ЕРС джерела струму. Закон Ома для повного кола. Робота і потужність струму.

Закон Ома для однорідної ділянки кола. Вольт-амперна характеристика провідної ділянки кола.

Найпростіше електричне коло може складатися з джерела струму, споживача опору R, з’єднувальних провідників, амперметра і вольтметра.
Закон Ома для ділянки електричного кола: на деякій ділянці кола сила струму I прямо пропорційна напрузі U і обернено пропорційна опору R ділянки: . 

Вольт-ампе́рною характери́стикою, скорочено ВАХ матеріалу чи пристрою називається залежність струму в ньому від прикладеної напруги.

Вольт-амперну характеристику можна визначити також, як залежність падіння напруги на пристрої від струму, що в ньому протікає. Вольт-амперна характеристика зображається зазвичай у вигляді графіка, в якому напруга відкладається вздовж осі абсцис, а струм вздовж осі ординат. Для матеріалів вольт-амперна характеристика часто приводиться у вигляді залежності густини струму від напруженості прикладеного поля. Для багатьох матеріалів, зокрема для провідників і напівпровідників, вольт-амперна характеристика має лінійну ділянку при малих напругах. В цьому діапазоні прикладеної напруги справедливий закон Ома, який стверджує, що струм пропорційний напрузі. При виконанні закону Ома струм у пристрої протікає одинаково в обидва боки, в залежності від полярності прикладеної напруги.

ЕРС джерела струму. Закон Ома для повного кола. Робота і потужність струму.

Будь-яке електричне коло (рис. 4.2.6) можна поділити на дві ділянки:

1) зовнішню ділянку кола;

2) внутрішню ділянку кола.

На зовнішній ділянці кола електричні заряди рухаються під дією електричного поля, оскільки тут струм проходить від вищого потенціалу до нижчого. На внутрішній частині кола струм проходить всередині самого джерела струму і тут заряди переміщуються від нижчого потенціалу до вищого (від "-" до "+"). Цю роботу з переміщення зарядів електричне поле виконувати не може, її мають виконати сторонні сили - сили не електричного походження. Природа сторонніх сил може бути різною. Це можуть бути механічні, хімічні, магнітні та інші сили.

Дія сторонніх сил характеризується важливою фізичною скалярною величиною - електрорушійною силою. Електрорушійна сила в замкненому контурі дорівнює відношенню роботи сторонніх сил під час переміщення заряду вздовж контуру до заряду: .

Як і напругу чи потенціал у СІ ЕРС вимірюють у вольтах: [e] = B.

Закон Ома для повного кола пов'язує силу струму в колі, ЕРС, і повний опір кола R + r, де r - внутрішній опір джерела; R - опір зовнішньої ділянки кола (рис.4.2.7). Цей зв'язок може бути встановлений завдяки закону Джоуля-Ленца, за яким кількість теплоти, яка виділяється провідником зі струмом, дорівнює добутку квадрата сили струму, опору провідника R і часу проходження струму по провідникуΔ t: Q = I ² R Δ t.

Згідно із законом збереження енергії A = Q. Прирівнявши, отримуємо e = IR + Ir, звідки: e = I (R + r).

Із цього виразу бачимо, що сила струму в замкненому колі дорівнює відношенню ЕРС джерела струму до повного опору кола. . (4.2.4)

Вираз (4.2.4) називають законом Ома для повного кола. Під час значного зменшення опору зовнішньої ділянки кола () струм досягає максимального для джерела значення: .