Номер 4, страница 13 - гдз по физике 11 класс учебник Касьянов

Вопросы. § 4. Закон Ома для однородного проводника (участка цепи). Глава 1. Постоянный электрический ток - номер 4, страница 13.

4. Что такое вольт-амперная характеристика проводника?

Что такое вольт-амперная характеристика проводника?

Вольт-амперная характеристика (сокращенно ВАХ) — это зависимость силы тока $I$, протекающего через элемент электрической цепи (в данном случае, проводник), от электрического напряжения $U$ на концах этого элемента. Эта характеристика является одной из фундаментальных для любого электротехнического устройства и позволяет судить о его свойствах.

ВАХ обычно представляют в виде графика, где по оси абсцисс (горизонтальной) откладывают напряжение $U$ (в вольтах), а по оси ординат (вертикальной) — силу тока $I$ (в амперах). Вид этого графика определяет электрические свойства проводника.

Для анализа ВАХ используют закон Ома для участка цепи, который устанавливает связь между силой тока, напряжением и сопротивлением:

$I = \frac{U}{R}$

где $R$ — сопротивление проводника. Из этой формулы видно, что сопротивление в любой точке характеристики можно определить как отношение напряжения к силе тока: $R = \frac{U}{I}$.

В зависимости от вида ВАХ проводники делят на две большие группы:

1. Линейные (или омические) проводники. Это проводники, которые подчиняются закону Ома, то есть их сопротивление $R$ является постоянной величиной и не зависит от приложенного напряжения или протекающего тока. Вольт-амперная характеристика таких проводников представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Угол наклона этой прямой к оси напряжения характеризует проводимость проводника $G = \frac{1}{R}$. Чем круче идет график, тем меньше сопротивление. К таким проводникам относятся металлические проводники (например, медные, алюминиевые) и резисторы при условии, что их температура остается постоянной.

2. Нелинейные (или неомические) проводники. Это проводники, чье сопротивление $R$ изменяется в зависимости от приложенного напряжения или силы тока. Их ВАХ представляет собой кривую линию. Для них закон Ома в простой форме не выполняется. Примерами нелинейных элементов являются:

   • Лампа накаливания: при увеличении напряжения нить накала разогревается, ее сопротивление растет, и рост тока замедляется. ВАХ такой лампы — это кривая, изгибающаяся в сторону оси напряжений.

   • Полупроводниковый диод: его сопротивление сильно зависит от полярности напряжения. При прямом включении ток резко возрастает после некоторого порогового напряжения, а при обратном включении ток очень мал. Его ВАХ сильно асимметрична.

   • Термисторы, варисторы, фоторезисторы: их сопротивление зависит от температуры, напряжения, освещенности соответственно, что приводит к нелинейным ВАХ.

Таким образом, вольт-амперная характеристика является "паспортом" проводника, полностью описывающим его поведение в электрической цепи.

Ответ: Вольт-амперная характеристика (ВАХ) — это зависимость силы тока в проводнике от приложенного к нему напряжения. Она может быть представлена в виде графика и показывает, является ли сопротивление проводника постоянным (линейная ВАХ, подчиняется закону Ома) или оно изменяется в зависимости от напряжения и тока (нелинейная ВАХ).