Занятие № 4

Законы постоянного тока

§  52 – 59 учебника «Физика» для 10 класса.

 Что нужно знать по данной теме:

• сторонние силы,
• электро-движущая сила (э.д.с.) тока,
• напряжение,
• сопротивление,
• работы электрического тока

 Законы и формулы:

• закон Ома для участка цепи,

• закон Ома для полной цепи,

• законы последовательного и параллельного соединения проводников.

Что нужно уметь по данной теме:

• решать задачи на расчет напряжения, силы тока с учетом закона Ома для участка цепи и для полной цепи,
• производить расчеты электрических цепей с учетом закономерностей последовательного и параллельного соединения проводников.

Вопросы для самоконтроля.

I уровень.

1. Что называется электрическим током?
2. Условия возникновения электрического тока в цепи?
3. Что называется силой тока?
4. Что такое ампер?
5. Что принято за положительное направление тока в цепи?
6. Почему проводник обладает сопротивлением?
7. От каких свойств проводника зависит его сопротивление?
8. Что такое удельное сопротивление проводника, единица его измерения.
9. Закон Ома для участка цепи.
10. Законы последовательного соединения проводников.
11. Законы параллельного соединения проводников.
12. Работа электрического тока, чему она равна?
13. Мощность электрического тока, чему она равна?
14. Понятие сторонних сил.
15. Что принято называть э.д.с. источника тока?
16. Закон Ома для замкнутой цепи.
17. От чего зависит знак э.д.с. в законе Ома для замкнутой цепи.
18. Как рассчитать э.д.с. источника тока из нескольких элементов?

II уровень.

1. На рисунке изображены графики зависимости силы тока  от напряжения для двух проводников А и В. Какой из этих проводников обладает большим сопротивлением?
   
   
   
2. На рисунке дана схема электрической цепи. Как включены в эту цепь  измерительные приборы и что это за приборы, что они измеряют?
   
   
   

3. На специальном станке проволоку протягивают так, что она становится длиннее и тоньше в два раза. Как изменится её сопротивление?

4. Имеются три проводника, сопротивление каждого R. Начертить схемы возможных соединений этих проводников для включения их в электрическую цепь.

5.  Какими свойствами должен обладать металл, из которого изготовляют спирали для нагревательных элементов?

6. Что может случится с проводником , если сила тока в нем превысит допустимую норму?

III уровень.

1.  Почему лампы в квартире соединяют параллельно, а лампочки в елочных гирляндах последовательно?

2. Почему сопротивление амперметра должно быть малым?

3.  Почему сопротивление вольтметра должно быть большим?

4. Можно ли включать вольтметр непосредственно в цепь?

5. Что произойдет, если амперметр включить в сеть?

6. Почему электрическое поле заряженных частиц (кулоновское поле) не способно поддерживать постоянный электрический ток в цепи?

7. На электрической плитке с открытой спиралью нагревается чайник. При кипении часть спирали залило водой. Как изменится накал не залитой части спирали.

Образцы решения типовых задач.  

1. Амперметр показывает силу тока 2 А. Определить силу тока и напряжение на всех  сопротивлениях, если  R₁= 4 Ом, R₂= 3 Ом, R₃= 4 Ом, R₄= 3 Ом. Найти также общее сопротивление участка цепи.
   
   

   R1=4 Ом R2= 3 Ом R3= 4 Ом R4= 3 Ом I4 = 2 A

   Найдем напряжение на R4: (закон Ома для участка цепи). U4 = R4 I4 = 3 Ом * 2 A = 6 B. R2,3 = R2 + R3 = 7 Ом (последовательное соединение проводников). U4 = U2,3 (параллельное соединение проводников), U2,3 = 6 В. I2,3,4 = I4 + I2,3 (параллельное соединение проводников) I2,3,4 = 2 A + 0.9 A = 2.9 A. U2 = I2 R2 = 0.9 A * 3 Ом = 2.7 B. U3 = I3 R3 = 0.9 A * 4 Ом = 3.6 B. I2 = I3, т.к. R2 и R3 соединены последовательно. Общее сопротивление участка R2,3,4: (параллельное соединение проводников) Rоб = R2,3,4 + R1(последовательное соединение проводников) Rоб = 2.5 Ом + 4 Ом = 6.5 Ом. U1 = R1 I1. I1 = I2,3,4 (последовательное соединение проводников). U1 = 2.9 A * 4 Ом = 11.6 В Ответ: I1 = 2.9 A, I3 = 0.9 A, I2 = 0.9 A, Rоб = 6.5 Ом. U1 = 11.6 В, U2 = 2.7 B, U3 = 3.6 B.

   I1 - ? I2 - ? I3 - ? U1 - ? U2 - ? U3 - ? Rоб - ?

    

2. Э.д.с. источника тока 10 В, внутреннее сопротивление 2 Ом, сопротивление нагрузки 18 Ом. Найти: силу тока в цепи, напряжение на нагрузке, тепло, которое выделится на нагрузке за 10 с.

   E = 10 B r = 2 Ом R = 18 Ом t = 10 c	U = I R = 0.5 A * 18 Ом = 9 В. Q = I2 R t = (0.5 A)2 * 18 Ом * 9 В = 45 Дж. Ответ: I = 0.5 A, U = 9 В, Q = 45 Дж.
   I - ? U - ? Q - ?

Задачи для самоконтроля.

I уровень.

1. Обмотка реостата сопротивлением 84 Ом, выполнена из никелиновой проволоки площадью поперечного сечения 1 мм². Какова длина проволоки?
2. Какую работу совершает электрический ток в электродвигателе за 30 мин., если сила тока в цепи 500 мА, а напряжение на клеммах двигателя 12 В?
3. Цепь состоит из двух последователь соединеннных  проводников R1 = 4 Ом и R2= 6 Ом. Сила тока в цепи 0,2 А. Найти напряжение на каждом проводнике и общее напряжение.
4. Два проводника R1= 10 Ом и R2 = 15 Ом соединены параллельно и подключены к напряжению 12 В. Найти силу тока в каждом проводнике и силу тока до разветвления.
5. При питании лампочки от элемента с э.д.с. 1,5 В сила тока в цепи равна 0,2 А. Найти работу сторонних сил в элементе за 1 мин.
6. К источнику с э.д.с.12 В и внутренним сопротивлением 1 Ом, подключен реостат, сопротивление которого 5 Ом. Найти силу тока в цепи и напряжения на зажимах источника.
7. Мощность электрического утюга равна 0,6 кВт. Вычислите работу тока в нем за 1,5 часа.

II уровень.

1. Электрическую лампу сопротивлением 240 Ом, рассчитанную на напряжение 120 В, надо питать от сети с напряжением 220 В. Какой длины нихромовый проводник сечением 0,55 мм² надо включить последовательно с лампой?

2. Кабель состоит из двух стальных жил сечением 0,6 мм² и четырех медных жил сечением 0,85 мм² каждая. Найти напряжение на каждом километре кабеля при силе тока 0,1 А.
3. Десять параллельно соединенных ламп сопротивлением по 0,5 кОм, рассчитанных каждая на напряжение 120 В, питаются через реостат от сети с напряжением 220 В. Какова мощность тока в реостате?
4. Генератор питает 50 параллельно соединенных ламп сопротивлением 300 Ом каждая. Напряжение на зажимах генератора 128 В, а его внутреннее сопротивление 0,1 Ом. Найти э.д.с. генератора.
5. Реостат изготовлен из нихромовой проволоки  длиной 3 м и площадью поперечного сечения 0,5 мм². Он соединен последовательно со спиралью  сопротивлением 4 Ом, и весь этот участок включен под напряжением 9 В. Найти силу тока в реостате , если его движок установлен на середине обмотки; напряжение на клеммах реостата и на концах спирали.

III уровень.

1. Какие сопротивления можно получить, имея три резистора по 6 кОм?
2. Четыре лампы рассчитанные на напряжение 3 В и силу тока 0,3 А надо включить параллельно и питать от источника напряжением 5,4 В. Резистор какого сопротивления надо подключить к ним для этого последовательно? Как изменится накал ламп, если одну из них выключить?
3. Электродвигатель подъемного крана работает под напряжением 380 В, при этом сила тока в обмотке равна 20 А. Каков к.п.д. установки, если груз массой 1 т кран поднимает на 19 м за 50 с?
4. При подключении к батарее гальванических элементов резистора сопротивлением 16 Ом, сила тока в цепи 1 А, а при подключении резистора сопротивлением 8 Ом, сила тока стала 1,8 А. Найти э.д.с. и внутреннее сопротивление батареи.
5. Вольтметр, подключенный к зажимам источника тока показал 6 В. Когда к тем же зажимам подключили резистор, вольтметр стал показывать 3 В. Что покажет вольтметр , если вместо одного подключить два таких же резистора соединенных а) последовательно, б) параллельно?
6. Дана следующая схема соединения проводников.
   
   
   В цепи течет ток силой 2 А. Э.д.с. источника 10 В. R1 = 2 Ом, R2 = 3 Ом, R3= 2 Ом, R4= 4 Ом. Найти: внутреннее сопротивление источника тока в каждом проводнике, силу тока короткого замыкания.
7. Дана следующая схема соединения проводников.
   
   Сопротивления всех проводников одинаковы 2 Ом. Найти силу тока и напряжение в каждом из них.

Home    Содержание