С помощью закона сохранения энергии «откройте» закон Ома.

Выведем закон Ома с помощью закона сохранения энергии.

Закон сохранения энергии гласит: энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно, а только превращается из одного вида в другой.

Рассмотрим электрическую цепь, состоящую из источника тока и проводника с сопротивлением $R$.

1. При прохождении электрического тока через проводник электрическое поле совершает работу. Эта работа равна произведению напряжения на заряд:

где $A$ — работа электрического поля, $q$ — электрический заряд, $U$ — напряжение на концах проводника.

2. Заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за время $t$, можно выразить через силу тока:

где $I$ — сила тока.

Подставим это выражение в формулу работы:

3. Согласно закону сохранения энергии, работа электрического поля превращается в тепловую энергию, выделяющуюся в проводнике. По закону Джоуля — Ленца:

где $Q$ — количество теплоты, $R$ — сопротивление проводника.

4. Приравняем работу электрического поля к количеству выделившейся теплоты:

Сократим обе части равенства на $It$:

Отсюда выразим силу тока:

Вывод: мы получили закон Ома для участка электрической цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Это означает, что при увеличении напряжения сила тока возрастает, а при увеличении сопротивления — уменьшается (если остальные условия остаются неизменными).

Таким образом, используя закон сохранения энергии и закон Джоуля — Ленца, мы получили математическую запись закона Ома.