Закон Ома для участка цепи простыми словами

Откуда берётся закон

В цепи четыре главные величины: напряжение U, ток I, сопротивление R и мощность P. Напряжение задаёт источник, сопротивление — свойство нагрузки и проводов. Ток и мощность получаются из них. Закон Ома описывает, как именно.

Если к резистору постоянного сопротивления подавать 4, 8, 12 В, ток будет расти ровно во столько же раз: на графике получается прямая из нуля. Если оставить напряжение 20 В и ставить резисторы 75, 150, 300 Ом, ток будет падать вдвое при каждом удвоении сопротивления. Оба опыта можно повторить в лабораторной «Закон Ома»: там регулируется напряжение и меняется резистор.

Формула и её варианты

I = U / R
U = I × R
R = U / I

Первая формула отвечает на вопрос «какой пойдёт ток». Вторая называется падением напряжения: сколько вольт теряется на участке с сопротивлением R, например на длинном кабеле. Третья позволяет вычислить сопротивление по измеренным току и напряжению. Само сопротивление при этом от тока не зависит: оно определяется материалом, длиной и сечением.

Запомнить формулы помогает треугольник: U сверху, I и R снизу. Закройте искомую величину пальцем, и останется нужная формула.

Закон Ома и мощность

Мощность — произведение напряжения на ток, P = U × I. Если подставить в неё закон Ома, получаются ещё две формулы. Вместе они позволяют по любым двум величинам из четырёх найти оставшиеся. Все двенадцать вариантов собраны в калькуляторе закона Ома.

P = U × I
P = U² / R
P = I² × R

Примеры из практики

• На приборе указаны мощность и напряжение, а не сопротивление. Чайник 2 кВт на 230 В: I = 2000 / 230 = 8,7 А, R = 230² / 2000 = 26,5 Ом.
• Утюг 2200 Вт при 220 В имеет сопротивление 22 Ом. Если напряжение просядет до 180 В, ток станет 180 / 22 = 8,2 А, а мощность 180² / 22 ≈ 1470 Вт. Напряжение упало на 18 %, мощность на треть: утюг греет заметно хуже.
• Прибор на 220 В по ошибке подключили между двумя фазами на 380 В. Сопротивление то же, напряжение выросло в 1,73 раза, а мощность в квадрат этого числа, почти втрое. Нагреватель сгорит за секунды.
• Сопротивление петли фаза-ноль до дальней розетки 0,84 Ом. Ток короткого замыкания 230 / 0,84 ≈ 274 А: хватит, чтобы мгновенно отключился автомат C16, но не C32.

Для двигателей, трансформаторов и светодиодных драйверов закон Ома в таком виде неточен: у них есть индуктивность или электроника, и ток сдвинут относительно напряжения. Для них ток считают через мощность и коэффициент cos φ, об этом урок «Мощность, энергия и КПД» и калькулятор тока по мощности.

Частые вопросы