6. ОГЭ. Электрический ток. Напряжение. Сопротивление — Сайт Андрея Швеца

Экспресс подготовка к ОГЭ по физике. Занятие ведет Антонина Васильевна — преподаватель-андроид, уволенная из Академии за насмешки над людьми.

История человеческой науки удивительна. Вы, люди, иногда умудряетесь на основании совершенно неверных предположений сделать верные выводы. Как вам это удается?! И почти все формулы, которые мы сегодня будем повторять, были выведены, когда считалось, что ток — особый род жидкости, текущий по проводам, как по трубам. Уже давно так никто не считает, но формулами продолжают пользоваться.

Правда, в этом смысле человеческая раса не самая удивительная. В нашем мире вероятностные законы работают на микроуровне, на уровне элементарных частиц, а на макроуровне явления, как правило, подчиняются вполне определенным законам. И у каждого следствия есть своя причина. А вот в мире Зеленый Лужок явления и на макро уровне имеют вероятностную природу. Однако местная разумная раса обожает строить научные теории.

Когда наша первая экспедиция посетила этот мир, все ученые планеты Зеленый Лужок вели оживленные дебаты по вопросу, какова будет длительность следующих суток. Одни говорили, что длиннее предыдущих, другие — что короче. Обе стороны приводили аргументы и строили научные теории.

Через день выяснилось, что сутки оказались короче, и все кто доказывал обратное были тут же уволены со своих постов и лишены научных званий. Правда уволенные ученые, похожие кстати как и все их сородичи на больших слизней, не выглядели расстроенными. Если конечно, слизней вообще можно расстроить.

Но вернемся в наш мир. Первая формула связывает работу, которую совершает электрическое поле «двигая» электрический заряд при определенном напряжении.

А=U*q

Напряжение измеряется в вольтах, работа — в джоулях, заряд — в кулонах.

Следующая формула, по сути, является определением электрического тока.

Сила электрического тока, который измеряется в амперах, равна величине электрического заряда, протекающего по проводнику, деленного на время. То есть, сила электрического тока показывает нам сколько кулонов заряда протекает по проводнику за одну секунду. Перемещая переменные по диагонали из одной части равенства в другую, можно выразить из этой формулы и заряд, и время.

Следующая формула — закон Ома.

Сила тока в проводнике пропорциональна подключенному напряжению, и обратно пропорциональна сопротивлению проводника, которое измеряется в омах. И кстати, если продолжать представлять электрический ток, в виде жидкости, текущей по трубе, то все логично. Скорость течения этой жидкости (сила тока) тем больше, чем больше мощность насоса (напряжение), и чем меньше засоренность трубы (сопротивление). И опять из исходной формулы получим еще две.

По третьей формуле можно рассчитать сопротивление проводника/провода.

удельное сопротивление материала, из которого сделан проводник. l — длина проводника, которая измеряется в метрах. S — площадь сечения провода, измеряется в мм² и это редкое исключение из СИ. Если своими словами, то эта формула говорит нам, что чем больше длина — тем больше сопротивление. А если увеличить площадь сечения, то есть толщину, то сопротивление уменьшится. Понятное дело — по широкой трубе электрической жидкости проще течь, чем протискиваться сквозь узкую. Выразим из этой формулы и другие величины.

А теперь выразим и само удельное сопротивление.

Если в формулу подставить вместо величин их единицы измерения, то получим единицу измерения и для самого удельного сопротивления:

Напомню, что все эти формулы были выведены, исходя из предположения, что электрический ток — особый род жидкости. Сработала человеческая страсть объяснять новые явления через старые представления.

Продолжая разговор о странностях разумных существ различных миров, хочется снова вспомнить о жителях Зеленого Лужка. Еще через день сутки снова удлинились и все уволенные ученые были тут же восстановлены в своих должностях и реабилитированы. Правда были уволены их оппоненты, но мы уже не очень за них переживали.

Теперь решаем задания.

Задание 1

В ваттах измеряется мощность, а в амперах — сила электрического тока.

Ответ: 451 — _………._

Задание 2

Исключим заведомо ложные высказывания. Например, чтобы серебро было самым легким, оно должно иметь наименьшую плотность, а это не так. Сопротивление константа больше, чем сопротивление никелина, а значит сопротивление более длинного проводника из константа не может быть равно сопротивлению более короткого проводника из никелина. Осталось проверить оставшиеся высказывания и выбрать верные.

Ответ: 13 — _……….._

Задание 3

Реостат не прибор, а резистор с переменным сопротивлением. О назначении других приборов легко догадаться по названию. Достаточно помнить, что ток измеряется в амперах (А), напряжение — в вольтах (В), сопротивление — в омах (Ом).

Ответ: 543 — _………._

Задание 4

Для экспериментатора главная фраза: «при прочих равных». Если мы собрались исследовать зависимость сопротивления от длины стержня, то и материал, и его диаметр не должны меняться. Значит, нужно отобрать пару одинаковых по диаметру стержней.

Ответ: 4 — _……….._

Задание 5

Вспомните, какая формула связывает силу тока, напряжение и сопротивление.

Ответ: 2200А — _……….._

Задание 6

Напряжение и сила тока пропорциональны, то есть во сколько раз увеличим напряжение во столько же раз увеличится и ток. И еще обратите внимание, что поскольку второй ток будет больше, то для равенства домножать на какой-нибудь коэффициент придется первый ток.

Ответ: 2 — _……….._

Задание 7

Сопротивление более длинного железного проводника, будет больше более короткого. Теперь сравним медный и короткий железный, учитывая, что удельное сопротивление меди гораздо меньше.

Ответ: 1 — _………._

Задание 8

Если в металлах электрический ток — движение электронов, то в растворах — это движение положительных и отрицательных ионов (не электроны! — внимательно читайте предложенные варианты).

Ответы: 4 — _……….._

Задание 9

Вспомним формулу, связывающую силу тока, заряд и интервал времени. Выразим из нее заряд. По диаграмме найдем значение силы тока на данном интервале, и собственно сам интервал (между 80 и 100 секундами).

Ответ: 4 — _………._

Задание 10

Вспомним формулу с удельным сопротивлением проводника. Она у нас одна. Выразите из нее удельное сопротивление. Внимательно посмотрите на то, что получилось. Глубоко вдохните и выдохните. Чего у нас нет, чтобы можно было подставить и посчитать? Правильно, сопротивления. Но его мы можем посчитать отдельно по закону Ома, поскольку у нас есть и сила тока, и напряжение.

Ответ: 0,18 — _……….._

Задание 11

Напомню, что электролиз — это процесс, во время которого на электродах, опущенных в раствор, выделяются вещества, входящие в этот раствор. Это если совсем просто объяснять. Таким способом покрывают, например, металлические детали на производстве. Теперь скажите, такое действие больше похоже на химическое или световое?

Ответ: 3 — _……….._

Задание 12

Возьмем, скажем, напряжение в 2В. Посчитайте каков будет ток при этом напряжении и при указанном сопротивлении.

Ответ: 1 — _………._

Задание 13

Определите сначала цену деления (клеточки) и для силы тока, и для напряжения. Теперь выберите любую точку, но желательно, чтобы она пришлась на пересечение линий. Скажем 3А и сколько-то там вольт (сами то сможете определить?). Подсчитайте сопротивление провода. Теперь из формулы сопротивления проводника выразите длину и подставьте значения. Удельное сопротивление железа — 0,1

Ответ: 10 — _………._

Задание 14

Вспомним формулу, связывающую работу и напряжение электрического поля. Выразите из нее напряжение и подсчитайте. Заряд одного электрона равен 1,6 10^-19Кл.

Ответ: 150 — _……….._

Задание 15

Как подключаются в цепь амперметр и вольтметр?

1. Амперметр подключается параллельно участку цепи, на котором измеряется сила тока. А вольтметр подключается последовательно с другими элементами цепи.
2. Вольтметр — параллельно участку цепи, на котором измеряется напряжение. А амперметр — — последовательно с другими элементами цепи.

Амперметр измеряет силу тока, поэтому он должен пропускать весь его через себя. А вольтметр измеряет напряжение между двумя точками цепи, и поэтому подключается к этим двум точкам .

Ответ: 2 — _………._

***

Чем дольше Коля и Оля брели в тумане чужого мира, тем больше они забывали свой, и тем более детальным становился мир Демонов. Все отчётливей проступали причудливые горы вокруг и силуэты городов вдали. Демонов им тоже встречалось все больше. И они были очень обрадованы маленьким гостям.

Мир преобразовывался прямо на глазах у детей, порождая в них сильные противоречивые чувства: от восторга до ужаса. Как и многие другие миры, этот был гораздо беднее энергией и эмоциями, чем наш. Эмоциональность людей нашего мира — редкость. Мир же Демонов тихо угасал, а их тактичность не позволяла попросить людей об энергии напрямую. Они только предлагали стать частью их мира. И, наконец, это произошло.

Но Илья Ларсен, изолировавший себя и других людей от тумана, терял связь с этим миром. Теперь это был просто туман. Люди думали, что демоны перестали к ним приходить и избегают встреч, потому что похитили детей. На самом же деле, жители двух миров перестали друг друга видеть. И скафандры людей, и оболочка их базы разделяли миры, не давая им возможности взаимопроникать друг в друга. Для демонов земляне тоже исчезли, оставив им только Олю и Колю.

Экспедиция по поиску пропавших продвигалась в тумане никого и нечего не встречая. Тогда Илья Ларсен сбросил скафандр и пошел впереди своих подчиненных, без защиты. Он начал что-то видеть, но не мог понять что именно. Его восприятие не обладало детской гибкостью, и он снова начал сходить с ума. Его мозг отказывался интерпретировать открывающийся ему мир, совершенно отличный от привычного. Илья упал на колени, сжал голову руками и его товарищи снова поместили его в скафандр, чтобы эвакуировать.

Экспедиции по поиску детей продолжались еще много дней и безрезультатно. Продолжались они только потому, что долго никто не решался их прекратить. Илью Ларсена госпитализировали с диагнозом ложная слепота. Его глаза были в норме, но мозг уже не мог по прежнему обрабатывать зрительные сигналы. Он ничего не видел.

1) Понятие тока, напряжения, сопротивления, емкости, индуктивности. Основные зависимости в схемах. Закон Ома, законы Кирхгофа. Параллельное и последовательное соединение элементов.

Электри́ческий ток — упорядоченное нескомпенсированное движение свободных электрически заряженных частиц.

Постоянный ток — ток, направление и величина которого слабо меняется во времени.Переменный ток — это ток, направление и величина которого меняется во времени.электрическое напряжение это физическая величина численно равная отношению работы , совершенной при переносе заряда между двумя точками электрического поля и величины этого заряда .

В потенциальном электрическом поле эта работа не зависит от пути, по которому перемещается заряд. В этом случае электрическое напряжение U_AB между двумя точками совпадает с разностью потенциалов между ними.Электри́ческое сопротивле́ние — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождениюэлектрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему.

Электрическая ёмкость — характеристика проводника, мера его способности накапливать электрический заряд. В теории электрических цепей ёмкостью называют взаимную ёмкость между двумя проводниками; параметр ёмкостного элемента электрической схемы, представленного в виде двухполюсника. Такая ёмкость определяется как отношение величины электрического заряда к разности потенциалов между этими проводниками.В системе СИ ёмкость измеряется в фарадах. В системе СГС в сантиметрах.

Для одиночного проводника ёмкость равна отношению заряда проводника к его потенциалу в предположении, что все другие проводникибесконечно удалены и что потенциал бесконечно удалённой точки принят равным нулю.

где Q — заряд, U — потенциал проводника.

Индукти́вность (или коэффициент самоиндукции) — коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре и магнитным потоком, создаваемым этим током через поверхность, краем которой является этот контур.

, где- магнитный поток, I — ток в контуре, L — индуктивность.

Через индуктивность выражается ЭДС самоиндукции в контуре, возникающая при изменении в нём тока^]:

.

При заданной силе тока индуктивность определяет энергию магнитного поля тока:

.Закон Ома для полной цепи:

,

где:— ЭДС источника напряжения(В),— сила тока в цепи (А),— сопротивление всех внешних элементов цепи(Ом) ,— внутреннее сопротивление источника напряжения(Ом) .

Из Закона Ома для полной цепи вытекают следствия:При r<<R Сила тока в цепи обратно пропорциональна её сопротивлению. А сам источник в ряде случаев может быть назван источником напряжения.При 

r>>R Сила тока от свойств внешней цепи (от величины нагрузки) не зависит. И источник может быть назван источником тока.

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.

Закон Ома в дифференциальной форме

Сопротивление  зависит как от материала, по которому течёт ток, так и от геометрических размеров проводника.

Полезно переписать закон Ома в так называемой дифференциальной форме, в которой зависимость от геометрических размеров исчезает, и тогда закон Ома описывает исключительно электропроводящие свойства материала:

где:— вектор 

плотности тока,— удельная проводимость,— вектор напряжённости электрического поля.

Законы Кирхгофа:

Для формулировки законов Кирхгофа, в электрической цепи выделяются узлы — точки соединения трёх и более проводников и контуры — замкнутые пути из проводников. При этом каждый проводник может входить в несколько контуров.

ОШИБКА — 404 — НЕ НАЙДЕНА

• Главная
• Проблема?

Наши серверные гномы не смогли найти страницу, которую вы ищете.

Похоже, вы неправильно набрали URL-адрес в адресной строке или перешли по старой закладке.

Возможно, некоторые из них могут вас заинтересовать?

Набор отверток Xcelite 8-в-1

В наличии ТОЛ-14235

27,9 $5 $19,95

1

Избранное Любимый 9

Список желаний

МИКРО БЛЕ TINY Click

Нет в наличии WRL-19275

14,95 $

Избранное Любимый 0

Список желаний

МИКРОЭ 13ДОФ Клик

Нет в наличии SEN-19607

48,95 $

Избранное Любимый 0

Список желаний

МИКРОЭ БЛЭ 3 Click

Нет в наличии WRL-20307

39,95 $

Избранное Любимый 0

Список желаний

Идеальная обжарка кофе с помощью фотодетектора Qwiic Breakout

15 октября 2020 г.

Зак Халворсон, студент инженерного факультета Бостонского университета и энтузиаст кофе, стремится создать самые доступные и технологичные инструменты для улучшения процесса обжарки кофе.

Избранное Любимый 2

Устойчивое земледелие с машинным обучением

16 декабря 2020 г.

Чтобы помочь накормить планету в 2050 году, эта группа пытается найти способы сделать сельское хозяйство более устойчивым.

Избранное Любимый 0

Использование платы SparkFun Edge с Ambiq Apollo3 SDK

28 марта 2019 г.

Мы продемонстрируем, как начать работу с вашей доской SparkFun Edge Board, настроив набор инструментов на вашем компьютере, изучив пример программы и используя инструмент последовательной загрузки для прошивки чипа.

Избранное Любимый 7

2.

1: Закон Ома – как связаны между собой напряжение, ток и сопротивление

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

684

• Тони Р. Купхальдт
• Schweitzer Engineering Laboratories через All About Circuits

7

Напряжение, ток и сопротивление

Электрическая цепь образуется, когда создается проводящий путь, позволяющий свободным электронам непрерывно двигаться. Это непрерывное движение свободных электронов по проводникам цепи называется или , и его часто называют «потоком», точно так же, как течение жидкости через полую трубу.

Сила, побуждающая электроны «течь» по цепи, называется напряжением . Напряжение — это особая мера потенциальной энергии, которая всегда является относительной между двумя точками. Когда мы говорим об определенном напряжении, присутствующем в цепи, мы имеем в виду измерение того, сколько потенциальной энергии существует для перемещения электронов из одной конкретной точки этой цепи в другую конкретную точку. Без ссылки на двух конкретных точек , термин «напряжение» не имеет значения.

Свободные электроны имеют тенденцию двигаться по проводникам с некоторой степенью трения или противодействия движению. Это противодействие движению правильнее назвать сопротивлением . Величина тока в цепи зависит от величины напряжения, доступного для возбуждения электронов, а также величины сопротивления в цепи, препятствующего потоку электронов. Как и напряжение, сопротивление является величиной относительной между двумя точками. По этой причине величины напряжения и сопротивления часто указываются как находящиеся «между» или «поперек» двух точек цепи.

Единицы измерения: вольт, ампер и ом

Чтобы иметь возможность делать осмысленные утверждения об этих величинах в цепях, мы должны уметь описывать их величины таким же образом, как мы могли бы количественно определять массу, температуру, объем, длина или любая другая физическая величина. Для массы мы могли бы использовать единицы «килограмм» или «грамм». Для температуры мы могли бы использовать градусы Фаренгейта или градусы Цельсия. Вот стандартные единицы измерения электрического тока, напряжения и сопротивления:

«Символ», указанный для каждой величины, представляет собой стандартную букву алфавита, используемую для представления этой величины в алгебраическом уравнении. Подобные стандартные буквы распространены в физических и инженерных дисциплинах и признаны во всем мире. «Сокращение единиц измерения» для каждой величины представляет собой алфавитный символ, используемый в качестве сокращенного обозначения для конкретной единицы измерения. И да, этот странно выглядящий символ «подкова» — заглавная греческая буква Ω, просто символ иностранный алфавит (приношу свои извинения всем греческим читателям).

Каждая единица измерения названа в честь известного экспериментатора в области электричества: ампер в честь француза Андре М. Ампера, вольт в честь итальянца Алессандро Вольта и ом в честь немца Георга Симона Ома.

Математический символ для каждой величины также имеет значение. «R» для сопротивления и «V» для напряжения говорят сами за себя, тогда как «I» для тока кажется немного странным. Считается, что «I» означает «интенсивность» (потока электронов), а другой символ напряжения, «E», означает «электродвижущая сила». Судя по тому исследованию, которое мне удалось провести, есть некоторые разногласия по поводу значения «я». Символы «E» и «V» по большей части взаимозаменяемы, хотя в некоторых текстах буква «E» резервируется для обозначения напряжения на источнике (например, батареи или генератора), а «V» — для обозначения напряжения на чем-либо еще.

Все эти символы обозначаются заглавными буквами, за исключением случаев, когда величина (особенно напряжение или ток) описывается в терминах короткого периода времени (называемого «мгновенным» значением). Например, напряжение батареи, стабильное в течение длительного периода времени, будет обозначаться заглавной буквой «Е», а пик напряжения удара молнии в тот момент, когда она попадает в линию электропередач, скорее всего, будет быть обозначено строчной буквой «e» (или строчной «v»), чтобы обозначить это значение как значение в один момент времени. Это же соглашение о строчных буквах верно и для текущего: строчная буква «i» представляет ток в некоторый момент времени. Однако большинство измерений постоянного тока (DC), будучи стабильными во времени, будут обозначены заглавными буквами.

Кулон и электрический заряд

Одной из основных единиц электрических измерений, часто изучаемой в начале курсов по электронике, но редко используемой впоследствии, является единица кулон , которая является мерой электрического заряда, пропорционального количеству электронов. в неуравновешенном состоянии. Один кулон заряда равен 6 250 000 000 000 000 000 электронов. Символом количества электрического заряда является заглавная буква «Q», а единица измерения кулонов обозначается заглавной буквой «C». Так получилось, что единица потока электронов, ампер, равна 1 кулону электронов, проходящих через данную точку цепи за 1 секунду времени. В этих терминах текущий скорость движения электрического заряда по проводнику.

Как указывалось ранее, напряжение является мерой потенциальной энергии на единицу заряда , доступной для перемещения электронов из одной точки в другую. Прежде чем мы сможем точно определить, что такое «вольт», мы должны понять, как измерить эту величину, которую мы называем «потенциальной энергией». Общей метрической единицей энергии любого вида является джоулей , что равно количеству работы, выполняемой силой в 1 ньютон при движении на 1 метр (в том же направлении). В британских подразделениях это чуть меньше 3/4 фунта силы, прилагаемой на расстоянии 1 фута. Проще говоря, требуется около 1 джоуля энергии, чтобы поднять груз массой 3/4 фунта на 1 фут от земли или перетащить что-то на расстояние 1 фут, используя параллельную тяговую силу 3/4 фунта. В этих научных терминах 1 вольт равен 1 джоулю потенциальной электрической энергии на 1 кулон заряда (деленный на). Таким образом, 9вольтовая батарея высвобождает 9 джоулей энергии на каждый кулон электронов, перемещаемых по цепи.

Эти единицы и символы для электрических величин станут очень важными для понимания, когда мы начнем исследовать отношения между ними в цепях.

Уравнение закона Ома

Основное открытие Ома заключалось в том, что количество электрического тока, протекающего через металлический проводник в цепи, прямо пропорционально приложенному к нему напряжению при любой заданной температуре. Ом выразил свое открытие в виде простого уравнения, описывающего взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением:

В этом алгебраическом выражении напряжение (E) равно силе тока (I), умноженной на сопротивление (R). Используя методы алгебры, мы можем преобразовать это уравнение в два варианта, решив для I и для R соответственно:

Анализ простых цепей с помощью закона Ома

Давайте посмотрим, как эти уравнения могут работать, чтобы помочь нам анализировать простые цепи:

В приведенной выше схеме имеется только один источник напряжения (батарея слева) и только один источник сопротивления току (лампа справа). Это позволяет очень легко применять закон Ома. Если нам известны значения любых двух из трех величин (напряжение, ток и сопротивление) в этой цепи, мы можем использовать закон Ома для определения третьей.

В этом первом примере мы рассчитаем величину тока (I) в цепи при заданных значениях напряжения (E) и сопротивления (R):

Какова величина тока (I) в этой цепи ?

В этом втором примере мы рассчитаем величину сопротивления (R) в цепи при заданных значениях напряжения (E) и тока (I):

Какое предлагаемое сопротивление (R) у лампы?

В последнем примере мы рассчитаем величину напряжения, выдаваемого батареей, при заданных значениях тока (I) и сопротивления (R):

Какое напряжение обеспечивает батарея?

Закон Ома — очень простой и полезный инструмент для анализа электрических цепей. Он так часто используется при изучении электричества и электроники, что серьезный студент должен запомнить его. Для тех, кто еще не освоился с алгеброй, есть хитрость, позволяющая запомнить, как решать любую одну величину, зная две другие. Сначала расположите буквы E, I и R в виде треугольника, как показано ниже:

Если вы знаете E и I и хотите определить R, просто удалите R с картинки и посмотрите, что осталось:

Если вы знаете E и R и хотите определить I, удалите I и посмотрите, что осталось. слева:

Наконец, если вы знаете I и R и хотите определить E, исключите E и посмотрите, что осталось:

В конце концов, чтобы серьезно изучать электричество и электронику, вам придется хорошо знать алгебру. но этот совет может облегчить запоминание ваших первых расчетов. Если вы хорошо разбираетесь в алгебре, все, что вам нужно сделать, это запомнить E=IR и вывести из нее две другие формулы, когда они вам понадобятся!

Обзор

• Напряжение измеряется в вольтах , обозначаемых буквами «Е» или «В».
• Ток измеряется в амперах , обозначается буквой «I» или «Ω».
• Сопротивление измеряется в Ом , обозначается буквой «R» или «А».
• Закон Ома: E = IR ; я = Э/Р; Р = Э/И

---

Эта страница под заголовком 2.1: Закон Ома — Как соотносятся напряжение, ток и сопротивление распространяется в соответствии с лицензией GNU Free Documentation License 1.3 и была создана, изменена и/или курирована Тони Р. Купхалдтом (Все о цепях) через источник контент, отредактированный в соответствии со стилем и стандартами платформы LibreTexts; подробная история редактирования доступна по запросу.

1. Наверх
• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   Тони Р.