Фізика. 8 клас. Головко
Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.
Вчимося розв’язувати фізичні задачі з теми «Сила струму. Електрична напруга та опір»
Розв’язуючи задачі на закони постійного струму, потрібно пригадати основні фізичні залежності між електричними характеристиками, закони, формули (сила струму, напруга, опір, закон Ома для ділянки кола, залежність опору металів від температури, закономірності, що виконуються при послідовному та паралельному з’єднанні провідників).
Не забувайте, що деякі дані, а саме питомий опір, густина тощо, містяться в таблицях фізичних величин, наведених у підручнику або інших джерелах.
Для прикладу розглянемо розв’язування декількох задач.
Приклад розв’язування якісної фізичної задачі
1. Як будуть змінюватися покази приладів, зображених на рисунку (а, б), якщо повзунок реостата переміщувати ліворуч?
Рисунок до задачі 1
Насамперед важливо звернути увагу на те, що напруга на клемах (рис. а) є постійною. Якщо на схемі зображено джерело струму (наприклад, батарея, рис. б), то ця умова не виконується!
Будьте уважні!
При переміщенні повзунка реостата ліворуч, його опір збільшується — струм проходить по правій частині реостата, яка стала довшою. Отже, опір усього кола теж збільшується, тому що реостат і резистор з’єднані послідовно. Ця особливість є спільною для обох електричних кіл (рис. а, б).
Розглянемо особливості першого електричного кола (рис. а). Відповідно до закону Ома для ділянки кола при збільшенні опору сила струму зменшується: амперметр покаже зменшення струму.
Вольтметр показує напругу на резисторі. Оскільки елементи електричного кола з’єднані послідовно, сила струму в усьому колі однакова. При збільшенні опору реостата через резистор потече менший струм. Отже, і напруга на ньому зменшиться: U = IR. Вольтметр покаже зменшення напруги.
Розглянемо особливості другого електричного кола (рис. б). У коло увімкнено джерело струму, тому напруга на різних ділянках буде неоднаковою.
При збільшенні опору реостату через резистор буде проходити менший струм, а його опір залишиться незмінним. За законом Ома для ділянки кола U = IR, тому покази вольтметра V2 зменшуватимуться, як і в першому електричному колі.
Покази вольтметра будуть збільшуватися, тому що опір резистора й реостата, які з’єднані послідовно, зростає.
Приклади розв’язування розрахункових фізичних задач
Задача 1. Яка кількість електронів проходить крізь поперечний переріз провідника за 5 с, коли сила струму в провіднику 12 А?
Відповідь: N = 3,75 • 1020.
Задача 2. Визначити масу нікелінового провідника перерізом 1 мм2, необхідну для виготовлення реостата, в якому при напрузі 380 В проходить сила струму 25 А. Густина нікеліну 8,8 г/см3.
Оскільки дріт можна вважати циліндром, що має велику довжину й малу площу поперечного перерізу, то об’єм провідника дорівнює об’єму циліндра, тобто V = l • S.
Довжину дроту розрахуємо з формули опору провідника:
Відповідь: m = 0,334 кг.
