В электрических проводах благодаря относительно весьма малому поперечному сечению все точки плоскости, перпендикулярной к оси проводника, имеют един и тот же потенциал (или одно и то же напряжение по отношению к какой-нибудь исходной точке цепи), и таким образом сечения проводника, нормальные к его оси, представляют собой поверхности разного потенциала или эквипотенциальные поверхности. Потенциал уменьшается по направлению тока.
В электрических проводах, у которых размеры поперечного сечения во много раз меньше длины, можно принять, что ток распределяется равномерно по сечению проводника и во всех точках какого нибудь сечения движение зарядов происходит нормально к поперечному сечению, т. е. направление тока совпадает с осью проводника.
Пусть напряжение в начале линии АВ будет U1 и ток в цепи I (фиг. 21). Из мощности P1 = U1I, поступающей в сеть, часть Р2 = U2I2 доходит до конца, другая же l²rk (где rk=2l/ϒS сопротивление линии) теряется в проводах;
Джоулем и Ленцем независимо друг от друга опытным путем было установлено, что электрический ток, проходя через проводник, выделяет теплоту.
Электрические разветвленные цепи, как бы сложны они ни были, обладают тем замечательным свойством, что если в ветви b системы, питаемой от источника тока, включенного, положим, в ветвь a, ток равен Ib, то при перемещении источника тока из ветви а в ветвь b в ветви а ток Ia будет иметь то же значение, какое ток раньше имел в ветви b : Ib=I’a.
При определении токов и напряжений в сложных цепях или сетях иногда можно внести в вычисления существенные облегчения, если путем последовательных преобразований упрощать цепи таким образом, чтобы преобразования в одной части цепи не вызывали никаких изменений в распределении токов и напряжений в других частях.
Этот метод определения тока в какой нибудь ветви сложной разветвленной цепи заключается в том, что точки, к которым приключена в заданной системе исследуемая ветвь, рассматриваются как полюсы некоторого источника тока со сложным внутренним сопротивлением.
Аналогично принципу относительного действия в механике, утверждающему, что в системе, находящейся под действием нескольких сил, общее действие этих сил слагается из тех действий, которые получились бы, если бы каждая сила в отдельности действовала на систему, имеет место тот же принцип и в электрических цепях, где действуют несколько э. д. с.
Если в неразветвленной цепи или в части цепи несколько проводников соединено последовательно, то эти проводники могут быть заменены одним эквивалентным проводником, сопротивление которого равно сумме сопротивлений отдельных проводников. При такой замене ток не изменит своей величины:
Законы Кирхгофа Распределение токов, а также и напряжений, т. е. разностей потенциалов между отдельными точками в сложных цепях, состоящих из любой комбинации источников постоянного тока и сопротивлений, устанавливается одним и только одним вполне определенным образом.
Нахождение напряжений и токов в разветвленных цепях при помощи уравнений Кирхгофа При помощи двух законов Кирхгофа вполне определенно и однозначно разрешается вопрос о распределении напряжений и токов в разветвленных цепях.