Проходження електричного струму в провідниках супроводжується виділенням тепла. Енергія електричного струму в провіднику переходить в теплову і провідник нагрівається до певної температури, що відповідає величині струму. Здатність струму нагрівати провідники широко використовується в електротехніці. Проходячи опір провідника, електричний струм виконує роботу, в процесі якої в провіднику виділяється тепло. Вільні електрони при своєму русі зіштовхуються з атомами і молекулами, і при цих зіткненнях механічна енергія рухомих електронів переходить в теплову. Залежність теплової енергії від величини струму в провіднику визначається за законом Джоуля-Ленца: при проходженні електричного струму по провіднику кількість тепла, що виділяється струмом в провіднику, прямо пропорційна величині струму, взятій у другому степені, величині опору провідника і часу дії струму. Якщо кількість тепла позначити літерою Q, величину струму І, опір R, і час t то математично цей закон можна записати так:

Q=0,24I²Rt

При цьому кількість тепла Q вийде в малих калоріях    (1Дж=0,239 кал.). Коефіцієнт 0,24 у формулі фігурує тому, що струм в 1А в провіднику з опором в 1 Ом за 1 секунду виділяє 0,24 малих калорій тепла, що служить одиницею для вимірювання кількості тепла. Однак, надмірний нагрів провідників і електротехнічних пристроїв допускати не можна, тому що це приведе до їх пошкодження. Особливо небезпечний перегрів при короткому замиканні проводів в якому опір мізерний, струм через це досягає великої величини, і тепло виділяється в такій кількості що викликає аварію.

Закон Ома.

Сила струму, електрорушійна сила і опір в замкнутому електричному колі знаходяться між собою в певній залежності. Для замкнутого електричного кола ця залежність має такий вигляд:

Це математичне співвідношення називається законом Ома.

Закон Ома для повного кола електричного струму може бути викладено так: сила струму, що протікає в замкнутому колі, дорівнює електрорушійній силі джерела струму, поділеній на опір всього кола.

Закон Ома - це один з основних законів електротехніки. За допомогою нього можна проводити розрахунки електричних кіл, тобто знаходити невідомі величини, що характеризують електричні кола, в залежності від тих величин, які нам задані.

Якщо у формулі закону Ома замість е.р.с. взяти падіння напруги на якій-небудь ділянці кола і розділити на опір цієї ділянки, то визначиться сила струму, що проходить в цій частині кола.

Таким чином, закон Ома зберігає свою силу не тільки для всього кола, а й для окремих її ділянок. Це положення може бути виражене так: у даній ділянці кола сила струму дорівнює напрузі на кінцях цієї ділянки, розділеної на його опір:

I=U/R

Із закону Ома для повного електричного кола слідує, що електрорушійна сила рівна добутку сили струму на повний опір всього кола:

E=I*R

Величина опору всього кола дорівнює е.р.с., поділеної на силу струму:

R=E/I

З наведених вище співвідношень може створитися таке враження, що е.р.с. залежить від опору. Здавалося б, що якщо збільшити в два рази опір, то при цьому і е.р.с. збільшиться в два рази. Однак це не так, е.р.с. не залежить ні від сили струму, ні від опору. Тому зі збільшенням опору сила струму зменшиться в стільки ж разів, у скільки збільшилася опір. Аналогічне становище необхідно також відзначити відносно повного опору кола. Воно залежить виключно від перерізу провідників, схеми їх ввімкненя, довжини окремих ділянок кола і від матеріалу, з якого виготовлені провідники. Збільшення або зменшення е.р.с. спричинить за собою зміну сили струму, але опір кола залишиться колишнім. Користуючись законом Ома, для ділянки кола можна отримати таке співвідношення:

U=I*R

Тобто, напруга на ділянці кола дорівнює добутку сили струму на опір цієї ділянки.

Опір ділянки кола можна визначити, поділивши падіння напруги на цій ділянці на силу струму в тій же частині кола:

R=U/I

Всі співвідношення, які можна отримати із закону Ома, легко скласти, користуючись трикутником, зображеним на мал.3.4.1. У цьому трикутнику треба закрити пальцем ту величину, яка підлягає визначенню. Тоді взаємне розташування двох інших величин покаже, як треба зробити, щоб знайти те, що нас цікавить.

Малюнок 3.4.1 Закон Ома. Трикутник Ома.

У формулі закону Ома можна величину опору замінити провідністю. Цілком зрозуміло, що математичні співвідношення матимуть в цьому випадку дещо інший вигляд, так, наприклад: сила струму буде дорівнювати добутку величини провідності кола на напругу:

I=G*U

 З цієї формули можна легко отримати інші співвідношення, необхідні для визначення тієї чи іншої величини.

Пример текста