§ 40. Электрическое сопротивление проводника. Закон Ома для участка цепи

Электрический ток возникает благодаря воздействию поля на свободные заряды внутри вещества. Чтобы понять, как связаны между собой сила тока и напряжение, достаточно провести простой измерительный эксперимент. Для этого собирают замкнутую цепь, в которую включают регулируемый источник питания, амперметр, исследуемый проводник, вольтметр и ключ. Амперметр показывает силу тока в образце, а вольтметр — напряжение на его концах. Меняя выходное напряжение источника, мы последовательно записываем соответствующие показания обоих приборов для выявления закономерности (рис. 1: амперметр стоит в разрыве цепи, последовательно с проводником, а вольтметр присоединён прямо к концам проводника, параллельно ему).

Заполняя таблицу результатов, мы замечаем, что рост напряжения всегда сопровождается увеличением показаний амперметра. Для каждого исследуемого проводника величина, полученная делением разности потенциалов на силу тока, не меняется и сохраняет постоянное значение. Если взять первый проводник, это отношение составит 2 В/А, а для второго оно будет равно 5 В/А. Такое постоянное значение служит индивидуальной характеристикой материала. При одинаковом напряжении ток во втором образце оказывается слабее, что говорит о его способности сильнее тормозить движение зарядов. Характеристикой, определяющей способность элемента препятствовать прохождению заряда, служит отношение падения потенциала к величине тока в нём; эту величину принято обозначать как сопротивление R, вычисляемое по формуле U, делённому на I.