Підручник Фізика 8 клас - П.Ф. Пістун - Богдан 2016 рік

Розділ ІІ ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА. ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ

ЕЛЕКТРИЧНИМ СТРУМ

§33. Залежність опору провідника від його довжини, площі перерізу та матеріалу

✓ Що називають електричним опором провідника?

1. Аналізуючи природу електричного опору, можна висловити припущення, що опір залежить від довжини і товщини (площі поперечного перерізу) провідника, а також матеріалу, з якого він виготовлений.

Рис. 117

Перевіримо на досліді справедливість цієї гіпотези.

Складемо коло, зображене на рисунку 117. На спеціальній панелі прикріплені різні провідники. Ці провідники будемо почергово підключати до джерела струму і порівнювати значення сили струму, які покаже в кожному випадку демонстраційний амперметр.

Будемо підключати провідники, що досліджуються, наприклад, в такій послідовності:

1) нікелінові провідники однакової товщини, але різної довжини;

2) нікелінові провідники однакової довжини, але різної товщини;

3) нікеліновий і ніхромовий провідники однакової довжини і товщини.

Враховуючи, що напруга в колі постійна (покази вольтметра не змінюються), і відзначаючи за допомогою амперметра значення сили струму в кожному випадку, можна переконатися в правильності висловленою припущення.

Таким чином ми виявимо, що опір провідників збільшується зі збільшенням їхньої довжини і зменшується при збільшенні товщини провідників; опір нікелінового провідника менший, ніж провідника такого самого розміру з ніхрому.

Залежність опору дротяного провідника від його розмірів і матеріалу, з якого він виготовлений, уперше досліджував Г. Ом. Він установив, що опір провідника прямо пропорційний його довжині, обернено пропорційний площі його поперечною перерізу і залежить від матеріалу провідника.

Цю залежність можна записати так:

R = ,

де l — довжина провідника, S — площа його поперечною перерізу, а р — величина, що характеризує матеріал, з якого зроблений провідник. Ця величина називається питомим опором провідника і дорівнює опору провідника довжиною 1 м і площею поперечного перерізу 1 м2.

2. Користуючись формулою для розрахунку опору провідника, можна визначити одиницю питомого опору:

= .

Оскільки одиниця опору 1 Ом, одиниця довжини їм й одиниця площі 1 м2, то одиницею питомого опору буде:

Часто площу поперечного перерізу вимірюють в мм2, тому в довідниках значення питомого опору наводяться так само в .

Тому завжди звертайте увагу на одиницю питомого опору, коли користуєтеся табличними даними.

Значення питомих опорів деяких речовин наведені в таблиці 16.

Таблиця 16

Питомий опір деяких речовин, ; 10-6 Ом ∙ м

Речовина

Питомий опір р, 10-6 Ом ∙ м

Речовина

Питомий опір р, 10-6 Ом ∙ м

Срібло

0,016

Манганін (сплав)

0,43

Мідь

0,017

Константан (сплав)

0,50

Золото

0,024

Ртуть

0,96

Алюміній

0,028

Ніхром (сплав)

1,1

Вольфрам

0,055

Графіт

13

Залізо

0,10

Фарфор

1019

Свинець

0,21

Ебоніт

1020

Нікелін (сплав)

0,40

Значення питомого опору речовин наведені для температури 20 °С, оскільки опір провідників залежить від температури. При підвищенні температури він зростає, а при зниженні — зменшується. Цю залежність можна пояснити за допомогою молекулярно-кінетичної теорії будови речовини.

При підвищенні температури зростає амплітуда коливань частинок твердого тіла, що знаходяться у вузлах кристалічної ґратки. Відповідно зростає опір напрямленому руху електричних зарядів.

3. Приклади розв’язування задач.

1. Яка площа поперечного перерізу вольфрамового дроту, через який іде струм 0,5 А за напруги 5 В? Довжина дроту дорівнює 4 м.

Розв’язання.

Опір провідника визначається співвідношенням:

R = p.

Звідси S = p.

Згідно з законом Ома: І = , звідки R = .

Отримаємо:

S = p.

Перевіримо одиниці шуканої величини:

Знайдемо числове значення шуканої величини:

Відповідь: S = 0,022 мм2.

2. Розрахуйте силу струму, що проходить через нікеліновий провідник довжиною 100 м і площею поперечного перерізу 0,5 мм2, якщо до кінців провідника прикладено напругу 220 В.

Розв’язання.

Згідно із законом Ома для ділянки кола: І = .

Опір провідника дорівнює R = р.

Отримаємо:

Перевіримо одиниці шуканої величини:

Знайдемо числове значення шуканої величини:

Відповідь. І = 2,75 А.

Запитання для самоперевірки

1. Як показати на досліді залежність опору провідника від його довжини, площі поперечного перерізу і матеріалу провідника?

2. Збільшується чи зменшується опір провідників з підвищенням температури? Чому?

3. Як ви розумієте твердження, що питомий опір міді дорівнює 0,017 ?

Завдання 33

1. Використовуючи таблицю 16, визначте, який з металів має найбільший питомий опір, який — найменший.

2. Як зміниться опір металевого провідника, якщо його розрізати навпіл і половинки скрутити між собою?

3. Розрахуйте опір мідного трамвайного проводу довжиною 1 км, якщо площа його поперечного перерізу 0,65 см2.

4. Якої довжини треба взяти ніхромовий дріт перерізом 0,4 мм2, щоб виготовити з нього спіраль для електроплитки опором 50 Ом?

5. Визначте напругу на кінцях залізного провідника довжиною 120 см і площею поперечного перерізу 0,25 мм2. Сила струму в провіднику 250 мА.

6. Опір мідного дроту R = 1 Ом, його маса m = 1 кг. Яка довжина дроту? Яка площа його поперечного перерізу?

7. Використовуючи омметр і лінійку, визначте діаметр тонкого ніхромового дроту. Відповідь перевірте з допомогою мікрометра.

Робота з комп’ютером

Вивчіть матеріал уроку і виконайте запропоновані в електронному додатку завдання.






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.