1. В чем различие движения свободных электронов в металлическом проводнике в двух случаях: когда он присоединен к полюсам источника и когда он отсоединен от источника?
2. Обладает ли проводник электрическим сопротивлением, когда по нему не идет ток? Ответ пояснить.
Нет! Проводник не обладает электрическим сопротивлением, когда по нему не идет ток. Это объясняется природой электрического сопротивления.
Электрическое сопротивление проводника - свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока.
Физическая сущность сопротивления металлических проводников объясняется следующим образом: свободные электроны при движении по проводнику на своем пути встречаются с другими свободными электронами, входящими в систему атомов, и отталкиваются от них. Вследствие чего, электроны непрерывно меняют направление своего движения, проталкиваясь сквозь решетку из бесчисленного количества атомов и электронов.
3. Внешние размеры сплошного медного стержня и медной трубки одинаковы. Какое из этих тел имеет большее электрическое сопротивление? Ответ пояснить.
Из формулы сопротивления электронов известно, что
r = pL/S ,где:
r — сопротивление проводника, [Ом]
L—длина проводника, [м]
S — площадь поперечного сечения проводника, [мм2]
p - коэффициент, характеризующий свойства материала проводника и называемый удельным сопротивлением, [ Ом·мм²/м].
Следовательно сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника, а значит в медном стержне сопротивление меньше, чем сопротивление в медной трубке. Так как площадь поперечного сечения в медном стержне больше площади поперечного сечения медной трубки.
4. Когда вы открываете водопроводный кран, обычно сразу же начинает течь вода. Почему вам не приходится ждать, пока вода дойдет от вентиля до отверстия крана? Не так ли обстоит дело, когда проводник подключают к клеммам батареи?
Вода начинает течь сразу, потому что она уже находится в водопроводной трубе и её остается лишь течь с большей или меньшей силой(в зависимости от того, на сколько открыт кран). Когда проводник подключают к клеммам батареи электроны точно вода в водопроводном кране, принимают свое направление и движутся с определенной скоростью по проводнику. Значит мы можем сравнить поток воды из крана с потоком электронов в проводнике, подсоединенном к клеммам батареи.
5. Проведите аналогию между системой кровообращения и электрической цепью. Что играет роль "сердца" в электрической цепи и т.п.?
6. Могут ли медный и алюминиевый провода одной длины иметь одинаковое сопротивление? Объясните.
7. Как изменится сопротивление цепи, если сопротивление одного из резисторов в этой цепи:
а) увеличить;
б) уменьшить?
Зависит ли ответ от типа соединения проводников? Объясните.
8. Согласно формуле P = U^2/R , мощность, рассеиваемая резистором, должна уменьшаться с ростом сопротивления, а формула P = (I^2)R подразумевает обратное. Нет ли здесь противоречия? Объясните.
Нет. Это можно доказать математическим способом вычисления. Например: Выразим напряжение через формулу закона Ома для участка цепи U=IR, и используем это выражение для формулы P = U^2/R = (I^2)(R^2)/R = (I^2)R, то есть мы пришли ко второй формуле, где P = (I^2)R.
Когда проводник присоединен к источнику тока, то движение свободных электронов становится упорядоченным – направлено в одну сторону. Такое движение свободных электронов в металлическом проводнике называется электронным током.
А когда проводник отсоединён от источника, то свободные электроны хаотично двигаются в металлическом проводнике и скорость их движения определяется тепловым состоянием проводника. 2. Обладает ли проводник электрическим сопротивлением, когда по нему не идет ток? Ответ пояснить.
Нет! Проводник не обладает электрическим сопротивлением, когда по нему не идет ток. Это объясняется природой электрического сопротивления.
Электрическое сопротивление проводника - свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока.
Физическая сущность сопротивления металлических проводников объясняется следующим образом: свободные электроны при движении по проводнику на своем пути встречаются с другими свободными электронами, входящими в систему атомов, и отталкиваются от них. Вследствие чего, электроны непрерывно меняют направление своего движения, проталкиваясь сквозь решетку из бесчисленного количества атомов и электронов.
3. Внешние размеры сплошного медного стержня и медной трубки одинаковы. Какое из этих тел имеет большее электрическое сопротивление? Ответ пояснить.
Из формулы сопротивления электронов известно, что
r = pL/S ,где:
r — сопротивление проводника, [Ом]
L—длина проводника, [м]
S — площадь поперечного сечения проводника, [мм2]
p - коэффициент, характеризующий свойства материала проводника и называемый удельным сопротивлением, [ Ом·мм²/м].
Следовательно сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения проводника, а значит в медном стержне сопротивление меньше, чем сопротивление в медной трубке. Так как площадь поперечного сечения в медном стержне больше площади поперечного сечения медной трубки.
4. Когда вы открываете водопроводный кран, обычно сразу же начинает течь вода. Почему вам не приходится ждать, пока вода дойдет от вентиля до отверстия крана? Не так ли обстоит дело, когда проводник подключают к клеммам батареи?
Вода начинает течь сразу, потому что она уже находится в водопроводной трубе и её остается лишь течь с большей или меньшей силой(в зависимости от того, на сколько открыт кран). Когда проводник подключают к клеммам батареи электроны точно вода в водопроводном кране, принимают свое направление и движутся с определенной скоростью по проводнику. Значит мы можем сравнить поток воды из крана с потоком электронов в проводнике, подсоединенном к клеммам батареи.
5. Проведите аналогию между системой кровообращения и электрической цепью. Что играет роль "сердца" в электрической цепи и т.п.?
| Система кровообращения | Система электрической цепи |
| сердце | Источник тока (клеммы батареи) |
| кровь | Электрический ток |
| Кровеносные сосуды | Проводники |
6. Могут ли медный и алюминиевый провода одной длины иметь одинаковое сопротивление? Объясните.
Так как сопротивление проводника зависит не только от его длины, но и от коэффициента, характеризующего свойства материала проводника и называемого удельным сопротивлением, а так же от площади поперечного сечения, то возможно уровнять сопротивление этих проводников при помощи изменения поперечного сечения. Медь имеет сопротивление 0,0175 Ом·мм²/м, а алюминий 0,0271 Ом·мм²/м, что примерно в два раза больше меди. А значит уровнять сопротивление этих элементов возможно через увеличение площади поперечного сечения медного проводника.
Если же данные провода имеют одинаковую площадь поперечного сечения, то одинаковое сопротивление - не возможно. 7. Как изменится сопротивление цепи, если сопротивление одного из резисторов в этой цепи:
а) увеличить;
б) уменьшить?
Зависит ли ответ от типа соединения проводников? Объясните.
Ответ не зависит от типа соединения проводников,
При последовательном соединении:
R= R1 + R2 + R3.
При последовательном соединении:
R= R1 + R2 + R3.
При параллельном соединении:
R=R1R2/(R1+R2)
Для последовательного соединения и параллельного соединения, если сопротивление одного из резисторов в этой цепи: а) увеличить - сопротивление цепи увеличится
R=R1R2/(R1+R2)
Для последовательного соединения и параллельного соединения, если сопротивление одного из резисторов в этой цепи: а) увеличить - сопротивление цепи увеличится
б) уменьшить - сопротивление цепи уменьшится
8. Согласно формуле P = U^2/R , мощность, рассеиваемая резистором, должна уменьшаться с ростом сопротивления, а формула P = (I^2)R подразумевает обратное. Нет ли здесь противоречия? Объясните.
Нет. Это можно доказать математическим способом вычисления. Например: Выразим напряжение через формулу закона Ома для участка цепи U=IR, и используем это выражение для формулы P = U^2/R = (I^2)(R^2)/R = (I^2)R, то есть мы пришли ко второй формуле, где P = (I^2)R.
