Top.Mail.Ru

Зависимость силы тока от напряжения для 8 класса

Электроток представляет собой упорядоченное перемещение электрических зарядов. Его направление совпадает с направлением движения частиц, имеющих положительный заряд. Следует помнить, что перемещение зарядов возможно только в случае, когда присутствует электрополе, создаваемое в проводнике благодаря приложенному к его концам напряжению. Учащимся 8 класса предстоит разобраться с зависимостью силы тока от напряжения.

График зависимости силы тока от напряжения

Сила тока

Силой тока (I) называется физическая величина, равная показателю заряда (q), прошедшего через проводник за единицу времени (t). Она определяется по формуле — I = q / t. Если отсутствует зависимость силы тока от времени, то такой электроток называется постоянным. Так как измерить показатель заряда сложно, физик из Германии Георг Ом в 1826 году решил поступить следующим образом:

Зависимость силы тока от напряжения

  • Им была создана электроцепь, состоящая из батареи и сопротивления.
  • Ученый измерил значение силы электротока при различных показателях сопротивления R.
  • Затем, оставив без изменения сопротивление, Ом стал менять показатели источника питания.
  • Последующие измерения силы тока показали связь этой величины с сопротивлением и разницей потенциалов (U).

Эксперимент немецкого ученого оказал сильное влияние на дальнейшее развитие физики и электротехники. Благодаря его исследованиям, можно точно сказать, от чего зависит сила тока в цепи.

Закон Ома

Во время своих исследований Георг Ом установил, что отношение разности потенциалов (U), приложенных к концам проводника из металла, представляющего собой участок электроцепи, к силе электротока (I) является величиной постоянной. Благодаря этому, появился закон Ома, выражаемый следующей формулой — R = U / I. В ней литерой R обозначается сопротивление проводника.

С этого момента закон Ома является главным инструментом для расчета при проектировании электроцепей и электронных схем. Так как разность потенциалов (U) является работой, затраченной на перемещение заряда в 1 Кл, то можно получить формулу для определения мощности — P = I * U.

Зависимость тока от напряжения

Зависимость тока от напряжения можно представить в графическом виде. Для этого на оси абсцисс следует отметить показатели разницы потенциалов, а на оси ординат — силы электротока. В результате будет видно, что эта зависимость носит линейный характер. При этом угол наклона прямой зависит от показателя R — чем больше это значение, тем меньшим окажется угол.

Аналогичным образом можно построить и график зависимости силы тока от сопротивления. С его помощью легко проиллюстрировать, что связь между этими величинами является обратно пропорциональной. В этом случае вместо прямой линии на графике будет присутствовать гипербола.

Закон Ома не работает при больших показателях силы электротока. Это связано с появлением дополнительных эффектов, связанных с резким ростом температуры проводящего материала. В газообразных веществах при большом токе наблюдается пробой, и показатель этой величины начинает увеличиваться лавинообразно.

Во время экспериментов было установлено, что сопротивление проводника находится в прямой зависимости от его длины (L) и в обратной — от площади поперечного сечения (S). Для определения этой физической величины используется следующая формула — R = ρ * (L / S). В ней литерой ρ обозначается показатель удельного сопротивления проводящего материала.

Зависимость силы тока от времени

Следует помнить, что для полной цепи используется другая формула — I = E /(R + r). В ней присутствуют следующие величины:

  • E — электродвижущая сила (ЭДС);
  • R — внешнее сопротивление;
  • I — сила тока;
  • r — внутреннее сопротивление.

Сумма значений R и r представляет собой показатель полного сопротивления всей цепи. Закон Ома для переменного электротока выглядит иначе. Это связано с тем, что в основную формулу, кроме активного сопротивления R, добавляется еще индуктивное и емкостное. Они обозначаются соответственно XL и XC. Кроме этого, для расчета силы тока используется еще одна величина — циклическая частота сети (ω). Для ее определения используется формула — ω = 2πf, где f представляет собой частоту конкретной сети. Более подробно этот вопрос изучается в старших классах.

Единицы измерения

В СИ (международная система единиц) для измерения сопротивления применяется «Ом». Согласно определению, сопротивлением в 1 Ом обладает участок цепи, на котором при силе электротока в 1 А падение напряжения составляет 1 В.

График зависимости силы тока от напряжения

Несколько сложнее обстоит дело с удельным сопротивлением. Единица для измерения этой величины является производной от входящих в формулу величин. В соответствии с системой СИ, ρ=1, если сопротивление проводника составляет 1 Ом, при его длине в 1 м и площади поперечного сечения 1 м2. Однако на практике у проводников площадь поперечного сечения в большинстве случаев не достигает отметки в м2. Чтобы результаты расчетов выглядели более компактно, было принято решение использовать единицу измерения площади в мм2.

Учащимся в рамках занятия предстоит узнать зависимость силы электротока от разности потенциалов и сопротивления на участке цепи. Кроме этого, они познакомятся с новой величиной — удельным сопротивлением проводящего материала и ее единицей измерения.

Нет комментариев

Добавить комментарий

Спасибо! Ваш комментарий появится после проверки.
Это интересно
Adblock
detector