Міністерство освіти та науки України Національний університет «Львівська політехніка» Лабораторія електрики ЗВІТ про виконання лабораторної роботи №3 Тема: «Перевірка закону Ома для постійного струму» Теоретичні відомості: Силою струму називають скалярну величину, яка чисельно дорівнює електричному заряду, що проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу.
(1) де
- електричний заряд,
- час, протягом якого проходить заряд. Векторного величиною, що характеризує електричний струм в провіднику, є густина струму j. Вектор j напрямлений вздовж струму і чисельно дорівнює силі струму, який проходить через одиницю площі перерізу провідника, проведеного перпендикулярно до напрямку струму
(2) Закон Ома для однорідної ділянки кола, (тобто ділянки, яка. не містить джерела е.р.с) (рисі) формулюється так:
сила, струму I на ділянці кола прямо пропорційна напрузі (різниці потенціалів) на його кінцях:
(3) де R - опір однорідної ділянки кола, причому
(4) де l - довжина провідника, S - площа поперечного перерізу,
- питомий опір матеріалу провідника, який чисельно дорівнює опору провідника одиничної довжини, виготовленої з цієї речовини, з одиничним перерізом при температурі 0°С. Величина
, обернена, до питомого опору
, називається питомою електропровідністю речовини:
(5) Питома електропровідність
характеризує здатність речовими проводити електричний струм. Вона пов'язує густину струму в будь-якій точці провідника з напруженістю електричного поля у цій точці, яке зумовлює електричний струм в провіднику. Розглянемо елемент провідника довжиною dl і площею поперечного перерізу S. Опір dR цього елемента дорівнює:
Якщо із провіднику проходить струм l, то за, законом Ома для ділянки;кола маємо:
де dU - спад напруги на елементі провідника dl.Оскільки I=jS, то
або
Величина
є градієнт потенціалу, який чисельно дорівнює напруженості Е електричного поля в провіднику зі струмом. Тоді:
або
(6) Оскільки в ізотропному провіднику носії струму в кожній точці рухаються в напрямі вектора Е, то напрямки j і Е співпадають. Тому формулу (6) можна записати у вигляді:
(7) Цей вираз визначає закон Ома в диференціальній формі: густина струму в провіднику дорівнює добутку питомої слок трогііГовідності провідника на напруженість електричного поля. Закон Ома для неоднорідної ділянки кола (тобто ділянки, яка містить джерело е.р.с.) (рис.2) записується так:

(8) де
різниця потенціалів на кінцях цієї ділянки, R опір неоднорідної ділянки кола,
– є.р.с, яка діє и;і. ділянці 1-2, причому
. (9) Електрорушійна сила
чисельно дорівнює роботі, виконаній сторонніми силами при переміщенні вздовж ділянки кола одиничного позитивного заряду із точки 1 у точку 2. Якщо е.р.с. сприяє руху позитивних зарядів у вибраному напрямі, то
> 0. Якщо е.р.с протидіє руху позитивних зарядів в даному напрямі, то
< 0. Спадом напруги
на ділянці кола 1-2 називають фізичну величину, яка чисельно дорівнює роботі, виконаній сумарним полем кулонівських і сторонніх сил при переміщенні вздовж кола одиничного позитивного заряду з точки 1 у точку 2:
(10) або
(11) З формули (8)
(12) Формула (12) є математичним виразом узагальненого закону Ома для довільної ділянки кола: добуток електричного опору ділянки кола на силу струму в ньому дорівнює сумі спадe електричного потенціалу на цій ділянці і е.р.с. всіх джерел електричної енергії, які включені нації ділянці. Якщо електричне коло замкнене, То точки 1 і 2 збігаються, тому
і
(13) де
- алгебраїчна, сума всіх е.р.с, включених у цьому колі, а
повний опір кола, який дорівнює сумі опору R зовнішньої частини кола, і внутрішнього опору r джерела. Якщо коло розімкнене, і отже у ньому немає струму(I = 0), то
.