§ 29. Електричний опір. закон ома
Згадайте механічний аналог електричного кола, запропонований у § 26 (див. рис. 26.4). А тепер уявіть, що досить тривалий час саме ви будете «черпальником», тобто маєте підтримувати обертання вертушки. Як це зробити з найменшими зусиллями? Скоріше за все, ви намагатиметеся зробити так, щоб вода з трубки виливалася повільніше, і, очевидно, для цього оберете дуже тонку трубку, а перепад рівнів води в посудинах зробите якомога меншим.
Згадайте, що різниця рівнів води — аналог напруги, а кількість води, що пройшла через трубку за 1 с, — аналог сили струму. Отже, можна припустити, що сила струму на ділянці електричного кола зменшується в разі зменшення напруги і залежить від провідних властивостей провідника. Перевіримо ці припущення.
Переконуємося, що сила струму в провіднику залежить від напруги на його кінцях
Складемо електричне коло, споживачем у якому буде металевий провідник, а джерелом струму — пристрій, на виході якого можна змінювати напругу. Для вимірювання сили струму в провіднику та напруги на його кінцях використаємо амперметр і вольтметр (рис. 29.1, а).
Дослід показує, що в разі збільшення напруги на кінцях провідника в 2 рази сила струму в провіднику так само зросте в 2 рази (рис. 29.1, б); збільшення напруги на кінцях провідника в 2,5 разу приведе до зростання сили струму в ньому також у 2,5 разу (рис. 29.1, в) і т. д. Таким чином, у скільки разів збільшиться (зменшиться) напруга на кінцях провідника, у стільки ж разів зросте (зменшиться) в провіднику сила струму. Інакше кажучи, сила струму в провіднику прямо пропорційна напрузі на кінцях провідника. Цю залежність уперше експериментально встановив німецький учений Г. Ом (рис. 29.2) у 1826 р.
ефіцієнт пропорційності) і у вигляді графіка, зображеного на рис. 29.3. Залежність сили струму в провіднику від напруги на його кінцях називають вольт-амперною характеристикою провідника;зазвичай її подають у вигляді графіка (див. рис. 29.3) або таблиці.
Рис. 29.2. Георг Сімон Ом (1787-1854) — німецький фізик, у 1826 р. експериментально відкрив закон, що був згодом названий його ім'ям
Рис. 29.3. Графік залежності сили струму в провіднику від напруги на його кінцях — пряма лінія
Рис. 29.4. Залежність сили струму від напруги для різних провідників
Дізнаємося про електричний опір
Провівши дослід, описаний у п. 1, з іншими провідниками, побачимо: сила струму в кожному провіднику є прямо пропорційною напрузі на його кінцях (I = kU), а от коефіцієнт пропорційності буде різним, про що свідчать різні кути нахилу графіків (рис. 29.4). Таким чином, сила струму в провіднику залежитьне тільки від напруги на його кінцях, але й від властивостей самого провідника.
провідників сила струму менша в тому провіднику, який має більший опір. Тобто чим більшим є опір провідника, тим сильніше провідник протидіє проходженню струму (істворює йому опір). При цьому частина електричної енергії перетворюється на внутрішню енергію провідника.
Електричний опір — це фізична величина, яка характеризує властивість провідника протидіяти електричному струму.
(Cm), названа так на честь німецького фізика й електротехніка Ернста Вернера фон Сіменса (1816-1892), засновника відомого концерну «Siemens». I Cm — електрична провідність провідника з опором 1 Ом.
Більшість радіоелектронних пристроїв неможливо уявити без резисторів— деталей, що забезпечують певні о'пори (рис. 29.5).
Рис. 29.5. Різні типи резисторів, які використовують в електротехніці. Опір резистора позначено на його корпусі
Формулюємо закон Ома для ділянки кола
Усе те, що ви дізналися про залежність сили струму в провіднику від напруги на його кінцях, справджується і для ділянки кола, яка містить будь-яку кількість провідників. Отже, закон Ома для ділянки кола:
Сила струму в ділянці кола прямо пропорційна напрузі на кінцях цієї ділянки.
Математичним записом закону Ома є формула:
де і? — опір ділянки кола, який залежить тільки від властивостей провідників, що складають ділянку.
Закон Ома — один із найважливіших фізичних законів, і переважна більшість розрахунків електричних кіл в електротехніці ґрунтується саме на ньому.
Скориставшись законом Ома, отримайте формулу для розрахунку: опору провідника; напруги на кінцях провідника.
Учимося розв'язувати задачі
Задача· Ha рисунку подано вольт-амперну характеристику металевого провідника. Визначте опір цього провідника.
Аналіз фізичної проблеми.Графік залежності сили струму від напруги — це пряма лінія, тому для визначення опору скористаємося координатами будь-якої точки графіка та законом Ома.
ки, якии залежить тільки від властивостей провідників, що її складають.
Електричний опір — це фізична величина, яка характеризує властивість провідника протидіяти електричному струму.
Одиниця опору в CI — Ом; 1 Ом — це опір такого провідника, в якому тече струм силою I А за напруги на кінцях провідника 1 В.
Контрольні запитання
1. Як на досліді показати, що сила струму в провіднику прямо пропорційна напрузі на його кінцях? 2. Як на досліді показати, що сила струму в провіднику залежить від властивостей провідника? 3. Дайте означення опору провідника. 4. Що таке 1 Ом? 5. Сформулюйте закон Ома для ділянки кола.
Вправа № 29
1. Користуючись показами приладів (рис. 1), визначте опір електричної лампи.
2. На рис. 29.4 подано вольт-амперні характеристики кількох провідників. Визначте опори цих провідників.
3. Сила струму, який тече в спіралі кип’ятильника, дорівнює 1,5 А. Визначте напругу на кінцях спіралі, якщо її опір становить 150 Ом.
4. Опір провідника дорівнює 2 Ом. Подайте вольт-амперну характеристику цього провідника у вигляді графіка.
5. У провіднику, до кінців якого прикладено напругу 12 В, за 5 хв пройшов заряд 60 Кл. Визначте опір провідника.
6. Якщо в електричному колі (рис. 2) замкнути ключ, то стрілка амперметра розміститься так, як показано на рисунку. Визначте ціну поділки шкали амперметра.
7. Чи залежить опір провідника від сили струму в ньому? від напруги на його кінцях? Поясніть свою відповідь.
8. З мідного дроту, площа поперечного перерізу якого дорівнює 10 мм2, виготовлено кільце діаметром 10 см. Визначте масу кільця.
Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Бар'яхтар
Автор: evg от 7-08-2016, 20:21, Переглядів: 7333