1. Какой физический смысл имеет проводимость проводника?
Проводимость проводника — это физическая величина, обратная сопротивлению, она показывает, насколько хорошо проводник пропускает электрический ток. Чем выше проводимость, тем легче заряды проходят через материал.
2. Что характеризует сопротивление проводника?
Сопротивление проводника характеризует его способность препятствовать прохождению электрического тока. Оно зависит от длины, площади поперечного сечения, материала проводника и температуры.
3. Приведите различные формулировки и формы записи закона Ома для участка цепи.
Закон Ома для участка цепи формулируется так: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению. Математическая форма: I = U / R, где I — сила тока, U — напряжение, R — сопротивление. Также можно записать: U = IR или R = U / I.
4. При каких условиях выполняется закон Ома?
Закон Ома выполняется при условии постоянной температуры и когда материал проводника является омическим, то есть ток и напряжение связаны линейной зависимостью.
5. Что называют удельным сопротивлением проводника?
Удельное сопротивление — это сопротивление проводника длиной 1 метр и площадью поперечного сечения 1 квадратный метр. Обозначается ρ (ро) и зависит только от материала и температуры.
6. Как зависит сопротивление проводника от температуры?
Сопротивление проводника обычно увеличивается с повышением температуры, особенно у металлов. Это связано с усилением теплового движения атомов, что мешает движению электронов. У некоторых полупроводников и электролитов сопротивление может уменьшаться при нагревании.
1. Длину проволоки при её вытягивании увеличили в 2 раза. Как изменилось при этом её сопротивление?
При вытягивании проволоки её длина увеличивается в 2 раза, но объём остаётся постоянным, поэтому площадь поперечного сечения уменьшается в 2 раза. Сопротивление проводника рассчитывается по формуле R = ρ * L / S. Если L увеличилось в 2 раза, а S уменьшилось в 2 раза, то сопротивление увеличится в 2 * 2 = 4 раза.
2. Почему птицы могут безопасно усаживаться на провода, находящиеся под высоким напряжением?
Птицы могут сидеть на проводах под высоким напряжением, потому что ток не проходит через их тела. Для прохождения тока нужно, чтобы между двумя точками тела птицы было разное напряжение. Когда она касается только одного провода, разности потенциалов нет, и ток не течёт.
1. Имеются два однородных проводника, один из которых в 8 раз длиннее другого. При этом площадь поперечного сечения второго проводника вдвое меньше площади поперечного сечения первого. Какой из проводников обладает большим сопротивлением и во сколько раз?
Сопротивление рассчитывается по формуле R = ρ * L / S. Пусть первый провод имеет длину L и площадь S, тогда его сопротивление R₁ = ρ * L / S. Второй провод — длина 8L, площадь S/2, его сопротивление R₂ = ρ * (8L) / (S/2) = ρ * 8L * 2 / S = 16 * ρ * L / S. Таким образом, второй проводник имеет сопротивление в 16 раз больше, чем первый.
2. На рисунке 1.12 приведена зависимость силы тока от напряжения для двух резисторов при постоянной температуре. Какой резистор обладает большим сопротивлением? Найдите сопротивления резисторов.
3. Алюминиевый проводник при температуре 0 °С имеет сопротивление, равное 4,25 Ом. Чему равно сопротивление этого проводника при температуре 200 °С?
Формула зависимости сопротивления от температуры: R = R₀ * (1 + α * Δt) где: R₀ = 4,25 Ом (при 0 °C) α (температурный коэффициент сопротивления для алюминия) ≈ 0,0043 1/°C Δt = 200 °C
R = 4,25 * (1 + 0,0043 * 200) R = 4,25 * (1 + 0,86) = 4,25 * 1,86 ≈ 7,905 Ом
Ответ: R ≈ 7,91 Ом
4. Сопротивление вольфрамовой нити накаливания в холодном состоянии равно 60 Ом, при полном накале её сопротивление равно 636 Ом. Определите температуру накала нити.
Формула: R = R₀ * (1 + α * Δt) где: R = 636 Ом R₀ = 60 Ом α (для вольфрама) ≈ 0,0045 1/°C
Решим уравнение: 636 = 60 * (1 + 0,0045 * Δt) 636 / 60 = 1 + 0,0045 * Δt 10,6 = 1 + 0,0045 * Δt 0,0045 * Δt = 9,6 Δt = 9,6 / 0,0045 ≈ 2133 °C
Ответ: ≈ 2133 °C
5. Нихромовая спираль нагревательного элемента должна иметь сопротивление 30 Ом при температуре 900 С. Какой длины нужно взять проволоку при комнатной температуре (20 °С), чтобы изготовить такую спираль, если площадь поперечного сечения проволоки равна 2,96 мм2? Температурный коэффициент сопротивления нихрома равен 0,0001 К.
Формула сопротивления: R = ρ * l / S Из неё: l = R * S / ρ
Но сопротивление при 900 °C (R₉₀₀) = 30 Ом, а нам нужно найти длину при комнатной температуре (20 °C). Сначала найдём сопротивление проволоки при 20 °C:
R₂₀ = R₉₀₀ / (1 + α * Δt) α = 0,0001 1/°C Δt = 900 - 20 = 880 °C R₂₀ = 30 / (1 + 0,0001 * 880) = 30 / (1 + 0,088) = 30 / 1,088 ≈ 27,57 Ом
Теперь найдём длину: Площадь S = 2,96 мм² = 2,96 * 10⁻⁶ м² Удельное сопротивление нихрома ρ ≈ 1,1 * 10⁻⁶ Ом·м
l = R * S / ρ = 27,57 * 2,96 * 10⁻⁶ / (1,1 * 10⁻⁶) ≈ 74,2 м
Ответ: ≈ 74,2 м