Страница 119 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

1. Что такое электрическая цепь?

1. Электрическая цепь — это совокупность устройств, соединенных между собой проводниками таким образом, что они образуют замкнутый путь для электрического тока. Для того чтобы в цепи существовал электрический ток, она должна содержать источник электрической энергии и быть замкнутой.

Простейшая электрическая цепь состоит из следующих основных элементов:

Источник тока — это элемент, создающий и поддерживающий разность потенциалов (напряжение), необходимую для движения заряженных частиц. Источник преобразует какой-либо вид энергии (химическую, механическую, световую) в электрическую. Примерами являются батарейки, аккумуляторы, генераторы.

Приёмник (или потребитель) электрической энергии — это устройство, которое использует электрическую энергию для выполнения полезной работы, преобразуя её в другие виды энергии, например, в световую (лампа), тепловую (нагреватель) или механическую (электродвигатель).

Соединительные провода — это проводники, которые связывают все элементы цепи в единое целое, обеспечивая путь для протекания электрического тока.

Замыкающие и размыкающие устройства (ключи, выключатели) — это компоненты, позволяющие управлять цепью, то есть замыкать или размыкать её для включения или выключения тока.

Таким образом, электрическая цепь представляет собой систему, в которой энергия от источника передается к потребителям с помощью электрического тока.

Ответ: Электрическая цепь — это совокупность соединенных между собой источника тока, потребителей электрической энергии и соединительных проводов, образующих замкнутый путь для протекания электрического тока.

2. Из каких частей состоит электрическая цепь?

1. Что такое электрическая цепь?

Электрическая цепь — это совокупность устройств и объектов, образующих замкнутый путь для электрического тока. Она предназначена для того, чтобы производить, передавать и использовать электрическую энергию. Для существования тока в цепи необходимо наличие источника тока, который создает и поддерживает разность потенциалов (напряжение), и замкнутого контура из проводников, соединяющего источник с потребителем.

Ответ: Электрическая цепь — это замкнутый путь для электрического тока, состоящий из источника тока, потребителей и соединительных элементов.

2. Из каких частей состоит электрическая цепь?

Простейшая электрическая цепь состоит из четырех основных частей. Во-первых, это источник тока (например, батарейка, аккумулятор, генератор), который создает электрическое напряжение. Во-вторых, это потребитель или нагрузка (например, лампа, электродвигатель, резистор), который использует электрическую энергию, преобразуя ее в другой вид энергии. В-третьих, это соединительные провода, которые обеспечивают путь для течения тока между элементами цепи. В-четвертых, это замыкающие и размыкающие устройства (выключатель, кнопка, рубильник), которые позволяют управлять потоком тока, то есть включать и выключать цепь. В более сложных цепях могут также присутствовать измерительные и защитные приборы.

Ответ: Электрическая цепь состоит из источника тока, потребителя, соединительных проводов и управляющего устройства (выключателя).

3. Приведите примеры проводников — потребителей.

Под "проводником-потребителем" понимается компонент электрической цепи, который является потребителем электроэнергии и чье действие основано на свойствах материала-проводника. Примерами таких компонентов являются: нить накаливания в электрической лампочке, которая представляет собой тонкий проводник (из вольфрама) с высоким сопротивлением, раскаляющийся до свечения при прохождении тока; нагревательный элемент (ТЭН) в бытовых приборах (чайник, утюг, обогреватель), представляющий собой спираль из проводящего сплава (например, нихрома), который эффективно преобразует электрическую энергию в тепловую; обмотка электродвигателя или электромагнита, состоящая из витков медного провода (проводника), создающая магнитное поле при прохождении тока.

Ответ: Примеры проводников-потребителей: нить накаливания в лампе, нагревательный элемент в утюге или чайнике, обмотка электродвигателя.

3. Приведите примеры проводников — потребителей электрической энергии.

3. Проводники-потребители электрической энергии — это любые устройства или элементы электрической цепи, которые проводят электрический ток и при этом преобразуют электрическую энергию в другие формы энергии, такие как тепловая, световая, механическая или химическая. По сути, это любая нагрузка в цепи.

Примеры таких проводников-потребителей:

• Нить накала в лампочке. Это проводник из вольфрама, который при прохождении тока раскаляется и преобразует электрическую энергию в световую и тепловую.
• Нагревательный элемент (ТЭН). В таких приборах, как электрочайник, обогреватель или утюг, используется проводник с высоким сопротивлением (часто из сплава нихром). Он эффективно преобразует электрическую энергию в тепло.
• Обмотка электродвигателя. Это катушка из медного провода (проводника), в которой протекающий ток создает магнитное поле, приводящее в движение ротор. Таким образом, электрическая энергия преобразуется в механическую энергию вращения.
• Резистор. Это элемент, основной функцией которого является оказание сопротивления току. Он является проводником и рассеивает электрическую энергию в виде тепла.

Ответ: Примерами проводников-потребителей электрической энергии являются нить накала в лампе, нагревательный элемент в электрочайнике или обогревателе, обмотки электродвигателя, резисторы в электронных схемах.

4. Фраза «электрическая цепь замкнута» означает, что создан непрерывный, сплошной путь для движения электрических зарядов (электрического тока).

Чтобы ток мог протекать, цепь должна образовывать замкнутый контур. Этот контур должен включать в себя источник тока (например, батарею или розетку) и потребителя (например, лампочку), соединенных проводниками. Замыкающим устройством, таким как выключатель или кнопка, можно управлять целостностью цепи. Когда выключатель находится в положении «включено», он соединяет провода, замыкая цепь. Это позволяет заряженным частицам (например, электронам в металлах) двигаться от одного полюса источника к другому через все элементы цепи.

Если же в цепи есть разрыв (выключатель в положении «выключено», обрыв провода, перегоревшая нить лампы), то цепь называют разомкнутой. В разомкнутой цепи нет сплошного пути, и ток течь не может.

Ответ: «Электрическая цепь замкнута» означает, что создан сплошной, непрерывный контур, по которому может протекать электрический ток от источника к потребителю и обратно.

4. Что значит «электрическая цепь замкнута»?

3. Проводники и потребители электрической энергии — это ключевые, но функционально различные элементы электрической цепи.

Проводники — это материалы, которые обладают способностью хорошо проводить электрический ток. Это свойство обусловлено наличием в их структуре свободных носителей заряда (например, свободных электронов в металлах). Основная функция проводников в цепи — соединять источник тока с потребителями, обеспечивая путь для движения зарядов с минимальным сопротивлением и потерями энергии.

Примеры проводников: любые металлы (медь, алюминий, серебро, железо), графит, растворы и расплавы электролитов (соли, кислоты, щелочи), плазма.

Потребители электрической энергии (также называемые нагрузкой) — это устройства, которые предназначены для преобразования электрической энергии в другие виды энергии, необходимые человеку: световую, тепловую, механическую, звуковую и т.д.

Примеры потребителей:

- Электрическая лампа (преобразует в световую и тепловую энергию).

- Электродвигатель (преобразует в механическую энергию).

- Нагревательные приборы, такие как чайник или утюг (преобразуют в тепловую энергию).

- Динамики и наушники (преобразуют в звуковую энергию).

- Компьютер или телевизор (преобразуют энергию в свет, звук и тепло).

Ответ: Проводники (например, медные провода) необходимы для передачи электрического тока, а потребители (например, электрическая лампа) используют этот ток, преобразуя электрическую энергию в другие формы (свет, тепло и т.д.).

4. Выражение «электрическая цепь замкнута» означает, что создан непрерывный и целостный путь для протекания электрического тока. Чтобы ток мог существовать, заряженные частицы должны иметь возможность беспрепятственно двигаться по кругу, от одного полюса источника тока к другому.

Замкнутая цепь представляет собой такой завершенный контур. Он обязательно включает в себя источник тока (например, батарейку), который создает электрическое поле и движущую силу для зарядов, и соединенные с ним проводниками потребители энергии (нагрузку). Важным элементом является замыкающее устройство (ключ, выключатель), которое в замкнутой цепи находится в положении «включено», физически соединяя проводники и не создавая разрыва.

Таким образом, если цепь замкнута, то от положительного полюса источника через все элементы цепи к отрицательному полюсу существует непрерывный проводящий путь.

Ответ: «Электрическая цепь замкнута» значит, что все ее элементы соединены в единый непрерывный контур, по которому может течь электрический ток.

5. Электрический ток в цепи прекращается при размыкании ключа, потому что нарушается основное условие его существования — непрерывность (замкнутость) цепи.

Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц. Для поддержания этого движения необходим замкнутый проводящий контур. Ключ или выключатель — это устройство, специально созданное для того, чтобы этот контур можно было легко и безопасно разрывать.

Когда мы размыкаем ключ, мы создаем в цепи физический разрыв. Этот разрыв заполняется воздухом. Воздух, в отличие от металлов, является диэлектриком — веществом с очень малым количеством свободных носителей заряда. Его электрическое сопротивление в обычных условиях колоссально. Этот воздушный зазор становится непреодолимым препятствием для заряженных частиц. Электрическое поле источника тока не в силах заставить заряды "перепрыгнуть" через этот разрыв, поэтому их упорядоченное движение по всей длине цепи мгновенно останавливается.

Ответ: При размыкании ключа в цепи создается разрыв, заполненный воздухом, который является изолятором. Это прерывает непрерывный путь для движения зарядов, и электрический ток прекращается.

5. Почему при размыкании ключа электрический ток в цепи прекращается?

5. Электрический ток представляет собой упорядоченное (направленное) движение свободных заряженных частиц, например, электронов в металлическом проводнике. Для того чтобы этот ток мог существовать в электрической цепи, необходимо выполнение двух ключевых условий:

1. Наличие источника тока (например, батареи или генератора), который создает и поддерживает разность потенциалов (напряжение) и, как следствие, электрическое поле в проводниках.
2. Наличие замкнутого контура, то есть непрерывного пути, по которому могут двигаться заряженные частицы.

Ключ в электрической цепи является устройством, предназначенным для замыкания или размыкания этого контура. Когда ключ замкнут, он обеспечивает непрерывность проводящего пути. Электрическое поле, создаваемое источником, заставляет свободные заряды двигаться по этому замкнутому пути, и в цепи течет ток.

При размыкании ключа в цепи образуется физический разрыв. Этот разрыв обычно заполнен воздухом, который является очень плохим проводником электричества — диэлектриком (или изолятором). В воздухе практически отсутствуют свободные заряженные частицы, способные переносить заряд. Электрическое сопротивление воздушного промежутка чрезвычайно велико.

В результате этого разрыва замкнутый путь для движения зарядов нарушается. Цепь становится разомкнутой. Электроны больше не могут свободно перемещаться от одного полюса источника тока к другому через всю цепь. Даже при наличии напряжения на концах разомкнутой цепи, заряды не могут преодолеть изоляционный барьер, созданный воздушным промежутком. Следовательно, упорядоченное движение зарядов по всей длине цепи прекращается, что и означает прекращение электрического тока.

Ответ: При размыкании ключа электрическая цепь перестает быть замкнутой. Образуется разрыв, заполненный воздухом, который является изолятором и обладает огромным сопротивлением. Поскольку для протекания тока необходим непрерывный замкнутый путь для движения заряженных частиц, нарушение этого пути приводит к прекращению тока в цепи.

УПРАЖНЕНИЕ 26

1. Как объяснить возникновение электрического тока в цепи?

1. Электрический ток – это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Для возникновения и поддержания электрического тока в цепи необходимо одновременное выполнение трех основных условий.

Во-первых, необходимо наличие свободных носителей заряда в проводнике. Это частицы, которые не связаны прочно с атомами или молекулами вещества и могут свободно перемещаться по всему его объему.

• В металлах носителями заряда являются свободные электроны.
• В растворах и расплавах электролитов (солей, кислот, щелочей) — положительные и отрицательные ионы.
• В ионизированных газах — свободные электроны и ионы обоих знаков.

В отсутствие внешних сил эти частицы движутся хаотично, и их движение не создает направленного потока заряда.

Во-вторых, для создания упорядоченного движения зарядов необходимо наличие электрического поля в проводнике. Именно электрическое поле создает силу, действующую на заряженные частицы и заставляющую их двигаться в определенном направлении. На положительные заряды сила действует в направлении вектора напряженности поля, а на отрицательные — в противоположном направлении. Это направленное движение и есть электрический ток.

В-третьих, для поддержания тока в течение длительного времени цепь должна быть замкнутой и содержать источник тока.

• Источник тока (например, батарейка, аккумулятор, генератор) выполняет работу по разделению зарядов. Внутри источника действуют так называемые сторонние силы (неэлектрической природы), которые перемещают заряды против сил электрического поля. В результате на полюсах источника создается и поддерживается разность потенциалов (напряжение).
• Замкнутая цепь обеспечивает непрерывный путь для движения зарядов. Когда источник подключается к внешней цепи, созданное им электрическое поле заставляет заряды двигаться от одного полюса к другому. Чтобы ток был постоянным, заряды должны вернуться к исходной точке, пройдя через источник, где сторонние силы снова "перезарядят" их энергией. Если цепь разомкнуть, поле исчезает, и ток прекращается.

Таким образом, возникновение тока в цепи — это результат совместного действия всех перечисленных факторов: источник тока создает в замкнутой цепи электрическое поле, которое упорядочивает движение свободных носителей заряда.

Ответ: Возникновение электрического тока в цепи объясняется наличием в проводниках свободных заряженных частиц, которые приходят в упорядоченное движение под действием электрического поля. Это поле создается и поддерживается источником тока, который обеспечивает разность потенциалов в замкнутой электрической цепи.

2. Покажите стрелками направление электрического тока в электрической цепи, схема которой изображена на рисунке 69. Из каких элементов состоит эта цепь?

Покажите стрелками направление электрического тока в электрической цепи, схема которой изображена на рисунке 69.

Согласно общепринятому соглашению, за направление электрического тока в цепи принимают направление упорядоченного движения положительно заряженных частиц. Во внешней части цепи, то есть вне источника тока, электрический ток течет от положительного полюса (+) источника к его отрицательному полюсу (−).

Таким образом, на схеме электрической цепи направление тока следует указывать стрелками, идущими от положительного вывода источника (обычно изображается длинной тонкой линией), далее по проводам через все элементы (например, замкнутый ключ и лампу), и к отрицательному выводу источника (короткая толстая линия).

Ответ: Электрический ток в цепи направлен от положительного полюса источника тока к отрицательному.

Из каких элементов состоит эта цепь?

Стандартная простейшая электрическая цепь, как правило, включает в себя четыре основных компонента:

1. Источник тока – элемент, который создает и поддерживает разность потенциалов для движения зарядов. Примером может служить гальванический элемент или батарея. На схеме он обозначается набором короткой и длинной параллельных линий.

2. Потребитель электрической энергии (нагрузка) – устройство, которое преобразует электрическую энергию в другие виды энергии (световую, тепловую, механическую). Примером является электрическая лампа, которая на схеме обычно обозначается кружком с крестиком внутри.

3. Замыкающее/размыкающее устройство – компонент, который позволяет управлять током в цепи, замыкая или размыкая её. Примером является ключ или выключатель, который на схеме изображается в виде разрыва в цепи с подвижным контактом.

4. Соединительные провода – проводники, которые физически соединяют все элементы цепи в единый замкнутый контур, обеспечивая путь для протекания тока. На схемах изображаются сплошными линиями.

Ответ: Электрическая цепь состоит из источника тока, потребителя (нагрузки), замыкающего устройства (ключа) и соединительных проводов.