§ 35. Закон Ома для ділянки кола

Думки вголос

Я вивчу основний закон для ділянки електричного кола і зможу його застосовувати для розв’язування задач.

Вивчаючи струм в електричних колах, для опису явищ використовують три найважливіші фізичні величини: силу струму, напругу і опір. 1826 року німецький фізик Георг Симон Ом експериментально встановив закон, який об’єднує ці фізичні величини: силу струму, напругу і опір. На його честь закон називається законом Ома.

Закон Ома для ділянки кола:

Сила струму І в однорідній ділянці кола прямо пропорційна прикладеній напрузі U і обернено пропорційна опору провідника R:

Досліди зі встановлення залежностей між силою струму, напругою і опором дільниці кола можна легко провести в лабораторних умовах.

Дослід 1. Зберемо електричне коло, у яке входять: джерело електроенергії, реостат, амперметр, вольтметр і два резистори з різними опорами 4 Ом і 6 Ом. Підключимо спочатку один резистор 4 Ом (мал. 130). Дані

сили струму за різних значень напруги (змінюємо положення повзунка реостата) внесемо до таблиці.

Змінимо резистор в електричному колі і проведемо вимірювання сили струму і напруги (мал. 131).

Узагальнюючи одержані результати дослідів, приходимо до підтвердження математичної залежності між силою струму і напругою при сталому опорі: сила струму в ділянці кола прямо пропорційна прикладеній напрузі.

Дослід 2. Проведемо експериментальне дослідження залежності між силою струму в ділянці кола і опором ділянки за сталої напруги. Зберемо електричне коло в складі: магазин опорів, джерело струму, амперметр, вольтметр. Змінюючи опір ділянки кола, проведемо вимірювання сили струму.

Графік залежності сили струму в провіднику від його опору за сталої напруги.

Зробимо висновок: за сталої напруги сила струму в ділянці кола обернено пропорційна ділянці кола.

Опір — величина стала для даного провідника і не залежить ні від напруги, ні від сили струму. Якщо

змінимо напругу на кінцях провідника, то зміниться і сила струму, a R = const.

Приклад розв’язування задач. Напруга в кімнатному електричному колі 220 В, а опір нагрівального елемента праски 50 Ом. Яка сила струму проходить через праску?

Знаючи закон Ома, можна дати визначення одиниці опору 1 Ом. За одиницю опору 1 Ом прийнято опір, що створює провідник, у якому сила струму дорівнює I А при напрузі па його кіпцях 1 В.

Закон Ома для ділянки кола має велике практичне значення: можна розраховувати необхідні електричні величини в різних технічних і побутових ситуаціях.

Підсумки

• Для однорідної ділянки кола зв’язок між силою струму, напругою і опором описують законом Ома:

Завдання

1⁶. Розглянь лампочку для кишенькового ліхтарика і поясни написи на ній. Визнач за ними опір спіралі лампочки в робочому стані (мал. 132).

2*. Дано графік залежності сили струму від напруги для двох провідників (мал. 133). Який із провідників має більший опір? Визнач опір кожного із провідників.

З**. Напруга на клемах електричної праски 220 В, опір нагрівального елемента праски 40 Ом. Яка сила струму проходить через праску?

4**. Сила струму в спіралі електричної лампи 0,7 А, опір лампи 280 Ом. Яка напруга на лампі?

5**. Який опір вольтметра, який розрахований на напругу 200 В, якщо сила струму в ньому не перевищує 0,02 А?

6***. Опір провідника довжиною 1 км дорівнює 5,6 Ом, сила струму в ньому 7 мА. Яка напруга на кінцях цього провідника? Чому дорівнює питомий опір речовини провідника, якщо його поперечний переріз дорівнює 4 MM²?

7***. Зварювальний апарат з'єднаний із джерелом струму залізними проводами довжиною 60 м і перерізом ЗО мм². Яка напруга на проводах, якщо сила струму 25 А?

8***. За напруги 220 В сила струму в резисторі дорівнює 6 А. Якою буде сила струму в цьому резисторі, якщо напругу зменшити до 110 В? Якщо напругу зменшити в 4 рази?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № З ВИМІРЮВАННЯ ОПОРУ ПРОВІДНИКА ЗА ДОПОМОГОЮ АМПЕРМЕТРА І ВОЛЬТМЕТРА

Мета. Навчитися вимірювати опір провідників за допомогою амперметра і вольтметра, використовуючи закон Ома для ділянки кола.

Вказівки до роботи

Опір провідника можна визначити за допомогою закона Ома для ділянки кола, вимірявши силу струму в провіднику і напругу на кін

цях ділянки за допомогою амперметра і вольтметра відповідно:

Електричний опір провідника вимірюють в омах (Ом) або кратних йому одиницях — кілоомах (кОм) і мегаомах (МОм).

Увага! Обов’язково дотримуйся полярності вмикання вимірювальних приладів. Дотримуйся правил безпеки під час роботи з електричними приладами (див. с. 65 підручника).

Виконання роботи

Обладнання: джерело постійного струму, два дротяні резистори, ключ-вимикач, вольтметр, амперметр, з’єднувальні провідники.

1.    Накресли схему для визначення електричного опору, що складається з послідовно з’єднаних джерела постійного струму, ключа, амперметра і двох дротяних резисторів.

2.    Склади електричне коло і після перевірки його вчителем починай роботу.

3.    Замкни електричне коло за допомогою ключа і виміряйте силу струму в колі. Запишіть її значення і вимкніть струм.

4.    Приєднай вольтметр до першого резистора, увімкни струм і виміряй напругу на цьому резисторі. Запиши її значення і вимкни струм.

5.    Приєднай вольтметр до другого резистора, увімкни струм і виміряй напругу на ньому. Запиши її значення і вимкни струм.

6.    За отриманими даними обчисли значення опору першого

позначеними на резисторах. Якщо між ними існує розбіжність, спробуй це пояснити.

7.    Самостійно склади таблицю і занесіть виміряні дані.

8.    Зроби висновок.

Запитання

1.    Яка ціна поділки амперметра і вольтметра, що використовувались в цій роботі?

2.    Які максимальні значення сили струму і напруги можна виміряти цими приладами?

3.    Від чого залежить опір резисторів?

Додаткові завдання

1.    Побудуй графік залежності сили струму від напруги для провідника опором 20 Ом.

Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Сердюченко