Номер 875, страница 115 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

875. На рисунке 98 приведены графики зависимости силы тока, идущего через фоторезистор, от приложенного напряжения. Какой график относится к освещённому фоторезистору и какой к находящемуся в темноте? Применим ли закон Ома к данному фоторезистору и при каких условиях? Во сколько раз сопротивление освещённого фоторезистора меньше затемнённого?

Рис. 98

Какой график относится к освещённому фоторезистору и какой к находящемуся в темноте?

Сопротивление фоторезистора — полупроводникового прибора — уменьшается при увеличении интенсивности падающего на него света. Согласно закону Ома для участка цепи, сопротивление $R$ можно выразить через напряжение $U$ и силу тока $I$ как $R = U/I$.
На графике зависимости силы тока от напряжения $I(U)$ сопротивление обратно пропорционально тангенсу угла наклона графика к оси напряжения. Чем больше угол наклона (чем круче идет график), тем больше сила тока при одном и том же напряжении, и, следовательно, тем меньше сопротивление.
График 2 имеет больший угол наклона по сравнению с графиком 1. Это означает, что сопротивление, соответствующее графику 2 ($R_2$), меньше сопротивления, соответствующего графику 1 ($R_1$).
Таким образом, так как при освещении сопротивление фоторезистора уменьшается, график 2 соответствует освещённому фоторезистору, а график 1 — фоторезистору в темноте.

Ответ: график 2 относится к освещённому фоторезистору, а график 1 — к находящемуся в темноте.

Применим ли закон Ома к данному фоторезистору и при каких условиях?

Закон Ома для участка цепи ($I = U/R$) гласит, что сила тока прямо пропорциональна напряжению при постоянном сопротивлении. Графически эта зависимость представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат.
На представленном рисунке обе вольт-амперные характеристики (графики 1 и 2) являются прямыми линиями, выходящими из начала координат. Это означает, что для каждого конкретного состояния (в темноте или на свету) сопротивление фоторезистора остается постоянным и не зависит от приложенного напряжения.
Следовательно, закон Ома для данного фоторезистора применим, но при условии, что его освещённость не изменяется.

Ответ: да, закон Ома применим при условии постоянной освещённости фоторезистора.

Во сколько раз сопротивление освещённого фоторезистора меньше затемнённого?

Дано:

Найти:

Решение:

Сопротивление проводника определяется по закону Ома: $R = U/I$.
Для определения сопротивлений $R_1$ и $R_2$ выберем на графиках удобную точку по напряжению. Пусть одно деление (клетка) по оси напряжения $U$ равно $U_0$, а по оси тока $I$ — $I_0$.
Возьмём на оси напряжений значение $U = 4U_0$.
Для графика 1 (в темноте) этому напряжению соответствует сила тока $I_1 = 1I_0$.
Тогда сопротивление затемнённого фоторезистора:
$R_1 = \frac{U}{I_1} = \frac{4U_0}{1I_0} = 4 \frac{U_0}{I_0}$
Для графика 2 (освещённый) напряжению $U = 4U_0$ соответствует сила тока $I_2 = 2I_0$.
Тогда сопротивление освещённого фоторезистора:
$R_2 = \frac{U}{I_2} = \frac{4U_0}{2I_0} = 2 \frac{U_0}{I_0}$
Теперь найдём искомое отношение сопротивлений:
$k = \frac{R_1}{R_2} = \frac{4 \frac{U_0}{I_0}}{2 \frac{U_0}{I_0}} = \frac{4}{2} = 2$
Это означает, что сопротивление затемнённого фоторезистора в 2 раза больше сопротивления освещённого, или, что то же самое, сопротивление освещённого в 2 раза меньше затемнённого.

Ответ: сопротивление освещённого фоторезистора в 2 раза меньше, чем сопротивление затемнённого.