Задачи по теме Электрические явления 8 класс

2. Электрический ток. Закон Ома для участка цепи. Соединение проводников. Тепловое действие тока. Работа и мощность тока.

[pic]

З [pic] адача 1. Цепь состоит из трех последовательно соединенных проводников, подключенных к источнику с напряжением 24 В. Сопротивление первого проводника 4 Ом, второго 6 Ом, и напряжение на концах третьего 4 В. Найдите силу тока в цепи, сопротивление третьего проводника и напряжение на концах первого и второго проводников.

Решение

Шаг 1. Работа над текстом задачи. Перевод условия задачи в представления.

1. Изобразим участок цепи, состоящий из трех последовательно соединенных проводников

[pic]

2. По условию задачи общее напряжение в цепи 24 В. Сопротивление первого проводника 4 Ом, второго 6 Ом, и напряжение на концах третьего 4 В. Изобразим вольтметры, подключенные к различным участкам цепи для измерения этих напряжений.

[pic]

Шаг 2. Система определений, раскрывающих физические понятия познавательной ситуации:

[pic]

электрическая цепь – совокупность соединенных друг с другом источников электрической энергии и потребителей, предназначенных для протекания электрического тока;

схема электрической цепи – чертеж, на котором изображается электрическая цепь, каждый элемент цепи изображают отдельным общепринятым символом;

последовательное соединение проводников – соединение, при котором проводники включаются в цепь последовательно один за другим, без разветвлений проводов между ними;

напряжение ( [pic] ) – это физическая величина, которая показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении заряда из одной точки в другую;

сопротивление ( [pic] ) – это физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать протеканию тока в этом проводнике;

сила тока ( [pic] ) – это физическая величина, численно равная величине электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника в единицу времени.

Шаг 3. Реконструкция текста: последовательность учебно-поисковых действий, открывающих смысловую часть задачи.

Представим схему электрической цепи в виде модели.

[pic]

Шаг 4.Математическая модель решения

[pic]

Дано:

[pic]

[pic] [pic]

[pic]

[pic] [pic] [pic] [pic] [pic]

[pic]

Напряжение при последовательном соединении равно сумме напряжений

[pic] [pic]

[pic] [pic] [pic] [pic]

[pic]

[pic] [pic] [pic] Сопротивление при последовательном соединении равно сумме сопротивлений

[pic] [pic] По закону Ома для участка цепи

4) При последовательном соединении сила тока одинакова

[pic] [pic]

[pic] 5) Воспользуемся законом Ома для участка цепи

[pic] [pic] [pic] [pic]

[pic]

[pic] [pic] [pic]

[pic] [pic]

Аналогично

[pic] [pic] [pic]

[pic] Ответ:

[pic] З [pic] адача 3. Как изменится сопротивление цепи, изображенной

на рисунке, при замыкании ключа К?

1) уменьшится 2) увеличится 3) не изменится

4 [pic] ) уменьшится или увеличится в зависимости от соотношения между сопротивлениями [pic] и [pic]

/Решение.

Шаг 1. Работа над текстом задачи. Перевод условия задачи в представления.

[pic] Преобразуем схему электрической цепи в эквивалентную. Становится очевидным, что проводники соединены параллельно.

[pic]

Шаг 2. Система определений, раскрывающих физические понятия познавательной ситуации:

[pic]

параллельное соединение проводников – соединение, при котором проводники включаются в цепь к одной и той же паре точек, провода разветвляются;

сопротивление ( [pic] ) – это физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать протеканию тока в этом проводнике.

1 [pic] . При разомкнутом ключе К. ток потечет через проводник [pic]

[pic] [pic]

2 [pic] [pic] . Рассмотрим ситуацию, когда ключ замкнут. Представим схему электрической цепи в виде модели.

[pic]

3. Преобразуем схему электрической цепи в эквивалентную:

[pic] [pic]

[pic]

С [pic] опротивление проводника прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально площади поперечного сечения. Становится очевидным, что при замыкании ключа площадь поперечного сечения увеличилась, следовательно, сопротивление цепи уменьшилось.

[pic] [pic]

Ответ: при замыкании ключа сопротивление цепи уменьшилось.

[pic] [pic]

[pic] Задача 4. Два резистора присоединены последовательно к источнику тока. Какая из диаграмм правильно отражает соотношение мощностей тока на этих резисторах?

[pic]

Решение.

Шаг 1. Система определений, раскрывающих физические понятия познавательной ситуации:

[pic]

диаграмма - графическое представление данных, позволяющее быстро оценить соотношение нескольких величин; представляет собой геометрическое символьное изображение информации;

мощность тока – физическая величина, равная отношению работы тока ко времени; мощность характеризует быстроту выполнения работы электрическим током.

Шаг 2. Реконструкция текста: последовательность учебно-поисковых действий, открывающих смысловую часть задачи.

[pic] Выделим участок цепи, состоящий из двух резисторов. Представим схему электрической цепи в виде модели.

[pic]

Шаг 3.Математическая модель решения.

Дано:

[pic] [pic]

[pic]

Решение.

[pic] [pic]

[pic] [pic] Мощность тока равна
Запишем выражение для каждого резистора

[pic] [pic] [pic] [pic] [pic] 3) Найдем отношение

[pic] Это отношение соответствует диаграмме 4

Ответ: 4.

[pic] Задача 5. При измерении силы тока через резистор и напряжения на нем получена таблица, и на основании ее построен график с учетом погрешностей (размер точек на графике) измерения силы тока и напряжения (см. рис.) Какой вывод о сопротивлении проводника можно сделать?

1) Значение сопротивления проводника меняется с изменением напряжения.

2) Сопротивление постоянно и равно 1,9 Ом.

3) Сопротивление постоянно и равно 2 Ом.

4 [pic] ) Сопротивление постоянно и равно 2,1 Ом.

[pic]

Решение.

Шаг 1. Система определений, раскрывающих физические понятия познавательной ситуации:

[pic]

график зависимости силы тока от напряжения - это наглядное изображение, отражающее зависимость между ними;

сопротивление ( [pic] ) – это физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать протеканию тока в этом проводнике; сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, обратно пропорционально площади поперечного сечения и зависит от вещества, из которого он изготовлен;

сила тока ( [pic] ) – это физическая величина, численно равная величине электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника в единицу времени;

закон Ома для участка цепи – сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна сопротивлению.

1. По условию задачи при измерении силы тока через резистор и напряжения на нем получена таблица, и на основании ее построен график с учетом погрешностей измерения силы тока и напряжения по экспериментальным точкам, представленным в таблице.

[pic]

Из графика видно, что при увеличении напряжения сила тока возрастает (зависимость прямо пропорциональная).

2. На графике все точки сгруппировались вблизи прямой линии. Почему её построили именно так? Во-первых, она проходит через «контрольную» точку ноль-ноль.

[pic] В [pic] о-вторых, по закону Ома зависимость силы тока от напряжения прямо пропорциональная:

[pic]

В-третьих, линия проведена «посередине», чтобы количество точек по разные стороны от неё было равным. В результате проведённая линия усреднила значения, соответствующие каждой отдельной точке. Соответственно, линия усреднила погрешности, влиявшие на измерения.

Полученная на графике линия – усредненная прямая.

3. Выделим на графике точку, соответствующую напряжению 2,5 В. Зафиксируем силу тока при этом напряжении.

[pic]

Шаг 3.Математическая модель решения.

Дано:

[pic]

Решение.

[pic]

Определим сопротивление проводника.

По закону Ома для участка цепи:

[pic] [pic] [pic]

[pic]

[pic] Ответ: