И еще — между током I, напряжением U на участке и сопротивлением R действуют соотношения закона Ома, в этом случае их называют законом Ома для участка цепи (Р-22;2,3,4. Р-23).
Р-23
Если отвлечься от того, что происходит во всей последовательной цепи, и рассматривать только события на одном ее участке, то из формулировок закона Ома наиболее удобной становится такая: напряжение на участке цепи тем больше, чем больше его сопротивление и чем больший ток по нему идет (Р-22;2). Вот в этом самом «…чем больший ток по нему идет» отражены сразу все сложные взаимные связи между элементами цепи. В частности, отражено то, что на напряжение влияет э.д.с. генератора: чем она больше, тем больше ток в цепи и, значит, напряжение во всех ее участках.
Местная э.д.с., то есть напряжение на участке цепи (часто говорят — «падение напряжения»), это не выдумка, помогающая что-то объяснить или подсчитать. Это реальность. Причем настолько реальность, что к любому участку цепи, как к генератору, можно подключить свою нагрузку и образовать свою местную цепь в большой общей цепи. При подключении такой местной нагрузки, как при всяком параллельном подключении, несколько уменьшится общее сопротивление этого участка, а значит, и реально действующее на нем напряжение.
Напряжение, так же как и э.д.с., говорит о той энергии, с которой проталкивается каждый кулон свободных электрических зарядов (а если строго — о той работе, которую он выполняет), но, конечно, уже по какому-либо участку, а не по всей цепи. Поэтому напряжение, так же как и э.д.с., измеряется в вольтах. Очевидно, что общая работа, выполняемая единичным зарядом во всей цепи, равна сумме работ, выполненных на отдельных ее участках, то есть э.д.с. равна сумме всех напряжений на участках цепи (Р-26;2).
Т-38. Вольтметр, амперметр и омметр — приборы для измерения э.д.с. со (напряжения), тока и сопротивления. Напряжение на участке цепи, сопротивление участка и ток, который проходит по этому участку, можно подсчитать по одной из формул закона Ома (Р-22, Р-23). А можно и измерить. Несколько позже мы узнаем о том, как устроены приборы для измерения напряжения (э.д.с.) и тока — вольтметр и амперметр (Т-290). Пока же будем считать, что вольтметр как-то измеряет разницу между количеством избыточных зарядов в двух участках цепи, определяет, каких зарядов и где больше, и насколько. И тут же вычисляет, какую работу выполнит каждый кулон электричества при такой разнице концентрации зарядов. Результаты измерений и вычислений прибор выдает сразу в вольтах, за что он и получил название вольтметр. Подключается вольтметр к тем двум точкам, напряжение между которыми нужно измерить (Р-24;1).
Р-24; 1
При этом важно выполнить такое условие: собственное сопротивление вольтметра должно быть во много раз больше, чем сопротивление, к которому он подключен. Вольтметр с недостаточно большим сопротивлением может заметно уменьшить общее сопротивление участка, а значит, и напряжение на этом участке, и в итоге прибор покажет меньшее напряжение, чем было до его подключения (Р-24;2).
Р-24;2
Амперметр — это своего рода счетчик движущихся зарядов со встроенным секундомером. Подсчитав количество зарядов, которые проходят по цепи за одну секунду, прибор показывает величину тока сразу в амперах, за что он и получил название амперметр. Прибор включается последовательно в цепь, в которой нужно измерить ток (Р-24;3).
Р-24;3
Собственное сопротивление амперметра должно быть во много раз меньше, чем общее сопротивление цепи, иначе он сам заметно изменит общее сопротивление цепи и покажет ток значительно меньший, чем был до его включения (Р-24;4).
Р-24;4
Омметр можно представить себе как комбинированный прибор, который одновременно измеряет напряжение и ток и сразу же по формуле закона Ома вычисляет сопротивление (Р-24;5).
Р-24;5
Возможен и более простой вариант: элемент цепи, сопротивление которого нужно измерить, подключается к генератору, э.д.с. которого известна, и тогда омметр определяет сопротивление только по величине тока (Р-24;6).
Р-24;6
Т-39. Чем больше потребляемый ток, тем меньше напряжение на выходе генератора. Внутреннее сопротивление генератора Rвнутр—такой же элемент цепи, как и все остальные. И на нем так же, как и на других участках, создается какое-то напряжение (Р-25).