Физика › 8 класс › Электрические явления

Тема 39Закон Ома для участка цепи

★★★

Термины темы — найди их в тексте:Электрическое сопротивлениесопротивляетсяомахГеорга Ома

Сила тока и напряжение — главные характеристики тока и поля. Как они связаны?

Опыт

Собрали цепь: регулируемый источник, амперметр, проводник с вольтметром на концах, ключ. Меняли напряжение и записывали силу тока.

Установка для изучения зависимости силы тока от напряжения Иллюстрация: light-fizika.ru

$U$ , В	$I_1$ , А	$U/I_1$	$I_2$ , А	$U/I_2$
1	0,5	2	0,2	5
2	1,0	2	0,4	5
3	1,5	2	0,6	5
4	2,0	2	0,8	5

Во сколько раз растёт напряжение, во столько раз растёт и сила тока. Отношение $U/I$ для каждого проводника постоянно — это характеристика самого проводника. Во втором проводнике при том же напряжении ток меньше: он сильнее сопротивляется току.

Определение

Электрическое сопротивление — величина, равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока в нём; характеризует свойство проводника препятствовать току. Обозначается $R$ , измеряется в омах (Ом).

R=\frac{U}{I}\qquad 1\ \text{Ом}=1\ \frac{\text{В}}{\text{А}}

Единица названа в честь немецкого физика Георга Ома.

Вольт-амперные характеристики: прямая 1 — проводник 2 Ом, прямая 2 — проводник 5 Ом Иллюстрация: light-fizika.ru

Закон Ома для участка цепи

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах участка и обратно пропорциональна его сопротивлению:

I=\frac{U}{R}

Почему так?

Сопротивление возникает потому, что свободные электроны, двигаясь по проводнику, сталкиваются с ионами кристаллической решётки и теряют скорость.

Электроны сталкиваются с ионами решётки Иллюстрация: light-fizika.ru

Образ для запоминания

«Треугольник Ома»: вверху $U$ , внизу $I$ и $R$ рядом. Закрой пальцем то, что ищешь: закрыл $I$ — видно $U/R$ ; закрыл $U$ — видно $I\cdot R$ ; закрыл $R$ — видно $U/I$ .

⚗ Мини-опыт

Меняйте напряжение при постоянном сопротивлении и записывайте пары U и I в таблицу. Что получается на графике? Потом увеличьте сопротивление — как изменился наклон прямой?

▶ Симуляция PhET

Меняйте напряжение и сопротивление ползунками. Следите, как меняется размер букв в формуле $I=U/R$ — буква, которая растёт, «перевешивает».

Закон Ома для участка цепиОткрыть ↗

Симуляция: PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, лицензия CC BY-NC 4.0 (phet.colorado.edu); русский перевод интерфейса.

? Проверь себя

Ответь, не подглядывая в конспект: вспоминать — лучший способ запомнить.

1Как изменится сила тока, если напряжение увеличить в 2 раза при том же сопротивлении?

I\sim U

2Как изменится сила тока, если сопротивление увеличить в 3 раза при том же напряжении?

I\sim\dfrac{1}{R}

3Чему равно сопротивление проводника, если при напряжении 6 В ток 2 А?

R=U/I=6/2

✎ Задачи

А Уровень А по образцу: одна формула, один шаг

Напряжение 12 В, сопротивление 4 Ом. Какова сила тока?
Ответ
$I=\dfrac{12}{4}=3$ А.
Как получилось?
Сила тока 0,5 А, сопротивление 20 Ом. Каково напряжение?
Ответ
$U=IR=0{,}5\cdot20=10$ В.
Как получилось?
Напряжение 220 В, сила тока 2 А. Каково сопротивление?
Ответ
$R=\dfrac{220}{2}=110$ Ом.
Как получилось?
Как изменится сила тока, если напряжение увеличить в 2 раза?
Ответ
Увеличится в 2 раза.
Как получилось?
Как изменится сила тока, если сопротивление увеличить в 3 раза, а напряжение не менять?
Ответ
Уменьшится в 3 раза.
Как получилось?

Б Уровень Б сам: несколько шагов, перевод единиц

При напряжении 6 В сила тока в проводнике 0,3 А. Какой будет сила тока при напряжении 9 В?
Ответ
$R=\dfrac{6}{0{,}3}=20$ Ом; $I=\dfrac{9}{20}=0{,}45$ А.
Как получилось?
На лампе фонарика написано «3,5 В; 0,28 А». Каково сопротивление нити в рабочем режиме?
Ответ
$R=\dfrac{3{,}5}{0{,}28}=12{,}5$ Ом.
Как получилось?
Графики $I(U)$ двух проводников — прямые. У какого проводника сопротивление больше: у того, чья прямая идёт круче, или у того, чья положе?
Ответ
У того, чья прямая положе: при том же напряжении ток в нём меньше.
Как получилось?

↻ Закрепи

Карточки терминов

Нажми на карточку — она перевернётся. «Знаю» — карточка вернётся на повторение позже (через сутки, неделю, месяц), «Повторить» — скоро снова.

Электрическое сопротивление

Свойство проводника препятствовать току.

R=\dfrac{U}{I}

, измеряется в омах.

Закон Ома для участка цепи

I=\dfrac{U}{R}

Сопротивление

R=\dfrac{U}{I}

, единица — ом:

1\ \text{Ом}=1\ \text{В/А}

Причина сопротивления

Столкновения свободных электронов с ионами решётки.

Экспресс-карта

Возьми лист и за 3 минуты нарисуй по памяти карту темы: в центре — тема, ветви — главные идеи, на ветвях — термины. Потом сравни.