Підручник Фізика 8 клас - М. I. Шут - Перун 2016 рік

ЧАСТИНА II ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ

Розділ 5. ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ. ЗАКОНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ.

§ 34. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ДІЛЯНКИ ЕЛЕКТРИЧНОГО КОЛА. ЕЛЕКТРИЧНИЙ ОПІР

Ми знаємо, що електричне коло складається із джерела, з’єднувальних провідників і споживачів. В електричне коло для вимірювання сили струму послідовно включається амперметр. Для вимірювання напруги на окремій ділянці кола паралельно цій ділянці включається вольтметр. Для встановлення закону Ома виконаймо такий дослід.

Складемо схему (рис. 126, а) з одним гальванічним елементом або акумулятором. Вольтметр приєднаний до однорідної ділянки кола 1-2 паралельно. На ділянці кола 1-2 приєднано нікелінову дротину (може бути частина спіралі нагрівача). Замкнемо коло і запишемо покази приладів. Потім приєднаймо до першого акумулятора послідовно такий самий акумулятор (рис. 126, б) і знову замкнемо коло. Напруга на дроті збільшилася удвічі, і амперметр покаже вдвічі більшу силу струму. При трьох акумуляторах напруга на спіралі збільшується втричі, у стільки ж разів збільшується сила струму.

Отже, сила струму в провіднику прямо пропорційна напрузі на кінцях провідника однорідної ділянки кола.

Увімкнемо в коло інший провідник - довший або коротший, і знову виконаймо таку саму серію дослідів. Хоча сила струму буде іншою, одначе все одно вона змінюватиметься прямо пропорційно напрузі.

Узагальнюючи результати дослідів,

Ділянка замкненого електричного кола, яка не містить джерела струму, називається однорідною можна зробити висновок:

сила струму в провіднику прямо пропорційна напрузі на його кінцях:

І = kU, (1)

Рис. 126. Схема з одним (а), гальванічним елементом або акумулятором, та двома (б) послідовно з’єднаними акумуляторами.

де І — сила струму, k — коефіцієнт пропорційності між струмом і напругою, який залежить від властивостей провідника.

Цю залежність експериментально встановив у 1827 р. німецький вчений Георг Сімон Ом, провівши багато дослідів з різними провідниками. Цей закон має його ім’я.

1. Електропровідність. Коефіцієнт провідності k між силою струму і напругою залежить від властивостей провідника, від його геометричних розмірів та матеріалу, з якого він виготовлений. Чим більше значення k, тим більша сила струму при тій самій напрузі, тобто тим краще провідник проводить струм. Тому величина k називається провідністю провідника, або електропровідністю.

2. Електричний опір. На практиці набагато частіше використовують не електропровідність, а величину, їй обернену, яка дістала назву електричного опору, або просто опору.

Позначивши опір провідника через R = ,

а) закон Ома можна записати так:

I = , (2)

де І - сила струму; U - напруга, R - опір. Тому закон Ома для однієї однорідної ділянки кола можна сформулювати так:

Ом Георг Сімон (1787 - 1854) німецький фізик. Теоретично і експериментально обґрунтував закон, який виражає зв’язок між силою струму, напругою і опором.

Цю залежність можна зобразити графічно (рис. 127). Графік залежності сили струму від напруги е прямою лінією (залежність прямо пропорційна).

Рис. 127. Графік залежності сили струму від напруги

Слід пам’ятати, що опір провідника не залежить ні від сили струму, ні від напруги, а залежить від матеріалу провідника і геометричних розмірів.

3. Одиниці опору. За одиницю опору беруть 1 Ом (Ом) - опір такого провідника, в якому за напруги 1 В на його кінцях сила струму дорівнює 1 А.

На практиці часто використовують і такі одиниці опору: кілоом (кОм), мегаом (МОм).

1 кОм = 1000 = 103 Ом

1 МОм = 1000000 Ом = 106 Ом.

Сила струму на однорідній ділянці кола прямо пропорційна напрузі на кінцях цієї ділянки і обернено пропорційна її опору.

Закон Ома для ділянки кола можна ще записати так:

U = IR (3)

Отже, знаючи силу струму і опір, можна за законом Ома обчислити напругу, а за напругою і силою струму - опір провідника:

R = (4)

Розв’яжіть задачі та оцініть результати

Вправа 34

1. Напруга на клемах електричної праски 220 В. Опір нагрівального елемента 50 Ом. Яка сила струму в нагрівальному елементі.

2. При напрузі на кінцях провідника 2 В сила струму в ньому 0,5 А. якою буде сила струму в провіднику, якщо напруга на його кінцях збільшиться до 4 В?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № З

Вимірювання опору провідника за допомоги амперметра і вольтметра

Мета роботи:

Навчитися розраховувати опір провідника за законом Ома для ділянки кола за допомогою амперметра і вольтметра.

Прилади і матеріали: джерело постійного струму, амперметр, вольтметр, реостат, резистор, вимикач, з’єднувальні провідники (Рис. 128).

Порядок виконання роботи

1. Самостійно накресліть схему з послідовно включених джерела струму, реостата, амперметра, резистора, вимикача. Вольтметр приєднайте паралельно до клем резистора з врахуванням полярності. Позначте на схемі напрям струму в електричному колі і полярність амперметра і вольтметра.

2. Замкніть електричне коло за допомогою вимикача. Стрілки амперметра і вольтметра відхиляться від нульового положення.

3. Запишіть покази амперметра і вольтметра до таблиці. Таблицю, що враховує покази амперметра, вольтметра і опір складіть самостійно.

4. За допомогою реостата змініть значення сили струму в колі. Запишіть до таблиці одержані значення. Виконайте три вимірювання сили струму і напруги.

5. Розрахуйте за законом Ома опір у кожному із трьох вимірів. Занесіть значення опору до таблиці.

6. Порівняйте отримані значення опору і зробіть висновки.

7. Розрахуйте похибки вимірювання опору даним методом.

Контрольні запитання

1. Чи залежить опір резистора від сили струму? від напруги?

2. Порівняйте отримані значення опору із значеннями, що нанесені на резисторі, і спробуйте пояснити розбіжності.

3. Сформулюйте закон Ома для ділянки кола.

Рис. 128. Прилади і матеріали до лабораторної роботи





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