Кр 1 закон ома для участка цепи – Закон Ома для участка цепи. Сопротивление (Ерюткин Е.С.). Видеоурок. Физика 10 Класс

Контрольная работа по физике Закон Ома для участка цепи 11 класс

Контрольная работа по физике Закон Ома для участка цепи. Соединение проводников 11 класс с ответами. Контрольная работа включает 4 варианта, в каждом варианте по 8 заданий.

1 вариант

1. Чему равно общее сопротивление электрической цепи (рис. 107), если R1 = R2 = 15 Ом, R3 = R4 = 25 Ом?

Электрическая цепь рис. 107

2. Какое напряжение нужно со­здать на концах проводника сопро­тивлением 20 Ом, чтобы в нем воз­никла сила тока 0,5 А?

3. Какова площадь поперечного сечения константановой проволоки сопротивлением 3 Ом, если ее длина 1,5 м?

4. Найдите общее сопротивление электрической цепи (рис. 108), ес­ли R1 = 4 Ом, R2 = 5 Ом, R3 = 4 Ом, R4 = 20 Ом, R5 = 12 Ом, R6 = 4 Ом.

Электрическая цепь рис. 108

5. Определите сопротивление алю­миниевой проволоки длиной 150 см, если площадь ее поперечного сече­ния 0,1 мм2 Каково напряжение на концах этой проволоки, если сила тока в ней 0,5 А?

6. Рассчитайте сопротивление лам­пы и напряжение на каждом про­воднике (рис. 109), если показания приборов 0,5 А и 30 В, а R1 = 25 Ом, R2 = 15 Ом.

Электрическая цепь рис. 109

7. Рассчитайте напряжение и силу тока в каждом резисторе (рис. 110), если R1 = 4 Ом, R2 = 4 Ом, R3 = 15 Ом, R4 = 15 Ом, I3 = 2 А.

Электрическая цепь рис. 110

8. Масса медного контактного провода на пригородных электрифицированных железных дорогах составляет 890 кг. Определите сопротивление этого провода, если его длина 2 км. Плотность меди равна 8900 кг/м3.

2 вариант

1. По схеме, изображенной на рисунке 111, определите общее сопротивление электрической цепи, если R1 = 8 Ом, R2 = 2 Ом, R3 = 4 Ом, R4 = 6 Ом.

Электрическая цепь рис. 111

2. Определите силу тока в проводнике сопротивлением 25 Ом, на концах которого напряжение равно 7,5 В.

3. Сколько метров никелиновой проволоки сечением 0,1 мм2 потребуется для изготовления реостата сопротив­лением 180 Ом?

4. Шесть лампочек соединены так, как показано на схеме (рис. 112). Определите общее сопротивление электриче­ской цепи, если сопротивления ламп R

1 = 10 Ом, R2 = 20 Ом, R3 = 30 Ом, R4 = 15 Ом, R5 = 35 Ом, R6 = 50 Ом.

Электрическая цепь рис. 112

5. Рассчитайте площадь поперечного сечения стального провода длиной 200 м, если при напряжении 120 В сила тока в нем 1,5 А.

6. Определите силу тока в неразветвленной части цепи и напряжение на концах каждого проводника, если напря­жение на участке АВ равно 10 В (рис. 113), R1 = 2 Ом, R2 = 10 Ом, R3 = 10 Ом, R4 = 3 Ом.

Электрическая цепь рис. 113

7. Четыре проводника, соединенные параллельно, имеют сопротивления соответственно 20 Ом, 20 Ом, 10 Ом и 5 Ом. Какова сила тока в каждом проводнике, если в не­разветвленной части цепи сила тока 4 А?

8. Какой массы надо взять никелиновый проводник пло­щадью поперечного сечения 1 мм2, чтобы из него изгото­вить реостат сопротивлением 10 Ом? Плотность никели­на 8,8 г/см3.

3 вариант

1. Определите напряжение на электрической плитке, ес­ли сопротивление ее спирали 55 Ом, а сила тока 4 А.

2. Сколько метров нихромовой проволоки сечением 0,1 мм2 потребуется для изготовления спирали электроплитки, рассчитанной на напряжение 220 В и силу тока 4,5 А?

3. Рассчитайте общее сопротивление электрической цепи, изображенной на рисунке 114, если R

1 = 15 Ом, R2 = 5 Ом. R3 = 10 Ом, R4 = 10 Ом.

Электрическая цепь рис. 114

4. Сварочный аппарат присоединяют в сеть медными проводами длиной 100 м площадью поперечного сечения 50 мм2. Найдите напряжение на проводах, если сила тока равна 125 А.

5. Чему равно общее сопротивление электрической це­пи (рис. 115), если R1 = 18 Ом, R2 = 12 Ом, R3 = 23 Ом, R4 = 7 Ом, R5 = 60 Ом, R6 = 60 Ом, R7 = 30 Ом?

Электрическая цепь рис. 115

6. По схеме, приведенной на рисунке 116, определите напряжение на концах каждого проводника и сопротивле­ние лампочки Л

1. если R1 = 4 Ом, R2 = 6 Ом.

Электрическая цепь рис. 116

7. Найдите сопротивление нихромового стержня диа­метром 1 см и массой 3,95 кг. Плотность нихрома 7,9 г/см3.

8. Вычислите напряжение на каждом резисторе и силу тока, проходящего через каждый проводник (рис. 117), если R1 = 2 Ом, R2 = 2 Ом, R3 = 1 Ом, R4 = 4 Ом, R5 = 1 Ом, R6 = 2 Ом.

Электрическая цепь рис. 117

4 вариант

1. Рассчитайте, сколько метров никелинового провода пло­щадью поперечного сечения 0,1 мм

2 потребуется для изготовления реостата с максимальным сопротивлением 90 Ом.

2. Сопротивление вольтметра 6000 Ом. Какова сила тока. через вольтметр, если он показывает напряжение 90 В?

3. Чему равно общее сопротивление электрической цепи, изображенной на схеме (рис. 118), если сопротив­ления лампочек равны R1 = 8 Ом, R2 = В Ом, R3 = 3 Ом, R4 = 3 Ом?

Электрическая цепь рис. 118

4. Кипятильник включен в сеть с напря­жением 220 В. Чему равна сила тока в спи­рали электрокипятильника, если она сде­лана из нихромовой проволоки длиной 5 м и площадью поперечного сечения 0,1 мм2?

5. Определите общее сопротивление элект­рической цепи (рис. 119), если R

1 = 10 Ом, R2 = 10 Ом, R3 = 10 Ом, R4 = 30 Ом, R5 = 15 Ом, R6 = 15 Ом, R7 = 45 Ом.

Электрическая цепь рис. 119

6. Участок электрической цепи содержит три проводника сопротивлением 10 Ом, 20 Ом и 30 Ом, со­единенных последовательно. Вычислите силу тока в каж­дом проводнике и напряжение на концах этого участка, ес­ли напряжение на концах второго проводника равно 40 В.

7. Чему равна масса медного провода диаметром 2 мм, из которого сделана обмотка катушки электромагнита, если по катушке течет ток 1 А при напряжении на ней 2 В? Плотность меди 9 г/см3.

8. Найдите силу тока, про­ходящего через каждый проводник, и напряжение на каждом проводнике (рис. 120), если R

1 = 10 Ом, R2 = 10 Ом, R3 = 12 Ом, R4 = 6 Ом, R5 = 12 Ом, R6 = 3 Ом, R7 = 3 Ом.

Электрическая цепь рис. 120

ОТВЕТЫ — Контрольная работа по физике Закон Ома для участка цепи. Соединение проводников 11 класс
1 вариант
1. 20 Ом
2. 10 В
3. 0,25 мм2
4. 19 Ом
5. 0,42 Ом, 0,21 В
6. 20 Ом, 12,5 В, 10 В, 7,5 В
7. 8 В, 8 В, 30 В, 30 В, 2 А, 2 А, 2 А, 2 А
8. 680 кОм
2 вариант
1. 5 Ом
2. 0,3 А
3. 45 м
4. 85 Ом
5. 0,38 мм2
6. 1 А, 2 В, 5 В, 5 В, 3 В
7. 10 В, 0,5 А, 0,5 А, 1 А, 2 А

8. 220 г
3 вариант
1. 220 В
2. 7,3 Ом
3. 10 Ом
4. 4,25 В
5. 30 Ом
6. 2 В, 3 В, 5 В, 10 Ом
7. 0,08 Ом
8. 2 В, 2 В, 0,5 В, 0,5 В, 1 В, 1 А, 1 А, 0,5 А, 0,5 А, 0,5 А, 0,5 А
4 вариант
1. 22,5 м
2. 0,015 А
3. 5,5 Ом
4. 4 А
5. 22,5 Ом
6. 2 А, 120 В
7. 9 кг
8. 3 А, 3 А, 1,5 А, 3 А, 1,5 А, 3 А, 3 А, 30 В, 30 В, 18 В, 18 В, 18 В, 9 В, 9 В

Закон Ома для участка цепи. Сопротивление (Ерюткин Е.С.). Видеоурок. Физика 10 Класс

На этом уроке мы рассмотрим связь параметров поля внутри проводника (разность потенциалов на определенном участке) с характеристикой тока (силой тока), сформулируем закон Ома для участка цепи, а также рассмотрим свойства проводников, влияющие на пропускание электрического тока (сопротивление)

Для существования электрического тока внутри проводника должно существовать электрическое поле, а для существования поля в проводнике необходима разность потенциалов. Разность потенциалов называют напряжением. Причем ток направлен в сторону уменьшения потенциалов (ток по договоренности обусловлен движением положительных зарядов), а свободные электроны, соответственно, движутся в обратную сторону. Рассмотрим движение частиц в металлическом проводнике.

Рис. 1. Движение частиц в металлическом проводнике

Допустим, на концах некоторого участка проводника существуют потенциалы  и , причем

.

В таком случае напряжение на участке (или разность потенциалов) равно .

Опытным путем было показано, что, чем больше напряжение на участке, тем больше сила тока, проходящего через него.

Немецкий ученый Георг Ом в 1826 году провел серию опытов и получил зависимость, которую впоследствии назвали законом Ома.

Георг Ом

Рис. 2. Георг Ом

Для разных проводников он строил так называемые вольт-амперные характеристики – графики зависимости силы тока от напряжения.

Георг Ом

Рис. 3. График зависимости силы тока от напряжения

В результате была обнаружена линейная связь силы тока с напряжением: увеличивая напряжение, увеличиваем и силу тока, это увеличение происходит прямо пропорционально: Георг Ом.

Однако, как видно из графиков, для каждого проводника коэффициент пропорциональности разный. Это означало, что каждый проводник обладает некоторой мерой проводимости тока, и для разных проводников она разная. Эту величину назвали электрическим сопротивлением. Обозначение сопротивления – R.

При одном и том же напряжении проводники с меньшим сопротивлением будут пропускать ток большей силы.

Используя опытные результаты, Омом был сформулирован закон, впоследствии названный законом Ома для участка цепи. Закон Ома для участка цепи:сила тока для однородного проводника на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

Георг Ом

Георг Ом

Георг Ом

Сопротивление является главной характеристикой проводника. В чем же природа сопротивления? Чем обусловлена лучшая или худшая проводимость тока проводниками? Дело в том, что электроны, которые движутся в металле под действием электрического поля, не движутся в однородной среде, они постоянно взаимодействуют с узлами кристаллической решетки металла и атомами различных примесей, замедляясь. В перерывах же между ударами они движутся равноускоренно.

Георг Ом

Рис. 4. Движение электронов в металлическом проводнике

Проводники могут быть твердые, жидкие, газообразные, плазменные и во всех них существует свое электрическое сопротивление.

После объяснения механизма сопротивления становится очевидным, что сопротивление зависит только от свойств проводника, в частности, материала, геометрических размеров и температуры. Какова же эта зависимость? Георг Ом

В данном случае это l – длина проводника;

S – площадь поперечного сечения проводника;

Ρ – удельное сопротивление.

Чем проводник длиннее, тем его электрическое сопротивление больше, а чем площадь поперечного сечения проводника больше, тем электрическое сопротивление меньше.

Удельное сопротивление– табличная величина, характеризующая способность материала к сопротивлению, показывает, каким сопротивлением обладает проводник длиной 1 метр, площадь поперечного сечения которого составляет 1 м2.

Единица измерения сопротивления – Ом:

Георг Ом

 


Единица измерения удельного сопротивления: Георг Ом. По удельному сопротивлению мы можем судить о материале и о том, как его можно использовать. Все удельные сопротивления известных нам материалов собраны в таблице:

Георг Ом

Рис. 5. Удельное сопротивление металлов

По признаку проводимости все материалы разделяются на три группы: проводники (удельное сопротивление порядка 10-8 Ом м), полупроводники (порядка 10-4-102 Ом м) и изоляторы (порядка 108-1017 Ом м).

Закон Ома для участка цепи имеет значение для расчета электрических цепей.

На следующем уроке мы рассмотрим, как соединяются электрические сопротивления (резисторы).

 

Список рекомендованной литературы

  1. Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физика (базовый уровень) – М.: Мнемозина, 2012.
  2. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 10 класс. – М.: Илекса, 2005.
  3. Мякишев Г.Я., Синяков А.З., Слободсков Б.А. Физика. Электродинамика. – М., 2010.

 

Домашнее задание

  1. Для изготовления резистора сопротивления 126 Ом использовали никелевый провод с площадью сечения 0,1 мм2. Какая длина этого провода?
  2. Как изменится сопротивление оголенного провода, если его сложить в два раза?
  3. От чего зависит сопротивление?

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Интернет-портал Kakras.ru (Источник).
  2. Интернет-портал Class-fizika.narod.ru (Источник).
  3. Интернет-портал Uchifiziku.ru (Источник).
  4. Интернет-портал Electromechanics.ru (Источник).

Закон Ома для участка цепи

Пожалуй, закон Ома для участка цепи является основой электротехники и электроники. Любое Пособие по физике для поступающих в вузы описывает Закон Ома и любой инженер должен его знать. Этот закон настолько прост, что его, по идее, должен знать и понимать каждый школьник. Однако я встречал людей с высшим техническим образованием, которые не знали как рассчитать простейшую электрическую цепь из двух резисторов. И это не шутка. Именно поэтому я решил написать небольшую статью, посвящённую Закону Ома для участка цепи. Постараюсь сделать это понятными словами.

Закон Ома для участка цепи определяет зависимость между силой тока в проводнике и напряжением (разностью потенциалов) между двумя точками этого проводника. Эти точки ещё называют сечениями. Почему? Проводник, каким бы он ни был (круглым, квадратным или любой другой формы) можно мысленно рассечь (см. рис. 1). Это и будет сечение. А ещё есть понятие площадь поперечного сечения (обычно, когда говорят «сечение» по отношению к проводнику, то как раз и подразумевают площадь поперечного сечения, но это уже другая тема).

Рис. 1. Сечение проводника.

В 1826 г. немецким учёным Георгом Омом (1787-1854) было замечено, что отношение разности потенциалов (напряжения) на концах металлического проводника к силе тока является величиной постоянной, то есть:

U/I = R = const
Эта величина зависит от геометрических свойств проводника (то есть от его размеров, в частности, от площади поперечного сечения), а также от его электрических свойств и температуры. Эта величина называется омическим (активным) сопротивлением, или просто сопротивлением.

Определение закона Ома для участка цепи следующее

Сила тока прямо пропорциональна разности потенциалов (напряжению) на концах участка цепи и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка:
I = U/R
Где
U – напряжение на данном участке цепи
R – сопротивление данного участка цепи
Сопротивление проводника – это основная электрическая характеристика проводника. Эта характеристика определяет упорядоченное перемещение носителей тока в этом проводнике (или на участке цепи).

Единица измерения омического сопротивления в СИ – ом (Ом). Проводник имеет сопротивление 1 Ом, если при силе тока в этом проводнике 1 А разность потенциалов (напряжение) на его концах равна 1 В, то есть

 
1 Ом = 1 В / 1 А
Иными словами, если взять проводник, по которому течёт ток силой 1 А, отмерить отрезок этого проводника таким образом, чтобы напряжение на концах этого отрезка было равно 1 В, то сопротивление этого отрезка будет 1 Ом (рис. 2).

Рис. 2. Сопротивление проводника.

Как говаривал один известный товарищ – теория без практики мертва. Надеюсь, что всё прочитанное выше вы поняли. Но остался один вопрос – зачем это надо? Где можно применить полученные знания на практике? Приведу два простых примера, которые, однако, используются очень часто в электронике.

Делитель напряжения

Довольно часто приходится сталкиваться с необходимостью понизить напряжение, например, с 12 до 3 вольт. Сделать это можно с помощью двух резисторов (см. рис. 3). Если вы не знаете, что такое резисторы, то советую ознакомиться со статьёй РЕЗИСТОРЫ. Ну а если знаете, то дальше можете прочитать о том, как это сделать.

Задача, в общем-то, не сложная. Требуется подобрать два резистора таким образом, чтобы падение напряжения на одном из них составляло 3 вольта, а на втором – (12 – 3) = 9 вольт (для нашего примера). Кроме того, необходимо знать ток, который должен протекать в цепи. Допустим, что в нашем случае ток должен быть равен 50 мА (0,05 А). Тогда, используя закон Ома для участка цепи, вычислим полное сопротивление цепи, то есть общее сопротивление резисторов R1 и R2:

R = U/I = 12 В / 0,05 А = 240 Ом
Напомню, что все единицы измерения должны соответствовать принятым в СИ, то есть напряжение измеряется в ВОЛЬТАХ, ток – в АМПЕРАХ, а сопротивление – в ОМАХ.

Поскольку на любом участке цепи из последовательно включенных элементов ток одинаков, то вычислить сопротивление резисторов R2 и R1 не составит труда:

R1 = U1 / I = 9 / 0,05 = 180 Ом
R2 = U2 / I = 3 / 0,05 = 60 Ом
Ну вот и всё. Задача решена. Однако использовать такой делитель нужно с умом. Ведь любая нагрузка имеет своё сопротивление, которое называется входным сопротивлением. Это значит, что, подключив нагрузку к выходу делителя, мы тем самым уменьшим сопротивление цепи, а это, в свою очередь, увеличит ток в цепи и падение напряжения на резисторе R1 увеличится, а на нагрузке, соответственно, уменьшится. Что из этого следует? А следует из этого тот печальный факт, что сколь-нибудь мощную нагрузку подключать к выходу делителя нецелесообразно. Поэтому такие делители используются в основном, в электронных схемах, где протекают относительно небольшие токи.

Если интересно, то вы можете немного поэкспериментировать с делителем напряжения при помощи представленного ниже флэш-ролика (рис. 3). Для изменения входного напряжения и сопротивления резисторов воспользуйтесь соответственными «ползунками» или непосредственно введите данные в поля жёлтого цвета. Если флэш-ролик не отображается или не работает, то вам придётся настроить (или заменить) ваш браузер и/или установить (обновить) флэш-плеер.

Рис. 3. Делитель напряжения.

Как зажечь (но не сжечь) светодиод?

Светодиоды в наше время применяются очень широко – от простых устройств индикации до автомобильных фонарей и светофоров. Возможно, у вас возникала мысль поменять лампочки в автомобиле на светодиоды. Как бывалый автомобилист я вам этого делать не советую – возни много, а смысла мало. А вот как электронщик – помогу разобраться в премудростях включения светодиодов в электрическую цепь. Дело это несложное, но многие просто понятия не имеют, что и здесь нужно всё делать «по науке». А потом говорят, что светодиоды – вещь ненадёжная, хотя, как правило, выходят из строя светодиоды при правильной эксплуатации очень и очень редко. А вот при неправильной – ещё как. При желании сжечь светодиод можно моментально.

Надо сказать, что сейчас в магазинах довольно много разных «мигающих» и прочих светодиодов, которые на самом деле являются электронными устройствами, встроенными в корпус светодиодов. Такие устройства можно подключать непосредственно к источнику питания, без гасящего резистора. Однако мы здесь будем говорить об обычных светодиодах.

Схема включения светодиода показана на рис. 4. При включении светодиода в цепь постоянного тока необходимо соблюдать полярность (см. документацию на светодиод).

Итак, главное, что нам нужно знать:

  • Максимальное напряжение
  • Максимально допустимый ток светодиода
Максимально допустимый ток светодиода – это ток, при котором гарантируется долговременная работа светодиода без выхода его из строя. Не надо путать с кратковременным максимальным током. Эти данные берутся из справочных материалов. Но обычно ток светодиода составляет 10…20 мА.

Итак, допустим, что мы зачем-то хотим установить светодиод на автомобиль. Напряжение бортовой сети автомобиля при исправном оборудовании не может превышать 15 В. На это напряжение и будем рассчитывать. Допустим, что максимальный ток нашего светодиода составляет 20 мА (0,02 А). Далее нам необходимо учесть тот факт, что на любом полупроводнике (коим является и светодиод) падает какое-то напряжение. Для светодиодов это обычно 1,5…2 В. Примем его для нашего случая равным 2 В.

Поскольку резистор и светодиод будут подключены последовательно, то максимально возможное напряжение на резисторе для нашего примера будет

U1 = U – Ud = 15 – 2 = 13
Где
U1 – напряжение на гасящем резисторе R1
U – входное напряжение
Ud – напряжение, падающее на светодиоде
Теперь остаётся рассчитать резистор таким образом, чтобы через него протекал ток 20 мА при напряжении 13 В. Делаем это с помощью известного нам закона Ома для участка цепи:
R = U1 / I = 13 / 0,02 = 650 Ом
Ну вот и всё. Задача решена – для включения светодиода с заданными характеристиками нам потребуется резистор сопротивлением 650 Ом. Однако сопротивление – это не единственный параметр резистора. Резистор ещё должен иметь подходящую мощность. Кроме того, промышленностью не выпускаются резисторы сопротивлением 650 Ом (точнее, выпускаются, но для особых случаев). Но это уже другая история. Хотите знать больше? Читайте статью РЕЗИСТОРЫ.

Ну и кроме того предоставлю вам возможность закрепить полученный материал с помощью флэш-ролика (рис. 4).

Рис. 4. Подключение светодиода.

См. также:


21.Закон Ома для неоднородного участка цепи:

Участок цепи, на котором действуют сторонние силы, называют неоднородным участком цепи.

Закон Ома для замкнутой цепи:

Сила тока в замкнутой цепи, состоящей из источника тока с внутренним сопротивление и нагрузки с сопротивлением, равна отношению величины ЭДС источника к сумме внутреннего сопротивления источника

22. Работа и мощность электрического тока

При перемещении заряда вдоль электрической цепи кулоновскими и сторонними силами совершается работа А. Если электрическая цепь в рассматриваемой системе координат находится в состоянии покоя, а ток, протекающий по ней, постоянен (I = const), то совершаемая за промежу­ток времени dt работа равна

Далее можно вычислить работу, совершаемую электриче­ским током, независимо от того, в какой вид энергии превращается электри­ческая энергия. Эта работа может пойти на увеличение внутренней энергии, например на движение проводника с током в магнитном поле и т. д.

Полная работа, совершаемая источником тока, ЭДС которого

Единица работы электрического тока — джоуль (Дж).

Мощность — это отношение работы электрического тока ко вре­мени, за которое совершается работа:

Единица мощности электрического тока — ватт (Вт).

23. Закон Джоуля – Ленца

Количество теплоты, которое выделяется в проводнике с током, пропорционально квадрату силы тока, времени его прохождения и сопротивлению проводника.

Закон Джоуля—Ленца можно представить в дифференциальной форме. Для этого выделим в проводнике элементарный цилиндрический объем , сопротивление которого. Согласно закону Джоуля – Ленца:

Количество теплоты, выделяющееся за единицу времени в единице объема, называют удельной тепловой мощностью тока:

или -закон Джоуля—Ленца в дифференциальной форме.

24. Правило Кирхгофа.

Первое правило Кирхгофа:

Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю:

Это правило можно сформулировать и так: количе­ство зарядов, приходящих в данную точку проводни­ка за некоторое время, равно количеству зарядов, уходящих из данной точки за то же время.

Второе правило Кирхгофа:

В любом замкнутом контуре разветвленной цепи алгебраиче­ская сумма ЭДС равна алгебраической сумме произведений токов на сопротивления соответствующих участков этого контура:

61) Закон Ома для участка цепи.

Движение электронов в металлах затруднено столкновением с ионами крист.решетки. Это – причина сопротивления. Сила тока в проводнике пропорциональна напряжению I=kU, где k – проводимость проводника. А величина, обратная проводимости – эл.сопротивление R=I/U [Ом].

Отсюда I=U/R (закон Ома для участка цепи).

Сила тока в проводнике пропорциональна приложенному напряжению и обратнопропорциональна сопротивлению проводника.

Физ.смысл: 1 Ом – сопротивление такого проводника, на концах которого при силе тока 1А поддерживается напряжение 1В.

Закон Ома для полной цепи.

Рассмотрим замкнутую электрическую цепь.

Определим эдс: ε=(φ1— φ2)+ Асопр/q=U+ Асопр/q

Определим работу: Асопр=I2rt работа по преодолению сопротивления. U=IR, ε=IR+ Асопр=IR+I2rt/q=IR+(I2rt/It). Получим ε=IR+Ir Отсюда I= ε/R+r (закон Ома для полной цепи).

62) Работа и мощность постоянного тока.

Пусть проводник сопротивлением R находится под напряжением U= φ1— φ2

Определим работу, совершаемую постоянным током: А=q(φ1— φ2)=qU

Так как для постоянного тока I=q/t

А также, используя закон Ома для участка цепи, получим: A=IUt=I2Rt=U2/R*t [Дж] где t – время, за которое совершается работа.

Эффективность совершения работы определяется мощностью: N=A/t=IU=I2R=U2/R

Закон Джоуля-Ленца:

Постоянный ток всегда вызывает нагревание. Если падение напряжения на концах проводника вызывается только его сопротивлением, то вся работа идет на нагревание проводника и среды Q=IUt=I2Rt=U2/R [Дж]

63) Правила Кирхгофа.

Законы Кирхгофа (или правила Кирхгофа) — неизменные соотношения целостности, которые выполняются между токами и напряжениями на участках любой электрической цепи. Для формулировки законов Кирхгофа, в электрической цепи выделяются узлы — точки соединения трёх и более проводников и контуры — замкнутые пути из проводников. При этом каждый проводник может входить в несколько контуров.

Первый закон гласит, что алгебраическая сумма токов в любом узле любой цепи равна нулю. Иными словами, сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает. Данный закон следует из закона сохранения заряда. Если цепь содержит p узлов, то она описывается p − 1 уравнениями токов.

Второй закон гласит, что алгебраическая сумма падений напряжений по любому замкнутому контуру цепи равна алгебраической сумме ЭДС, действующих вдоль этого же контура. Если в контуре нет ЭДС, то суммарное падение напряжений равно нулю. Иными словами, при обходе цепи по контуру, потенциал, изменяясь, возвращается к исходному значению. Если цепь содержит m ветвей, из которых содержат источники тока ветви в количестве mi то она описывается уравнениями напряжений.

Законы Кирхгофа справедливы для линейных и нелинейных цепей при любом характере изменения во времени токов и напряжений.

Параллельное и последовательное соединение проводников.

При последовательном соединении проводников сила тока во всех проводниках одинакова: I1 = I2 = I. По закону Ома, напряжения U1 и U2 на проводниках равны

U1 = IR1, U2 = IR2. Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U1 и U2: U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR где R – электрическое сопротивление всей цепи. Отсюда следует: R=R1+R2При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

При параллельном соединении напряжения U1 и U2 на обоих проводниках одинаковы:

U1 = U2 = U. Сумма токов I1 + I2, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи: I = I1 + I2. Записывая на основании закона Ома:

где R – электрическое сопротивление всей цепи, получим

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Закон Ома для участка цепи.

Закон Ома для участка цепи.

Цель: формирование знаний о взаимосвязи силы тока, напряжения и сопротивления на участке цепи.

Задачи:

Образовательная:

1) силы тока от напряжения на концах проводника, если при этом сопротивление проводника не меняется;

2) силы тока от сопротивления участка цепи, если при этом напряжение остается постоянным;

  • сделать вывод о взаимосвязи силы тока, напряжения и сопротивления;

  • Показать практическое применение закона Ома.

Развивающая:

  • развивать умения наблюдать, сопоставлять, сравнивать и обобщать результаты экспериментов;

  • продолжить формирование умений пользоваться теоретическими и экспериментальными методами физической науки для обоснования выводов по изучаемой теме и для решения задач.

Воспитательная:

  • развивать познавательный интерес к предмету;

  • воспитывать культуру речи и культуру работы в коллективе, тренировка рационального метода запоминания формул.

Тип урока: Комбинированный.

Оборудование: источник тока; амперметр; вольтметр; магазин сопротивлений; реостат; соединительные провода; датчик электрического напряжения ,датчик электрического тока амперметр .

Ход урока

I. Организация начала урока.

II. Актуализация знаний.

Любую электрическую цепь можно охарактеризовать силой тока, напряжением и сопротивлением. Каждая из этих величин имеет свою характеристику. Давайте вспомним, что мы изучили о каждой из этих величин.

(слайд 1)

hello_html_29892c01.png

Величины на слайде (1) закрыты номерами 1,2,3. Учащиеся I,II,III рядов поочередно выбирают номер, под которым находится величина, и дают ей полную характеристику по плану:

Структура знаний о физической величине. (слайд 2)

  1. Какое явление или свойство тел определяет (характеризует) данная величина.

  2. Определение величины .

  3. Формула (для производной величины – формула, выражающая связь данной величины с другими).

  4. Какая это величина – скалярная или векторная.

  5. Единицы измерения данной величины.

  6. Способы измерения величины.

Характеристики электрической цепи

Сила тока

Напряжение

Сопротивление

Электродвижущая сила

I

U

R

ε

hello_html_m1f60e0e2.gif

какой электрический заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени.

какую работу совершает электрическое поле по перемещению единичного заряда.

величину, характеризующую способность проводника ограничивать силу тока.

какую работу совершают сторонние силы по перемещению единичного заряда в источнике.

hello_html_m1fef4533.gif

отношением заряда, проходящего через поперечное сечение проводника ко времени, в течение которого этот заряд движется.

отношением работы поля по перемещению заряда из начальной точки в конечную к этому заряду.

отношением напряжения на участке цепи к силе тока.

отношением работы сторонних сил к переносимому электрическому заряду.

hello_html_m7663fe59.gif

hello_html_a543acb.gif

hello_html_m5f3af7f8.gif

hello_html_7bd1468b.gif

hello_html_m389f5a77.gif

hello_html_m1be9ccaa.gif

hello_html_m3d597080.gif

(ампер)

hello_html_737be63.gif

(вольт)

hello_html_1974ae2b.gif

(ом)

hello_html_737be63.gif

(вольт)

hello_html_m6b8922d.gif

hello_html_m2bcd95d7.gif

hello_html_m32eeb702.gifhello_html_m778f42ce.gif

hello_html_1dc2c809.gif

hello_html_m32eeb702.gifhello_html_m778f42ce.gif

hello_html_31005012.gif

hello_html_m32eeb702.gifhello_html_m778f42ce.gif

hello_html_1dc2c809.gif

hello_html_m32eeb702.gifhello_html_m778f42ce.gif

hello_html_m35a568c4.gif

T — hello_html_m232bfdd5.gif— время

q — hello_html_5d8463a1.gif-заряд

A – работа электрического поля по перемещению заряда.

Сопротивление зависит от материала, из которого изготовлен проводник и его геометрических размеров.

hello_html_7bbcd11d.gif

lдлина проводника

Sплощадь поперечного сечения проводника

ρ – удельное сопротивление проводника

Характеризует зависимость электрической энергии в источнике от его внутреннего устройства.

(слайд 3)

III. Постановка цели.

Между величинами силой тока, напряжением и сопротивлением существует связь, которую впервые теоретически и экспериментально установил немецкий ученый Георг Ом.

Сегодня на уроке попытаемся повторить эксперименты Ома и установить закон, который носит его имя.

Тема урока: Закон Ома для участка цепи (слайд 3).

IV. Решение поставленной цели. Изучение нового материала.

(Виртуальная школа Кирилла и Мефодия, снятие вольт-амперной характеристики (интерактив))

Учебная проблема 1. (hello_html_m3b590e5c.gifОК)

hello_html_19e51dde.pnghello_html_m13aaab88.png

hello_html_1331605d.gif

(слайд 4) (слайд 5)

а) Соберем электрическую цепь, схема которой изображена hello_html_m3b590e5c.gifна слайде 3.

б) Назовите основные элементы цепи. Какие измерительные приборы включены

в цепь на участке 1и 2? Почему?

hello_html_m4c726c08.gifв) Установим зависимость между силой тока и напряжением, оставляя сопротивление R1

постоянным.

Для этого с помощью реостата изменяем силу тока и фиксируем значения, которые

показывают амперметр и вольтметр соответственно. Полученные данные занесем

в таблицу 1.

г) Изобразите полученную зависимость графически. Сделайте вывод о зависимости силы

тока от напряжения на участке цепи?

Вывод 1: сила тока прямо пропорциональна напряжению на участке цепи.

Уhello_html_4138a0b8.pnghello_html_587730a5.pngчебная проблема 2. hello_html_m3b590e5c.gif (ОК)

hello_html_m325cd191.gif

(слайд 6) (слайд 7)

а) Установим зависимость между силой тока и сопротивлением участка цепи R1.

Для этого будем изменять сопротивление R1, поддерживая при помощи реостата R

напряжение на концах проводника постоянным.

Полученные данные занесем в таблицу 2.

б) Изобразите полученную зависимость графически. Сделайте вывод о зависимости силы

тока от сопротивления участка цепи?

Вывод 2: сила тока обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи.

Учитель: Объедините полученные выводы и сделайте общий вывод о зависимости между силой тока, напряжением и сопротивлением.

Ученик: сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно

пропорциональна сопротивлению.

Учитель: Зависимость силы тока от напряжения на концах участка цепи и сопротивления этого участка называется законом Ома, который установил его в 1827 году.

(слайд 8)

hello_html_684ffb45.png

Ом Георг Симон
16 марта 1787 года — 6 июля 1854 года

Начало формы

Конец формы

История жизни
Замечательный немецкий физик Георг Симон Ом (1787-1854), чье имя носит знаменитый закон электротехники и единица электрического сопротивления, родился 16марта 1789 г. в Эрлангене (федеральная земля Бавария). Его отец был известным в городе мастером-механиком. Мальчик Ом помогал отцу в мастерской и многому у него научился. Быть бы ему механиком и продолжать дело отца, но Ом был честолюбив, хотел стать ученым и работать в лучших германских университетах. Он поступил учиться в университет в Эрлангене и закончил его в 1813 г. Его первая работа — учитель физики и математики реальной школы в Бамберге.
После нескольких лет работы в школе мечта Ома осуществилась. В 1817 г. он стал профессором математики Иезуитского колледжа в Кельне. Здесь Ом занялся исследованиями в области электричества, используя батарею Вольта. Ом составлял электрические цепи из проводников различной толщины, из различных материалов, различной длины (причем проволоку он протягивал сам, используя собственную технологию), пытаясь понять законы этих цепей.Сложность его работы можно понять, вспомнив, что никаких измерительных приборов еще не было и о силе тока в цепи можно было судить по различным косвенным эффектам. Ому очень пригодились те навыки работы, которые он приобрел, работая в мастерской с отцом. А еще ему очень пригодилось упорство, ибо эксперименты шли в течение 9 лет.
Для характеристики проводников Ом в1820 г. ввел понятие «сопротивление», ему казалось, что проводник сопротивляется току. По-английски и по-французски сопротивление называется resistance, поэтому современный схемный элемент называется резистором, а первая буква R с легкой руки Ома до сих пор используется как обозначение резистора в схемах. В 1827 г. вышел основополагающий труд Ома «Математическое исследование гальванических цепей», в котором и был сформулирован знаменитый закон Ома.
Казалось бы, столь простая математическая формула, которую сейчас изучают в школах, должна заслужить всеобщее признание, но получилось наоборот. Коллеги приняли в штыки выводы Ома, начались насмешки над ним. Обиженный Ом уволился из колледжа в Кельне. В последующие годы Ом жил в бедности, работая частным учителем в Берлине. Только в 1833 г. ему удалось устроиться на работу в Политехническую школу в Нюрнберге.
Тем временем за границей признали важность работ Ома. В 1841 г. Британское Королевское общество наградило его золотой медалью, а в 1842 г. избрало Ома своим действительным членом. Наконец, в1849 г. Ом стал профессором Мюнхенского университета. Всего 5 лет он имел возможность полноценно работать и преподавать. 7 июля 1854 г. Георг Симон Ом скончался.
В 1893 г. Международный электротехнический конгресс принял решение ввести единицу электрического сопротивления и назвал ее именем Георга Симона Ома, подчеркнув тем самым важность его открытия для электротехники.

Опорный конспект

Зhello_html_m38292f5e.gifакон Ома читается так: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

где I – сила тока в цепи;

U – напряжение на этом участке;

R – сопротивление участка.

Этот закон выражает зависимость между тремя величинами, зная две из них всегда можно найти третью неизвестную величину.

Выразите из формулы закона Ома напряжение и сопротивление.

(слайд 9)

hello_html_m5333bb17.png

Учитель: запишите эти формулы и запомните их. Мы будем ими пользоваться при решении задач.

А теперь скажите, верно ли утверждение, что сопротивление проводника прямо пропорционально напряжению на этом проводнике и обратно пропорционально силе тока в нем?

Ученик: сопротивление проводника можно вычислить по формуле hello_html_m445e107a.gif, однако, оно постоянно для данного проводника и не зависит ни от напряжения, ни от силы тока в нем.

Учитель: верно, сопротивление – это физическая величина, характеризующая свойства данного проводника, оно не зависит ни от напряжения, ни от силы тока в проводнике. Изменение напряжения на участке цепи влечет за собой изменение силы тока, но отношение U/I остается для данного проводника постоянным.

V. Выводы:

  1. Cила тока прямо пропорциональна напряжению на участке цепи.

  2. Сила тока обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи.

  3. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению. hello_html_5d2bfe86.gif

  4. Сопротивление – это физическая величина, характеризующая способность проводника ограничивать силу тока, оно не зависит ни от напряжения, ни от силы тока в проводнике.

VI. Закрепление материала.

Вычислите неизвестную величину, если известны две другие.

(слайд 10)

hello_html_m1bfe8c4a.png

Закон Ома для участка цепи

Закон Ома для участка цепи — это основной закон в электротехнике. Он устанавливает связь между током, сопротивлением и напряжением. С его помощью можно изучить и рассчитать электрические цепи. Важно не просто выучить закон Ома, а понять его, как он применяется на самом деле. Так как довольно часто происходят ошибки в его применении на практике, из-за не правильного его использования.

Закон Ома определение — ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

Стоит поднять напряжение, проходящее по электро цепи, ток так же поднимется догнав напряжение. Подняв сопротивление в цепи, ток снизится во столько же раз, во сколько поднялось сопротивление. Это можно увидеть на простом примере, взять простую трубу и пустить через нее поток воды, чем выше давление тем сильнее поток воды, если же встречается сопротивление то поток воды значительно теряет свою скорость.
В математике принято считать: сопротивление проводника, в котором во время напряжения 1В протекает ток 1А — равняется 1Ом.
Закон Ома формула — расшифровывается как определение тока в амперах с помощью деления напряжения на сопротивление в омах.
I=U/R

закон Ома формула

Правильные вычисления по закону Ома будут только тогда , когда напряжение отражается в вольтах, сопротивление в Омах, ток в амперах. При использовании различных версий данных величин, следует их преобразовывать в нужные для вычисления величины.

Данный закон одинаков для всего участка цепи. В случае выяснения напряжения на конкретном участке, нужно будет брать размеры всех величин именно с этого участка.

закон Ома на участке цепи

Данный закон можно рассмотреть на примерах:

1)Определим ток в лампе с сопротивлением 2,5ОМ и напряжении 5В. Разделим 5 / 2,5 получим ток = 2А
2) Вычисляем, так же ток в лампе. с напряжением 500В и сопротивлением 0,5мОм (в Омах получается 500000). Разделим 500 / 500000 получим ток = 0,001А либо 1мА.

Когда ток и сопротивление известны, напряжение так же находят с помощью закона Ома. С помощью формулы:
U = IR

Из чего мы видим, напряжение в концах участка цепи ровно пропорционально току и сопротивлению. Так как увеличение тока без изменения сопротивления, возможно только при увеличения напряжения. Следовательно, постоянное сопротивление большему току, преследует большое напряжение. Если использовать постоянно одинаковый ток с разным сопротивлением, с большим сопротивлением нужно большее напряжение.

Вычисление напряжения можно рассмотреть на примере:

Вычислить напряжение с током = 5мАм (0,005А), сопротивление 10кОм (10000 Ом). Умножаем ток * напряжение = 50В.

Связь между током и напряжением называется — сопротивление. Увеличивается напряжение так же происходит и увеличение тока, ровно тоже происходит при уменьшении. Соотношение между напряжением и током = сопротивлению, которое не меняется. При рассмотрении двух участков с одинаковым током и разным напряжением, ясно, что в участке с большим напряжением, большее сопротивление. В случае же когда напряжение одинаково, а ток разный, то на участке где меньшее количество тока будет большее сопротивление.

Вычисление сопротивления можно рассмотреть на примере:

Найти сопротивление, имея напряжение 40В и ток 50мАм (0,05А). Поделим 40/0,05 сопротивление = 800 Ом.

Заметка: Интересуют двухуровневые натяжные потолки SATIN.BY. Перейдите по ссылке натяжной потолок (http://satin.by/natjazhnye-potolki.html) и узнайте подробнее.


Если материал был полезен, вы можете отправить донат или поделиться данным материалом в социальных сетях:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *