Практическая работа №9 Изучение закона Ома для полной цепи

Практическая работа №9

Изучение закона Ома для полной цепи

Подготовительная часть. Для выполнения работы необходимо вспомнить теоретический материал по теме «Законы Ома». Для этого вам предлагается ответить самостоятельно на следующие вопросы и заполнить пропущенные места в предложениях.

Электрический ток – это…

Для возникновения и существования в веществе постоянного электрического тока необходимо, чтобы:

а) имелись  в веществе;

б) напряженность электрического поля в проводнике была  ;

в) цепь постоянного тока  ;

г) на свободные электрические заряды, кроме кулоновских сил, должны действовать

  .

Если сила тока со временем не меняется, то ток называют  . Сила тока зависит от 

  , который переносит каждая частица,  частиц,  их направленного движения и  проводника.

Впервые зависимость силы тока от напряжения и сопротивления установил в 1827 г. Немецкий ученый Георг Симон Ом (1787 – 1854). Экспериментально установленный закон Ома для участка цепи имеет вид:

Графическую зависимость силы тока от напряжения называют  .

Согласно закону Ома, для проводника с сопротивлением R такая зависимость  .

  I

  U

На внешнем участке цепи электрические заряды движутся под действием электрического поля, поскольку здесь ток проходит от высшего потенциала к низшему, т. е. от знака «…» к «…». На внутренней части цепи ток проходит внутри самого источника тока, и здесь заряды перемещаются от низшего потенциала к высшему, т. е. от знака «…» к «…».

Работу по перемещению зарядов электрическое поле выполнять не может, ее должны выполнять сторонние силы – силы неэлектрического происхождения. Природа сторонних сил может быть различной. Это могут быть  силы.

Закон Ома для полной цепи имеет вид:

При значительном уменьшении сопротивления внешнего участка цепи () ток достигает максимального для источника значения и закон Ома для полной цепи примет вид:

Такой случай называют  , а соответствующее значение тока -

Напряжение на внешнем сопротивлении замкнутого круга всегда  ЭДС и равно:

Заполните таблицу.

Название величины	Обозначение величины	Единица измерения	Значение	Связь с другими величинами
Электрический заряд
Элементарный заряд
Сила Кулона
Напряженность электрического тока
Потенциал электрического поля
Напряжение
Электроемкость проводников
Сила тока
Электрическое сопротивление
Удельное сопротивление
Проводимость
Электродвижущая сила
Работа тока
Мощность тока
Количество теплоты, выделяемое током при прохождении по проводнику

Практическая часть.
Выберите правильный ответ. Какой заряд проходит через поперечное сечение проводника за 2 с при силе тока 3 А?

А. 2 Кл

Б. 6 Кл

В. 1,5 Кл

Г. 1 Кл

Какая сила тока в проводнике сопротивлением 2 Ом, напряжение на нем 5 В?

А. 2 А

Б. 2,5 А

В. 10 А

Г. 0,4 А

Как называется физическая величина, характеризующая работу сторонних сил по разделению заряда 1 Кл внутри источника тока?

А. Напряжение

Б. Сила тока

В. Электродвижущая сила

Г. Работа электрического тока

Какое из приведенных ниже выражений характеризует работу сторонних сил по перемещению заряда внутри источника тока?

А. E 

Б.

В.

Г.

Какая физическая величина определяется отношением работы, совершаемой сторонними силами при перемещении заряда по всей замкнутой электрической цепи, к значению этого заряда?

А. Сила тока

Б. Электродвижущая сила

В. Напряжение

Г. Мощность электрического тока

Какая физическая величина определяется отношением ЭДС в цепи к полному сопротивлению этой цепи?

А. Напряжение

Б. Работа электрического тока

В. Сила тока

Г. Мощность электрического тока

Какое количество теплоты выделилось в резисторе сопротивлением 10 Ом за 30 с  при силе тока 0,2 А?

А. 12 Дж

Б. 60 Дж

В. 6 Дж

Г. 8 Дж

Чему равно электрическое сопротивление медного проводника длиной 100 м с помощью поперечного сечения 0,25 ?

А. 4,25 мОм

Б. 0,68 мОм

В.  6,8  мОм

Г.  68  Ом

Шкала вольтметра имеет 150 делений. Вольтметр рассчитан на измерение напряжения до 3 В. Стрелка прибора отклоняется на 50 делений при прохождении через него тока 1 мА. Чему равно электрическое сопротивление прибора?

А. 0,5 кОм

Б. 1 кОм

В. 1,5 кОм

Г. 2 кОм

Источник тока с ЭДС 12 В имеет внутреннее сопротивление 1 Ом, подключен к резистору сопротивлением 5 Ом. Найдите силу тока.

А. 0,5 А

Б. 1 А

В. 2 А

Г. 3 А

Решите задачи, выбрав подходящий уровень сложности. Выполнение всех задач среднего уровня соответствует оценке «3», выполнение всех задач достаточного уровня – оценке «4». Дополнительно к ним можно выполнить задания высокого уровня, тем самым повысив оценку на 1 балл (до «4», до «5»).

Средний уровень:

Аккумулятор мотоцикла имеет ЭДС 6 В и внутреннее сопротивление 0,5 Ом. К нему подключен реостат сопротивлением 5,5 Ом. Найти силу тока в реостате.

ЭДС батарейки карманного фонарика равна 3,7 В, внутреннее сопротивление 1,5 Ом. Батарейка замкнута на сопротивление 11,7 Ом. Каково напряжение на зажимах батарейки?

К источнику с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением 1 Ом подключен реостат, сопротивление которого 5 Ом. Найти силу тока в цепи и напряжение на зажимах источника.

ЭДС батареи 6 В. Внешнее сопротивление цепи равно 11,5 Ом, а внутреннее – 0,5 Ом. Найти силу тока в цепи и напряжение на зажимах батареи.

Проводник какого сопротивления надо включить во внешнюю цепь генератора с ЭДС 220 В и внутренним сопротивлением 0,1 Ом, чтобы на его зажимах напряжение оказалось равным 210 В?

При подключении внешней цепи напряжение на полюсах источника равно 9 В, а сила тока в цепи – 1,5 А. Каково внутреннее сопротивление батареи и сопротивление внешней цепи? ЭДС источника 15 В.

Достаточный уровень

Определите силу тока при коротком замыкании батарейки с ЭДС 9 В, если при замыкании ее на внешнее сопротивление 3 Ом ток в цепи равен 2 А.

Источник тока с ЭДС 2 В и внутренним сопротивлением 0,8 Ом замкнут никелиновой проволокой длиной 2,1 м и сечением 0,21 . Определите напряжение на зажимах источника тока.

Напряжение на зажимах генератора 36 В, а сопротивление внешней цепи в 9 раз больше внутреннего сопротивления. Какова ЭДС генератора?

При подключении к батареи гальванических элементов резистора сопротивлением 18 Ом сила тока в цепи была 1 А, а при подключении резистора сопротивлением 8 Ом сила тока стала 1,8 А. Найти ЭДС и внутреннее сопротивление батареи.

Какова ЭДС элемента, если при измерении напряжения на его зажимах вольтметром, внутреннее сопротивление которого 20 Ом, мы получаем  напряжение 1,37 В, а при замыкании элемента на сопротивление 10 Ом получаем ток 0,132 А?

Гальванический элемент дает на внешнее сопротивление 4 Ом ток 0,2 А. если же внешнее сопротивление 7 Ом, то элемент дает ток 0,14 А. Какой ток даст элемент, если его замкнуть накоротко?

Определить внутреннее сопротивление аккумулятора, если известно, что при замыкании его на внешнее сопротивление 1 Ом напряжение на зажимах аккумулятора 2 В, а при замыкании на сопротивление 2 Ом напряжение на зажимах 2,4 В. Сопротивлением подводящих проводов пренебречь.

Батарея аккумуляторов с общим внутренним сопротивлением 1 Ом замкнута на сопротивление . Вольтметр, подключенный к зажимам батареи, показывает напряжение 20 В. Когда параллельно присоединяется такое же сопротивление, показания вольтметра уменьшаются до 15 В. Определить , считая, что сопротивление вольтметра намного больше . Сопротивлением подводящих проводов пренебречь.

Высокий уровень

Два элемента соединены параллельно. Первый элемент имеет ЭДС 2 В и внутреннее сопротивление 0,6 Ом. Второй имеет ЭДС 1,5 В и внутреннее сопротивление 0,4 Ом. Определите напряжение на зажимах батареи.

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 параллельно?

Два элемента, ЭДС которых 1,9 В и 1,1 В, внутренние сопротивления 0,8 Ом и 0,1 Ом, замкнуты параллельно на внешнее сопротивление 10 Ом. Определите силу тока во внешней цепи.

Элементы с ЭДС 1,8 и 2 В и внутренними сопротивлениями 0,3 и 0,2 Ом соединены в батарею так, что во внешней цепи с сопротивлением 0,2 Ом идет ток 4 А. как в этом случае соединены элементы?

Домашнее задание.
В ходе лабораторной работы (рис 9.1 и 9.2), целью которой являлось измерить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока, были получены данные, которые занесены в таблицу. Выполните необходимые расчёты и заполните таблицу до конца.

Экспериментальная установка изображена на рис 9.1. К источнику тока 1 подключается резистор 2 сопротивлением 2 Ом, амперметр 3 и ключ 4. ЭДС источника тока непосредственно измеряется вольтметром 5.

Рис 9.1

Электрическая схема данной цепи приведена на рис 9.2.

Рис 9.2

Согласно закону Ома сила тока I в замкнутой цепи с одним источником определяется выражением (1). Отсюда (2). Из формулы (2) можно найти внутреннее сопротивление r источника тока, ЭДС которого предварительно измеряют вольтметром:

Сила тока I в цепи измеряется амперметром.

№	E =U, В	E, В	E, В	E E, В	I, А	I, А	r, Ом	r, Ом	r, Ом	rr, Ом
1.	2,42	1,05
2.	2,38	0,98
3.	2,37	0,97
Общий результат

Опишите использование постоянного тока в медицине.

Биогенератор

Электрографический метод регистрации биопотенциалов

Электрокардиограф

Гальванизация

Электрофорез