Номер 1, страница 229 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 7. Электрический ток. Параграф 55. Расчёт сопротивления проводника. Реостаты. Вопросы для самопроверки - номер 1, страница 229.

Условие.

1. Как показать на опыте зависимость сопротивления проводника от его длины, площади поперечного сечения и материала проводника?

Решение.

Для того чтобы на опыте показать зависимость сопротивления проводника от различных факторов, необходимо собрать электрическую цепь. Цепь должна состоять из источника тока, амперметра для измерения силы тока $\text{I}$, вольтметра для измерения напряжения $\text{U}$ на концах проводника, ключа и самого исследуемого проводника. Амперметр подключается последовательно с проводником, а вольтметр — параллельно ему. Сопротивление $\text{R}$ в каждом опыте вычисляется по закону Ома для участка цепи: $R = \frac{U}{I}$.

Эксперимент проводится в три этапа для исследования каждой зависимости отдельно, при этом остальные параметры остаются неизменными.

Зависимость сопротивления от длины проводника

Для этого опыта необходимо подготовить несколько проводников из одного и того же материала (например, нихрома) и с одинаковой площадью поперечного сечения, но разной длины $\text{l}$.

Порядок действий:

• Поочередно подключать к цепи проводники разной длины.
• Для каждого проводника измерять показания амперметра $\text{I}$ и вольтметра $\text{U}$.
• Вычислять сопротивление $\text{R}$ по формуле $R = U/I$ для каждого случая.

В результате измерений будет установлено, что сопротивление самого длинного проводника является наибольшим, а самого короткого — наименьшим. Это доказывает, что сопротивление проводника прямо пропорционально его длине.

Ответ: Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине ($R \propto l$): чем длиннее проводник, тем больше его сопротивление.

Зависимость сопротивления от площади поперечного сечения

Для этого опыта нужно взять несколько проводников, изготовленных из одного и того же материала и имеющих одинаковую длину, но разную площадь поперечного сечения $\text{S}$ (то есть разную толщину).

Порядок действий:

• Поочередно включать в цепь проводники разной толщины.
• Для каждого из них измерять силу тока $\text{I}$ и напряжение $\text{U}$.
• Рассчитывать сопротивление $\text{R}$ для каждого проводника.

Результаты эксперимента покажут, что самый толстый проводник имеет наименьшее сопротивление, а самый тонкий — наибольшее. Следовательно, сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения.

Ответ: Сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения ($R \propto 1/S$): чем толще проводник, тем меньше его сопротивление.

Зависимость сопротивления от материала проводника

Для изучения этой зависимости потребуются проводники, которые имеют одинаковые размеры (длину $\text{l}$ и площадь поперечного сечения $\text{S}$), но изготовлены из разных материалов (например, медь, алюминий, нихром).

Порядок действий:

• Поочередно подключать к цепи проводники из разных материалов.
• Для каждого проводника измерить силу тока $\text{I}$ и напряжение $\text{U}$.
• Вычислить их сопротивления $\text{R}$.

При сравнении полученных значений будет видно, что сопротивления различны. Например, у нихромового проводника сопротивление окажется значительно выше, чем у медного или алюминиевого при тех же размерах. Это говорит о том, что сопротивление зависит от свойств материала, из которого сделан проводник. Эта характеристика материала называется удельным электрическим сопротивлением ($\rho$).

Ответ: Сопротивление проводника зависит от материала, из которого он изготовлен.

Обобщив результаты трех опытов, можно сформулировать общую зависимость сопротивления проводника от его параметров, которая выражается формулой:

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

где $\text{R}$ — сопротивление, $\rho$ — удельное сопротивление материала, $\text{l}$ — длина проводника, $\text{S}$ — площадь его поперечного сечения.