Постоянный электрический ток

Сила тока, напряжение, сопротивление

Пёрышкин «Физика 8», §37–43

Три величины и что каждая означает

Сила тока — сколько заряда проходит через сечение за секунду. Напряжение — работа поля по переносу единичного заряда. Сопротивление — насколько проводник мешает току.

I = \dfrac{q}{t}, \qquad U = \dfrac{A}{q}, \qquad R = \rho\,\dfrac{l}{S}

I

в амперах,

U

в вольтах,

R

в омах

Что стоит за формулой сопротивления3

Чем длиннее проводник, тем больше препятствий на пути — $R$ растёт пропорционально $l$ .

Чем толще проводник, тем шире «дорога» — $R$ убывает обратно пропорционально площади $S$ .

Множитель $\rho$ — удельное сопротивление, свойство самого вещества. У меди оно мало, у нихрома в десятки раз больше, поэтому спирали нагревателей делают именно из нихрома.

Куда включать амперметр и куда вольтметр

Амперметр — последовательно, в разрыв цепи. Вольтметр — параллельно участку, не разрывая цепь.

Почему именно так2

Через амперметр должен идти весь измеряемый ток, поэтому его собственное сопротивление делают почти нулевым.

Вольтметр меряет разность потенциалов на концах участка, поэтому его сопротивление делают огромным — чтобы он сам не оттягивал ток и не искажал измерение.

⚗

Опыт в Физлабе

Амперметр и вольтметр в цепи

Правильная схема: A в разрыве, V параллельно резистору. Крути U и R и сверяй с

I = U/R

Открыть опыт

Что будет, если перепутать

Амперметр параллельно резистору закорачивает его — ток резко растёт. Вольтметр последовательно почти обрывает цепь — ток падает почти до нуля.

Числа для 12 В и 12 Ом3

Правильная схема даёт $I = 12/12 = 1$ А.

Амперметр (сопротивление около 0,05 Ом) параллельно резистору — почти весь ток идёт через прибор мимо резистора, ток в цепи подскакивает до десятков ампер. В реальной лаборатории это сожжёт прибор.

Вольтметр (сопротивление порядка 2000 Ом) в разрыв цепи — ток становится около 0,006 А, то есть в 170 раз меньше нужного.

В задачах на схемы сначала найди, что с чем соединено, и только потом считай. Прибор, включённый не так, меняет саму цепь, а не просто «показывает неверно».

⚗

Опыт в Физлабе

Перепутанные приборы

Тот же контур, но приборы поменяны местами. Сравни токи с правильной схемой.

Открыть опыт

Разобранные примеры

К резистору

10

Ом приложено напряжение

20

В. Найдите силу тока.разбор

$I=\dfrac{U}{R}=\dfrac{20}{10}$ .
$I=2$ А.

Ответ:

2

Через проводник за

2

минуты прошёл заряд

240

Кл. Найдите силу тока.разбор

$I=\dfrac{q}{t}$ ; время переводим в секунды: $2$ мин $=120$ с.
$I=\dfrac{240}{120}=2$ А.

Ответ:

2

Электризация тел. Два рода…Закон Ома. Соединения пров…