Закон Ома

Три буквы, одна пропорция — и половина школьной электротехники. Закон Ома для участка цепи: сила тока $I$ равна напряжению $U$, делённому на сопротивление $R$. Напряжение — «давление», толкающее заряды; сопротивление — трение проводника. Удвоили напряжение — ток удвоился; удвоили сопротивление — ток упал вдвое. Единицы связаны так: $1\text{А}=1\text{В}/1\text{Ом}$. Лампа сопротивлением 55 Ом при 220 В потребляет 4 А — типичная квартирная арифметика, с которой начинается любая задача.

Полная цепь содержит источник, и здесь появляется тонкость: сам источник имеет внутреннее сопротивление $r$. Его ЭДС $\epsilon$ разгоняет заряды, но часть напряжения «оседает» внутри источника, поэтому ток делится на сумму: $I=\epsilon /(R+r)$. Проверим на числах: ЭДС 12 В, $r=1$ Ом, внешняя нагрузка $R=5$ Ом. Ток $12/6=2$ А. Напряжение на нагрузке $U=IR=10$ В, внутри теряется $Ir=2$ В, и сумма $10+2=12$ В совпадает с ЭДС. Баланс сошёлся — эта проверка и есть то, за что на экзамене ставят плюс.

Вольт-амперная характеристика металлического проводника — прямая: сопротивление постоянно, и ток строго пропорционален напряжению. У нелинейных элементов (лампа накаливания, диод) график гнётся — сопротивление растёт с нагревом, и закон Ома в простой форме описывает лишь малый участок. Несколько резисторов сводятся к эквивалентному сопротивлению: последовательное соединение складывается, параллельное — по правилу обратных величин. А когда цепь разветвлена и одного эквивалента мало, включаются законы Кирхгофа — та же логика балансов, но по узлам и контурам.

Родной урок с выводом и графиками — постоянный ток; откуда берётся взаимодействие зарядов — закон Кулона; как магнитное поле порождает ток — электромагнитная индукция. Формулы электричества в одном месте — шпаргалка по электростатике.