Инфофиз
Урок 30. Лабораторная работа № 07. Изучение закона Ома для участка цепи.
Тема: «Изучение закона Ома для участка цепи»
Цель работы: установить на опыте зависимость силы тока от напряжения и сопротивления.
Оборудование: амперметр лабораторный, вольтметр лабораторный, источник питания, набор из трёх резисторов сопротивлениями 1 Ом, 2 Ом, 4 Ом, реостат, ключ замыкания тока, соединительные провода.
Краткие теоритические сведения
Электрический ток — упорядоченное движение заряженных частиц
Количественной мерой электрического тока служит сила тока I
Сила тока — – скалярная физическая величина, равная отношению заряда q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t, к этому интервалу времени:
В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах [А].
Прибор для измерения силы тока Амперметр. Включается в цепь последовательно
На схемах электрических цепей амперметр обозначается 
.
Напряжение – это физическая величина, характеризующая действие электрического поля на заряженные частицы, численно равно работе электрического поля по перемещению заряда из точки с потенциалом φ 1 в точку с потенциалом φ 2
U 12 = φ 1 – φ 2 
Единица напряжения – Вольт [В]
Прибор для измерения напряжения – Вольтметр. Подключается в цепь параллельно тому участку цепи, на котором измеряется разность потенциалов.
На схемах электрических цепей амперметр обозначается 
.
Величина, характеризующая противодействие электрическому току в проводнике, которое обусловлено внутренним строением проводника и хаотическим движением его частиц, называется электрическим сопротивлением проводника.
Электрическое сопротивление проводника зависит от размеров и формы проводника и от материала, из которого изготовлен проводник.
S – площадь поперечного сечения проводника
ρ – удельное сопротивление проводника
В СИ единицей электрического сопротивления проводников служит ом [Ом].
Графическая зависимость силы тока I от напряжения U — вольт-амперная характеристика
Закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.
Назван в честь его первооткрывателя Георга Ома.
1. Для выполнения работы соберите электрическую цепь из источника тока, амперметра, реостата, проволочного резистора сопротивлением 2 Ом и ключа. Параллельно проволочному резистору присоедините вольтметр (см. схему).
2. Опыт 1. Исследование зависимости силы тока от напряжения на данном участке цепи. Включите ток. При помощи реостата доведите напряжение на зажимах проволочного резистора до 1 В, затем до 2 В и до 3 В. Каждый раз при этом измеряйте силу тока и результаты записывайте в табл. 1.
Таблица 1 . Сопротивление участка 2 Ом
3. По данным опытов постройте график зависимости силы тока от напряжения. Сделайте вывод.
4. Опыт 2. Исследование зависимости силы тока от сопротивления участка цепи при постоянном напряжении на его концах. Включите в цепь по той же схеме проволочный резистор сначала сопротивлением 1 Ом, затем 2 Ом и 4 Ом. При помощи реостата устанавливайте на концах участка каждый раз одно и то же напряжение, например, 2 В. Измеряйте при этом силу тока, результаты записывайте в табл 2.
Таблица 2. Постоянное напряжение на участке 2 В
5. По данным опытов постройте график зависимости силы тока от сопротивления. Сделайте вывод.
6. Ответьте на контрольные вопросы.
1. Что такое электрический ток?
2. Дайте определение силы тока. Как обозначается? По какой формуле находится?
3. Какова единица измерения силы тока?
4. Каким прибором измеряется сила тока? Как он включается в электрическую цепь?
5. Дайте определение напряжения. Как обозначается? По какой формуле находится?
6. Какова единица измерения напряжения?
7. Каким прибором измеряется напряжение? Как он включается в электрическую цепь?
8. Дайте определение сопротивления. Как обозначается? По какой формуле находится?
9. Какова единица измерения сопротивления?
10. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.
Вариант выполнения измерений.
Опыт 1. Исследование зависимости силы тока от напряжения на данном участке цепи. Включите ток. При помощи реостата доведите напряжение на зажимах проволочного резистора до 1 В, затем до 2 В и до 3 В. Каждый раз при этом измеряйте силу тока и результаты записывайте в табл. 1.
Таблица 1 . Сопротивление участка 2 Ом
Источник
8 класс
§ 44. Закон Ома для участка цепи
В предыдущих параграфах были рассмотрены три величины, с которыми мы имеем дело в любой электрической цепи, — это сила тпока, напряжение и сопротивление. Эти величины связаны между собой. Зависимость силы тока от напряжения мы уже установили. В §42 «Зависимость силы тока от напряжения» на основании опытов было показано, что сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника. Обратите внимание, что при проведении опыта сопротивление проводника не менялось.
При проведении физических опытов, в которых определяют зависимость одной величины от другой, все остальные величины должны быть постоянными. Если они будут изменяться, то установить зависимость будет сложнее.
Поэтому, определяя зависимость силы тока от сопротивления, напряжение на концах проводника надо поддерживать постоянным.
Чтобы ответить на вопрос, как зависит сила тока в цепи от сопротивления, обратимся к опыту.
На рисунке 71 изображена электрическая цепь. В эту цепь по очереди включают проводники, обладающие различными сопротивлениями. Напряжение на концах проводника во время опыта поддерживается постоянным. За этим следят по показаниям вольтметра. Силу тока в цепи измеряют амперметром.
В таблице 7 приведены результаты опытов с тремя различными проводниками.
Таблица 7
| № опыта | Напряжение на концах проводника, В | Сопротивление проводника, Ом | Сила тока в цепи, А |
| 1 | 2 | 1 | 2 |
| 2 | 2 | 2 | 1 |
| 3 | 2 | 4 | 0,5 |
В первом опыте сопротивление проводника 1 Ом и сила тока в цепи 2 А. Сопротивление второго проводника 2 Ом, т. е. в два раза больше, а сила тока в два раза меньше. И наконец, в третьем случае сопротивление цепи увеличилось в четыре раза и во столько же раз уменьшилась сила тока. Напомним, что напряжение на концах проводников во всех трёх опытах было одинаковое, равное 2 В.
Обобщая результаты опытов, приходим к выводу, что сила тока в проводнике обратно пропорциональна сопротивлению проводника.
Зависимость силы тока от напряжения на концах участка цепи и сопротивления этого участка называется законом Ома по имени немецкого учёного Георга Ома, открывшего этот закон в 1827 г.
Закон Ома читается так: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.
здесь I — сила тока в участке цепи, U — напряжение на этом участке, R — сопротивление участка.
Закон Ома — один из основных физических законов.
На рисунке 72 зависимость силы тока от сопротивления проводника при одном и том же напряжении на его концах показана графически. На этом графике по горизонтальной оси в условно выбранном масштабе отложены сопротивления проводников в омах, по вертикальной — сила тока в амперах.
Из формулы I = U / R, следует, что U = IR и R = U / I.
Следовательно, зная силу тока и сопротивление, можно по закону Ома вычислить напряжение на участке цепи, а зная напряжение и силу тока — сопротивление участка.
Сопротивление проводника можно определить по формуле R = U / I, однако надо понимать, что R — величина постоянная для данного проводника и не зависит ни от напряжения, ни от силы тока. Если напряжение на данном проводнике увеличится, например в три раза, то во столько же раз увеличится и сила тока в нём, а отношение напряжения к силе тока не изменится.
Вопросы:
1. Пользуясь рисунком 71, расскажите, как при помощи опыта устанавливают зависимость силы тока в участке цепи от сопротивления этого участка.
2. Какова зависимость силы тока в проводнике от сопротивления этого проводника?
3. Как формулируется закон Ома?
4. Как выразить напряжение на участке цепи, зная силу тока в нём и его сопротивление?
5. Как выразить сопротивление участка цепи, зная напряжение на его концах и силу тока в нём?
Упражнения:
Упражнение № 29
1. Напряжение на зажимах электрического утюга 220 В, сопротивление нагревательного элемента утюга 50 Ом. Чему равна сила тока в нагревательном элементе?
2. Сила тока в спирали электрической лампы 0,7 А, сопротивление лампы 310 Ом. Определите напряжение, под которым находится лампа.
3. Каким сопротивлением обладает вольтметр, рассчитанный на 150 В, если сила тока в нём не должна превышать 0,01 А?
4. Определите по графику (см. рис. 69) сопротивление проводника.
5. Рассмотрите рисунок 71 и таблицу результатов опыта, выполняемого в соответствии с этим рисунком. Что изменится на рисунке и в схеме электрической цепи, когда будут проводиться опыты № 2 и 3, указанные в таблице 7?
6. По показаниям приборов (см. рис. 70) определите сопротивление проводника AB.
7. На рисунке 73 изображены графики зависимости силы тока от напряжения для двух проводников А и В. Какой из этих проводников обладает большим сопротивлением? Определите сопротивление каждого из проводников.
Источник