома можна виразити такою формулою:
де r - опір зовнішньої частини ланцюга,
r 0 – опір внутрішньої частини ланцюга.
У цих формулах сила струму виражена в амперах, е. д. с. - У вольтах, опір - в омах.
Для вираження малих струмів замість ампера застосовують одиницю, у тисячу разів меншу ампера, звану міліампером ( ма); 1 а - 1000 ма.
Опір всього ланцюга:
Якщо під впливом е. д. с. в 1 вв замкненому ланцюгу протікає струм величиною 1 а, то опір такого ланцюга дорівнює 1 ом, Т. е. 1 ом =
Закон Ома справедливий не тільки для всього ланцюга, але й для будь-якої його ділянки.
Якщо ділянка ланцюга не містить джерела енергії, то позитивні заряди на цій ділянці переміщуються з точок вищого потенціалу до точок нижчого потенціалу. Джерело енергії витрачає відому енергію, підтримуючи різницю потенціалів між початком та кінцем цієї ділянки. Ця різниця потенціалів називається напругою між початком і кінцем ділянки, що розглядається.
Таким чином, застосовуючи закон Ома для ділянки ланцюга, отримаємо:
Закон Ома можна сформулювати так: сила струму на ділянці електричного ланцюга дорівнює напрузі на затискачах цієї ділянки, поділеному на його опір.
Напруга дільниці ланцюга дорівнює твору сили струму опір цієї ділянки, тобто. U = Ir.
З виразу закону Ома для замкнутого ланцюга отримаємо
де Ir. - падіння напруги у опорі r., тобто у зовнішньому ланцюзі, або, інакше, напруга на затискачах джерела енергії (генератора) U,
Ir 0 - падіння напруги в опорі r 0., тобто всередині джерела енергії (генератора); воно визначає частину е. д. с, яка витрачається на проведення струму через внутрішній опір джерела енергії.
Для вимірювання сили струму в ланцюзі використовується прилад, званий амперметром(Милліамперметром). Напруга, як зазначалося вище, вимірюється вольтметром. Умовне позначення амперметра та вольтметра показано на рис. 15 а. Для включення амперметра ланцюг струму розривається і в місці розриву кінці проводів приєднуються до затискачів амперметра (рис. 15, б). Таким чином, через прилад проходить весь вимірюваний струм; таке включення називається послідовним. Вольтметр підключають до початку і до кінця ділянки ланцюга, таке включення вольтметра називається паралельним. Вольтметр показує падіння напруги на цій ділянці. Якщо вольтметр підключити до початку 
зовнішнього ланцюга - позитивного полюса джерела енергії і до кінця зовнішнього ланцюга-до негативного полюса джерела енергії, то він покаже падіння напруги у всьому зовнішньому ланцюгу, яке буде водночас напругою на затискачах джерела енергії.
Напруга на затискачах джерела енергії (генератора) дорівнює різниці між е.р.с. і падінням напруги на внутрішньому опорі джерела, тобто.
U = E - Ir 0(25)
Якщо зменшувати опір зовнішнього ланцюга r, то опір всього ланцюга r + r 0 також зменшиться, а сила струму в ланцюзі збільшиться. Зі збільшенням сили струму падіння напруги всередині джерела енергії ( Ir 0) зросте, оскільки внутрішній опір r 0 джерела енергії залишається незмінним. Отже, зі зменшенням опору зовнішнього ланцюга напруга на затискачі джерела енергії також зменшується. Якщо затискачі джерела енергії з'єднати провідником із опором, що практично дорівнює нулю, то струм у ланцюзі I = .
Цей вираз визначає найбільший струм, який може бути отриманий у ланцюзі даного джерела.
Якщо опір зовнішнього ланцюга практично дорівнює нулю, такий режим називається коротким замиканням.
Для джерел енергії з малим внутрішнім опором, наприклад, електричних генераторів(електромашин) та кислотних акумуляторів, коротке замиканнядуже небезпечно - воно може вивести з ладу ці джерела.
Коротке замикання виникає досить часто, наприклад, через порушення ізоляції проводів, що з'єднують приймач із джерелом енергії. Позбавлені ізолюючого покриву металеві (зазвичай мідні) лінійні дроти при взаємному дотику утворюють дуже мале опір, яке проти опором приймача може бути прийнято рівним нулю.
Для захисту електротехнічної апаратури від струмів коротких замикань застосовують різні запобіжні пристрої.
приклад 1.Акумуляторна батарея з е. д. с. 42 вта внутрішнім опором 0,2 омзамкнута на приймач енергії, що має опір 4 ом. Визначити силу струму в ланцюзі та напругу на затискачі батареї.
Приклад 2. Кислотний акумулятор має е. д. с. 2 ві внутрішній опір - r 0 = 0,05 ом.При підключенні до акумулятора зовнішнього опору протікає струм силою 4 а. Визначити опір зовнішнього ланцюга.
приклад 3.Генератор постійного струмумає внутрішній опір 0,3 ом. Визначити е. д. с. генератора, якщо при включенні його на приймач енергії з опором 27,5 омна затискачах генератора встановлюється напруга 110 в.
Силу струму, що протікає в замкнутому ланцюгу, можна знайти з наступного виразу:
Е, д. с. генератора дорівнює:
Е = U + Ir = 110 +4 · 0,3 = 111,2 в.
приклад 4.Батарея кислотних акумуляторів з е. д. с. 220 вта внутрішнім опором 0,5 омвиявилася замкненою коротко. Визначити струм у ланцюзі.
Так як для наведеного в прикладі типу акумуляторної батареї при нормальному (десятигодинному) розряді струм дорівнює 3,6 а, то струм у 440 абезумовно небезпечним для цілості батареї.