Закон Ома - это физический закон, определяющий связь между напряжением, силой тока и сопротивлением проводника в электрической цепи. Назван в честь его первооткрывателя Георга Ома. Закон гласит, что сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению между концами цепи, если при прохождении тока свойства проводника не изменяются. Следует также иметь в виду, что закон Ома является фундаментальным и может быть применён к любой физической системе, в которой действуют потоки частиц или полей, преодолевающие сопротивление. Его можно применять для расчёта гидравлических, пневматических, магнитных, электрических, световых, тепловых потоков и т. д., также, как и правила Кирхгофа, однако, такое приложение этого закона используется крайне редко в рамках узко специализированных расчётов.

Математическая форма закона Ома несколько различается для ряда случаев. Математический вид закона Ома для участка цепи иначе называется интегральным законом Ома. В данном случае предполагается, что цепь состоит из проводников, сопротивление каждого из которых усредняется по объему проводника, и закон Ома записывается в известном виде:

U = IR,            (1)

где I - сила тока, R - сопротивление, U - падение напряжения на концах цепи.

Величины, входящие в выражение (1), в случае постоянного тока являются действительными. Однако, закон Ома справедлив и для переменных токов. Тогда общая структура закона сохраняется, но величины входящие в выражение (1) становятся комплексными, а закон Ома для переменных токов исторически принято записывать в виде:

U = IZ,            (2)

где для синусоидального тока, с циклической частотой ω, U = U₀·e^iωt - падение напряжения на концах цепи, I - сила тока, Z = R·e^-iδ - комплексное сопротивление (импеданс), R = (R_a²+R_r²)^1/2 - полное сопротивление, R_r = (ω_L - 1/ωC) - реактивное сопротивление (разность индуктивного и емкостного), R_а - активное (омическое) сопротивление, не зависящее от частоты, δ = -arctg R_r/R_a - сдвиг фаз между напряжением и силой тока.

Если ток изменяется во времени, но не является синусоидальным (и даже периодическим), то его можно представить как сумму синусоидальных Фурье-компонент. Для линейных цепей можно считать компоненты фурье-разложения тока действующими независимо.

Также необходимо отметить, что закон Ома является лишь простейшим приближением для описания зависимости тока от разности потенциалов и для некоторых структур справедлив лишь в узком диапазоне значений. Для описания более сложных (нелинейных) систем, когда зависимостью сопротивления от силы тока нельзя пренебречь, принято обсуждать вольт-амперную характеристику. Отклонения от закона Ома наблюдаются также в случаях, когда скорость изменения электрического поля настолько велика, что нельзя пренебрегать инерционностью носителей заряда.

Закон Ома используется для определения неизвестного параметра элементов электрической цепи - сопротивления, напряжения и силы тока, если заданы два других.

Отдельно рассмотривают случаи параллельного и последовательного соединения проводников. Формулы для последовательного и параллельного соединения проводников позволяют во многих случаях рассчитывать сопротивление сложной цепи, состоящей из многих резисторов. На рис.1 приведен пример такой сложной цепи и указана последовательность вычислений.

Следует отметить, что далеко не все сложные цепи, состоящие из проводников с различными сопротивлениями, могут быть рассчитаны с помощью формул для последовательного и параллельного соединения. На рис.2 приведен пример электрической цепи, которую нельзя рассчитать указанным выше методом.

Цепи, подобные изображенной на рис.2, а также цепи с разветвлениями, содержащие несколько источников, рассчитываются с помощью правил Кирхгофа.

 

R = R₁ + R₂.