Страница 243 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

24. При открывании дверцы холодильника загорается лампа, а при закрывании холодильника она гаснет. Начертите схему соответствующей электрической цепи.

Решение

Для того чтобы лампа в холодильнике загоралась при открывании дверцы и гасла при ее закрывании, необходима электрическая цепь, состоящая из источника тока, лампы и специального выключателя, которые соединены последовательно.

Выключатель в этой цепи должен работать по следующему принципу:

• Когда дверца холодильника закрыта, она механически нажимает на кнопку выключателя. Это нажатие размыкает электрическую цепь, ток перестает течь по цепи, и лампа гаснет.
• Когда дверца холодильника открывается, она перестает давить на кнопку выключателя. Внутренний механизм (например, пружина) возвращает контакты выключателя в исходное, замкнутое положение. Цепь замыкается, по ней начинает течь электрический ток, и лампа загорается.

Такой выключатель называют выключателем с нормально замкнутыми контактами. На схеме ниже изображена такая цепь. Схема показывает состояние, когда дверца открыта (кнопка не нажата, цепь замкнута, лампа горит).

Ответ:

Электрическая цепь для лампы холодильника состоит из последовательно соединенных источника тока, выключателя и лампы. Выключатель является кнопкой с нормально замкнутыми контактами: он замкнут, когда дверца открыта, и размыкается под действием закрытой дверцы. Схема цепи приведена выше.

25. Показание вольтметра, подключённого к работающей лампе накаливания, равно 160 В. Амперметр, включённый в эту же цепь, показывает силу тока в лампе 1 А. Чему равно сопротивление лампы? Сопротивление определяется по закону Ома: $R = \frac{U}{I}$. Начертите схему данной электрической цепи, включив в неё источник тока и ключ.

Дано:

Напряжение на лампе $U = 160 \text{ В}$

Сила тока в лампе $I = 1 \text{ А}$

Все данные представлены в системе СИ.

Найти:

Сопротивление лампы $R$ - ?

Схему электрической цепи.

Решение:

Чему равно сопротивление лампы?

Для определения сопротивления лампы накаливания воспользуемся законом Ома для участка цепи. Закон Ома устанавливает связь между силой тока ($I$), напряжением ($U$) и сопротивлением ($R$) на участке цепи.

Формула закона Ома выглядит следующим образом:

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

Чтобы найти сопротивление $R$, необходимо выразить его из данной формулы:

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

Подставим числовые значения из условия задачи в полученную формулу:

$R = \frac{160 \text{ В}}{1 \text{ А}} = 160 \text{ Ом}$

Ответ: сопротивление лампы равно 160 Ом.

Начертите схему данной электрической цепи, включив в неё источник тока и ключ.

Электрическая схема должна содержать следующие компоненты:

• Источник тока (обозначается как батарея).
• Ключ (в замкнутом положении, так как по условию лампа работает и в цепи есть ток).
• Лампа накаливания (потребитель, обозначается как резистор или специальным знаком).
• Амперметр для измерения силы тока, который включается в цепь последовательно с лампой.
• Вольтметр для измерения напряжения, который подключается параллельно лампе.

Ниже представлена принципиальная схема данной электрической цепи:

Ответ: схема электрической цепи представлена на рисунке выше.

26. Ученик провёл ряд опытов, в которых он изучал электрические сопротивления различных металлических проводников. В качестве проводника он использовал манганиновые и нихромовые проволоки разных длин и диаметров. Результаты опытов приведены в таблице.

Выберите из предложенного перечня два утверждения, которые соответствуют результатам проведённых измерений. Укажите их номера, аргументируйте свой выбор.

1) При увеличении длины проводника его сопротивление не меняется.

2) Электрическое сопротивление проводника зависит от материала, из которого изготовлен проводник.

3) Электрическое сопротивление проводника увеличивается при увеличении длины проводника.

4) Электрическое сопротивление уменьшается при увеличении площади поперечного сечения проводника.

5) Электрическое сопротивление проводника увеличивается при увеличении диаметра проводника.

Для выбора верных утверждений необходимо проанализировать данные таблицы, сравнивая опыты, в которых изменяется только один параметр.

3) Электрическое сопротивление проводника увеличивается при увеличении длины проводника.

Для проверки этого утверждения сравним результаты опытов №1 и №2. В этих опытах использовались проводники из одного и того же материала (манганин) и с одинаковой площадью поперечного сечения ($S = 1,5 \cdot 10^{-3} \text{ см}^2$), но их длина была разной. В опыте №1 длина проводника составляет $l_1 = 40 \text{ см}$, а его сопротивление $R_1 = 1,1 \text{ Ом}$. В опыте №2 длина проводника равна $l_2 = 80 \text{ см}$, а сопротивление составляет $R_2 = 2,3 \text{ Ом}$. Поскольку при увеличении длины проводника в два раза ($l_2 = 2 \cdot l_1$) его сопротивление также увеличилось (примерно в два раза, $R_2 \approx 2 \cdot R_1$), данное утверждение полностью соответствует результатам эксперимента.

Ответ: Утверждение верное.

4) Электрическое сопротивление уменьшается при увеличении площади поперечного сечения проводника.

Для проверки этого утверждения сравним результаты опытов №2 и №3. В этих опытах использовались проводники из одного и того же материала (манганин) и одинаковой длины ($l = 80 \text{ см}$), но с разной площадью поперечного сечения. В опыте №2 площадь сечения составляет $S_2 = 1,5 \cdot 10^{-3} \text{ см}^2$, а сопротивление $R_2 = 2,3 \text{ Ом}$. В опыте №3 площадь сечения равна $S_3 = 3,0 \cdot 10^{-3} \text{ см}^2$, а сопротивление $R_3 = 1,1 \text{ Ом}$. Так как при увеличении площади поперечного сечения в два раза ($S_3 = 2 \cdot S_2$) сопротивление проводника уменьшилось (примерно в два раза, $R_2 \approx 2 \cdot R_3$), данное утверждение соответствует результатам эксперимента.

Ответ: Утверждение верное.

27. Определите удельное сопротивление проволоки длиной 20 м и площадью поперечного сечения $10^{-7}$ м$^2$, если её сопротивление 2 $Ом$.

Дано:

Длина проволоки, $l = 20$ м

Площадь поперечного сечения, $S = 10^{-7}$ м²

Сопротивление проволоки, $R = 2$ Ом

Найти:

Удельное сопротивление проволоки, $\rho$

Решение:

Для определения удельного сопротивления проводника воспользуемся формулой, связывающей сопротивление $R$ с параметрами проводника: его длиной $l$, площадью поперечного сечения $S$ и удельным сопротивлением материала $\rho$.

$R = \rho \frac{l}{S}$

Из этой формулы выразим искомую величину — удельное сопротивление $\rho$:

$\rho = \frac{R \cdot S}{l}$

Все данные в условии задачи представлены в системе СИ, поэтому можно сразу подставить числовые значения в формулу:

$\rho = \frac{2 \text{ Ом} \cdot 10^{-7} \text{ м}^2}{20 \text{ м}}$

Проведем вычисления:

$\rho = \frac{2}{20} \cdot 10^{-7} \text{ Ом} \cdot \text{м} = 0.1 \cdot 10^{-7} \text{ Ом} \cdot \text{м} = 1 \cdot 10^{-8} \text{ Ом} \cdot \text{м}$

Ответ: удельное сопротивление проволоки составляет $1 \cdot 10^{-8}$ Ом·м.