Параграф 38 ГДЗ Перышкин Иванов 8 класс (Физика)

Задача

Расскажите об экспериментальном способе установления зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах. Изображённая на рисунке цепь состоит из источника тока, амперметра, ключа и вольтметра, который поочерёдно подключается к клеммам $$AB$$ (железная проволока), $$CD$$ (никелиновая проволока) и $$EF$$ (медная проволока). При всех трёх подключениях вольтметр показывает одинаковое напряжение, а амперметр — разные силы токов.
Что значит «сопротивление проводника равно $$1\ \text{Ом}$$»?
Какие кратные и дольные единицы сопротивления используют на практике?
Сформулируйте закон Ома для участка цепи.
Как выразить напряжение на участке цепи, зная силу тока в нём и его сопротивление?
В чём причина сопротивления проводника?

Обсуди с товарищами.

Ученик включал в электрическую цепь различные проводники с известными сопротивлениями и записывал показания амперметра и вольтметра. По результатам исследования он построил график (рис. 90), но забыл обозначить координатные оси. Восстановите обозначения на осях. Определите наибольшее и наименьшее показания вольтметра, если значения величин на графике указаны в единицах СИ.
Какое влияние на сопротивление проводника оказывает тепловое движение частиц, из которых состоит проводник?
Принцип действия вольтметра, изображённого на рисунке 88, такой же, как и амперметра: угол поворота стрелки пропорционален силе тока. Градуируют такой вольтметр на основе закона Ома для участка цепи.

Упражнение 30

Какова сила тока в проводнике, если напряжение на его концах $$4{,}5\ \text{В}$$, а сопротивление $$15\ \text{Ом}$$?
Каким сопротивлением должен обладать проводник, чтобы при напряжении на его концах $$220\ \text{В}$$ сила тока в нём была $$1\ \text{мА}$$?
Сила тока, текущего по проводнику сопротивлением $$6\ \text{Ом}$$, равна $$2\ \text{А}$$. Каково напряжение на концах проводника? Как изменится сила тока в данном проводнике, если напряжение на его концах увеличится в 4 раза?
Используя вольт-амперную характеристику проводника (рис. 91), определите его сопротивление.
При напряжении $$110\ \text{В}$$ сила тока в резисторе равна $$5\ \text{А}$$. Какова будет сила тока в этом же резисторе, если напряжение на нём увеличить на $$10\ \text{В}$$?

Подробный ответ

1. В опыте собирают электрическую цепь с источником тока, амперметром и ключом. К участку цепи поочерёдно подключают разные проводники и измеряют силу тока при одном и том же напряжении. Сравнивая показания амперметра, устанавливают, что при одинаковом напряжении сила тока зависит от сопротивления проводника: чем больше сопротивление, тем меньше сила тока.

2. Сопротивление проводника равно $$1\ \text{Ом}$$, если при напряжении на его концах $$1\ \text{В}$$ сила тока в нём равна $$1\ \text{А}$$.

3. На практике используют кратные и дольные единицы сопротивления:

$$1\ \text{мОм}=10^{-3}\ \text{Ом}$$;
$$1\ \text{кОм}=10^{3}\ \text{Ом}$$;
$$1\ \text{МОм}=10^{6}\ \text{Ом}$$.

4. Закон Ома для участка цепи: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению участка.

$$I=\frac{U}{R}$$

5. Напряжение выражается формулой:

$$U=IR$$

6. Сопротивление проводника обусловлено тем, что электроны при движении сталкиваются с ионами кристаллической решётки, которые препятствуют их направленному движению.

В задании с графиком оси нужно обозначить так: по горизонтали — $$R$$, по вертикали — $$I$$. По графику видно, что при $$R=1\ \text{Ом}$$ ток $$I=2\ \text{А}$$, а при $$R=4\ \text{Ом}$$ ток $$I=0{,}5\ \text{А}$$. Тогда напряжение во всех случаях одинаково:

$$U=IR$$

$$U_{\min}=1\cdot 2=2\ \text{В}$$

$$U_{\max}=4\cdot 0{,}5=2\ \text{В}$$

Следовательно, показания вольтметра одинаковы и равны $$2\ \text{В}$$.

Тепловое движение частиц проводника увеличивает сопротивление: из-за более интенсивных колебаний ионов электронам труднее двигаться направленно, поэтому сопротивление возрастает.

Принцип действия вольтметра градуируют на основе закона Ома для участка цепи.

Упражнение 30

1. $$I=\frac{U}{R}=\frac{4{,}5}{15}=0{,}3\ \text{А}$$

Ответ: $$0{,}3\ \text{А}$$

2. $$R=\frac{U}{I}=\frac{220}{0{,}001}=220000\ \text{Ом}=220\ \text{кОм}$$

Ответ: $$220\ \text{кОм}$$

3. $$U=IR=2\cdot 6=12\ \text{В}$$

Если напряжение увеличить в 4 раза, то сила тока тоже увеличится в 4 раза:

$$I_2=4I_1=4\cdot 2=8\ \text{А}$$

Ответ: $$12\ \text{В}$$; увеличится в 4 раза, до $$8\ \text{А}$$.

4. По вольт-амперной характеристике берём любую точку, например $$U=2\ \text{В}$$, $$I=0{,}5\ \text{А}$$:

$$R=\frac{U}{I}=\frac{2}{0{,}5}=4\ \text{Ом}$$