Измерение тока. Амперметр.
И начнем с измерения тока. Прибор, используемый для этих целей, называется амперметр, и в цепь он включается последовательно. Рассмотрим небольшой пример:
Как видите, здесь источник питания подключен напрямую к резистору, символизирующему полезную нагрузку. Кроме того, в цепи присутствует амперметр, включенный последовательно с резистором. По закону Ома сила тока в данной цепи:
I = frac{U}{R} = frac{12}{100} = 0.12
Получили величину, равную 0.12 А, что в точности совпадает с практическим результатом, который демонстрирует амперметр в цепи
Важным параметром этого прибора является его внутреннее сопротивление r_А
Почему это так важно? Смотрите сами — при отсутствии амперметра ток определяется по закону Ома, как мы и рассчитывали чуть выше. Но при наличии амперметра в цепи ток изменится, поскольку изменится общее сопротивление, и мы получим следующее значение:
I = frac{U}{R_1+r_А}
Если бы амперметр был абсолютно идеальным, и его сопротивление равнялось нулю, то он бы не оказал никакого влияния на работу электрической цепи, параметры которой необходимо измерить, но на практике все не совсем так, и сопротивление прибора не равно 0. Конечно, сопротивление амперметра достаточно мало (поскольку производители стремятся максимально его уменьшить), поэтому во многих примерах и задачах им пренебрегают, но не стоит забывать, что оно все-таки и есть и оно ненулевое.
При разговоре об измерении силы тока невозможно не упомянуть о способе, который позволяет расширить пределы, в которых может работать амперметр. Этот метод заключается в том, что параллельно амперметру включается шунт (резистор), имеющий определенное сопротивление:
R = frac{r_А}{nmedspace-medspace 1}
В этой формуле n — это коэффициент шунтирования — число, которое показывает во сколько раз будут увеличены пределы, в рамках которых амперметр может производить свои измерения. Возможно это все может показаться не совсем понятным и логичным, поэтому сейчас мы рассмотрим практический пример, который позволит во всем разобраться.
Пусть максимальное значение, которое может измерить амперметр составляет 1 А. А схема, силу тока в которой нам нужно определить имеет следующий вид:
Отличие от предыдущей схемы заключается в том, что напряжение источника питания на этой схеме в 100 раз больше, соответственно, и ток в цепи станет больше и будет равен 12 А. Напряжение в 1200 В взято исключительно ради примера, сокровенного практического смысла в этом нет ) Итак, из-за ограничения на максимальное значение измеряемого тока напрямую использовать наш амперметр мы не сможем. Так вот для таких задач и нужно использовать дополнительный шунт:
В данной задаче нам необходимо измерить ток I. Мы предполагаем, что его значение превысит максимально допустимую величину для используемого амперметра, поэтому добавляем в схему еще один элемент, который будет выполнять роль шунта. Пусть мы хотим увеличить пределы измерения амперметра в 25 раз, это значит, что прибор будет показывать значение, которое в 25 раз меньше, чем величина измеряемого тока. Нам останется только умножить показания прибора на известное нам число и получим нужное значение. Для реализации задумки мы должны поставить шунт параллельно амперметру, причем сопротивление его должно быть равно значению, которое мы определяем по формуле:
R = frac{r_А}{nmedspace-medspace 1}
В данном случае n = 25, но мы проведем все расчеты в общем виде, чтобы показать, что величины могут быть абсолютно любыми, принцип шунтирования будет работать одинаково.
Итак, поскольку напряжения на шунте и на амперметре равны, мы можем записать первое уравнение:
I_Аmedspace r_А = I_Rmedspace R
Выразим ток шунта через ток амперметра:
I_R = I_Аmedspace frac{r_А}{R}
Измеряемый ток равен:
I = I_R + I_А
Подставим в это уравнение предыдущее выражение для тока шунта:
I = I_А + I_Аmedspace frac{r_А}{R}
Но сопротивление шунта нам также известно (R = frac{r_А}{nmedspace-medspace 1}). В итоге мы получаем:
I = I_Аmedspace (1 + frac{r_Аmedspace (nmedspace-medspace 1)}{r_А}enspace) = I_Аmedspace n
Вот мы и получили то, что и хотели. Значение, которое покажет амперметр в данной цепи будет в n раз меньше, чем сила тока, величину которой нужно измерить.
С измерениями тока в цепи все понятно, давайте перейдем к следующему вопросу, а именно определению напряжения.
Чем отличается Вольтметр от Амперметра – описание, фото, таблица сравнения
Электрический ток может иметь силу и напряжение. Эти характеристики разные и поэтому измеряются разными приборами. Выясним, как они называются и в чем между ними принципиальное отличие.
Определения амперметра и вольтметра
Амперметром называют устройство, определяющее силу тока.
Вольтметром называют прибор, с помощью которого узнают напряжение электрического тока.
Сравнение амперметра и вольтметра
Каждое из двух устройств используется для измерения определенных данных при исследовании электрического тока. Из названий приборов сразу понятно, что они замеряют: амперами исчисляется сила тока, в вольтах – напряжение. Однако принцип работы у амперметра и вольтметра один и тот же. Во время замера происходит взаимодействие двух полей – электрического и магнитного. Стрелка на табло отклоняется и фиксирует показатели.
Тем не менее, есть моменты, указывающие на разницу между амперметром и вольтметром. И связаны они с уровнем внутреннего сопротивления, которое создается при измерении силы тока или напряжения. В амперметре внутреннее сопротивление находится на предельно низком уровне. Его в конструкции устройства создает шунт – а по факту низкоомный резистор. Во время работы амперметра шунт берет на себя нагрузку от источника электричества и тем самым обеспечивает максимально точное определение силы тока.
У вольтметра, напротив, добавочный внутренний резистор создает повышенное внутреннее сопротивление – и таким образом показатели напряжения тока имеют минимальное искажение от действительных значений.
Еще один факт, определяющий, в чем разница и отличие амперметра и вольтметра, можно обнаружить при подключении устройств к электрической цепи. Способы подключения разные. Так, для работы амперметра необходимо последовательное подсоединение, а прямого подключения к источнику питания или выводным контактам допускать нельзя. Это может привести к короткому замыканию или выходу из строя измерительного устройства.
В работе с вольтметром прямой контакт допустим
Создается параллельное подключение к элементам цепи, но при этом важно не спутать полярность. Клемму вольтметра с (+) подсоединяют к электрическому проводу с (+), а «минусовой» провод от источника тока следует стыковать с соответствующей клеммой вольтметра (-)
Таблица выводов
| Амперметр | Вольтметр |
| Измеряет силу тока | Фиксирует параметры напряжения тока |
| Внутреннее сопротивление ниже, чем в измеряемой цепи | Внутреннее сопротивление выше, чем в измеряемой цепи |
| Последовательное подключение к цепи | Параллельное подключение к электрической цепи |
| При измерении источник питания отключается, прямой контакт с ним недопустим | Подключается напрямую к источнику тока |
2 вариант
A1. Если при неизменном напряжении на концах проводника уменьшить сопротивление проводника в 2 раза, то сила тока в проводнике
1) не изменится
2) увеличится в 2 раза
3) уменьшится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза
А2. На рисунке показана электрическая цепь. Показание вольтметра 5 В, показание амперметра 0,1 А. Сопротивление резистора равно
1) 0,02 Ом
2) 0,5 Ом
3) 5 Ом
4) 50 Ом
А3. Длина железного проводника 150 м, площадь поперечного ечения 2 мм2, удельное электрическое сопротивление нихрома 0,1 (Ом·мм2)/м. Сопротивление проводника равно
1) 7,5 Ом
2) 15 Ом
3) 300 Ом
4) 3000 Ом
А4. Два резистора R1 и R2 соединены в электрическую цепь, как показано на рисунке. Для токов I1 и I2, напряжений U1 и U2 и общего сопротивления участка цепи R справедливы соотношения:
1) I1 = I2, R = R1 + R2
2) U1 = U2, 1/R = 1/R1 + 1/R2
3) U1 = U2, R = R1 + R2
4) I1 = I2, 1/R = 1/R1 + 1/R2
А5. На рисунке показана зависимость силы тока в проводнике от напряжения на концах этого проводника. Мощность тока в проводнике при значении силы тока 1 А равна
1) 2 Вт
2) 4 Вт
3) 8 Вт
4) 16 Вт
А6. В электрическую цепь параллельно включены два сделанных из одинакового материала резистора сопротивлением 8 Ом и 8 Ом. При прохождении тока по цепи
1) первый резистор нагреется сильнее
2) второй резистор нагреется сильнее
3) оба резистора нагреются одинаково
4) резисторы не нагреются
А7. Устройство, позволяющее накапливать электрические заряды, называется
1) электроскоп
2) конденсатор
3) электрометр
4) гальванометр
B1. Определите единицы измерения физических величин.
Физическая величина
А) Мощность
В) Сопротивление
Единица измерения
1) Вольт
2) Ампер
3) Джоуль
4) Ватт
5) Ом
В2. На рисунке показана электрическая схема, включающая в себя источник питания, реостат и амперметр. Как будут изменяться сопротивление реостата и показания амперметра при движении ползунка реостата влево?
Для каждой величины подберите характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
| Сопротивление реостата | Показания амперметра |
C1. Определите силу тока на участке цепи, состоящей из последовательно соединенных сопротивлений 8 Ом и 10 Ом, если напряжение на концах участка цепи 7,2 В.
Ответы на тест по физике «Закон Ома», «Соединение проводников», «Работа и мощность тока», «Закон Джоуля-Ленца», «Конденсатор» для 8 класса1 вариант
А1-3
А2-3
А3-2
А4-2
А5-3
А6-1
А7-4
В1. 43
В2. 21
С1. 5,4 В2 вариант
А1-2
А2-4
А3-1
А4-1
А5-1
А6-3
А7-2
В1. 45
В2. 12
С1. 0,4 А
Измерение напряжения. Вольтметр.
Прибор, предназначенный для измерения напряжения, называется вольтметр. И, в отличие от амперметра, в цепь он включается параллельно участку цепи, напряжение на котором необходимо определить. И, опять же, в противоположность идеальному амперметру, имеющему нулевое сопротивление, сопротивление идеального вольтметра должно быть равно бесконечности. Давай разберемся, с чем это связано:
Если бы в цепи не было вольтметра, ток через резисторы был бы один и тот же и определялся по Закону Ома следующим образом:
I_1 = I_2 = frac{U}{R_1 + R_2} = frac{30}{10 + 20} = 1
Итак, величина тока составила бы 1 А, а соответственно напряжение на резисторе 2 было бы равно 20 В. С этим все понятно, а теперь мы хотим измерить это напряжение вольтметром и включаем его параллельно с R_2. Если бы сопротивление вольтметра было бы бесконечно большим, то через него просто не потек бы ток (I_B = 0), и прибор не оказал бы никакого воздействия на исходную цепь. Но поскольку r_В имеет конечную величину и не равно бесконечности, то через вольтметр потечет ток. В связи с этим напряжение на резисторе R_2 уже не будет таким, каким бы оно было при отсутствии измерительного прибора. Вот поэтому идеальным был бы такой вольтметр, через который не проходил бы ток.
Как и в случае с амперметром, есть специальный метод, который позволяет увеличить пределы измерения напряжения для вольтметра. Для осуществления этого необходимо включить последовательно с прибором добавочное сопротивление, величина которого определяется по формуле:
R_Д = r_Вmedspace (nmedspace-medspace 1)
Это приведет к тому, что показания вольтметра будут в n раз меньше, чем значение измеряемого напряжения. По традиции давайте рассмотрим небольшой практический пример:
Здесь мы добавили в цепь добавочное сопротивление R_3. Перед нами стоит задача измерить напряжение на резисторе R_2:medspace U_2 = R_2medspace I_2. Давайте определим, какой результат при таком включении выдаст нам вольтметр:
U_2 = I_2medspace R_2 = U_В + I_Вmedspace R_3
Подставим в эту формулу выражение для расчета сопротивления добавочного резистора:
U_2 = U_В + I_Вmedspace (r_Вmedspace (nmedspace-medspace 1)) = U_В + I_Вmedspace r_Вmedspace nmedspace-medspace I_Вmedspace r_В = U_В + U_Вmedspace nmedspace-medspace U_В = U_Вmedspace n
Таким образом: U_В = frac{U_2}{n}. То есть показания вольтметра будут в n раз меньше, чем величина напряжения, которое мы измеряли. Так что, используя данный метод, возможно значительно увеличить пределы измерения вольтметра.
В завершении статьи пару слов об измерении сопротивления и мощности.
Для решения обеих задач возможно совместное использование амперметра и вольтметра. В предыдущих статьях (про мощность и сопротивление) мы подробно останавливались на понятиях сопротивления и мощности и их связи с напряжением и сопротивлением, таким образом, зная ток и напряжение электрической цепи можно произвести расчет нужного нам параметра. Ну а кроме того есть специальные приборы, которые позволяют произвести измерения сопротивления участка цепи (омметр) и мощности (ваттметр).
В общем-то, на этом, пожалуй, на сегодня закончим, следите за обновлениями!
Измерение силы тока амперметром
Первое правило подключения амперметра в цепь говорит о его последовательном подключении. А есть ли разница, где именно при таком подсоединении мы расположим амперметр?
Давайте соберем электрическую цепь. Она будет состоять из источника тока, ключа, электрической лампочки и амперметра (рисунок 6).
Рисунок 6. Последовательное подключение амперметра (вариант №1)
После замыкания цепи, зафиксируем силу тока, которую показал амперметр.
А теперь давайте переместим амперметр в цепи так, чтобы он стоял после лампы, а не до нее (рисунок 7).
Амперметр покажет нам ту же величину силы тока, что и в предыдущем случае.
Рисунок 7. Последовательное подключение амперметра (вариант №2)
А теперь подключим в цепь сразу два амперметра (рисунок 8). И что мы увидим? Они будут показывать одинаковые значения силы тока, точно такие же, как и в предыдущих опытах.
Рисунок 8. Последовательное подключение двух амперметров в электрическую цепь
О чем это нам говорит?
Почему она одинакова? Дело в том, что заряд, который проходит через любое поперечное сечение проводников цепи за $t = 1 space с$, одинаков. Ведь ток равномерно протекает по всем проводам цепи, нигде не накапливаясь. Его течение можно сравнить с протеканием воды по трубам.
{«questions»:,»answer»:}}}]}
Упражнения
Упражнение №1
При включении в цепь амперметра так, как показано на рисунке 9, а, сила тока была $0.5 space А$. Каковы будут показания амперметра при включении его в ту же цепь так, как изображено на рисунке 9, б?
Рисунок 9. Варианты подключения амперметра в электрическую цепь
Сила тока будет точно такая же. Амперметр покажет значение в $0.5 space А$. Это объясняется тем, что в данной электрической цепи все элементы соединены последовательно. В этом случае сила тока на всех участках цепи одинакова.
Упражнение №2
Как можно проверить правильность показаний амперметра с помощью другого амперметра, точность показаний которого проверена?
Можно собрать цепь, как на рисунке 6, используя точный амперметр. Зафиксировать значение силы тока, которое он покажет. Потом заменить его другим — тем, правильность показаний которого мы хотим проверить. Далее останется просто сравнить показания этого амперметра с полученными ранее.
Можно сделать это и другим способом. Для этого нужно собрать цепь, как на рисунке 8 с последовательным соединений всех элементов. Мы уже знаем, что в такой цепи два исправных амперметра должны показывать одинаковые значения. Главное при такой проверке — это отметить для себя, какой амперметр показывает точные результаты измерений, чтобы не запутаться.
Упражнение №3
Рассмотрите амперметры, данные на рисунке 1. Определите цену деления шкалы каждого амперметра. Какую наибольшую силу тока они могут измерять? Перерисуйте шкалу амперметра (смотрите рисунок 1, а) в тетрадь и покажите, каково будет положение стрелки при силе тока $0.3 space А$ и $1.5 space А$.
Шкала демонстрационного амперметра с рисунка 1, а будет иметь цену деления, равную $0.2 space А$.
Шкала лабораторного амперметра с рисунка 1, б будет иметь цену деления, равную $0.05 space А$.
На рисунке 10, а мы изобразили шкалу демонстрационного амперметра, который показывает значение $I = 0.3 space А$,а на рисунке 10, б — $I = 1.5 space А$.
Рисунок 10. Значения силы тока на шкале амперметра
Упражнение №4
Имеется точный амперметр. Как, пользуясь им, нанести шкалу на другой, ещё не проградуированный амперметр?
Для этого нужно подключить оба амперметра в электрическую сеть. Например, как на рисунке 8.
Сначала перед замыканием ключа на пустую шкалу амперметра нанесем первую отметку — $0 space А$.
Замыкаем цепь. Точный амперметр покажет нам какое-то определенное значение силы тока. Его стрелка отклонится. Например, она покажет значение в $1 space А$. Стрелка второго амперметра тоже отклонится. Отметим ее положение — $1 space А$. Мы можем так сделать, потому что сила тока при последовательном соединении элементов в цепи на всех ее участках одинакова.
Затем можно, используя линейку, самостоятельно нанести дополнительную отметки на шкале амперметра, выбрав удобную для вас цену деления.
Амперметр
По принципу работы и внешнему виду амперметр очень похож на гальванометр. Его устройство изменено, чтобы можно было не просто фиксировать наличие тока в цепи, но и измерять его силу.
В каких единицах градуируют шкалу амперметра? Так как он измеряет силу тока, то и его шкала будет проградуирована в амперах.
Различные виды амперметров могут отличаться друг от друга в зависимости от сферы использования. На рисунке 1, а изображен демонстрационный амперметр. Такие приборы чаще всего используют в школе при демонстрации опытов.
На рисунке 1, б представлен амперметр, который чаще используют для лабораторных работ.
Рисунок 1. Демонстрационный и лабораторный амперметры
Как вы видите, эти два амперметра рассчитаны на измерение определенного диапазона значений силы тока. Шкала первого амперметра покажет максимальное значение в $3 space А$, а второго — в $2 space А$. Превышать эти значения не рекомендуется, так как приборы могут выйти из строя.
{«questions»:,»answer»:}}}]}
Правила подключения амперметра в электрическую цепь
- Амперметр необходимо включать в цепь последовательно с тем прибором/проводником, силу тока в котором нужно измерить (рисунок 3)
Рисунок 3. Последовательное подключение амперметра в электрическую цепь
- У амперметра имеется две клеммы для подсоединения проводников. Клемму, на которой стоит знак “+” нужно соединять с проводом, идущим от положительного полюса источника тока. И, соответственно, клемму, на которой стоит знак “-” нужно соединять с проводом, идущим от отрицательного полюса источника тока (рисунок 4).
Рисунок 4. Правильное подсоединение амперметра с учетом положительного и отрицательного полюсов источника тока
- Нельзя подключать амперметр к цепи, в которой нет потребителя (приемника) тока (рисунок 5). Это может привести к выходу прибора из строя.
Рисунок 5. Невозможность подключения амперметра в цепь без потребителя электроэнергии
{«questions»:,»answer»:0},»fill_choice-10″:{«type»:»fill_choice»,»options»:,»answer»:0}}}]}
1 вариант
A1. Если при неизменном напряжении на концах проводника увеличить сопротивление проводника в 2 раза, то сила тока в проводнике
1) не изменится
2) увеличится в 2 раза
3) уменьшится в 2 раза
4) уменьшится в 4 раза
А2. На рисунке показана электрическая цепь. Показание вольтметра 8 В, показание амперметра 0,2 А. Сопротивление резистора равно
1) 0,02 Ом
2) 4 Oм
3) 40 Oм
4) 50 Oм
А3. Длина проводника из нихрома 50 м, площадь поперечного сечения 2,2 мм2, удельное электрическое сопротивление нихрома 1,1 (Ом·мм2)/м. Сопротивление проводника равно
1) 5 Oм
2) 25 Ом
3) 55 Ом
4) 110 Oм
А4. Два резистора R1 и R2 соединены в электрическую цепь, как показано на рисунке. Для токов I1 и I2, напряжений U1 и U2 и общего сопротивления участка цепи R справедливы соотношения:
1) I1 = I2, R = R1 + R2
2) U1 = U2, 1/R = 1/R1 + 1/R2
3) U1 = U2, R = R1 + R2
4) I1 = I2, 1/R = 1/R1 + 1/R2
А5. На рисунке показана зависимость силы тока в проводнике от напряжения на концах этого проводника. Мощность тока в проводнике при напряжении 4 В равна
1) 2 Вт
2) 4 Вт
3) 8 Вт
4) 16 Вт
А6. В электрическую цепь последовательно включены два сделанных из одинакового материала резистора сопротивлением 5 Ом и 4 Ом. При прохождении тока по цепи
1) первый резистор нагреется сильнее
2) второй резистор нагреется сильнее
3) оба резистора нагреются одинаково
4) резисторы не нагреются
А7. Электроёмкость конденсатора равна
1) отношению напряжения между пластинами конденсатора к заряду одной из пластин
2) произведению напряжения между пластинами конденсатора и заряда одной из пластин
3) произведению напряжения между пластинами конденсатора и суммарного заряда пластин
4) отношению заряда одной из пластин конденсатора к напряжению между пластинами
B1. Определите единицы измерения физических величин.
Физическая величина
А) Мощность
Б) Энергия
Единица измерения
1) Вольт
2) Ампер
3) Киловатт-час
4) Ватт
5) Ом
В2. На рисунке показана электрическая схема, включающая в себя источник питания, реостат и амперметр. Как будут изменяться сопротивление реостата и показания амперметра при движении ползунка реостата вправо?
Для каждой величины подберите характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
| Сопротивление реостата | Показания амперметра |
C1. Определите напряжение на участке цепи, состоящей из последовательно соединенных сопротивлений 8 Ом и 10 Ом, если сила тока на участке цепи 0,3 А.
ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ
Часть 1
1. На рисунке приведена схема электрической цепи, состоящей из источника тока, ключа и двух параллельно соединённых резисторов. Для измерения напряжения на резисторе ( R_2 ) вольтметр можно включить между точками
1) только Б и В
2) только А и В
3) Б и Г или Б и В
4) А и Г или А и В
2. На рисунке представлена электрическая цепь, состоящая из источника тока, резистора и двух амперметров. Сила тока, показываемая амперметром А1, равна 0,5 А. Амперметр А2 покажет силу тока
1) меньше 0,5 А
2) больше 0,5 А
3) 0,5 А
4) 0 А
3. Ученик исследовал зависимость силы тока в электроплитке от приложенного напряжения и получил следующие данные.
Проанализировав полученные значения, он высказал предположения:
А. Закон Ома справедлив для первых трёх измерений.
Б. Закон Ома справедлив для последних трёх измерений.
Какая(-ие) из высказанных учеником гипотез верна(-ы)?
1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б
4. На рисунке изображён график зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах. Чему равно сопротивление проводника?
1) 0,25 Ом
2) 2 Ом
3) 4 Ом
4) 8 Ом
5. На диаграммах изображены значения силы тока и напряжения на концах двух проводников. Сравните сопротивления этих проводников.
1) ( R_1=R_2 )
2) ( R_1=2R_2 )
3) ( R_1=4R_2 )
4) ( 4R_1=R_2 )
6. На рисунке приведена столбчатая диаграмма. На ней представлены значения мощности тока для двух проводников (1) и (2) одинакового сопротивления. Сравните значения напряжения ( U_1 ) и ( U_2 ) на концах этих проводников.
1) ( U_2=sqrt{3}U_1 )
2) ( U_1=3U_2 )
3) ( U_2=9U_1 )
4) ( U_2=3U_1 )
7. Необходимо экспериментально обнаружить зависимость электрического сопротивления круглого угольного стержня от его длины. Какую из указанных пар стержней можно использовать для этой цели?
1) А и Г
2) Б и В
3) Б и Г
4) В и Г
8. Два алюминиевых проводника одинаковой длины имеют разную площадь поперечного сечения: площадь поперечного сечения первого проводника 0,5 мм2, а второго проводника 4 мм2. Сопротивление какого из проводников больше и во сколько раз?
1) Сопротивление первого проводника в 64 раза больше, чем второго.
2) Сопротивление первого проводника в 8 раз больше, чем второго.
3) Сопротивление второго проводника в 64 раза больше, чем первого.
4) Сопротивление второго проводника в 8 раз больше, чем первого.
9. В течение 600 с через потребитель электрического тока проходит заряд 12 Кл. Чему равна сила тока в потребителе?
1) 0,02 А
2) 0,2 А
3) 5 А
4) 50 А
10. В таблице приведены результаты экспериментальных измерений площади поперечного сечения ( S ), длины ( L ) и электрического сопротивления ( R ) для трёх проводников, изготовленных из железа или никелина.
На основании проведённых измерений можно утверждать, что электрическое сопротивление проводника
1) зависит от материала проводника
2) не зависит от материала проводника
3) увеличивается при увеличении его длины
4) уменьшается при увеличении его площади поперечного сечения
11. Для изготовления резисторов использовался рулон нихромовой проволоки. Поочередно в цепь (см. рисунок) включали отрезки проволоки длиной 4 м, 8 м и 12 м. Для каждого случая измерялись напряжение и сила тока (см. таблицу).
Какой вывод можно сделать на основании проведённых исследований?
1) сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения
2) сопротивление проводника прямо пропорционально его длине
3) сопротивление проводника зависит от силы тока в проводнике
4) сопротивление проводника зависит от напряжения на концах проводника
5) сила тока в проводнике обратно пропорциональна его сопротивлению
12. В справочнике физических свойств различных материалов представлена следующая таблица.
Используя данные таблицы, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
1) При равных размерах проводник из алюминия будет иметь меньшую массу и большее электрическое сопротивление по сравнению с проводником из меди.
2) Проводники из нихрома и латуни при одинаковых размерах будут иметь одинаковые электрические сопротивления.
3) Проводники из константана и никелина при одинаковых размерах будут иметь разные массы.
4) При замене никелиновой спирали электроплитки на нихромовую такого же размера электрическое сопротивление спирали уменьшится.
5) При равной площади поперечного сечения проводник из константана длиной 4 м будет иметь такое же электрическое сопротивление, что и проводник из никелина длиной 5 м.
Часть 2
13. Меняя электрическое напряжение на участке цепи, состоящем из никелинового проводника длиной 5 м, ученик полученные данные измерений силы тока и напряжения записал в таблицу. Чему равна площадь поперечного сечения проводника?
Векторная диаграмма
Произвольно выберем условно-положительное направление тока i, в данном случае по часовой стрелке. Для мгновенных величин в соответствии со вторым законом Кирхгофа уравнение напряжений (а — падение напряжение на активном сопротивлении; р — падение напряжения на реактивном элементе )
u = u1a + u1p + u2a + u2p + u3a + u4p + u5p;
Для действующих величин необходимо записать векторную сумму:
U = U1a + U1p + U2a + U2p + U3a + U4p + U5p;
Численно векторы напряжений определяются произведением тока и сопротивления соответствующего участка. На рис. 14.7, б построена векторная диаграмма, соответствующая этому уравнению. За исходный, как обычно при расчете неразветвленных цепей, принят вектор тока, а затем проведены векторы падения напряжения на каждом участке схемы, причем направления их относительно веrтора тока выбраны в соответствии с характером сопротивления участков.
При построении диаграммы напряжений выбрана начальная точка 6 совпадающая с началом вектора тока i. Из этой точки проведен вектор U5.2реактивного напряжения индуктивности (по фазе опережает ток на 90°) между точками 5 и 6 цепи. Из конца его проведен вектор U4р реактивного напряжения емкости (по фазе отстает от тока на 90° ) между точками 4 и 5 цепи. Затем отложен вектор U3a активного напряжения на резисторе (совпадает по фазе с током) между точками 3 и 4 цепи и т. д., если следовать по цепи против направления тока.Точки векторной диаграммы, где сходятся начало следующего вектора с концом предыдущего, обозначены теми же номерами, какими на схеме обозначены точки, отделяющие одни элемент от другого.
При таком, построении напряжение между любыми двумя точками цепи можно найти по величине и фазе, проведя вектор на диаграмме между точками с теми же номерами. Например, напряжение U5.2 между точками 5 и 2 выражается вектором, проведенным из точки 2 в точку 5 (вектор U2.5 направлен в обратную сторону); напряжение U3.1 между точками 3 и 1 выражается вектором, проведенным из точки 1 в точку 3.
Векторная диаграмма, построенная в соответствии с чередованием элементов цепи, называется топографической, так как точки, отделяющие векторы друг от друга, соответствуют точкам, разделяющим элементы схемы.
Безопасные и опасные пределы значений силы тока
Работа с электрическими цепями может быть опасной при несоблюдении правил безопасности. Если мы говорим о постоянном токе (величина силы тока и его направление со временем не изменяются), то эффекты воздействия такого тока на человеческий организм приведены в таблице 1.
| $I$, $мА$ | Воздействие на человеческий организм |
| 0 — 3 | Не ощущается |
| 4 — 7 | Зуд. Ощущение нагревания |
| 8 — 10 | Усиление нагревания |
| 11 — 25 | Еще большее усиление нагревания, незначительные сокращения мышц рук |
| 26 — 80 | Сильное ощущение нагревания. Сокращения мышц рук. Судороги, затруднение дыхания. |
| 81 — 100 | Паралич дыхания |
Таблица 1. Действие постоянного тока на организм человека
Источник: