Закон Ома для участка цепи

.

Постоянный для данного  вещества параметр называется удельным электрическим сопротивлением вещества. 
Экспериментально установленную зависимость силы тока I от напряжения U и электрического сопротивления R участка цепи называют законом Ома для участка цепи:

.

Сила  тока I прямо пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению R участка цели.

Последовательное  и параллельное соединение проводников.

Проводники в электрических  цепях постоянного тока могут  соединяться последовательно и  параллельно. При последовательном соединении проводников конец первого  проводника соединяется с началом  второго и т. д. При этом сила тока I одинакова во всех проводниках, а напряжение U на концах всей цепи равно сумме напряжений на всех последовательно включенных проводниках. Например, для трех последовательно включенных проводников 1, 2, 3 (рис. 150) с электрическими сопротивлениями R₁, R₂ и R₃ получим

U = U₁ + U₂ + U₃. (43.4)

По закону Ома для участка  цепи

U₁ = IR₁, U₂ = IR₂, U₃ = IR₃ и U = IR, (43.5)

где R — полное сопротивление участка цепи из последовательно включенных проводников. Из выражений (43.4) и (43.5) будем иметь IR = I(R₁ + R₂ + R₃). Таким образом,

R = R₁ + R₂ + R₃ . (43.6)

При последовательном соединении проводников их общее электрическое  сопротивление равно сумме электрических  сопротивлений всех проводников. 
Из соотношений (43.5) следует, что напряжения на последовательно включенных проводниках прямо пропорциональны их сопротивлениям :

.

При параллельном соединении проводников 1, 2, 3 (рис. 151) их начала и концы имеют общие точки подключения к источнику тока.

При этом напряжение U на всех проводниках одинаково, а сила тока I в неразветвленной цепи равна сумме сил токов во всех параллельно включенных проводниках. Для трех параллельно включенных проводников сопротивлениями R₁, R₂ и R₃ на основании закона Ома для участка цепи запишем

, , . (43.7)

Обозначив общее сопротивление  участка электрической цепи из трех параллельно включенных проводников  через R, для силы тока в неразветвленной цепи получим

.

Так как

,

то из выражений (43.7), (43.8) и (43.9) следует, что

.

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме  величин, обратных сопротивлениям всех параллельно включенных проводников.  
Параллельный способ включения широко применяется для подключения ламп электрического освещения и бытовых электроприборов к электрической сети.

6. Работа и мощность электрического тока.

Работу сил электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока. Работа А сил электрического поля или работа электрического тока на участке цепи с электрическим сопротивлением R за время равна

.

Мощность электрического тока равна отношению работы тока А ко времени , за которое эта работа совершена:

.

Работа электрического тока выражается в джоулях, мощность —  в ваттах. 
Если на участке цепи под действием электрического поля не совершается механическая работа и не происходят химические превращения веществ, то работа электрического поля приводит только к нагреванию проводника. При этом работа электрического тока равна количеству теплоты, выделяемому проводником с током:

.

Закон (43.12) был экспериментально установлен английским ученым Джеймсом Джоулем (1818—1889) и русским ученым Эмилием Христиановичем Ленцем (1804— 1865), поэтому носит название закона Джоуля — Ленца.

7. Внутреннее сопротивление источника тока.

В электрической цепи, состоящей  из источника тока и проводников  с электрическим сопротивлением R, электрический ток совершает работу не только на внешнем, но и на внутреннем участке цепи. Например, при подключении лампы накаливания к гальванической батарее карманного фонаря электрическим током нагреваются не только спираль лампы и подводящие провода, но и сама батарея. Электрическое сопротивление источника тока называется внутренним сопротивлением. В электромагнитном генераторе внутренним сопротивлением является электрическое сопротивление провода обмотки генератора. На внутреннем участке электрической цепи выделяется количество теплоты, равное

,

где r — внутреннее сопротивление источника тока. 
Полное количество теплоты, выделяющееся при протекании постоянного тока в замкнутой цепи, внешний и внутренний участки которой имеют сопротивления, соответственно равные R и r, равно

.

8. Электродвижущая сила.

Полная работа сил электростатического  поля при движении зарядов по замкнутой  цепи постоянного тока равна нулю. Следовательно, вся работа электрического тока в замкнутой электрической  цепи оказывается совершенной за счет действия сторонних сил, вызывающих разделение зарядов внутри источника  и поддерживающих постоянное напряжение на выходе источника тока. Отношение  работы , совершаемой сторонними силами по перемещению заряда q вдоль цепи, к значению этого заряда называется электродвижущей силой источника (ЭДС) :