Ток, напряжение и сопротивление

Электрический ток I — упорядоченное движение электрических зарядов. Его единица — ампер (А). Ток существует только при наличии замкнутого пути для движения заряда. Напряжение U создаёт условия для движения зарядов и измеряется в вольтах (В). Сопротивление R характеризует противодействие участка цепи прохождению тока и измеряется в омах (Ом).

Эти величины нельзя рассматривать независимо: изменение одной при неизменных остальных изменяет режим цепи.

Для участка линейной цепи без источника ЭДС закон Ома связывает напряжение, ток и сопротивление:

Закон Ома полезен не только для расчёта. Он помогает оценивать, правдоподобно ли измерение: если напряжение и сопротивление известны, ожидаемый ток можно оценить заранее.

Для однородного проводника сопротивление связано с материалом, длиной и площадью сечения:

Увеличение длины повышает сопротивление, увеличение сечения — уменьшает. Сопротивление металлических проводников растёт с температурой. Поэтому плохой контакт опасен: локальное повышение сопротивления вызывает нагрев, нагрев ухудшает контакт, и дефект может развиваться ускоренно.

Вольтметр подключают параллельно участку, потому что он сравнивает потенциалы двух точек. Амперметр включают последовательно — измеряемый ток должен проходить через прибор. В режиме омметра сопротивление измеряют на обесточенной цепи в соответствии с инструкцией прибора.

Представим лампу, у которой на входе относительно N измеряется 230 В, но она не горит. Это ещё не означает, что питание исправно. Нужно проверить напряжение непосредственно на двух выводах нагрузки под нагрузкой, целостность обратного проводника и контакты. При обрыве N фазный провод может оставаться под напряжением относительно PE, но замкнутого рабочего пути тока нет.

Другой случай — плохой контакт: без нагрузки прибор показывает почти нормальное напряжение, а при включении лампы оно резко падает. По закону Ома можно понять причину: контакт с повышенным сопротивлением образует последовательный участок, на котором под током появляется значительное падение напряжения и тепловые потери.

Закон Ома лежит в основе поиска неисправностей. При падении напряжения на плохом контакте нагрузка может работать нестабильно, а место соединения — нагреваться. При обрыве цепи ток прекращается, хотя напряжение на отдельных точках может сохраняться. При коротком замыкании сопротивление аварийного пути резко уменьшается, ток возрастает, и должна сработать защита.