Эксперимент в классе, страница 159 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Соберите установку, изображенную на рисунке 106. Исследуйте зависимость сопротивления проводника от длины, толщины и вида металла.

Рис. 106. Сила тока в цепи уменьшается, если длина проводника увеличивается

Для исследования зависимости сопротивления проводника от различных факторов, необходимо собрать электрическую цепь, состоящую из источника тока, ключа, амперметра и исследуемого проводника. Измеряя силу тока в цепи при постоянном напряжении источника, можно судить об изменении сопротивления. Согласно закону Ома для участка цепи, сопротивление $R$ обратно пропорционально силе тока $I$ при постоянном напряжении $U$: $R = U/I$. Следовательно, чем меньше сила тока, тем больше сопротивление, и наоборот.

Исследование зависимости сопротивления проводника от его длины

Для проведения этого опыта используется установка, изображенная на рисунке. В качестве проводника используется длинная проволока (например, нихромовая), натянутая вдоль измерительной линейки. Один конец проволоки (в точке А) подключается к цепи. Второй контакт (С) является подвижным. Перемещая контакт С вдоль проволоки, мы изменяем длину $l$ участка проводника, включенного в цепь.

Порядок действий:

1. Установить подвижный контакт С на определенном расстоянии $l_1$ от точки А.

2. Замкнуть ключ и зафиксировать показание амперметра $I_1$.

3. Переместить контакт С на большее расстояние $l_2$ ($l_2 > l_1$).

4. Замкнуть ключ и зафиксировать показание амперметра $I_2$.

В ходе опыта будет замечено, что $I_2 < I_1$. Поскольку напряжение источника тока $U$ постоянно, уменьшение силы тока свидетельствует об увеличении сопротивления цепи. Таким образом, при увеличении длины проводника его сопротивление возрастает. Расчеты и более точные измерения показывают, что сопротивление проводника прямо пропорционально его длине.

Формула зависимости: $R \sim l$.

Ответ: Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине. При увеличении длины проводника его сопротивление увеличивается.

Исследование зависимости сопротивления проводника от его толщины (площади поперечного сечения)

Для этого исследования понадобятся несколько проводников, изготовленных из одного и того же материала (например, нихрома) и имеющих одинаковую длину, но разную толщину (площадь поперечного сечения $S$).

Порядок действий:

1. Включить в цепь первый проводник (самый тонкий), имеющий площадь поперечного сечения $S_1$.

2. Замкнуть ключ и измерить силу тока $I_1$.

3. Заменить первый проводник вторым, более толстым, с площадью сечения $S_2$ ($S_2 > S_1$).

4. Замкнуть ключ и измерить силу тока $I_2$.

В ходе опыта будет обнаружено, что $I_2 > I_1$. Увеличение силы тока при неизменном напряжении означает уменьшение сопротивления. Следовательно, чем толще проводник, тем меньше его сопротивление. Сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения.

Формула зависимости: $R \sim 1/S$.

Ответ: Сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения. При увеличении толщины проводника его сопротивление уменьшается.

Исследование зависимости сопротивления проводника от вида металла (удельного сопротивления)

Для этого опыта необходимо взять несколько проводников, имеющих одинаковые размеры (длину $l$ и площадь поперечного сечения $S$), но изготовленных из разных материалов (например, медь, алюминий, железо, нихром).

Порядок действий:

1. Поочередно включать в цепь каждый из проводников.

2. При каждом включении замыкать ключ и измерять силу тока в цепи.

Опыт покажет, что при подключении разных проводников сила тока в цепи будет различной. Например, для медного проводника сила тока будет наибольшей, для алюминиевого — меньше, а для железного и нихромового — еще меньше. Это означает, что медный проводник имеет наименьшее сопротивление, а нихромовый — наибольшее. Различие в сопротивлении обусловлено свойством самого материала, которое называется удельным электрическим сопротивлением ($\rho$).

Сопротивление проводника $R$ рассчитывается по формуле: $R = \rho \frac{l}{S}$, где $\rho$ — удельное сопротивление материала.

Ответ: Сопротивление проводника зависит от материала, из которого он изготовлен. Эта зависимость характеризуется физической величиной — удельным электрическим сопротивлением материала.