Ответьте на вопросы, страница 156 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Почему при увеличении напряжения на проводнике сила тока увеличивается во столько же раз?

Этот вопрос напрямую связан с фундаментальным законом электротехники — законом Ома для участка цепи.

Закон Ома гласит, что сила тока $I$ на участке цепи прямо пропорциональна напряжению $U$ на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению $R$.

Математически это выражается формулой:

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

В этой формуле:

• $I$ — сила тока, измеряемая в Амперах (А).
• $U$ — напряжение (разность потенциалов), измеряемое в Вольтах (В).
• $R$ — сопротивление, измеряемое в Омах (Ом).

Ключевым моментом для ответа на ваш вопрос является то, что для данного конкретного проводника (например, куска медной проволоки) его сопротивление $R$ является постоянной величиной (при условии, что его физические параметры, такие как температура, не меняются). Сопротивление зависит от материала проводника, его длины и площади поперечного сечения, но не от приложенного к нему напряжения или протекающего тока.

Поскольку сопротивление $R$ является константой для проводника, формула $I = \frac{U}{R}$ показывает прямую линейную зависимость между силой тока $I$ и напряжением $U$.

Проведем формальное доказательство.

Решение

Рассмотрим два состояния проводника.

1. Начальное состояние: на проводник подано напряжение $U_1$, и через него течет ток $I_1$. Согласно закону Ома:

$I_1 = \frac{U_1}{R}$

2. Конечное состояние: напряжение увеличили в $k$ раз. Новое напряжение $U_2$ будет равно:

$U_2 = k \cdot U_1$

Найдем новую силу тока $I_2$, которая потечет через проводник. Так как проводник тот же самый, его сопротивление $R$ не изменилось. Снова применяем закон Ома:

$I_2 = \frac{U_2}{R}$

Теперь подставим в это выражение значение $U_2$ из предыдущего шага:

$I_2 = \frac{k \cdot U_1}{R}$

Мы можем перегруппировать множители в этой формуле:

$I_2 = k \cdot \left(\frac{U_1}{R}\right)$

Как мы знаем из начального состояния, выражение в скобках $\left(\frac{U_1}{R}\right)$ равно начальной силе тока $I_1$. Следовательно:

$I_2 = k \cdot I_1$

Это доказывает, что при увеличении напряжения в $k$ раз, сила тока также увеличивается в $k$ раз.

Ответ:

Сила тока на проводнике увеличивается во столько же раз, во сколько и напряжение, из-за прямой пропорциональной зависимости между этими величинами, которая описывается законом Ома ($I = U/R$). В этой зависимости сопротивление проводника $R$ выступает в качестве постоянного коэффициента пропорциональности (при неизменных условиях, в первую очередь, температуре). Таким образом, изменение одной величины (напряжения) вызывает пропорциональное изменение другой (силы тока).