Генератор постоянного тока создает э.д.с., под действием которой в замкнутой цепи протекает ток. По закону Ома ток прямо пропорционален э.д.с и обратно пропорционален полному сопротивлению цепи
Основным сопротивление цепи является полезное сопротивление потребителя (например, лампа накаливания, электрическая печь). Внутреннее сопротивление генератора и сопротивление линии передачи должны быть по возможности минимальными для уменьшения потерь энергии, поскольку электрический ток, проходя по проводам, нагревает их. При этом электрическая энергия превращается в тепловую, которая рассеивается в окружающем пространстве, не выполняя полезной работы, т.е. представляет потерю энергии. Мощность потерь электрической энергии пропорционально квадрату тока и сопротивлению цепи
Сопротивление проводника постоянного тока зависит от материала, пропорционально его длине и обратно пропорциональна поперечному сечению
, т.е.
,
где - удельное сопротивление материала проводника.
Для уменьшения потерь энергии желательно использовать материалы с малым удельным сопротивлением. Минимальное удельное сопротивление имеют серебро и медь, однако серебро – дорогостоящий металл, поэтому в настоящее время самыми распространенными проводниками является медь и алюминий.
Перспективным для снижения потерь энергии является использование явления сверхпроводимости, открытого Х. Камерлинг-Оннесом в 1911 г. Оно заключается в том, что вблизи температуры абсолютного нуля (-273,16 ) удельное электрическое сопротивление некоторых металлов падает до нуля. Уменьшение сопротивления происходит почти скачкообразно в пределах разности температур 0,01
. Многие металлы, их сплавы и соединения переходят в состояние сверхпроводимости и при температурах несколько выше абсолютного нуля. Сверхпроводники теряют свойство сверхпроводимости, когда индукция магнитного поля на их поверхности превысит определение для данного металла и данной температуры критическое значение. До сих пор самые высокие температуры и критические поля наблюдались в соединениях
, однако, они слишком хрупкие и дорогие. Поэтому в настоящее время широкое применение получил сплав ниобия с цирконием, легко поддающийся пластической обработке.
В неразветвленной электрической цепи алгебраическая сумма э.д.с. равна сумме падений напряжения на всех элементах цепи. Аналогичный закон справедлив и для магнитный цепей: в замкнутом контуре магнитной цепи сумма намагничивающих сил равна сумме произведений напряженности магнитного поля на длину участка магнитной цепи, т.е.
,
где - сумма произведений токов на число витков.
Выразив через величину индукции -
и учитывая, что в неразветвленной магнитной цепи поток
(здесь
- площадь поперечного сечения магнитопровода), получим соотношение для магнитной цепи, аналогичное закону Ома для электрической цепи
,
или
где - сумма намагничивающих сил;
- сумма магнитных сопротивлений последовательно включенных участков магнитной цепи.
По форме выражение для тока в электрической цепи подобно выражению для потока в магнитной цепи. Существенное различие состоит в том, что электрическое сопротивление обычно мало зависит от тока и может считаться постоянным, а магнитное сопротивление от магнитной проницаемости данного элемента цепи.