Меню

Используйте график зависимости тока от напряжения рисунок сто четыре найдите сопротивление



01.04.2021 варианты ФИ2010401-ФИ2010404 ответы и задания по физике 11 класс ЕГЭ 2021

Автор 100balnik

ПОДЕЛИТЬСЯ

Тренировочная работа №4 статград по физике 11 класс ответы (решения) и задания для тренировочных вариантов ФИ2010401, ФИ2010402, ФИ2010403, ФИ2010404 для подготовки к ЕГЭ 2021. Официальная дата проведения работы 01.04.2021 (1 апреля 2021 года).

На выполнение тренировочной работы по физике отводится 3 часа 55 минут (235 минут). Работа состоит из двух частей, включающих в себя 32 задания.

Ссылка для скачивания вариантов (ФИ2010401-ФИ2010402): скачать задания

Ссылка для скачивания всех ответов и критериев: скачать ответы

Решу тренировочные варианты статград ФИ2010401, ФИ2010402 статград по физике 11 класс ЕГЭ 2021 онлайн:

Сложные задания и ответы с варианта ФИ2010401:

1)Материальная точка равномерно движется по окружности, центр которой находится в начале O прямоугольной системы координат XOY. На рисунке показан график зависимости координаты x этой точки от времени t. Чему равен модуль V скорости этой точки? Ответ выразите в см/с и округлите до целого числа.

Правильный ответ: 2

2)На невесомых нерастяжимых нитях подвешены четыре груза. Разность сил натяжения нитей 1 и 4 равна 60 Н, а разность сил натяжения нитей 1 и 2 равна 10 Н. Найдите отношение суммы масс второго и третьего груза к массе первого груза.

Правильный ответ: 5

3)Из незакреплённой пушки стреляют снарядом массой 20 кг, который вылетает из ствола в горизонтальном направлении со скоростью 102 м/с относительно пушки. Пушка при этом откатывается, приобретая относительно земли скорость 2 м/с. Чему равна масса пушки, если массой сгоревшего порохового заряда можно пренебречь?

Правильный ответ: 1000

4)Две лодки покоятся на поверхности озера на некотором расстоянии друг от друга. С первой лодки одновременно посылаются два коротких звуковых сигнала, один из которых идёт в воздухе, а второй – в воде. На второй лодке один из сигналов был принят через 0,8 с после отправки, а другой – на 2,7 с позже первого сигнала. Найдите отношение скорости звука в воде к скорости звука в воздухе. Ответ округлите до десятых долей.

Правильный ответ: 4,4

5)Пуля массой 9 г вылетает из винтовки под углом к горизонту с начальной скоростью 100 м/с. Во время полёта пули на неё помимо силы тяжести действует сила сопротивления воздуха, направленная противоположно скорости пули. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения.

  • 1) Полная механическая энергия пули в течение всего полёта равна 45 Дж.
  • 2) Непосредственно перед падением пули на землю её кинетическая энергия меньше 45 Дж.
  • 3) Пуля в течение всего полёта движется равноускоренно.
  • 4) В верхней точке траектории вектор ускорения пули не совпадает по направлению с вектором силы тяжести.
  • 5) В верхней точке траектории ускорение пули равно нулю.

Правильный ответ: 24

7)Грузик массой 80 г движется вдоль оси OX так, что зависимость его кинетической энергии E от времени t задаётся формулой E = 25 – 10t + t 2 (все величины выражены в СИ). Установите соответствие между физическими величинами и формулами, выражающими их изменения во времени. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Правильный ответ: 43

8)На рисунке изображён график зависимости среднего значения квадрата скорости молекул идеального газа от плотности ρ этого газа в изобарном процессе. Определите давление газа в сосуде.

Правильный ответ: 6

9)На pV-диаграмме изображены два цикла, рабочим телом в каждом из которых служит идеальный газ. Найдите модуль отношения работы, совершаемой газом за цикл 1, к работе, совершаемой газом за цикл 2.

Правильный ответ: 1,5

10)На графике показаны значения относительной влажности воздуха ϕ, измеренные с помощью психрометра при температуре воздуха в помещении 16 °С (∆t – разность температур, показываемых сухим и влажным термометрами, входящими в состав психрометра).Определите, какую температуру показывал влажный термометр при относительной влажности воздуха 45%.

Правильный ответ: 10

11)Идеальный газ, количество которого неизменно, в некотором процессе 1–2 совершил положительную работу 100 Дж. Изменение внутренней энергии газа в этом процессе составило 120 Дж. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения относительно проведённого процесса. 1) Этот процесс представляет собой замкнутый цикл. 2) В результате этого процесса газ получил количество теплоты от окружающих тел (∆Q12 > 0). 3) В результате этого процесса температура газа могла как повыситься, так и понизиться. 4) Объём газа в этом процессе уменьшился. 5) Объём газа в этом процессе увеличился.

Правильный ответ: 35

12)Один моль идеального газа используется в качестве рабочего тела идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно. Количество идеального газа увеличивают вдвое, а температуры нагревателя и холодильника оставляют прежними. Определите, как в результате этого изменятся КПД тепловой машины и работа, совершаемая газом при адиабатическом расширении. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличится; 2) уменьшится; 3) не изменится.

Правильный ответ: 31

13)Две одинаковые круглые пластины расположены параллельно друг другу так, что центры пластин O1 и O2 находятся на одной горизонтальной прямой. Пластины заряжены одинаковыми по модулю, но противоположными по знаку электрическими зарядами, которые равномерно распределены по пластинам. Точка A лежит в вертикальной плоскости, проходящей через центры пластин, причём AO1 = AO2 (см. рисунок). Куда направлен относительно рисунка (вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя) вектор напряжённости электростатического поля, создаваемого пластинами в точке A? Ответ запишите словом (словами).

Правильный ответ: вправо

14)На графике показана зависимость силы тока I, текущего в цилиндрическом медном проводнике с площадью поперечного сечения 3,4 мм2 , от приложенного к его концам напряжения U. Удельное сопротивление меди 0,017 Ом·мм2 . Чему равна длина этого проводника?

15)Идеальный колебательный контур состоит из катушки индуктивности, незаряженного плоского конденсатора и разомкнутого ключа. После сообщения конденсатору начального заряда q0 ключ замыкают и измеряют амплитуду колебаний силы тока в контуре. Затем этот опыт повторяют, заменив конденсатор на другой, у которого площадь обкладок в 16 раз больше, а расстояние между ними в 4 раза меньше, чем у исходного конденсатора. Во сколько раз после замены конденсатора уменьшится амплитуда колебаний силы тока в контуре, если начальный заряд конденсатора по-прежнему равен q0?

17)Систему, состоящую из трёх одинаковых изначально незаряженных последовательно соединённых конденсаторов, подключают к источнику постоянного напряжения. Дождавшись зарядки конденсаторов, обкладки одного из них замыкают при помощи куска проволоки. Как в результате этого изменятся суммарная электроёмкость данной системы конденсаторов и энергия, запасённая в каждом из двух других конденсаторов? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: 1) увеличится 2) уменьшится 3) не изменится

19)Атом изотопа бериллия 7 4Be подвергся двойной ионизации, в результате чего образовался положительный ион 2+ Be . Сколько нейтронов содержит ядро этого атома, и сколько электронов осталось у иона?

20)Лазер излучает свет с длиной волны 450 нм. Мощность лазерного пучка 2,2 мВт. Сколько фотонов излучает этот лазер за 1 пс?

22)На рисунке изображён график зависимости смещения x тела от времени t при свободных гармонических колебаниях. Этот график получен при помощи цифрового осциллографа. Определите амплитуду колебаний этого тела. Ответ дайте с учётом погрешности измерения смещения, которая равна половине цены деления вертикальной шкалы осциллографа

23)Школьник проводит термодинамические эксперименты, используя стакан с кипящей водой, подвешенные на нитях шарики, калориметр с водой и термометр. Сначала школьник погружает металлический шар в кипяток, а затем, дождавшись прогревания шара, переносит его в калориметр и измеряет установившуюся температуру воды в нём. Школьник зарисовал схемы оборудования, которое он использовал при проведении пяти разных опытов (калориметр школьник применял один и тот же, но воду комнатной температуры он каждый раз наливал в него заново). Какие два из этих опытов позволяют сделать вывод о наличии зависимости количества теплоты, получаемого телом при нагревании, от массы этого тела?

25)Идеальный одноатомный газ переводят из состояния 1 в состояние 2. Затем этот газ изобарически переводят в состояние 3. Известно, что в процессе 2→3 объём газа увеличивается в два раза, а изменение внутренней энергии газа в процессе 2→3 в три раза больше, чем в процессе 1→2. Чему равно отношение температур газа в состояниях 2 и 1?

26)Два одинаковых по модулю точечных заряда находятся на оси OX. В точке с координатой x0 = 0 м расположен отрицательный заряд; а в точке с координатой x1 = a = 0,5 м – положительный заряд. В точке с координатой x2 = 3a проекция на ось OX вектора напряжённости электростатического поля, созданного этими зарядами, равна 40 В/м. Определите модуль каждого из этих зарядов.

Читайте также:  Как понять что ребенка ударило током

27)Гонщик на мощном «болиде» стартует по горизонтальному прямому треку, вдавив педаль газа «в пол». Вначале ведущие колеса пробуксовывают, резина «горит», болид ускоряется, и пробуксовка в некоторый момент заканчивается. Далее мощность двигателя уже расходуется, кроме ускорения, на преодоление потерь на трение о дорогу и о воздух. Проанализируйте физические процессы, происходящие при ускорении этого автомобиля из состояния покоя до максимально возможной скорости при существующих условиях, оцените эту максимальную скорость и постройте примерный график зависимости скорости автомобиля от времени. Считайте, что максимальная мощность двигателя P = 1200 л.с. (1 лошадиная сила = 736 Вт), доля «мощности, подводимой к колёсам» (КПД трансмиссии) – η = 0,8, а сила трения о воздух определяется «скоростным напором» Fв = ρSV2 , где плотность воздуха ρ ≈ 1,27 кг/м3 , эффективная площадь поперечного сечения «болида» S ≈ 0,9 м2

28)На T-p диаграмме (см. рис.) изображён циклический процесс 1–2–3–1, проводимый с 1 молем идеального газа. Размеры «клеток» на диаграмме: 250 К по оси T и 105 Па по оси p. Перестройте диаграмму в осях p-V и найдите работу газа на участке 1–2–3.

29)В механической системе, изображённой на рисунке, невесомая и нерастяжимая нить перекинута через неподвижный идеальный блок. К левому концу нити подвешена чашка массой m1 = 1,5 кг, на высоте H = 50 см над дном которой удерживают груз массой m2 = 1 кг, а к правому концу нити привязан груз массой m3 = 3 кг, стоящий на подставке. В некоторый момент груз m2 отпускают, он падает в чашку, ударяется и прилипает к ней. На какую максимальную высоту h над подставкой поднимется после удара груз m3?

30)В откачанный сосуд объёмом V = 30 л, имеющий жёсткие стенки, напустили ν1 = 0,4 моля аргона со среднеквадратичной скоростью движения атомов u1 = 250 м/с и ν2 = 0,6 моля неона со среднеквадратичной скоростью движения атомов u2 = 500 м/с. Какое равновесное давление установится в этом сосуде, если его теплоёмкостью и теплообменом с окружающей средой можно пренебречь?

31)В электрической цепи, схема которой изображена на рисунке, ёмкости конденсаторов равны C1 = 1 мкФ, C2 = 2 мкФ, C3 = 3 мкФ, C4 = 4 мкФ, C5 = 5 мкФ, и все они первоначально не заряжены. Какой заряд установится на конденсаторе C5 после подключения к этой цепи источника с напряжением U = 12 В?

32)Многовитковая катушка гальванометра намотана тонким проводом на плоский прямоугольный каркас с размерами a = 2 см и b = 3 см и подвешена на проводах в однородном горизонтальном магнитном поле с индукцией B = 0,05 Тл так, что более длинная сторона катушки вертикальна, а её плоскость составляет угол φ = 60° с вектором B r . Когда по катушке пустили ток I = 200 нА, на неё стал действовать момент сил M = 1,2·10–9 Н·м. Каково число N витков провода в катушке?

Сложные задания и ответы с варианта ФИ2010402:

1)Материальная точка равномерно движется по окружности, центр которой находится в начале O прямоугольной системы координат XOY. На рисунке показан график зависимости координаты y этой точки от времени t. Чему равен модуль V скорости этой точки? Ответ выразите в см/с и округлите до целого числа.

Правильный ответ: 3

2)На невесомых нерастяжимых нитях подвешены четыре груза. Известно, что разность сил натяжения нитей 1 и 4 равна 60 Н, а разность сил натяжения нитей 2 и 4 равна 20 Н. Найдите отношение массы первого груза к сумме масс второго и третьего груза.

Правильный ответ: 5

3)Из незакреплённой пушки массой 800 кг стреляют снарядом, который вылетает из ствола в горизонтальном направлении со скоростью 102 м/с относительно пушки. Пушка при этом откатывается, приобретая относительно земли скорость 2 м/с. Чему равна масса снаряда, если массой сгоревшего порохового заряда можно пренебречь?

Правильный ответ: 16

4)Две лодки покоятся на поверхности озера на некотором расстоянии друг от друга. С первой лодки одновременно посылаются два коротких звуковых сигнала, один из которых идёт в воздухе, а второй – в воде. На второй лодке один из сигналов был принят через 1,15 с после отправки, а другой – на 3,85 с позже первого сигнала. Найдите отношение скорости звука в воздухе к скорости звука в воде. Ответ округлите до десятых долей.

Правильный ответ: 0,2

5)Пуля массой 8 г вылетает из винтовки под углом 45° к горизонту с начальной скоростью 150 м/с. Во время полёта пули на неё, помимо силы тяжести, действует сила сопротивления воздуха, направленная противоположно скорости пули. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения.

  • 1) Сразу после вылета пули модуль её ускорения больше g.
  • 2) Непосредственно перед падением пули на землю модуль её импульса такой же, каким он был сразу после вылета пули.
  • 3) Пуля в течение всего полёта движется равнозамедленно.
  • 4) Непосредственно перед падением пули на землю вектор её скорости составляет с горизонтом угол 45°.
  • 5) В верхней точке траектории потенциальная энергия пули меньше 90 Дж.

Правильный ответ: 15

10)На графике показаны значения относительной влажности воздуха ϕ, измеренные с помощью психрометра при температуре воздуха в помещении 19 °С (∆t – разность температур, показываемых сухим и влажным термометрами, входящими в состав психрометра). Определите, какую температуру показывал влажный термометр при относительной влажности воздуха 65%.

Правильный ответ: 15

11)В некотором процессе 1–2 внешние силы совершили над неизменным количеством идеального газа положительную работу 120 Дж. Изменение внутренней энергии газа в этом процессе составило 100 Дж. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения относительно проведённого процесса. 1) В результате этого процесса газ отдал количество теплоты окружающим телам (∆Q12

Источник

51. Закон Ома — В.И. Лукашик, Сборник задач по физике

1274. Если присоединить к полюсам батарейки карманного фонаря две тонкие длинные стальные проволочки, расположив их параллельно (рис. 311), и к ним подключить лампу сначала вблизи, а затем вдали от батарейки, то накал лампы будет неодинаков. Объясните это явление.
Накал лампы зависит от силы тока I=U/ (R + r), где r — внутреннее сопротивление цепи. Чем ближе лампа к источнику питания, тем r меньше и, соответственно, сила тока и накал больше.

1275. Согласно закону Ома для участка цепи R = U/I. Можно ли на этом основании считать, что сопротивление данного проводника прямо пропорционально напряжению на проводнике и обратно пропорционально силе тока в нем?
Нет, поскольку сопротивление зависит только от физических свойств проводника.

1276. По графику зависимости силы тока в проводнике от напряжения (см. рис. 310) вычислите сопротивление проводника.
Для вычисления сопротивления по графику I (U) возьмем какую-нибудь точку на нем и найдем соответствующие этой точке значения силы I тока и напряжения U. После R вычисляем как отношение напряжения к силе тока: R = U/I = 4В/1А = 4 Ом.

1277. По графикам зависимости силы тока от напряжения (рис. 312) определите сопротивление каждого проводника.
Для вычисления сопротивления по графику I(U) возьмем какую-нибудь точку на нем и найдем соответствующие этой точке значения силы I тока и напряжения U. После R вычисляем как отношение напряжения к силе тока: R = U/I. Графику № 1 соответствует проводник сопротивлением 2 Ом, графику № II — проводник сопротивлением 4 Ом, графику № III — проводник сопротивлением 1 Ом.

1278. Почему электрическую лампу, рассчитанную на напряжение 127 В, нельзя включать в цепь напряжением 220 В?
Она перегорит.

1279. Для определения сопротивления электрической лампы ученица составила цепь (рис. 313). При замкнутой цепи амперметр показывает 0,5 А. Что показывает вольтметр? Чему равно сопротивление лампы?

51. Закон Ома

1280. Чему равна сила тока в электрической лампе карманного фонаря, если сопротивление нити накала 16,6 Ом и лампа подключена к батарейке напряжением 2,5 В?

51. Закон Ома

1281. Электрический утюг включен в сеть с напряжением 220 В. Какова сила тока в нагревательном элементе утюга, если сопротивление его равно 48,4 Ом?

51. Закон Ома

1282. Сопротивление вольтметра равно 12 000 Ом. Какова сила тока, протекающего через вольтметр, если он показывает напряжение, равное 12 В?

51. Закон Ома

1283. Определите силу тока в электрочайнике, включенном в сеть с напряжением 220 В, если сопротивление нити накала при работе чайника равно примерно 39 Ом.

Читайте также:  Метод преобразования схем при расчете сложных цепей постоянного тока

51. Закон Ома

1284. При напряжении 110 В, подведенном к резистору, сила тока в нем равна 5 А. Какова будет сила тока в резисторе, если напряжение на нем увеличить на 10 В?

51. Закон Ома

1285. На рисунке 314 дана зависимость силы тока от напряжения для двух проводников. Какой из проводни ков имеет большее сопротивление?
Сопротивление резистора 2 больше.

1286. На рисунке 315 дан график зависимости силы тока в цепи от напряжения. Определите, чему равна сила тока на участке цепи при напряжении 5; 10; 25 В. Чему равно сопротивление участка цепи?

51. Закон Ома

1287. На рисунке 316 дан график зависимости силы тока от напряжения для двух параллельно соединенных участков цепи. Определите, чему равна сила тока на каждом участке цепи при напряжении 2 и 6 В. Какой участок цепи имеет большее сопротивление; во сколько раз? Укажите, от чего зависит наклон прямой графика к оси напряжения; к оси токов.

51. Закон Ома

1288. Какое нужно приложить напряжение к проводнику сопротивлением 0,25 Ом, чтобы в проводнике была сила тока 30 А?

51. Закон Ома

1289. В паспорте амперметра написано, что сопротивление его равно 0,1 Ом. Определите напряжение на зажимах амперметра, если он показывает силу тока 10 А.

51. Закон Ома

1290. Определите напряжение на участке телеграфной линии длиной 1 км, если сопротивление этого участка 6 Ом, а сила тока, питающего цепь, 0,008 А.

51. Закон Ома

1291. Определите напряжение на концах проводника сопротивлением 20 Ом, если сила тока в проводнике 0,4 А.

51. Закон Ома

1292. При каком напряжении в сети будет гореть полным накалом электрическая лампа, если необходимая для этого сила тока равна 0,25 А, а сопротивление лампы равно 480 Ом?

51. Закон Ома

1293. Определите сопротивление электрической лампы, сила тока в которой 0,5 А при напряжении 120 В.

51. Закон Ома

1294. Вычислите сопротивление спирали лампы от карманного фонаря, если при напряжении 3,5 В сила тока в ней 0,28 А.

51. Закон Ома

1295. На цоколе электрической лампы написано 1 В, 0,68 А. Определите сопротивление спирали лампы в рабочем состоянии.

51. Закон Ома

1296. Чему равно сопротивление спирали электрической лампы в рабочем состоянии, у которой на цоколе написано 6,3 В, 0,22 А?

51. Закон Ома

1297. При напряжении 220 В сила тока в спирали плитки равна 5 А. Определите сопротивление спирали.

51. Закон Ома

1298. При напряжении 1,2 кВ сила тока в цепи одной из секций телевизора 50 мА. Чему равно сопротивление цепи этой секции?

51. Закон Ома

1299. Сила тока в спирали электрического кипятильника 4 А. Определите сопротивление спирали, если напряжение на клеммах кипятильника 220 В.

51. Закон Ома

1300. Найдите сопротивление обмотки амперметра, у которой сила тока равна 30 А при напряжении на зажимах 0,06 В.

51. Закон Ома

1301. Показание вольтметра, присоединенного к горящей электрической лампе накаливания, равно 120 В, а амперметра, измеряющего силу тока в лампе, 0,5 А. Чему равно сопротивление лампы? Начертите схему включения лампы, вольтметра и амперметра.

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.

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.
Читайте также:  Какая сила тока в высоковольтных линиях

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.

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

    Зависимость силы тока от напряжения. Сопротивление

    Урок 26. Физика 8 класс (ФГОС)

    Доступ к видеоуроку ограничен

    Конспект урока «Зависимость силы тока от напряжения. Сопротивление»

    На прошлых уроках мы с вами познакомились с понятиями «сила электрического тока» и «напряжение». Давайте вспомним, что силой тока называется физическая величина, численно равная электрическому заряду, протекающему через поперечное сечение проводника за единицу времени.

    Напряжение — это физическая величина, характеризующая работоспособность электрического поля.

    Таким образом, сила тока и напряжение характеризуют электрический ток и его действия. Значит, сила тока должна каким-то образом зависеть от напряжения. Давайте установим эту зависимость. Для чего воспользуемся установкой, представленной на рисунке.

    В качестве потребителя тока в цепи используется резистор — это металлический проводник в виде спирали. Параллельно резистору подключён вольтметр, измеряющий напряжение на этом участке цепи. Остальная часть цепи состоит из источника тока, ключа и амперметра. В качестве источника тока будем использовать устройство, которое позволяет регулировать напряжение на концах проводника.

    Будем изменять напряжение на резисторе и следить за соответствующими изменениями силы тока в цепи, а все измерения заносить в таблицу:

    Уже из этих данных следует, что сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на проводнике: I

    Подключим теперь к источнику тока другую спираль, например, спираль осветительной лампы и повторим опыт.

    Как видим, при тех же значениях напряжения, что и в первом случае, мы получили другие значения силы тока. Однако и в этом проводнике сила тока прямо пропорциональна напряжению.

    Наблюдаемую нами зависимость силы тока в проводнике от напряжения между концами этого проводника можно изобразить графически. На таком графике в условно выбранном масштабе по оси абсцисс откладывается напряжение, а по оси ординат — сила тока.

    Такой график в физике называют вольт-амперной характеристикой проводника.

    Теперь, по результатам проведённых опытов, вычислим отношение напряжения к силе тока для каждого из измерений:

    Как видим, оно постоянно для каждого из проводников, но имеет разное значение для разных проводников.

    Следовательно, существует физическая величина, характеризующая свойства проводника, по которому течёт электрический ток. Эту величину называют электрическим сопротивлением проводника или просто сопротивлением. Обозначают сопротивление латинской буквой R.

    За единицу сопротивления принимают ом. Она получила своё название в честь немецкого учёного Г. Ома, открывшего основной закон электрической цепи.

    1 Ом — это сопротивление проводника, в котором при напряжении 1 В проходит ток силой 1 А.

    Это небольшое сопротивление. У спиралей обычных электроламп оно составляет сотни ом, поэтому сопротивление часто выражают в кратных единицах:

    Попытаемся теперь объяснить, почему проводник обладает электрическим сопротивлением. Вспомните, что электрический ток в металлах представляет собой направленное движение свободных электронов. Движущиеся под действием электрического поля электроны взаимодействуют с атомами и ионами кристаллической решётки металла. Следовательно, атомы и ионы препятствуют движению электронов, то есть оказывают сопротивление их движению. Это ведёт к уменьшению скорости направленного движения электронов, а значит, и силы тока в проводнике.

    Электрическое сопротивление можно сравнить с трением, которое всегда препятствует движению. Как мы знаем, любое тело быстрее скатится с гладкой поверхности, чем с шершавой.

    Подобно этому, электроны в плохом проводнике двигаются медленнее, чем в хорошем. В диэлектриках, электрическое сопротивление бесконечно большое, поэтому они и не проводят ток.

    Таким образом, новая величина — сопротивление — отражает противодействие среды движению в ней свободных носителей заряда. В соединительных проводах это противодействие, как правило, незначительно, что позволяет сопротивлением соединительных проводов при решении большинства задач пренебречь.

    Определённым сопротивлением обладают и измерительные приборы. При включении последовательно в цепь амперметра его сопротивление добавляется к полному сопротивлению цепи. Это вызывает нежелательное уменьшение силы тока. Чтобы этого не случилось, сопротивление амперметра должно быть мало́. Идеальным был бы амперметр без сопротивления. Именно таким мы и будем считать сопротивление амперметра в задачах.

    Наоборот, добавление вольтметра параллельно некоторому прибору создаёт току ещё один «обходной» путь, что также резко изменяет параметры цепи. Чтобы избежать этих нежелательных последствий, надо применять вольтметры с максимально больши́м сопротивлением.

    И ещё об очень важном. При слишком малом сопротивлении цепи сила тока в ней может принять недопустимо большое значение. При замыкании цепи, представленной на рисунке, ток в ней пройдёт, фактически не испытывая сопротивления. Это — короткое замыкание.

    В таком режиме могут быть испорчены и прибор, и источник тока, а перегрев проводов может привести к пожару.

    Пример решения задачи.

    Задача. Когда напряжение увеличили на 3 В, сила тока в цепи возросла вдвое, и ток за 1 с совершил работу 3 Дж. Найдите значения силы тока после увеличения напряжения.

    Источник