Фізика. Повторне видання. 8 клас. Барʼяхтар (2025)
§ 37. Електричний опір. Закон Ома
ПИТАННЯ ДЛЯ ОБГОВОРЕННЯ. Уявіть, що у вас наявні три джерела струму (див. рисунок) і лампа розжарення, що розрахована на напругу 4,5 В. Яке з джерел струму ви доберете для складання електричного кола? Що і як зміниться, якщо це джерело замінити на інше з наявних?
1. Як залежить сила струму в провіднику від напруги на його кінцях?
Складемо електричне коло (рис. 37.1, а). Будемо змінювати вхідну напругу і спостерігати за показами приладів (рис. 37.1, б, в).
Для фіксації результатів дослідження складіть і заповніть таблицю. Проаналізуйте її і зробіть висновок.
Рис. 37.1. Дослід, який демонструє залежність сили струму в провіднику від поданої на провідник напруги
Сподіваємось, що ваш висновок виглядає орієнтовно так: у скільки разів збільшується напруга на кінцях провідника, у стільки ж разів зростає в провіднику сила струму. Інакше кажучи, сила струму в провіднику прямо пропорційна напрузі на кінцях провідника. Цю залежність першим експериментально встановив німецький учений Г. Ом (рис. 37.2).
Рис. 37.2. Георг Сімон Ом (1787-1854) — німецький фізик, у 1826 р. експериментально відкрив закон, який був згодом названий його ім'ям
З курсу математики вам відомо, що таку залежність можна передати формулою I = kU, де k — коефіцієнт пропорційності, а також у вигляді графіка, який являє собою пряму, що проходить через початок координат (рис. 37.3).
Рис. 37.3. Графік залежності сили струму в провіднику від напруги на його кінцях — пряма лінія
2. Що називають електричним опором?
Сила струму менша в тому провіднику, який має більший опір. Тобто чим більшим є опір провідника, тим сильніше провідник протидіє проходженню струму — створює йому опір. (При цьому частина електричної енергії перетворюється на внутрішню енергію провідника.)
Електричний опір — це фізична величина, яка характеризує властивість провідника протидіяти проходженню електричного струму.
Одиниця електричного опору в СІ — ом: [R] = Ом.
1 Ом — це опір такого провідника, в якому за напруги на кінцях 1 В сила струму дорівнює 1 А:
ЧИ ЗНАЄТЕ ВИ, ЩО...
Більшість радіоелектронних пристроїв неможливо уявити без резисторів — деталей, що забезпечують певні опори (рис. 37.4).
Рис. 37.4. Різні типи резисторів, які використовують в електротехніці. Опір резистора позначено на його корпусі
3. Як формулюється відомий закон Ома для ділянки кола?
Усе те, що ви дізналися про залежність сили струму в провіднику від напруги на його кінцях, справджується і для ділянки кола, яка містить будь-яку кількість провідників. Отже, закон Ома для ділянки кола:
Сила струму в ділянці кола прямо пропорційна напрузі на кінцях цієї ділянки та обернено пропорційна електричному опору цієї ділянки кола.
Математичним записом закону Ома є формула:
де R — опір ділянки кола; він залежить тільки від властивостей провідників, що складають ділянку.
Гумористична візуалізація закону Ома подана на рис. 37.5.
Рис. 37.5. Візуалізація закону Ома
Закон Ома — один із найважливіших фізичних законів, і переважна більшість розрахунків електричних кіл ґрунтується саме на ньому.
• Скориставшись законом Ома, отримайте формулу для розрахунку опору провідника; для розрахунку напруги на кінцях провідника.
А ЯК НАСПРАВДІ?
Блогерка запропонувала обговорити, як швидко збільшити виробництво електроенергії в країні. Після презентацій експертів посипалися коментарі підписників. Один із них заявив: «Значні втрати в лініях електропередавання пов'язані з опором провідників. Тож треба зобов'язати Академію наук розробити нові проводи з нульовим опором. Після заміни старих проводів додаткові потужності з'являться автоматично. Не треба будувати нових електростанцій, краще суттєво зменшити втрати». Опоненти відповіли: «Матеріали з нульовим опором уже створені. На жаль, вони дуже обмежені в застосуванні: не підтримують великі струми, працюють тільки за дуже низьких температур».
А як на вашу думку: є сенс працювати над удосконаленням матеріалів із нульовим опором чи краще шукати інші варіанти вирішення проблеми?
4. Учимося розв’язувати задачі
Задача. На рисунку подано графік залежності сили струму в провіднику від напруги на його кінцях (вольт-амперну характеристику провідника). Визначте опір цього провідника.
ПІДБИВАЄМО ПІДСУМКИ
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Опишіть дослід, який демонструє, що сила струму в провіднику прямо пропорційна напрузі на його кінцях. 2. Дайте означення опору провідника. 3. Що таке 1 Ом? 4. Сформулюйте закон Ома для ділянки кола.
ВПРАВА № 37
1. На рис. 1 зображено електричне коло і його схему. Визначте опір резистора.
Рис. 1
2. Користуючись показами приладів (рис. 2), визначте опір електричної лампи.
Рис. 2
3. Сила струму, який тече в спіралі кип’ятильника, дорівнює 1,5 А. Визначте напругу на спіралі, якщо її опір становить 150 Ом.
4. У провіднику, до кінців якого прикладено напругу 12 В, протягом 5 хв пройшов заряд 60 Кл. Визначте опір провідника.
5. Якщо в електричному колі (рис. 3) замкнути ключ, то стрілка амперметра розміститься так, як показано на рисунку. Визначте ціну поділки шкали амперметра.
Рис. 3
Ключові терміни
Електричний опір • Закон Ома • Ом
