Личный кабинет Выйти Войти Регистрация
Уроки
Математика Алгебра Геометрия Физика Всеобщая история Русский язык Английский язык География Биология Обществознание История России ОГЭ
Тренажёры
Математика ЕГЭ Тренажёры для мозга

Зависимость силы тока от напряжения

Содержание

    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).

    Рисунок 1. Увеличение теплового действия тока с повышением силы тока в цепи

    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.

    Рисунок 2. Опыт для демонстрации зависимости силы тока от напряжения

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

    Рисунок 3. Схема электрической цепи

    Замыкаем нашу цепь. Фиксируем показания амперметра и вольтметра.

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

    Рисунок 4. Добавление в цепь еще одного источника тока

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

    Рисунок 5. Схема электрической цепи с двумя источниками тока

    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.

    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.

    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.

    Рисунок 6. График зависимости силы тока от напряжения

    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.

    Упражнения

    Упражнение №1

    При напряжении на концах участка цепи, равном $2 \space В$, сила тока в проводнике $0.4 \space А$. Каким должно быть напряжение, чтобы в том же проводнике сила тока была $0.8 \space А$?

    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

    Решение:

    Мы знаем, что напряжение и сила тока прямо пропорциональны друг другу. Значит, во сколько раз увеличилась сила тока, во столько же раз увеличится и напряжение.

    Посмотрим, во сколько раз увеличилась сила тока:
    $\frac{I_2}{I_1} = \frac{0.8 \space А}{0.4 \space А} = 2$.

    Получается, что сила тока увеличилась в 2 раза. Значит, напряжение тоже увеличится в два раза:
    $U_2 = 2 \cdot U_1 = 2 \cdot 2 \space В = 4 \space В$.

    Ответ: $U_2 = 4 \space В$.

    Упражнение №2

    При напряжении на концах проводника $2 \space В$ сила тока в проводнике $0.5 \space А$. Какой будет сила тока в проводнике, если напряжение на его концах увеличится до $4 \space В$; если напряжение на его концах уменьшится до $1 \space В$?

    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

    Решение:

    Сила тока и напряжение прямо пропорциональны друг другу. Во сколько раз увеличится напряжение, во столько раз увеличится и сила тока. И наоборот, во сколько раз уменьшится напряжение, во столько же раз уменьшится и сила тока.

    В первом случае:
    $\frac{U_2}{U_1} = \frac{4 \space В}{2 \space В} = 2$.

    Напряжение увеличилось в 2 раза, значит, и сила тока увеличится в 2 раза:
    $I_2 = 2 \cdot I_1 = 2 \cdot 0.5 \space А = 1 \space А$.

    Во втором случае напряжение уменьшилось. Учтем это при вычислениях:
    $\frac{U_1}{U_3} = \frac{2 \space В}{1 \space В} = 2$.

    Напряжение уменьшилось в 2 раза. Значит, сила тока тоже уменьшится в два раза:
    $I_3 = \frac{I_1}{2} = \frac{0.5 \space А}{2} = 0.25 \space А$.

    Ответ: $I_2 = 1 \space А$, $I_3 = 0.25 \space А$.

    5
    5
    5Количество опыта, полученного за урок

    Оценить урок

    Спасибо, что помогаете нам стать лучше!

    Комментарии

    Получить ещё подсказку

    Трудности? Воспользуйтесь подсказкой

    Верно! Посмотрите пошаговое решение