Методика

Розділ містить найважливіші прикладні питання: електричний струм, закон Ома для ділянки кола, опір провідників, робота і потужність постійного струму, а також відомості про сторонні сили й ЕРС, закон Ома для повного кола.

Головне поняття розділу "Закони постійного струму" - "постійний електричний струм" (рис.4.2.1). Важливо зрозуміти, що електричний струм, зокрема в металах, це не безперервний рух електронів по електричному колу від його початку (джерела) до кінця (споживача), а напрямлений "дрейф" в одному напрямі одночасно (одразу після замикання кола) всіх електронів по всьому об'єму з'єднувальних провідників. Це "пожвавлення" електронів відбувається миттєво скрізь вздовж кола через велику швидкість поширення електричного поля (c  3·10 ⁸ м/с), що діє на вільні електрони металу, з якого виготовлені з'єднувальні провідники.

Вивчати матеріал цього розділу потрібно починати з поняття електричного заряду, який, рухаючись напрямлено в електричному полі, сприяє проходженню струму в замкненому колі. Сила струму залежить від величини заряду, що проходить через поперечний переріз провідників у колі за одиницю часу.

Такому напрямленому рухові носіїв заряду можуть чинитися перешкоди, вплив яких виражає опір провідника. Унаслідок проходження струму на кінцях провідника виникає різниця потенціалів (напруга). Кількісне співвідношення між характеристиками електричного кола виражає закон Ома для ділянки кола.

Електричні кола складаються з послідовно з'єднаних провідників і паралельного їх з'єднання. Під час впорядкованого руху заряджених частинок у провіднику електричне поле виконує роботу. Якщо на ділянці кола не виконується механічна робота і струм не чинить хімічних дій, то відбувається тільки нагрівання провідника з виділенням кількості теплоти навколишнім тілам, яку розраховують за законом Джоуля-Ленца.

Будь-який електричний прилад, лампочка, електродвигун розраховані на використання певної енергії за одиницю часу. Тому поряд з роботою струму важливе значення має поняття потужності струму.

Оскільки проходження струму по провідниках супроводжується виділенням енергії, то в будь-якому колі має бути якесь джерело енергії, що надсилає її в коло. У цьому джерелі, крім кулонівських сил, обов'язково мають діяти сторонні, не потенціальні сили. Дія сторонніх сил характеризується важливою фізичною величиною - ЕРС.

У замкненому колі, що складається із джерела струму із внутрішнім опором r і резистора (провідника) опором R, ЕРС дорівнює сумі спадів напруг на цих опорах. Взаємозв'язок цих характеристик кола виражає закон Ома для повного кола.