Зависимость силы тока от напряжения

В прошлых уроках мы установили зависимость степени проявления действий тока от силы тока. Например, чем больше была сила тока в цепи, тем сильнее проявлялось тепловое действие. Это было наглядно продемонстрировано в опытах с нагреванием медной или никелевой проволоки (рисунок 1).

А от чего зависит тогда сила тока? Из формулы $I = \frac{q}{t}$ можно сказать, что сила тока зависит от заряда и времени его прохождения через поперечное сечение проводника. То есть это характеристика упорядоченного движения заряженных частиц  в электрическом поле.

Значит, чем сильнее действие электрического поля, тем больше и сила тока.

А какая величина характеризует это электрическое поле? Напряжение! Значит, мы можем предположить, что сила тока и напряжение как-то связаны между собой.

На данном уроке мы установим опытным путем эту зависимость и рассмотрим ее график.

Установление зависимости силы тока от напряжения на опыте

Проведем опыт. Соберем электрическую цепь, состоящую из источника тока, ключа, амперметра, спирали из никелевой проволоки и вольтметра (рисунок 2).

Спираль из никелевой проволоки будет являться своеобразным проводником, отличающимся от других проводов. Вольтметр мы подсоединяем к ней параллельно.

Схема этой электрической цепи представлена на рисунке 3. Прямоугольником мы обозначили спираль из проволоки.

Замыкаем нашу цепь. Фиксируем показания амперметра и вольтметра.

Теперь добавим в нашу цепь еще один источник тока. Он будет идентичен первому (рисунок 4).

Схема такой цепи будет выглядеть, как показано на рисунке 5.

Замкнем цепь. Снова зафиксируем показания приборов.

Что мы увидим, если сравним их с первыми показаниями?

Напряжение на спирали увеличилось в два раза. Сила тока тоже увеличилась в два раза.

Если мы добавим третий источник тока в цепь, то увидим увеличение силы тока и напряжения уже не в два, а в три раза. Добавим четвертый источник тока — увидим увеличение обоих показаний в четыре раза и т.д.

{"questions":[{"content":"Если в электрической цепи, которую мы рассмотрели выше, у нас будет пять источников тока, то[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["сила тока увеличится в 5 раз","напряжение увеличится в 5 раз","сила тока уменьшится в 5 раз","напряжение уменьшится в 5 раз","сила тока увеличится в 2,5 раза"],"answer":[0,1]}}}]}

Зависимость силы тока от напряжения

Как же зависит сила тока в проводнике от напряжения на концах проводника?

Опыт показал нам, что во сколько раз увеличивается напряжение на концах одного и того же проводника, во столько же раз увеличивается и сила тока в нем.

Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника.

{"questions":[{"content":"Электрическое напряжение на концах проводника и сила тока в нем[[choice-8]]","widgets":{"choice-8":{"type":"choice","options":["прямо пропорциональны друг другу","обратно пропорциональны друг другу","не зависят друг от друга"],"answer":[0]}}}]}

График зависимости силы тока от напряжения

Какой вид имеет график зависимости силы тока от напряжения?

Пример такого графика показан на рисунке 6. Это график прямой пропорциональности. Прямая, описывающая его, проходит через начало координат. По горизонтальной оси у нас отложены значения напряжения, а по вертикальной — силы тока.

Какую зависимость между величинами он отражает?

Такой график отражает прямо пропорциональную зависимость между этими двумя величинами: силой тока и напряжением. То есть, во сколько раз мы увеличим напряжение на концах проводника, во столько же раз увеличится сила тока в нем.

{"questions":[{"content":"Если напряжение на концах проводника уменьшится в 3 раза, то сила тока в нем[[choice-11]]","widgets":{"choice-11":{"type":"choice","options":["уменьшится в 3 раза","увеличится в 3 раза","не изменится","уменьшится в 1,5 раза"],"answer":[0]}}}]}

Упражнения

Дано:
$U_1 = 2 \space В$
$I_1 = 0.4 \space А$
$I_2 = 0.8 \space А$

$U_2 — ?$

Показать решение и ответ

Скрыть

Дано:
$U_1 = 2 \space В$
$I_1 = 0.5 \space А$
$U_2 = 4 \space В$
$U_3 = 1 \space В$

$I_2 — ?$
$I_3 — ?$

Показать решение и ответ

Скрыть