Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводника
Закон Ома открытый экспериментально, гласит: сила тока, протекающего по однородному проводнику, пропорциональна разности потенциалов на его концах (напряжению ),
.
Коэффициент пропорциональности называют проводимостью, а величину
называют сопротивлением. Из закона Ома
, определим единицу измерения сопротивления:
Ом. Величина сопротивления зависит от формы и размеров проводника, а также от свойств материала, из которого он сделан. Для однородного цилиндрического проводника
,
где — длина проводника,
— площадь его поперечного сечения,
— зависящий от свойств материала коэффициент, называемый удельным электрическим сопротивлением.
Величину обратную удельному сопротивлению , называют удельной проводимостью. Выразив удельное сопротивление
, определим единицу измерения
Ом·м. Удельное сопротивление зависит от температуры, для растворов электролитов с ростом температуры оно уменьшается, для металлов, наоборот, возрастает. Для металлов при температурах близких к комнатной температуре, эта зависимость имеет вид
,
— удельное сопротивление при
;
— температура в
;
— температурный коэффициент сопротивления. Для многих химически чистых металлов
град-1. То есть
изменяется пропорционально абсолютной температуре
,
. При очень низких температурах линейный характер зависимости
нарушается, а при некоторой достаточно низкой температуре у многих металлов и сплавов сопротивление скачком уменьшается до нуля (сверхпроводимость). Зависимость сопротивления от температуры используется в термометрах сопротивления — устройствах для измерения температуры.
На практике часто приходится иметь дело с несколькими проводниками, соединенными параллельно или последовательно. Для параллельного соединения результирующее сопротивление рассчитывается по формуле (общая проводимость равна сумме проводимостей), для последовательного соединения
(общее сопротивление равно сумме сопротивлений).