3.5.4. Закон Ома для полной цепи

Рассмотрим неоднородный участок цепи, где Е₁₂ действующую э.д.с. на участке 1—2, приложенная на концах участка разность потенциалов.

Если ток проходит по неподвижным проводникам, образующим участок 1—2, то работа А₁₂ всех сил (сторонних и электростатических), совершаемая над носителями тока, по закону сохранения и превращения энергии равна теплоте, выделяющейся на участке:

A=Q,

А₁₂ = q₀ E₁₂ + q₀(),

Q = I²Rt = IR(It) = IRq_0,

IR = E₁₂+ (),

I = (E₁₂ + )/R.

Последнее есть закон Ома для неоднородного участка цепи в интегральной форме, который является обобщенным законом Ома.

Если на данном участке цепи источник тока отсутствует (E₁₂=0), то приходим к закону Ома для однородного участка цепи :

I = ()/R =U/R.

При отсутствии сторонних сил напряжение на концах участка равно разности потенциалов.

Если же электрическая цепь замкнута, то выбранные точки 1 и 2 совпадают, j₁= j₂ получаем закон Ома для замкнутой цепи:

I = E/R,

где E — э.д.с., действующая в цепи. R — суммарное сопротивление всей цепи.

В общем случае

R₀= r+R,

где r —внутреннее сопротивление источника тока, R—сопротивление внешней цепи. Поэтому закон Ома для замкнутой цепи будет иметь вид

I = E/(R+r).

Если цепь разомкнута и, следовательно, в ней ток отсутствует (I=0), то из закона Ома получим, что

E₁₂= j₂ - j_1.

Другими словами, э.д.с., действующая в разомкнутой цепи, равна разности потенциалов на ее концах. Следовательно, для того чтобы найти э.д.с. источника тока, надо измерить разность потенциалов на его клеммах при разомкнутой цепи.

Таким образом, для существования электрического тока должны быть: носители зарядов, наличие поля в проводнике, цепь должна быть замкнута и должны быть источники сторонних сил.