Сопротивление проводника

Вы знаете, что сила тока в цепи зависит от величины напряжения на концах этого участка цепи. Она прямо пропорциональна этому напряжению. Однако сила тока зависит еще и от свойств проводника, по которому течет ток, от свойств того участка цепи, который включен в цепь. Для того чтобы установить этот факт, мы проведем следующий опыт.

Собрана цепь из последовательно соединенных источника постоянного тока, нихромовой спирали и амперметра. Шкала амперметра рассчитана на 3 А. Если замкнуть цепь и пропускать ток через нихромовую спираль, постепенно его увеличивая, то мы видим, как стрелка амперметра постепенно отклоняется (вот был 1 А, 2 А и т. д.). Мы будем в процессе опыта измерять не только ток в цепи, протекающий через спираль, но мы будем измерять и падение напряжения на концах спирали. Для этого мы подключим вольтметр, шкала которого рассчитана на 15 В, к концам спирали. Одна клемма вольтметра подключается к левому концу спирали, и другая клемма вольтметра подключается к правому концу спирали. Будем постепенно увеличивать ток в цепи и обратим внимание на показания вольтметра. Установим ток такой, чтобы стрелка амперметра отклонилась на одно деление. Сейчас через спираль течет ток 0,2 А. Мы видим, что стрелка вольтметра также отклонилась на одно деление шкалы, и показания вольтметра сейчас составляют 1 В. Ток - 0,2 А, падение напряжения на концах спирали - 1 В.

Увеличим вдвое ток в цепи. Мы видим, что стрелка вольтметра также отклонилась при этом на два деления, вдвое увеличилось падение напряжения на концах спирали.

Увеличим по сравнению с первоначальным в 5 раз ток в цепи, он сейчас составляет 1 А. Мы видим, что показания вольтметра также увеличились в 5 раз и составляют сейчас 5 В. Таким образом, во сколько раз мы увеличиваем ток в цепи, во столько же раз увеличивается и падение напряжения на концах этого участка цепи, а отношение падения напряжения к току остается для данного проводника, в данном случае для всей спирали, величиной постоянной - 5 к 1.

Сопротивление проводника - это как раз и есть отношение напряжения на концах участка цепи к току в цепи. Оно измеряется в омах. 1 Ом - это сопротивление такого проводника, в котором протекает ток в 1 А при напряжении на концах этого проводника в 1 В. Сейчас можно посчитать, каково сопротивление спирали. Для этого надо падение напряжения 5 В на концах спирали разделить на ток, который течет через спираль, на 1 А. 5, деленное на 1, - это 5. 5 Ом составляет сопротивление всей спирали.

Попробуем включить в цепь другой проводник. В качестве другого проводника мы просто выберем средний участок этой спирали. Мы переключаем клеммы вольтметра на средний участок спирали. И вновь будем увеличивать ток в цепи, добиваясь того, чтобы падение напряжения на концах этого участка или, можно сказать, просто напряжение на концах этого участка составляло, как и раньше, 5 В. Обратите внимание на вольтметр. Я добиваюсь того, чтобы падение напряжения было 5 В. А вот сейчас посмотрите на амперметр. Вы видите, что для того чтобы получить напряжение на концах средней части спирали в 5 В, нам понадобилось увеличить ток практически до 3 А.

Таким образом, мы можем сказать, что сопротивление этого проводника - средней части спирали равно 5 В, деленное на 3 А - 5/3 Ом. Оно в 3 раза меньше, чем сопротивление всей спирали. Таким образом, мы видим, что сопротивление разных проводников (в первом случае это была вся спираль, во втором случае это часть спирали) различно.