Для определения сопротивления потребителя электрического тока была составлена цепь

Содержание

З а к о н О м а — э т о ф у н д а м е н т а л ь н ы й з а к о н э л е к т р о т е х н и к и , п оз в ол я ю щ и й п о н и м а т ь и п р о с ч и т ы в а т ь з а в и с и м о с т ь т ок а , н а п р я ж е н и я и с оп р о т и в л е н и я в э л е к т р и ч е с к и х ц е п я х .

З а к о н О м а м ож н о и с п ол ь з ов а т ь д л я в ы ч и с л е н и я л ю б ой и з и с к ом ы х в е л и ч и н , е с л и у ч е с т ь д в а о с т а в ш и х с я . Д л я э т ог о м ож н о и с п ол ь з ов а т ь т р е у г ол ь н и к О м а , г д е з а к р ы т а я в е л и ч и н а о п р е д е л я е т с я д в у м я д р у г и м и .

З а к о н О м а — о с н ов н о й закон в м и р е э л е к т р о т е х н и к и и е г о н е об х од и м о з н а т ь и у м е л о п р и м е н я т ь д л я р е ш е н и я п р а к т и ч е с к и х з а д а ч .

В этой статье мы рассмотрим закон Ома для участка цепи и расскажем, как использовать его для расчета параметров цепи.

Основным законом электротехники, при помощи которого можно изучать и рассчитывать электрические цепи, является закон Ома, устанавливающий соотношение между током, напряжением и сопротивлением. Необходимо отчетливо понимать его сущность и уметь правильно пользоваться им при решении практических задач. Часто в электротехнике допускаются ошибки из-за неумения правильно применить закон Ома.

Закон Ома для участка цепи гласит: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.

Если увеличить в несколько раз напряжение, действующее в электрической цепи, то ток в этой цепи увеличится во столько же раз. А если увеличить в несколько раз сопротивление цепи, то ток во столько же раз уменьшится. Подобно этому водяной поток в трубе тем больше, чем сильнее давление и чем меньше сопротивление, которое оказывает труба движению воды.

В популярной форме этот закон можно сформулировать следующим образом: чем выше напряжение при одном и том же сопротивлении, тем выше сила тока и в то же время чем выше сопротивление при одном и том же напряжении, тем ниже сила тока.

Чтобы выразить закон Ома математически наиболее просто, считают, что сопротивление проводника, в котором при напряжении 1 В проходит ток 1 А, равно 1 Ом.

Ток в амперах можно всегда определить, если разделить напряжение в вольтах на сопротивление в омах. Поэтому закон Ома для участка цепи записывается следующей формулой:

Магический треугольник

Любой участок или элемент электрической цепи можно охарактеризовать при помощи трёх характеристик: тока, напряжения и сопротивления.

Как использовать треугольник Ома: закрываем искомую величину — два других символа дадут формулу для её вычисления. Кстати, законом Ома называется только одна формула из треугольника – та, которая отражает зависимость тока от напряжения и сопротивления. Две другие формулы, хотя и являются её следствием, физического смысла не имеют.

Электрическая цепь и ее составные части. Сила тока. Напряжение. 8 класс.

Расчеты, выполняемые с помощью закона Ома для участка цепи, будут правильны в том случае, когда напряжение выражено в вольтах, сопротивление в омах и ток в амперах. Если используются кратные единицы измерений этих величин (например, миллиампер, милливольт, мегаом и т. д.), то их следует перевести соответственно в амперы, вольты и омы. Чтобы подчеркнуть это, иногда формулу закона Ома для участка цепи пишут так:

Можно также рассчитывать ток в миллиамперах и микроамперах, при этом напряжение должно быть выражено в вольтах, а сопротивление — в килоомах и мегаомах соответственно.

Открытие закона Ома

Георг Симон Ом был немецким физиком, жившим с 1789 по 1854 год. После школы он начал преподавать математику и физику, но все больше интересовался исследованиями в области электричества. В 1827 году он выступил с очень смелым заявлением о том, что ток, проходящий через электрическую цепь, прямо пропорционален напряжению.

Как связаны электрический ток, сопротивление и напряжение? Соотношения между этими величинами сегодня кажутся самоочевидными, но во времена их первооткрывателя Георга Ома доказать их было совсем не просто.

Коллеги-ученые с самого начала смеялись над этим просто сформулированным законом. Даже премия полученная Омом от Королевского общества в Лондоне в 1841 году не развеяла сомнений, хотя и принесла ее обладателю большую известность.

Георг Симон Ом (1789 — 1854)

Споры о справедливости закона Ома продолжались десятилетия после его смерти. Лишь через пятьдесят лет после публикации открытия закон Ома был окончательно подтвержден научной комиссией.

В 1881 году Международный физический конгресс в Париже решил, что единица электрического сопротивления будет называться омом.

Другие статьи про электричество в простом и доступном изложении:

Примеры применения закона Ома

Закон Ома справедлив для любого участка цепи. Если требуется определить ток в данном участке цепи, то необходимо напряжение, действующее на этом участке (рис. 1), разделить на сопротивление именно этого участка.

Рис 1. Применение закона Ома для участка цепи

Приведем пример расчета тока по закону Ома . Пусть требуется определить ток в лампе, имеющей сопротивление 2,5 Ом, если напряжение, приложенное к лампе, составляет 5 В. Разделив 5 В на 2,5 Ом, получим значение тока, равное 2 А. Во втором примере определим ток, который будет протекать под действием напряжения 500 В в цепи, сопротивление которой равно 0,5 МОм. Для этого выразим сопротивление в омах. Разделив 500 В на 500 000 Ом, найдем значение тока в цепи, которое равно 0,001 А или 1 мА.

Часто, зная ток и сопротивление, определяют с помощью закона Ома напряжение. Запишем формулу для определения напряжения

Из этой формулы видно, что напряжение на концах данного участка цепи прямо пропорционально току и сопротивлению . Смысл этой зависимости понять нетрудно. Если не изменять сопротивление участка цепи, то увеличить ток можно только путем увеличения напряжения. Значит при постоянном сопротивлении большему току соответствует большее напряжение. Если же надо получить один и тот же ток при различных сопротивлениях, то при большем сопротивлении должно быть соответственно большее напряжение.

Напряжение на участке цепи часто называют падением напряжения . Это нередко приводит к недоразумению. Многие думают, что падение напряжения есть какое-то потерянное ненужное напряжение. В действительности же понятия напряжение и падение напряжения равнозначны. Потери и падение напряжения — в чем различие?

Падение напряжения — постепенное падение потенциала вдоль цепи, по которой течет ток, обусловленное тем, что цепь обладает активным сопротивлением. По закону Ома падение напряжения в каком-либо участке цепи U равно произведению сопротивления этого участка цепи R на силу тока в нем I , т. е. U — RI. Таким образом, чем больше сопротивление участка цепи, тем больше падение напряжения в этом участке цепи при данной силе тока.

Расчет напряжения с помощью закона Ома можно показать на следующем примере. Пусть через участок цепи с сопротивлением 10 кОм проходит ток 5 мА и требуется определить напряжение на этом участке.

Умножив I = 0,005 А на R — 10 000 Ом, получим напряжение,равное 5 0 В. Можно было бы получить тот же результат, умножив 5 мА на 10 кОм: U = 50 В

В электронных устройствах ток обычно выражается в миллиамперах, а сопротивление — в килоомах. Поэтому удобно в расчетах по закону Ома применять именно эти единицы измерений.

По закону Ома рассчитывается также сопротивление, если известно напряжение и ток. Формула для этого случая пишется следующим образом: R = U/I.

Сопротивление всегда представляет собой отношение напряжения к току. Если напряжение увеличить или уменьшить в несколько раз, то ток увеличится или уменьшится в такое же число раз. Отношение напряжения к току, равное сопротивлению, остается неизменным.

Не следует понимать формулу для определения сопротивления в том смысле, что сопротивление данного проводника зависит оттока и напряжения. Известно, что оно зависит от длины, площади сечения и материала проводника. По внешнему виду формула для определения сопротивления напоминает формулу для расчета тока, но между ними имеется принципиальная разница.

Ток в данном участке цепи действительно зависит от напряжения и сопротивления и изменяется при их изменении. А сопротивление данного участка цепи является величиной постоянной, не зависящей от изменения напряжения и тока, но равной отношению этих величин.

Когда один и тот же ток проходит в двух участках цепи, а напряжения, приложенные к ним, различны, то ясно, что участок, к которому приложено большее напряжение, имеет соответственно большее сопротивление.

А если под действием одного и того же напряжения в двух разных участках цепи проходит различный ток, то меньший ток всегда будет на том участке, который имеет большее сопротивление. Все это вытекает из основной формулировки закона Ома для участка цепи, т. е. из того, что ток тем больше, чем больше напряжение и чем меньше сопротивление.

Расчет сопротивления с помощью закона Ома для участка цепи покажем на следующем примере. Пусть требуется найти сопротивление участка, через который при напряжении 40 В проходит ток 50 мА. Выразив ток в амперах, получим I = 0,05 А. Разделим 40 на 0,05 и найдем, что сопротивление составляет 800 Ом.

Закон Ома можно наглядно представить в виде так называемой вольт-амперной характеристики . Как известно, прямая пропорциональная зависимость между двумя величинами представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Такую зависимость принято называть линейной .

На рис. 2 показан в качестве примера график закона Ома для участка цепи с сопротивлением 100 Ом. По горизонтальной оси отложено напряжение в вольтах, а по вертикальной оси — ток в амперах. Масштаб тока и напряжения может быть выбран каким угодно. Прямая линия проведена так, что для любой ее точки отношение напряжения к току равно 100 Ом. Например, если U = 50 В, то I = 0,5 А и R = 50 : 0,5 = 100 Ом.

Рис. 2 . Закон Ома (вольт-амперная характеристика)

График закона Ома для отрицательных значений тока и напряжения имеет такой же вид. Это говорит о том, что ток в цепи проходит одинаково в обоих направлениях. Чем больше сопротивление, тем меньше получается ток при данном напряжении и тем более полого идет прямая.

Приборы, у которых вольт-амперная характеристика является прямой линией, проходящей через начало координат, т. е. сопротивление остается постоянным при изменении напряжения или тока, называются линейными приборами . Применяют также термины линейные цепи, линейные сопротивления.

Существуют также приборы, у которых сопротивление изменяется при изменении напряжения или тока. Тогда зависимость между током и напряжением выражается не по закону Ома, а более сложно. Для таких приборов вольт-амперная характеристика не будет прямой линией, проходящей через начало координат, а является либо кривой, либо ломаной линией. Эти приборы называются нелинейными .

Кроме закона Ома для участка цепи также существует обобщенный закон Ома (закон для полной цепи) определяет связь между основными электрическими величинами на участке цепи постоянного тока, содержащего резистор и идеальный источник ЭДС: Закон Ома для полной цепи

Мнемоническая диаграмма для закона Ома

Что нужно знать о законе Ома для контрольной или экзамена?

Все проводники оказывают некоторое сопротивление прохождению электрического тока. Тогда конкретное сопротивление зависит от нескольких факторов. Решающее значение имеет материал, из которого изготовлен проводник, а также его длина и толщина (соответственно величина площади перпендикулярного сечения).

Важно знать, что электрический ток, напряжение и сопротивление являются тесно связанными величинами. Закон Ома гласит, что электрический ток (I) прямо пропорционален напряжению (U) в электрической цепи с постоянным сопротивлением (R). Следовательно, электрическое сопротивление можно понимать как константу пропорциональности между током и напряжением.

Связь между электрическим током, напряжением и сопротивлением в простой электрической цепи была открыта немецким физиком Георгом Симоном Омом в 1826 году.
Закон Ома гласит, что электрический ток в цепи прямо пропорционален электрическому напряжению.
Единицей электрического тока является Ампер [А].
Электрический ток – это упорядоченное движение электрически заряженных частиц. Его можно измерить амперметром.
Единицей электрического сопротивления является Ом [Ом].
Электрическое сопротивление — это величина, выражающая способность проводника проводить электрический ток.
1 Ом — это значение электрического сопротивления, при котором создается падение 1 В при токе 1 А.
Единицей электрического напряжения в системе СИ является 1 вольт [В].
В разветвленной электрической цепи резисторы соединены рядом друг с другом. Когда электрический ток, протекающий через резистор, увеличивается вдвое, его электрическое сопротивление не изменяется.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Для определения сопротивления электрической лампы ученица составила цепь (рис. 313). При замкнутой цепи амперметр показывает

Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.

поделиться знаниями или
запомнить страничку

Все категории
экономические 43,679
гуманитарные 33,657
юридические 17,917
школьный раздел 612,672
разное 16,911

Работа №1 Электрические цепи

, Ом,

где — напряжение источника электрической энергии, В;

– ток потребителя, А.

В потребителе происходит преобразование электрической энергии источника в другие виды энергии (механическую, световую, тепловую и т.д. в зависимости от конкретного типа потребителя). Процесс такого преобразования количественно и качественно зависит от характера полного сопротивления потребителя.

Потребление энергии от источника определяется величиной активного сопротивления R потребителя (активной составляющей полного сопротивления).

Процесс преобразования электрической энергии в потребителе связан с использованием магнитных и электрических полей, что вызывает появление индуктивной или ёмкостной составляющей полного сопротивления потребителя. Принято обозначать индуктивную составляющую полного сопротивления ХL , а ёмкостную – ХС и называть реактивным сопротивлением индуктивного или ёмкостного характера.

Реальные потребители электрической энергии не всегда обладают активной и реактивной составляющими полного сопротивления. Осветительные лампы накаливания, электронагревательные приборы обладают практически только активным сопротивлением. Двигатели переменного тока, трансформаторы, катушки индуктивности имеют активно – индуктивный характер полного сопротивления. Наличие конденсаторов в потребителях электрической энергии может вызвать активно – ёмкостный характер их полного сопротивления.

Любой реальный потребитель может быть представлен схемой замещения в виде последовательного соединения либо R и XL (рис. 2а), либо R и XC (рис. 2б) в зависимости от характера полного сопротивления.

Измерить сопротивление потребителя означает определить величину активного и реактивного сопротивления последовательной схемы его замещения. Это можно выполнить следующим образом.

Известно, что активная мощность потребителя определяется выражением

Отсюда , Ом.

В свою очередь в последовательной схеме замещения полное сопротивление выражается в виде

В общем случае не имеет значения, какова реактивность потребителя, поэтому в формуле опущен индекс «L» или «C» в обозначении реактивного сопротивления X, отсюда

, Ом.

Таким образом, для определения всех трех сопротивлений потребителя (полного, активного и реактивного) нужно измерить три параметра: напряжение источника U, ток потребителя Iп и активную мощность потребителя P. Однако по результатам этих измерений нельзя определить характер реактивного сопротивления потребителя (то ли это XL, то ли это XC).

Для определения характера реактивности потребителя параллельно ему подключают конденсатор (рис. 3).

Подключение конденсатора не вызовет изменения тока потребителя Iп , ток же через источник электрической I энергии изменится, т.к. в соответствии с законом Кирхгофа ток источника I (после подключения конденсатора) является векторной суммой токов потребителя Iп и конденсатора Iс , т.е.

Характер реактивности потребителя однозначно определяется на основании сравнения токов Iп и I

При выполнении условия Iс< Iп справедливы следующие положения:

Если при подключении конденсатора I > Iп , то реактивное сопротивление потребителя имеет ёмкостный характер.
Если при подключении конденсатора I < Iп , то реактивное сопротивление потребителя имеет индуктивный характер.

Действительно, при ёмкостном реактивном сопротивлении ток потребителя Iп на некоторый угол φ опережает напряжение источника U (рис. 4) и ток источника I как результат векторного суммирования будет больше тока потребителя (I > Iп). При индуктивном же реактивном сопротивлении ток Iп на некоторый угол φ отстает от напряжения источника U (рис.5) и ток источника I как результат векторного суммирования + будет меньше тока . Рис. 4 Рис. 5 Фазовый сдвиг φ в обоих случаях определяется выражением: или Таким образом, в первом случае потребитель обладает емкостным реактивным сопротивлением, которое можно выразить так: , где ,C — эквивалентная емкость потребителя в последовательной схеме замещения, Во втором случае потребитель обладает индуктивным реактивным сопротивлением, которое можно выразить так: , где L — эквивалентная индуктивность потребителя в последовательной схеме замещения. Порядок выполнения работы

Собрать электрическую схему (рис. 6) для измерения тока потребителя Iп (амперметр pA), мощности потребителя P (ваттметр pW) и напряжения источника электрической энергии U (вольтметр pV).

Рис. 6

После проверки схемы преподавателем или лаборантом включить автомат А4 на щите и занести показания приборов в первую строчку таблицы результатов измерений. Выключить автомат А4.

Таблица результатов измерений

Ток, А	U, В	P, Вт
Потребитель Iп
Потребитель с конденсатором I
Конденсатор Iс

Подсоединить параллельно потребителю конденсатор (рис. 7) для определения характера реактивного сопротивления потребителя. Амперметр в этой схеме фиксирует ток источника I, вызываемый включением потребителя с конденсатором.

Рис. 7

После проверки схемы включить автомат А4 на щите и занести показания приборов во вторую строчку таблицы результатов измерений.

Выключить автомат А4.

Отсоединить потребитель, оставив включенным в схему измерения (рис. 8) только конденсатор С. Амперметр в этой схеме фиксирует ток конденсатора Iс.

Рис. 8

После проверки схемы включить автомат А4 на щите и занести показания приборов в третью строчку таблицы результатов измерений.

Убедиться, что отсутствует активное потребление энергии конденсатором, т.к. показание ваттметра равно 0. Выключить автомат А4. Обработка результатов измерений

По результатам измерений определить полное, активное и реактивное сопротивления потребителя, воспользовавшись выражениями:

, , .

Определить характер реактивного сопротивления потребителя (X=XL или X=Xc) в соответствии с указаниями теоретической части методических указаний.
В зависимости от характера реактивного сопротивления (XL или XС) определить величину индуктивности L или ёмкости C потребителя.
Для схем рис. 6, 7 и 8 начертить схемы замещения.
Построить векторные диаграммы для схем замещения.

Контрольные вопросы

Какова физическая сущность активного сопротивления потребителя электрической энергии?
Что такое реактивное сопротивление потребителя?
Что такое полное сопротивление потребителя?
Можно ли изготовить катушку индуктивности, обладающую только реактивным сопротивлением XL?
Как изменится ток I источника, если уменьшить ёмкость конденсатора C, включенного параллельно потребителю?

Для определения сопротивления потребителя электрического тока была составлена цепь.

что показывает вольтметр?
чему равно сопротивление потребителя?

вольтметр показывает
в.

сопротивление равно
ом.

ответ округли до сотых в случае, если результат вычисления имеет большое количество цифр после запятой!

04.02.2020 01:42

Да, передается; однако атмосферное давление естественно, и поэтому его не учитывают (по сути, измеряется разница между давлением вокруг сосуда, просто атмосферное, и давление воды и атмосферы).

P=F/s (s — площадь опоры бокала)

С доп. водой: P1=(150+100+100)×g/s

По поводу объема: вероятно, можно вычислить объем погруж. части из отношения плотностей льда и воды ρ(л)/ρ(в)=0,9/1; тогда V(погр.) = 0,9×V=0,9×20/0,9=20 см^3

0,0(0 оценок)
27.06.2021 11:06

Тема 1 КІНЕМАТИКА

Вимірювання. Похибки вимірів. Математика — мова фізики.

Питання для самостійної роботи

1. Похибки вимірювань. Абсолютна та відносна похибки вимірювання.

2. Як визначають абсолютну та відносну похибки непрямих вимірювань.

3. Як правильно записати результат вимірювання.

4. Скалярні й векторні величини.

5. Наближені обчислення.

6. Графіки функцій та правила їх побудови

1. В.Г. Бар’яхтар Ф.Я. Божинова Фізика, 10кл. Академічний рівень

2. Л.С. Жданов Фізика, 1987р.

3. Методичні вказівки до самостійної роботи за сайті технікуму.

Питання для самоконтролю

1. Яку перевагу має графічний метод обробки результатів вимірювання?

2. Визначаючи діаметр дроту за до штангель циркуля, вимірювання

проводили чотири рази. Було одержано такі результати: d1=2,2мм;

d2=2,0мм d3=2,0мм; d4 =2,2мм. Обчисліть середнє значення діаметру дроту,

випадкову похибку вимірювання, абсолютну та відносну похибки

відмірювання. Округліть одержані результати й запишіть результат

вимірювання у вигляді: = сер ± ∆.

3. Щоб довести закон збереження механічної енергії провели експеримент.

Отримали, що середня енергія системи тіл до взаємодії (W1) дорівнювала

225Дж, а після взаємодії (W2) – 243Дж. Оцініть відносну похибку

МАТЕРІАЛ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ВИВЧЕННЯ

1. Похибки вимірювань. Абсолютна та відносна похибки вимірювання

Під час вимірювання будь-якої фізичної величини зазвичай виконують

три послідовні операції:

1) вибір, перевірка й встановлення приладів;

2) фіксування показань приладів;

3) обчислення шуканої величини за результатами вимірювань, оцінка

Значення будь-якої фізичної величини, що одержується в результаті

замірювання, визначається лише наближено. Під час її вимірювання тим

самим приладом в однакових умовах ми будемо отримувати серію різних

значень. Цей набір значень розташовується в певному числовому

інтервалі (A1, A2). Розкид значень усередині такого інтервалу називають

Ø Похибка вимірювання — оцінка відхилення величини вимірюваного

значення величини від Ті справжнього значення. Похибка вимірювання є

мірою точності вимірювання.

Помилки у вимірюванні фізичних величин поділяють на два класи:

випадкові похибки й систематичні похибки.

Випадкові похибки зобов’язані своїм походженням ряду причин, дія

яких неоднакова в кожному досліді й може бути не врахована. Випадкова

похибка — похибка, що змінюється (за величиною та за знаком) від

вимірювання до вимірювання. Випадкові похибки можуть бути пов’язані:

• з недосконалістю приладів (тертя в механічних приладах і т. п.);

• тряскою в міських умовах;

• з недосконалістю об’єкта вимірювання (наприклад, під час

вимірювання діаметра тонкого дроту, який може мати не зовсім круглий

перетин у результаті недосконалості процесу виготовлення);

• з особливостями самої вимірюваної величини.

Припустимо, що використовуючи ту ж саму апаратуру і той самий метод

вимірювання, визначили Nвимірювань величини х і отримали N значення, де

величина х1 — результат першого вимірювання, х2 — другого, xN — N -го

Щоб проаналізувати результати, необхідно відповісти на два запитання:

• Як знайти найбільш імовірне значення вимірюваної величини?

• Як визначити випадкову похибку через вимірювання? Відповідь на ці

запитання можна знайти в теорії ймовірностей.

Найбільш вірогідне значення вимірюваної величини (хвим) дорівнює

середньому арифметичному значень, отриманих у результаті вимірів:

випадкова похибка — середня помилка, отримана в результаті всіх

вимірювань, обчислюється за формулою:

Ø Систематична похибка — похибка, що змінюється в часі,

підпорядковуючись певному закону.

Систематичні похибки можуть бути пов’язані з помилками приладів

(неправильна шкала, калібрування і т. п.),які не враховувалися

Щоб правильно оцінити точність експерименту, необхідно врахувати як

систематичну похибку, яка є результатом роботи приладу, так і випадкову

похибку, зумовлену помилками вимірювань. Цю сумарну похибку називають

абсолютною похибкою вимірювання.

Сама по собі абсолютна похибка не розкриває якість вимірювання. Тому

є сенс говорити про відносну похибку.

Відносна похибка характеризує якість вимірювання й дорівнює

відношенню абсолютної похибки до середнього значення вимірюваної

величини. Відносну похибку іноді називають точністю. Найчастіше відносну

похибку визначають у відсотках.

2. Як визначають абсолютну та відносну похибки непрямих вимірювань

Багато фізичних величин неможливо виміряти безпосередньо, їх

непряме вимірювання має два етапи. Спочатку вимірюють величини х, у, z,

які можна виміряти методом прямих вимірювань, а потім, використовуючи

значення вимірювань х, у, z обчислюють шукану величину f. Нижче в

таблиці виведено формули обчислення відносної похибки для деяких

Закон Ома — В.И. Лукашик, Сборник задач по физике

1274. Если присоединить к полюсам батарейки карманного фонаря две тонкие длинные стальные проволочки, расположив их параллельно (рис. 311), и к ним подключить лампу сначала вблизи, а затем вдали от батарейки, то накал лампы будет неодинаков. Объясните это явление.
Накал лампы зависит от силы тока I=U/ (R + r), где r — внутреннее сопротивление цепи. Чем ближе лампа к источнику питания, тем r меньше и, соответственно, сила тока и накал больше.

1275. Согласно закону Ома для участка цепи R = U/I. Можно ли на этом основании считать, что сопротивление данного проводника прямо пропорционально напряжению на проводнике и обратно пропорционально силе тока в нем?
Нет, поскольку сопротивление зависит только от физических свойств проводника.

1276. По графику зависимости силы тока в проводнике от напряжения (см. рис. 310) вычислите сопротивление проводника.
Для вычисления сопротивления по графику I (U) возьмем какую-нибудь точку на нем и найдем соответствующие этой точке значения силы I тока и напряжения U. После R вычисляем как отношение напряжения к силе тока: R = U/I = 4В/1А = 4 Ом.

1277. По графикам зависимости силы тока от напряжения (рис. 312) определите сопротивление каждого проводника.
Для вычисления сопротивления по графику I(U) возьмем какую-нибудь точку на нем и найдем соответствующие этой точке значения силы I тока и напряжения U. После R вычисляем как отношение напряжения к силе тока: R = U/I. Графику № 1 соответствует проводник сопротивлением 2 Ом, графику № II — проводник сопротивлением 4 Ом, графику № III — проводник сопротивлением 1 Ом.

1278. Почему электрическую лампу, рассчитанную на напряжение 127 В, нельзя включать в цепь напряжением 220 В?
Она перегорит.

1279. Для определения сопротивления электрической лампы ученица составила цепь (рис. 313). При замкнутой цепи амперметр показывает 0,5 А. Что показывает вольтметр? Чему равно сопротивление лампы?

1280. Чему равна сила тока в электрической лампе карманного фонаря, если сопротивление нити накала 16,6 Ом и лампа подключена к батарейке напряжением 2,5 В?

1281. Электрический утюг включен в сеть с напряжением 220 В. Какова сила тока в нагревательном элементе утюга, если сопротивление его равно 48,4 Ом?

1282. Сопротивление вольтметра равно 12 000 Ом. Какова сила тока, протекающего через вольтметр, если он показывает напряжение, равное 12 В?

1283. Определите силу тока в электрочайнике, включенном в сеть с напряжением 220 В, если сопротивление нити накала при работе чайника равно примерно 39 Ом.

1284. При напряжении 110 В, подведенном к резистору, сила тока в нем равна 5 А. Какова будет сила тока в резисторе, если напряжение на нем увеличить на 10 В?

1285. На рисунке 314 дана зависимость силы тока от напряжения для двух проводников. Какой из проводни ков имеет большее сопротивление?
Сопротивление резистора 2 больше.

1286. На рисунке 315 дан график зависимости силы тока в цепи от напряжения. Определите, чему равна сила тока на участке цепи при напряжении 5; 10; 25 В. Чему равно сопротивление участка цепи?

1287. На рисунке 316 дан график зависимости силы тока от напряжения для двух параллельно соединенных участков цепи. Определите, чему равна сила тока на каждом участке цепи при напряжении 2 и 6 В. Какой участок цепи имеет большее сопротивление; во сколько раз? Укажите, от чего зависит наклон прямой графика к оси напряжения; к оси токов.

1288. Какое нужно приложить напряжение к проводнику сопротивлением 0,25 Ом, чтобы в проводнике была сила тока 30 А?

1289. В паспорте амперметра написано, что сопротивление его равно 0,1 Ом. Определите напряжение на зажимах амперметра, если он показывает силу тока 10 А.

1290. Определите напряжение на участке телеграфной линии длиной 1 км, если сопротивление этого участка 6 Ом, а сила тока, питающего цепь, 0,008 А.

1291. Определите напряжение на концах проводника сопротивлением 20 Ом, если сила тока в проводнике 0,4 А.

1292. При каком напряжении в сети будет гореть полным накалом электрическая лампа, если необходимая для этого сила тока равна 0,25 А, а сопротивление лампы равно 480 Ом?

1293. Определите сопротивление электрической лампы, сила тока в которой 0,5 А при напряжении 120 В.

1294. Вычислите сопротивление спирали лампы от карманного фонаря, если при напряжении 3,5 В сила тока в ней 0,28 А.

1295. На цоколе электрической лампы написано 1 В, 0,68 А. Определите сопротивление спирали лампы в рабочем состоянии.

1296. Чему равно сопротивление спирали электрической лампы в рабочем состоянии, у которой на цоколе написано 6,3 В, 0,22 А?

1297. При напряжении 220 В сила тока в спирали плитки равна 5 А. Определите сопротивление спирали.

1298. При напряжении 1,2 кВ сила тока в цепи одной из секций телевизора 50 мА. Чему равно сопротивление цепи этой секции?

1299. Сила тока в спирали электрического кипятильника 4 А. Определите сопротивление спирали, если напряжение на клеммах кипятильника 220 В.

1300. Найдите сопротивление обмотки амперметра, у которой сила тока равна 30 А при напряжении на зажимах 0,06 В.

1301. Показание вольтметра, присоединенного к горящей электрической лампе накаливания, равно 120 В, а амперметра, измеряющего силу тока в лампе, 0,5 А. Чему равно сопротивление лампы? Начертите схему включения лампы, вольтметра и амперметра.

Лампа для освещения

«Висит груша – нельзя скушать?». Воспитатель детского сада не успевает закончить эту загадку, а дети уже кричат: «Лампочка!». А что же такое лампочка и откуда она появилась в каждом доме? Правильное ее название лампа накаливания.

Это сейчас известная лампочка служит для освещения комнаты несколько месяцев, а вот первые лампочки, созданные русским физиком-электротехником Александром Николаевичем Лодыгиным, могли работать только 30-40 минут. Но это был всего лишь 1872 год.

Источник Александр Николаевич Лодыгин и его лампа

Главной частью лампы Лодыгина был стержень из угля. Стержень при прохождении по нему тока сильно нагревался до такой температуры, что начинал светиться. Закрыт стержень был стеклянной колбой.

Чтобы увеличить время работы лампы, Лодыгин постоянно менял ее конструкционные элементы. Из колбы откачивался воздух, и добавлялись угольные стержни, которые сгорали поочередно.

Узнав об изобретении Лодыгина, ученый — американец Т.А. Эдисон пошел по пути подбора наилучшего материала для светящихся стержней. Около шести тысяч различных веществ на опытах проверил Эдисон. Даже бамбук после сложной химической обработки светился в лампе ярким, равномерным светом.

Одновременно Эдисон разработал место вставки проводов в стеклянную колбу лампочки и крепление лампочки в электрической цепи. До сих пор таким устройством является патрон – удобная вставка для лампочки накаливания (эдисоновский патрон). Был изобретен и выключатель.

Такие разработки увеличили срок годности лампочки до 800 ч. Лампа накаливания стала удобной и практичной.

Источник Томас Алва Эдисон и его первые лампы

Сотни людей были изумлены освещением двора в новогоднюю ночь 1 января 1880 года, когда из окон лаборатории, где трудился Эдисон, стал литься свет от семисот лампочек, включенных там одновременно.

С тех времен надежные и удобные осветительные устройства стали применяться для освещения улиц, домов, кораблей.

Современный вид лампа приобрела после 1890 года, когда А. Н. Лодыгин подобрал для светящегося стержня тугоплавкое вещество – вольфрам. Температура, достигнув которой вольфрам плавится: 3400 о C, и поэтому вольфрамовый стержень намного долговечнее угольного.

Стержень постепенно преобразовали в вольфрамовую нить, затем стали делать нитяной зигзаг, и затем зигзаг заменили спиралью. Этот вид нити используют и теперь. Нить, закрученная в спираль имеет общую длину больше, чем натянутая, и поэтому света может дать больше и служит дольше.

Лампа накаливания

Колба лампы представляет из себя плотно запаянный стеклянный сосуд, из которого полностью выкачан воздух и добавлен инертный газ аргон или криптон. Это тоже увеличивает время работы лампы за счет уменьшения скорости испарения вольфрама со спирали внутри инертного газа. Вольфрам держится на спиральной нити дольше, а значит, лампа работает большее время. Форма колбы не обязательно грушеобразная.

Виды лампочек по форме

На каждой лампочке обязательно указывается электрическая мощность P и напряжение U, на которое она рассчитана.

В жилых помещениях используются стандартные лампочки на 40, 60, 100 Вт при напряжении 220 В.

Главные структурные элементы лампы встречаются у ламп любой формы:

Источник Строение лампы накаливания

Если ток идет через вольфрамовую спираль (тело накала), происходит нагревание ее до температуры более 3000 о C. Вольфрам раскаляется до белого цвета и начинает ярко светить. Для замедления плавки вольфрама среди инертных газов выбирают аргон или криптон. Инертные газы подробно изучаются в курсе химии в старших классах.

Если увеличить напряжение на лампе хотя бы на 1 % от номинального, которое помечено на самой лампе, она станет светить ярче, однако срок ее использования уменьшится до 15 %.

При уменьшении напряжения яркость свечения лампы соответственно уменьшится.

Лампа испортится (перегорит), если напряжение тока увеличится более чем в 1,15 раза.

Это опять говорит о том, что использование электроприборов должно находиться под строгим контролем при соблюдении техники безопасности.

Зачем человеку электрический ток?

Сейчас уже трудно представить жизнь отдельного человека и человечества в целом без использования электричества. Электрический ток сопровождает людей повсюду. Для подтверждения огромного его значения достаточно перечислить разновидности бытовых устройств по их назначению и применению:

осветительные и нагревательные приборы;
устройства для поддержания микроклимата в помещениях;
морозильники и холодильники;
бельевые электроустройства (стиральные машины, гладильные машины, утюги, отпариватели);
уборочные машины (пылесосы, моющие приспособления);
швейные машины;
кухонные механизированные устройства (электрочайники, плитки, мясорубки, миксеры и т.д.);
приборы личной гигиены и санитарии;
компьютеры и вычислительная техника;
электроприборы для досуга.

Не зная объяснения природным электрическим явлениям, человек просто боялся их. Развитие науки помогло человеку приручить электричество и электрический ток, но при соблюдении специальных правил:

Источник

Правильное отношение к электрическим явлениям и грамотное применение их в жизни позволяют человеку вести здоровый образ жизни, рационально использовать время, развивать свои способности, получать новые знания, двигать вперед науку.

Основные понятия и законы электрических цепей. Вопрос-ответ.

Вопрос 1. Определите понятие «электрическая цепь», «электрическая схема», «узел», «ветвь», «источники тока», «источник ЭДС».
Ответ. Электрическая цепь — это совокупность устройств, предназначенных для прохождения электрического тока. Устройствами, образующими электрическую цепь, являются источники электромагнитной энергии — генераторы, потребители электромагнитной энергии — приемники и системы передачи энергии.
Электрическая схема — это графическое изображение электрической цепи. Схема показывает последовательность соединения двухполюсников, составляющих электрическую цепь.
Ветвь — это весь участок электрической цепи, вдоль которого ток имеет одно и то же значение. Узел — это место соединения трех и более ветвей. Узел электрической цепи на схеме отмечается жирной точкой.
Источник тока — это генератор, создающий ток, не зависимый от сопротивления нагрузки.
Источник напряжения (ЭДС) — это генератор с внутренним сопротивлением равным нулю.

Вопрос 2. Что понимается под ВАХ?
Ответ. График, изображающий зависимость напряжения на двухполюснике от тока через двухполюсник, называется вольтамперной характеристикой (ВАХ) этого двухполюсника.

Рис. 1. Вольт-амперные характеристики.
Кривая а представляет собой ВАХ такого двухполюсника, сопротивление которого не зависит ни от тока через двухполюсник, ни от напряжения на нем, его ВАХ будет представлять собой прямую линию, проходящую через нуль, такие двухполюсники называются линейными.
Кривая б представляет собой ВАХ такого двухполюсника, сопротивление которого возрастает с увеличением тока. Примером такого двухполюсника может служить лампочка накаливания с вольфрамовой нитью. Удельное сопротивление вольфрама растет с увеличением температуры, и, следовательно, с ростом тока через нить накаливания.
Кривая в изображает ВАХ газоразрядного прибора. Согласно этой ВАХ сопротивление прибора с увеличением тока должно падать.
Характеристики б, е, и г принадлежат сопротивлениям, не подчиняющимся закону Ома.
Лампа накаливания и газоразрядный прибор являются нелинейными сопротивлениями.

Вопрос 3. Нарисуйте ВАХ реального источника, источника ЭДС, источника тока, линейного сопротивления.
Ответ.

Рис. 2. ВАХ: а — реального источника ЭДС; б — идеального источника ЭДС; в — идеального источника тока; г — линейного сопротивления.

Вопрос 4. Сформулируйте закон Ома для участка цепи с ЭДС, первый и второй законы Кирхгофа. Запишите в буквенном виде, сколько уравнений следует составлять по первому и второму законам Кирхгофа?
Ответ. Закон Ома: при неизменном сопротивлении проводника напряжение на нем пропорционально току в проводнике. Математическое выражение этого закона Ома имеет вид: .
Первый закон Кирхгофа. Первый закон определяет баланс токов в узлах электрической цепи: алгебраическая сумма токов в ветвях, связанных общим узлом электрической цепи, равна нулю; или сумма токов, уходящих от узла электрической цепи, равна сумме токов, приходящих к этому узлу.
Уходящие токи будем считать положительными, приходящие — отрицательными.
Математическое выражение первого закона Кирхгофа имеет вид:
или ,
где — номера ветвей, связанных данным узлом.
Второй закон Кирхгофа. Второй закон Кирхгофа устанавливает баланс напряжений в контурах электрической цепи: во всяком контуре электрической цепи алгебраическая сумма напряжений на
отдельных элементах контура равна нулю. Математическое выражение закона или второе уравнение Кирхгофа имеет вид:
или ,
где — индексы всех активных и пассивных элементов контура, включая и внутренние сопротивления генераторов;
— напряжения на этих элементах.
Второе уравнение Кирхгофа можно записать так: , где — число пассивных элементов; — число источников напряжений.
Читается это уравнение так: во всяком контуре электрической цепи алгебраическая сумма падений напряжения равна алгебраической сумме э.д.с., действующих в этом контуре.
Формулы и примеры решения задач по ТОЭ здесь.

Вопрос 5. В чем отличие напряжения от падения напряжения?
Ответ. Напряжение (для генератора) — это разность потенциалов между зажимами работающего генератора.
Падение напряжения (в генераторе) — это разность между э.д.с. и напряжением на его зажимах, создаваемая током в сопротивлениях токоведущих элементов самого генератора.
Напряжение (в линии) — это разность потенциалов между проводами.
Падение напряжения (в линии) — это разность потенциалов вдоль проводов, возникающая при токе в линии благодаря сопротивлению самих проводов линии.
Напряжение и падение напряжения (на приемнике) — это одна и та же разность потенциалов между его зажимами.

Вопрос 6. Какие вам известны проявления магнитного поля?
Ответ. Энергия магнитного поля накапливается в индуктивности.

Вопрос 7. Дайте определение L.
Ответ. Коэффициент пропорциональности, равный называется статической индуктивностью катушки. Потокосцепление катушки: — произведение числа витков катушки на значение магнитного потока.
Динамическая индуктивность катушки определяется по формуле: LД=. Если катушка линейная, то динамическая индуктивность катушки не отличается от ее статической индуктивности и называется просто — индуктивность.

Вопрос 8. Какие вам известны проявления электрического поля?
Ответ. Энергия электрического поля накапливается в емкости.

Вопрос 9. Дайте определение С.
Ответ. Емкость (С) между двумя проводниками — это абсолютное значение отношения электрического заряда одного проводника к разности потенциалов между проводниками при условии, что эти проводники имеют равные по величине, но противоположные по знаку заряды. Единицей емкости является фарада (Ф).
Емкость — это идеальный конденсатор, не обладающий ни индуктивностью, ни сопротивлением.

Вопрос 10. Сформулируйте закон Джоуля-Ленца.
Ответ. Закон Джоуля—Ленца: работа, совершаемая током i в сопротивлении r за время t, определяется выражением: или , где u — напряжение на сопротивлении r, равное .