Меню

По результатам измерений постройте график зависимости силы тока от напряжения

Самостоятельная работа по физике Зависимость силы тока от напряжения 8 класс

Самостоятельная работа по физике Зависимость силы тока от напряжения 8 класс с ответами. Самостоятельная работа представлена в двух вариантах , в каждом по 3 задания.

Вариант 1

1. Как зависит сила тока в цепи от величины, характеризующей электрическое поле, действующее на заряженные частицы?

2. По данным, приведенным в таблице, постройте график зависимости силы тока в проводнике от напряжения между концами этого проводника.

I, А 0,5 1 1,5 2 2,5
U, В 2 4 6 8 10

3. При напряжении на концах участка цепи, равном 4 В, сила тока в проводнике 0,8 А. Каким должно быть напряжение, чтобы в этом проводнике сила тока была 0,4 А?

Вариант 2

1. Начертите схему электрической цепи для определения зависимости силы тока от напряжения.

2. При напряжении на концах участка цепи, равном 1 В, сила тока в проводнике 0,25 А. Какой будет сила тока в проводнике, если напряжение на его концах увеличится до 2 В?

3. Определите по графику зависимости силы тока от напряжения (рис. 55), какова сила тока в проводнике при напряжении 6 В.

Рисунок 55

Ответы на самостоятельную работу по физике Зависимость силы тока от напряжения 8 класс
Вариант 1
1. Сила тока зависит от напряжения прямо пропорционально
2.
График
3. U2 = 2 В
Вариант 2
1.
Схема
2. I2 = 0,5 А
3. 3. По графику при напряжении 6 В сила тока в проводнике равна 1,5 А

Источник

Зависимость силы тока от напряжения — формула, график и законы

Фундаментальной связью в электричестве является зависимость силы тока от напряжения. Благодаря этому закону, экспериментально установленном Омом в 1826 году, созданы различные измерительные приборы. Удалось исследовать физику короткого замыкания. Формулу можно применять для систем, которые зависят от электросопротивления. Пожалуй, разработка любой электрической сети невозможна без использования этого открытия.

Зависимость силы тока от напряжения - формула, график и законы

Общие сведения

Любое физическое тело состоит из молекул и атомов. Эти частицы взаимодействуют между собой. Они могут притягиваться друг к другу или отталкиваться. В изолированной системе элементарные частицы являются носителями заряда. В спокойном состоянии, то есть когда на тело не оказывается внешнего воздействия, алгебраическая сумма энергии частиц всегда постоянная величина. Это утверждение называется законом сохранения электрического заряда.

Зависимость силы тока от напряжения - формула, график и законы

Частицы хаотично могут перемещаться по кристаллической решётке, но их движение компенсируется. Поэтому ток не возникает. Но если к телу приложить внешнюю силу, то свободные электроны начинают двигаться в одну сторону. Это упорядоченное движение заряженных частиц и называют электрическим током. Количественно его можно описать через силу.

Упорядочено заряды заставляет двигаться электрическое поле, вдоль линий которого и происходит перемещение. Впервые этот термин ввёл Фарадей. Он сумел выяснить, что вокруг любого носителя существует особый вид материи, влияющий на поведение других частиц. За силовую характеристику электрического поля было взято отношение действующей силы к величине заряда, помещённого в данную точку: E = F / q. Назвали эту характеристику напряжённостью.

Изучение поля позволило экспериментально открыть принцип суперпозиции. То есть установить, что напряжённость поля, созданного системой зарядов, равна геометрической сумме величин, существующих у отдельных носителей: E = Σ E1 + E2 +…+ En. Напряжённость прямо пропорциональна напряжению, которое, в свою очередь, равняется разности потенциалов между двумя точками.

По сути, это работа электрического поля, совершаемая для переноса единичного заряда из одного места в другое: U = A / q = E * d, где d – расстояние между точками. Значение напряжения зависит от нескольких факторов:

  • строения тела;
  • температуры;
  • сопротивления.

Самое большее влияние оказывает последняя величина. Именно она характеризует способность материала препятствовать прохождению тока, то есть определяет проводимость. Сопротивление зависит от длины проводника и его сечения: R = (p * l) / S, где p – параметр обратный удельной проводимости (справочное значение). Он численно равняется сопротивляемости однородного проводника единичной длины и площади сечения.

Подтверждение закона Ома

Бум исследования электрических явлений пришёлся на конец XVIII – начало XIX веков. Такие учёные, как Фарадей, Ампер, Вольт, Эрстед, Кулон, Лачинов, Ом провели ряд экспериментов, которые позволили Максвеллу создать теорию электромагнитных явлений.

Читайте также:  Аппарат управления высокого напряжения

Зависимость силы тока от напряжения - формула, график и законы

Огромную роль в открытии новых знаний сыграл опыт Ома исследовавшего, от чего зависит сила тока в цепи. Немецкий физик ставил опыты над проводимостью различных материалов. Для этого он использовал электрическую цепь, в разрыв которой подключал проводники разной длины и замерял силу тока.

Изначально учёный не смог установить закономерность. Всё дело в том, что для своих опытов Ом использовал химическую батарею. Друг учёного Поггендорф предложил взять термоэлектрический источник тока. В итоге физик смог проследить зависимость. Описал он её так: частное от a, разделённого на l + b, где b определяет интенсивность воздействия на проводника длиною l, причём a и b — постоянные, зависящие соответственно от действующей силы и сопротивления элементов цепи.

Обычно при изучении закона в седьмом классе средней школы учитель демонстрирует эту зависимость на практических уроках. Для этого чтобы ученики удостоверились в справедливости утверждения, преподаватель собирает электрическую цепь, в состав которой входят:

  • вольтметр – прибор для измерения напряжения, включается параллельно измеряемому проводнику;
  • амперметр – устройство для замера тока, подключается последовательно с измеряемым телом;
  • регулируемый источник электродвижущей силы (ЭДС).

Суть опыта заключается в подключении проводников с разной длиной. Измеренные результаты заносят в таблицу. Она должна иметь примерно следующий вид:

Первое тело Второе тело Третье тело
U, В I, А U, В I, А U, В I, А
1 0,5 1 0,4 1 0,2
2 1 2 0,6 2 0,3
3 1,5 3 0,8 3 0,4
4 2 4 1 4 0,5

Проведя анализ таблицы, можно сделать вывод. Если для любого тела напряжение разделить на соответствующую ему силу тока, то получится одно и то же число. Следовательно, это отношение является свойством проводника. Для первого оно равно двум, второго – пяти, а третьего – десяти. При одинаковых токах в третьем случае число больше, значит, это тело оказывает большее сопротивление току.

Полученные значения по факту и являются величинами, обратными проводимости. Обозначают их буквой R (resistance).

График зависимости

По результатам эксперимента Ом построил график зависимости силы тока от сопротивления, который напоминает собой левую часть параболы. Современная запись закона Ома имеет вид: I = U / R. Звучит она следующим образом: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален электрическому сопротивлению.

Но при разработке приборов или исследовании участка цепи перед учёными и инженерами стоит задача, прежде всего, выяснить зависимость тока от напряжения. Поэтому ими строится график, в котором по оси абсцисс откладывают значение потенциала, а ординат — силы тока. В итоге если отложить соответствующие точки, то должна получиться прямая линия. Это говорит о том, что зависимость величин линейная. То есть во сколько раз увеличивается напряжение, во столько же возрастает сила тока.

Зависимость силы тока от напряжения - формула, график и законы

Такого вида график называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ). Но при реальных измерениях изменение ток зависит ещё от температуры. Установлено, что при нагреве сопротивление проводника увеличивается. Поэтому прямая на ВАХ будет иметь меньший угол наклона. Кроме того, ток может быть двух видов:

  • постоянный – сила не изменяется от времени;
  • переменный – изменяющийся по синусоидальному закону.

Поток носителей заряда для второго вида описывается гармоническим законом: I(t) = Im * cos (wt + f), где: w – циклическая частота, f – сдвиг фаз относительно напряжения, Im – наибольшее значение тока. Тогда изменение напряжения во времени можно записать так: U(t) = Um * cos (wt). В этом случае закон Ома примет вид: I = U / Z, где Z – полное сопротивление цепи.

Зависимость силы тока от напряжения - формула, график и законы

График зависимости силы тока от времени, впрочем, как и напряжения, будет представлять собой синусоиду. Если отложить их на одном рисунке, то при активном сопротивлении (резистор) фазы величин будут совпадать друг с другом. В схеме, содержащей реактивные составляющие, а это ёмкость, и индуктивность, фаза тока соответственно будет опережать и отставать от напряжения. Угол изменения составит девяносто градусов.

Читайте также:  Напряжение магнитная индукция скорость заряда

Графики зависимости позволяют определить мощность. Сделать это можно, воспользовавшись формулой: P = U * I * cos(f). Чтобы построить график мощности, нужно аппроксимировать на ось t точки синусоиды I(t) и U(t), в которых параметры изменяют свой знак.

Характеристика P(t) будет также описываться по гармоническому закону. Причём в каждой этой точке линя изменит направление.

Простейшие задачи

Зависимость, установленную экспериментальным путём, широко используют при проектировании электронных схем различных устройств. С помощью закона Ома рассчитывают нужное сопротивление резисторов для той или иной цепи, вычисляют значение тока при определённом напряжении.

Вот некоторые из таких заданий:

Зависимость силы тока от напряжения - формула, график и законы

Зависимость силы тока от напряжения - формула, график и законы

  • Пусть имеется схема, подключённая к источнику, выдающему 60 вольт. Определить, какой ток потечёт через резистор 30 Ом. Согласно правилу, связывающему три фундаментальных величины: I = U / R. Так как по условию все нужные данные известны, то необходимо их просто подставить в формулу и выполнить вычисления: I = 60 В / 30 Ом = 2 А. Задача решена. Ответ: через резистор потечёт ток равный двум амперам.
  • Построить графики зависимости для двух проводников имеющих сопротивление пять и пятнадцать ом. В задании требуется нарисовать ВАХ. Так как напряжения не указаны, то их можно брать любыми. Используя формулу Ома, нужно определить ток для произвольных значений потенциала. График зависимости – прямая. Значит, нужно отложить две точки. Чтобы правильно разметить значения необходимо выбрать масштаб. Поэтому вначале следует посчитать максимальное значение тока. Пусть за наибольшее напряжение будет принято U = 50 В. Тогда, Im1 = 50 / 5 = 10 А, Im2 = 50 / 10 = 5 А. Теперь останется отложить полученный результат на графике и провести линию через ноль и эти точки.
  • Определить ток, потребляемый электрочайником, если его спираль имеет сопротивление 40 Ом, а напряжение сети равно 220 вольт. Пример решается по простой формуле: I = U / R = 220 В / 40 Ом = 5, 5 А. Задача решена.
  • В вольтметре, показывающем 120 вольт, ток составляет 15 миллиампер. Найти сопротивление прибора. Из формулы зависимости можно выразить сопротивление. Оно будет равно: R = U / I. При этом, чтобы получить правильный ответ, миллиамперы следует перевести в амперы. Решение будет иметь вид: R = 120 В / 15 * 10 -3 А = (120 * 10 3 ) / 15 = 8 * 10 3 Ом = 8 кОм. Итак, внутреннее сопротивление вольтметра составит восемь килоом.

    Следует отметить, что в школьных задачах не учитываются характеристики источника тока.

    По умолчанию считают, что он имеет бесконечно малое внутреннее сопротивление. Но на самом деле это не так. Электродвижущая сила генератора электрической энергии затрачивается как на внутренние, так и внешние потери. Поэтому формула закона Ома для полной цепи имеет вид: I = (U0 + U) / R + r, где: U0 – внутреннее падение напряжения, r0 – сопротивление источника.

    Источник

    

    ИНФОФИЗ — мой мир.

    Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

    Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

    • Главная
    • Мир физики
      • Физика в формулах
      • Теоретические сведения
      • Физический юмор
      • Физика вокруг нас
      • Физика студентам
        • Для рефератов
        • Экзамены
        • Лекции по физике
        • Естествознание
    • Мир астрономии
      • Солнечная система
      • Космонавтика
      • Новости астрономии
      • Лекции по астрономии
      • Законы и формулы — кратко
    • Мир психологии
      • Физика и психология
      • Психологическая разгрузка
      • Воспитание и педагогика
      • Новости психологии и педагогики
      • Есть что почитать
    • Мир технологий
      • World Wide Web
      • Информатика для студентов
        • 1 курс
        • 2 курс
      • Программное обеспечение компьютерных сетей
        • Мои лекции
        • Для студентов ДО
        • Методические материалы
    • Физика школьникам
    • Физика студентам
    • Астрономия
    • Информатика
    • ПОКС
    • Арх ЭВМ и ВС
    • Методические материалы
    • Медиа-файлы
    • Тестирование

    Как сказал.

    Человек, который никогда не ошибался, никогда не пробовал сделать что-нибудь новое.

    Альберт Эйнштейн

    Вопросы к экзамену

    Для всех групп технического профиля

    Урок 30. Лабораторная работа № 07. Изучение закона Ома для участка цепи.

    Тема: «Изучение закона Ома для участка цепи»

    Цель работы: установить на опыте зависимость силы тока от напряжения и сопротивления.

    Оборудование: амперметр лабораторный, вольтметр лабораторный, источник питания, набор из трёх резисторов сопротивлениями 1 Ом, 2 Ом, 4 Ом, реостат, ключ замыкания тока, соединительные провода.

    Читайте также:  Контактные напряжения при линейном контакте

    Краткие теоритические сведения

    Электрический ток — упорядоченное движение заряженных частиц

    Количественной мерой электрического тока служит сила тока I

    Сила тока — скалярная физическая величина, равная отношению заряда q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t, к этому интервалу времени:

    В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах [А].

    Прибор для измерения силы тока Амперметр. Включается в цепь последовательно

    На схемах электрических цепей амперметр обозначается .

    Напряжение – это физическая величина, характеризующая действие электрического поля на заряженные частицы, численно равно работе электрического поля по перемещению заряда из точки с потенциалом φ 1 в точку с потенциалом φ 2

    U 12 = φ 1 – φ 2

    U – напряжение

    A работа тока

    q электрический заряд

    Единица напряжения – Вольт [В]

    Прибор для измерения напряжения – Вольтметр. Подключается в цепь параллельно тому участку цепи, на котором измеряется разность потенциалов.

    На схемах электрических цепей амперметр обозначается .

    Величина, характеризующая противодействие электрическому току в проводнике, которое обусловлено внутренним строением проводника и хаотическим движением его частиц, называется электрическим сопротивлением проводника.

    Электрическое сопротивление проводника зависит от размеров и формы проводника и от материала, из которого изготовлен проводник.

    S – площадь поперечного сечения проводника

    l длина проводника

    ρ – удельное сопротивление проводника

    В СИ единицей электрического сопротивления проводников служит ом [Ом].

    Графическая зависимость силы тока I от напряжения Uвольт-амперная характеристика

    Закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.


    Назван в честь его первооткрывателя Георга Ома.

    Практическая часть

    1. Для выполнения работы соберите электрическую цепь из источника тока, амперметра, реостата, проволочного резистора сопротивлением 2 Ом и ключа. Параллельно проволочному резистору присоедините вольтметр (см. схему).

    2. Опыт 1. Исследование зависимости силы тока от напряжения на данном участке цепи. Включите ток. При помощи реостата доведите напряжение на зажимах проволочного резистора до 1 В, затем до 2 В и до 3 В. Каждый раз при этом измеряйте силу тока и результаты записывайте в табл. 1.

    Таблица 1 . Сопротивление участка 2 Ом

    3. По данным опытов постройте график зависимости силы тока от напряжения. Сделайте вывод.

    4. Опыт 2. Исследование зависимости силы тока от сопротивления участка цепи при постоянном напряжении на его концах. Включите в цепь по той же схеме проволочный резистор сначала сопротивлением 1 Ом, затем 2 Ом и 4 Ом. При помощи реостата устанавливайте на концах участка каждый раз одно и то же напряжение, например, 2 В. Измеряйте при этом силу тока, результаты записывайте в табл 2.

    Таблица 2. Постоянное напряжение на участке 2 В

    Сопротивление участка, Ом

    5. По данным опытов постройте график зависимости силы тока от сопротивления. Сделайте вывод.

    6. Ответьте на контрольные вопросы.

    Контрольные вопросы

    1. Что такое электрический ток?

    2. Дайте определение силы тока. Как обозначается? По какой формуле находится?

    3. Какова единица измерения силы тока?

    4. Каким прибором измеряется сила тока? Как он включается в электрическую цепь?

    5. Дайте определение напряжения. Как обозначается? По какой формуле находится?

    6. Какова единица измерения напряжения?

    7. Каким прибором измеряется напряжение? Как он включается в электрическую цепь?

    8. Дайте определение сопротивления. Как обозначается? По какой формуле находится?

    9. Какова единица измерения сопротивления?

    10. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.

    Вариант выполнения измерений.

    Опыт 1. Исследование зависимости силы тока от напряжения на данном участке цепи. Включите ток. При помощи реостата доведите напряжение на зажимах проволочного резистора до 1 В, затем до 2 В и до 3 В. Каждый раз при этом измеряйте силу тока и результаты записывайте в табл. 1.

    Таблица 1 . Сопротивление участка 2 Ом

    Источник