Изучение закона Ома для участка цепи

Цель работы: установить зависимость между силой тока, напряжением и сопротивлением участка цепи (закон Ома для участка цепи). 

 

Оборудование: макетная плата, вольтметр, амперметр; резисторы 10 Ом, 20 Ом, 30 Ом; переменный резистор сопротивлением в пределах 100 – 1000 Ом; лампа МН 6,3 В; 0,3А; источник питания 4 – 6 В; соединительные провода 6 шт.

 

Теоретическое обоснование. Между тремя электрическими величинами – силой тока I, напряжением U и сопротивлением R  существует такая связь: 

I =    , где

I - сила тока, [А]

U – напряжение, [В]

R – сопротивление, [ Ом].

Эта связь установлена в 1827 году немецким ученым Георгом Омом и называется законом Ома для участка цепи.

Сила тока I прямо пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению участка R.

Условно можно сказать, что напряжение помогает току, а сопротивление мешает.

Из закона Ома выводятся формулы для вычисления:

напряжения

сопротивления

Закон Ома – один из основных законов электродинамики. Его знание необходимо для понимания разнообразных процессов, протекающих в электрических цепях.

 

Вопросы для самоконтроля по теории.

1. Что такое сила тока?

2. Что такое напряжение?

3. Что такое сопротивление?

4. Как связаны между собой на участке цепи сила тока, напряжение и сопротивление?

5. Вспомните, как измерить силу тока и напряжения на участке цепи?

6. Как включается в электрическую цепь амперметр и вольтметр?

Практическая работа

Задание 1

Установите связь между силой тока, напряжением и сопротивлением на участке цепи.

Результаты измерений занесите в табл. 1.

                                                                                                      Таблица 1

№ опыта	Сопротивление R, Ом	Напряжение U, В	Сила тока I, А
1
2
3

 

1. Соберите цепь по рисунку, используя резистор R1 сопротивлением

10 Ом.

 

 

2. Включите цепь и снимите показания измерительных приборов.

3. Вместо резистора R1 поочередно включите резисторы R2 = 20 Ом и R3 = 30 Ом. Каждый раз снимите показания приборов.

4. Для каждого случая вычислите отношение напряжения к сопротивлению участка цепи .

  5. Для каждого опыта сравните вычисленное отношение и измеренную силу тока в цепи I.

Сделайте вывод, запишите его словесно и математически. Что вы измеряли и какой получен результат?

6. Сравните Ваш вывод с законом, сформулированным Г.Омом для участка цепи.

Задание 2

Определите сопротивление участка цепи по закону Ома. Результаты измерений и вычислений занесите в табл. 2.

1. Соберите цепь по рисунку. В качестве участка R возьмите поочередно резисторы сопротивлениями 10 Ом, 20 Ом, 30 Ом.

2. По показаниям приборов вычислите сопротивления этих резисторов.                                                                                              

  Таблица 2

№ опыта	Сила тока I, А	Напряжение U, В	Сопротивление R, Ом
1
2
3

 

Задание 3

Определите напряжение на участке цепи по Закону Ома. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу 3.

1. В схеме к заданию 1 и 2 отключите вольтметр и вместо участка R поочередно включайте резисторы 10 Ом, 20 Ом, 30 Ом.

2. Зная сопротивление участка по надписи на резисторе и силу тока по показанию амперметра, по закону Ома для участка цепи вычислите ожидаемое напряжение.

3. Ваши расчеты проверьте экспериментально, подключив вольтметр к участку R.

4. Сделайте вывод о том, как на основании закона Ома можно вычислить напряжение на участке цепи.

                                                                                                     Таблица 3

№ опыта	R, Ом	I, А	U, В
1
2
3

 

Контрольные вопросы

1. Через медный провод пропускают электрический ток. Выберите правильное утверждение:

а) сопротивление провода прямо пропорционально приложенному напряжению.

б) сила тока обратно пропорциональна приложенному напряжению

в) если провод укоротить, его сопротивление уменьшится.

2. К стальному проводу приложено некоторое постоянное напряжение. Выберите правильное утверждение:

а) если напряжение уменьшить в три раза, сила тока увеличится в три раза

б) если провод укоротить, его сопротивление увеличится

в) если стальной провод такой же длины, но большего диаметра, сила тока увеличится.

3. Является ли молния электрическим током?

4. Ток в электрическом паяльнике 50 мА. Какое количество электричества пройдет через паяльник за 4 мин.?

5. Почему тепловое движение в проводнике не может быть названо электрическим током?

6. Чему равно сопротивление 200 м медного провода сечением 2 мм²?

7. К концам медного и алюминиевого провода одинаковых размеров приложены одинаковые напряжения. Одинаковы ли силы тока в них?

8. Определите напряжение на концах стального проводника длиной 140 см и площадью поперечного сечения 0,2 мм²,  в котором сила тока 250 мА.

9. Определите силу тока, проходящего по алюминиевому проводнику длиной 200 м и сечением 0,5мм², при напряжении 36 В.

 

 

 

Лабораторная работа №5