§37. Електричний опір. Закон Ома

Зміст

А ЯК НАСПРАВДІ?

А як на вашу думку: є сенс працювати над удосконаленням матеріалів із нульовим опором чи краще шукати інші варіанти вирішення проблеми?

Я вважаю, що розвиток матеріалів із нульовим опором є критично важливим. Впровадження надпровідників уможливить транспортування електроенергії на значні відстані без жодних втрат, що стане справжньою революцією у світовій енергетиці.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Опишіть дослід, який демонструє, що сила струму в провіднику прямо пропорційна напрузі на його кінцях.

Необхідно зібрати електричне коло, що складається з джерела живлення, резистора, амперметра та вольтметра (підключеного паралельно до резистора). Змінюючи напругу на джерелі, слідкуємо за показами: у скільки разів зростає напруга, рівно у стільки ж разів збільшується сила струму в колі.

2. Дайте означення опору провідника.

Електричний опір — це фізична величина, що визначає здатність провідника перешкоджати проходженню електричного струму.

3. Що таке 1 Ом?

1 Ом — це опір провідника, у якому при напрузі на кінцях 1 В сила струму становить 1 А.

4. Сформулюйте закон Ома для ділянки кола.

Сила струму на ділянці кола прямо пропорційна напрузі на її кінцях і обернено пропорційна електричному опору цієї ділянки ($I = U/R$).

ВПРАВА № 37

1. На рис. 1 зображено електричне коло та його схему. Визначте опір резистора.

Дано:
$U = 6 \text{ В}$
$I = 1,2 \text{ А}$

Знайти:
$R$ — ?

Розв’язання:
Використовуємо закон Ома для обчислення опору:
$R = \frac{U}{I} = \frac{6 \text{ В}}{1,2 \text{ А}} = 5 \text{ Ом}$

Відповідь: опір резистора дорівнює 5 Ом.

2. Користуючись показами приладів (рис. 2), визначте опір електричної лампи.

Дано:
$U = 18 \text{ В}$
$I = 1,2 \text{ А}$

Знайти:
$R$ — ?

Розв’язання:
Знаходимо опір лампи за формулою:
$R = \frac{U}{I} = \frac{18 \text{ В}}{1,2 \text{ А}} = 15 \text{ Ом}$

Відповідь: опір лампи становить 15 Ом.

3. Сила струму, який тече в спіралі кип’ятильника, дорівнює 1,5 А. Визначте напругу на спіралі, якщо її опір становить 150 Ом.

Дано:
$I = 1,5 \text{ А}$
$R = 150 \text{ Ом}$

Знайти:
$U$ — ?

Розв’язання:
Згідно із законом Ома, напруга дорівнює добутку струму на опір:
$U = I \cdot R = 1,5 \text{ А} \cdot 150 \text{ Ом} = 225 \text{ В}$

Відповідь: напруга на спіралі становить 225 В.

4. У провіднику, до кінців якого прикладено напругу 12 В, протягом 5 хв пройшов заряд 60 Кл. Визначте опір провідника.

Дано:
$U = 12 \text{ В}$
$t = 5 \text{ хв} = 300 \text{ с}$
$q = 60 \text{ Кл}$

Знайти:
$R$ — ?

Розв’язання:
Спочатку обчислимо силу струму ($I = q/t$):
$I = \frac{60 \text{ Кл}}{300 \text{ с}} = 0,2 \text{ А}$

Тепер знайдемо опір:
$R = \frac{U}{I} = \frac{12 \text{ В}}{0,2 \text{ А}} = 60 \text{ Ом}$

Відповідь: опір провідника дорівнює 60 Ом.

5. Якщо в електричному колі (рис. 3) замкнути ключ, то стрілка амперметра розміститься так, як показано на рисунку. Визначте ціну поділки шкали амперметра.

Дано:
$U = 6 \text{ В}$
$R = 1,5 \text{ Ом}$
$N = 16$ (кількість поділок)

Знайти:
$C_A$ — ?

Розв’язання:

1. Обчислимо силу струму, яку показує амперметр:
   $I = \frac{U}{R} = \frac{6 \text{ В}}{1,5 \text{ Ом}} = 4 \text{ А}$
2. Визначимо ціну однієї поділки, розділивши значення струму на кількість поділок:
   $C_A = \frac{4 \text{ А}}{16} = 0,25 \text{ А}$

Відповідь: ціна поділки амперметра становить 0,25 А.