Закон Ома
Зако́н О́ма, линейная зависимость между силой тока на участке электрической цепи и электрическим напряжением на этом же участке: . Коэффициент пропорциональности – электрическое (омическое) сопротивление – зависит от материала, температуры и геометрических размеров проводника. Закон Ома установлен Г. C. Омом в 1826 г.
Если постоянный электрический ток течёт между точками 1 и 2, то , где и – электрические потенциалы в точках 1 и 2; – электродвижущая сила (эдс) на участке 1–2. Для замкнутой электрической цепи и закон Ома принимает вид: , где – сумма всех эдс, действующих в замкнутой цепи, – полное сопротивление замкнутой цепи, включающее внутреннее сопротивление источников эдс. Закон Ома обобщается на случай разветвлённых электрических цепей.
Закон Ома может быть записан также в дифференциальной форме для произвольной точки проводника: где – плотность электрического тока, – напряжённость электростатического поля, * – напряжённость поля сторонних сил (численно равна сторонней силе, действующей на единичный положительный заряд), – удельное электрическое сопротивление, – удельная электрическая проводимость. Если сторонние силы отсутствуют, то и совпадают по направлению. В анизотропных средах (монокристаллические проводники, проводники в магнитном поле) направления векторов и в общем случае не совпадают, а является тензором. Для цилиндрических проводников и связаны соотношением , где – длина проводника, – площадь его поперечного сечения.
Закон Ома обобщается также на случай переменных синусоидальных квазистационарных токов. Если в участке электрической цепи протекает синусоидальный ток с круговой частотой , а сама цепь содержит ёмкость и индуктивность , то закон Ома записывается в комплексном виде: где , – комплексные напряжение и ток, зависящие от времени по закону , ; – комплексное сопротивление, или импеданс. Мнимая часть импеданса называется реактивным сопротивлением, а действительная – активным сопротивлением. При этом истинные значения тока и напряжения равны действительным частям от их комплексных значений: ; .
Закон Ома с хорошей точностью выполняется для многих сред, например металлов и их сплавов. В общем случае зависимость тока от напряжения может быть нелинейной (например, в газовом разряде). Отклонения от закона Ома могут происходить также при увеличении частоты переменного тока, когда ток перестаёт быть квазистационарным.