Фізика. Повторне видання. 8 клас. Засєкіна (2025)
§ 25. Вимірюємо електричний опір в колі
- Якщо напруга характеризує електричне поле, яке змушує рухатись електрони, а рух самих електронів характеризує електричний струм, то, можливо, існує взаємозв’язок між напругою і силою струму?
ДОСЛІДЖУЙ
Роздивись обладнання (мал. 25.1). Ти можеш змінювати кількість джерел струму та кількість споживачів струму (електричних ламп) від одного до трьох і щоразу за допомогою приладів (вольтметра та амперметра) вимірювати напругу і силу струму в колі. Виконай дослід самостійно або скористайся результатами вимірювань, зазначеними у таблиці 25.1.
Мал. 25.1
Таблиця 25.1
Які ще варіанти з’єднань у таблиці не вказано?
ДІЗНАВАЙСЯ
Дізнаємось про закон Ома. Із дослідження можна зробити такий висновок: у скільки разів збільшиться (зменшиться) напруга на споживачі, у стільки ж разів збільшиться (зменшиться) в ньому сила струму.
Іншими словами, сила струму в провіднику прямо пропорційна напрузі на кінцях провідника: I ~ U.
За результатами перших трьох дослідів побудуємо графік залежності І від U (мал. 25.2).
Мал. 25.2
Якщо збільшувати кількість споживачів у колі, то за однакового значення напруги електричний струм буде менший. Подібний висновок можна було отримати і у тому разі, якби, наприклад, у першому досліді замість лампи використали якийсь інший споживач і порівняли ці два результати.
Іншими словами, можна стверджувати, що струм в колі залежить від властивостей провідника, увімкненого в коло. Цю властивість називають електричним опором.
Електричний опір (electrical resistance) — це фізична величина, що характеризує властивість провідника протидіяти проходженню електричного струму. Електричний опір позначають літерою R. Одиницею електричного опору є ом, 1 Ом.
Коли введено таку величину, можна стверджувати, що залежність сили струму від властивостей провідника пояснюється тим, що різні провідники мають різний електричний опір.
Оберемо результати дослідів 3, 6 і 7 і побудуємо графік залежності R від U (мал. 25.3).
Мал. 25.3
Отримали графік оберненої залежності: що більший опір провідника, тим менша сила струму в ньому.
З дослідів встановлено, що сила струму в ділянці електричного кола прямо пропорційна напрузі на цій ділянці й обернено пропорційна опору цієї ділянки. Цю залежність уперше встановив експериментально у 1826 р. німецький учений Георг Ом, і вона отримала назву закон Ома.
Електричний опір характеризує протидію електричному струму у певному середовищі. У з’єднувальних проводах така протидія незначна, тому під час розв’язування задач опором з’єднувальних проводів можна нехтувати.
Електричним опором характеризуються усі інші споживачі, у тому числі і вимірювальні прилади. Будь-який вимірювальний прилад під час вмикання в коло не повинен впливати на значення вимірюваної величини. Тому амперметр конструюють так, щоб його електричний опір був якомога меншим, натомість опір вольтметра — якомога більшим.
Якщо замкнути електричне коло, що не міститиме споживача, може настати коротке замикання. Це випадок, за якого електричний опір у колі дуже малий, і сила струму в такому разі набуває великих значень. Як наслідок, можуть вийти з ладу вимірювальні прилади й джерело струму, з’єднувальні проводи сильно нагріються й можуть стати причиною пожежі.
ДУМАЙ
1. Про зв’язок яких електричних величин йде мова в законі Ома для ділянки кола?
2. Напругу на кінцях провідника збільшили вдвічі. Як при цьому змінилася сила струму, що протікає у провіднику?
3. В одне й те саме коло ввімкнені електрична лампа й електрична плитка. Сила струму у плитці більша, ніж у лампі. Чому?
4. Потрібно збільшити у 4 рази струм у колі при опорі, який зріс удвічі. Що треба для цього зробити?
6. На малюнку 25.4 зображено графіки залежності сили струму від напруги для двох провідників. Який із провідників має більший опір?
Мал. 25.4
ДІЙ
РОЗВ’ЯЖИ ЗАДАЧІ
1. Електрична плитка розрахована на напругу 220 В. Опір її спіралі дорівнює 75 Ом. Визнач силу струму в ній.
2. Визнач силу струму в електричній лампі кишенькового ліхтаря, якщо опір нитки розжарювання дорівнює 15 Ом і вона приєднана до батареї гальванічних елементів напругою 4,5 В.
3. На малюнку 25.5 зображено графіки залежності сили струму в провіднику від напруги. Поясни причину розбіжностей значень сили струму на графіках І, II, III за напруги 2, 4, 6 В. Визнач електричний опір кожного з провідників.
Мал. 25.5
4. У провіднику за 30 хв проходить електричний заряд 1800 Кл. Визнач опір провідника, якщо напруга на ньому 12 В.
5. В електричній лампі, розрахованій на напругу 220 В, сила струму дорівнює 0,5 А. Визнач опір нитки лампи в робочому стані.
6. Визнач силу струму в електрочайнику, ввімкненому в мережу з напругою 220 В, якщо опір нитки розжарювання дорівнює 40 Ом.
7. У вольтметрі, який показує 120 В, сила струму дорівнює 15 мА. Визнач опір вольтметра.
8. Яку напругу слід прикласти до опору в 1000 Ом, щоб одержати у ньому струм 8 мА?
9. При електрозварюванні в електричній дузі за напруги 30 В сила струму досягає 150 А. Який опір дуги?
• Переглянь в е-додатку симуляції «Закон Ома» (25.1, 25.2).
