Номер 1, страница 151 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 3. Электромагнитные явления. Параграф 32. Магнитное поле электрического тока. Задание 30 - номер 1, страница 151.

Условие.

1. Как можно узнать, замкнута ли цепь, содержащая проводник, не пользуясь амперметром?

Решение.

Решение

Для того чтобы определить, замкнута ли электрическая цепь, не прибегая к помощи амперметра, необходимо зафиксировать наличие в ней электрического тока. Электрический ток возникает и протекает только в замкнутой цепи, в которой есть источник электродвижущей силы (ЭДС). Обнаружить ток можно по его действиям: магнитному, световому, тепловому, или используя другие измерительные приборы, кроме амперметра. Существует несколько надёжных способов.

Способ 1. Использование магнитного компаса

Вокруг любого проводника, по которому течет электрический ток, создается магнитное поле. Это фундаментальное явление, открытое Эрстедом, можно использовать для проверки целостности цепи. Для этого необходимо поднести обычный магнитный компас к одному из проводов цепи. Если цепь замкнута и по ней протекает ток, то создаваемое им магнитное поле будет взаимодействовать с магнитной стрелкой компаса, заставляя её отклоняться от своего обычного положения (ориентации по линиям магнитного поля Земли). Если стрелка компаса остается неподвижной, это означает, что ток в цепи отсутствует, и, следовательно, цепь разомкнута.

Способ 2. Включение в цепь светового индикатора

В цепь можно последовательно включить элемент, который будет визуально сигнализировать о протекании тока. Наиболее простыми и распространенными такими элементами являются лампочка накаливания или светодиод. Если после сборки цепи и замыкания ключа (если он есть) лампочка или светодиод загораются, это является прямым доказательством того, что цепь замкнута и по ней течет ток. Стоит отметить, что для светодиода важно соблюдать полярность его подключения. Отсутствие свечения индикатора говорит о том, что цепь разомкнута.

Способ 3. Использование вольтметра

Согласно закону Ома для участка цепи, падение напряжения $\text{U}$ на элементе с сопротивлением $\text{R}$ прямо пропорционально силе тока $\text{I}$, протекающего через него: $U = I \cdot R$. Если ток в цепи отсутствует ($I = 0$), то и падение напряжения на любом её элементе (кроме самого источника питания) будет равно нулю. Таким образом, можно подключить вольтметр параллельно любому компоненту цепи, имеющему сопротивление (например, резистору). Если вольтметр покажет ненулевое значение напряжения, это будет означать, что через компонент течет ток, а следовательно, цепь замкнута. Нулевое показание вольтметра будет свидетельствовать о разомкнутой цепи.

Способ 4. Наблюдение теплового действия тока

Прохождение электрического тока через проводник неизбежно сопровождается выделением теплоты, что описывается законом Джоуля-Ленца: $Q = I^2 \cdot R \cdot t$. Если сила тока в цепи достаточно велика, а сопротивление проводника заметно, то проводник будет нагреваться. Этот нагрев можно обнаружить либо тактильно, с большой осторожностью прикоснувшись к проводнику (убедившись в безопасности), либо с помощью измерительных приборов, таких как термометр или тепловизор. Повышение температуры проводника будет служить индикатором протекания тока, а значит, и замкнутости цепи.

Ответ:

Узнать, замкнута ли цепь, не используя амперметр, можно несколькими способами, основанными на действиях электрического тока. Можно: 1) поднести к проводу цепи магнитный компас и зафиксировать отклонение его стрелки; 2) включить в цепь лампочку или светодиод и проверить, загорится ли индикатор; 3) с помощью вольтметра измерить напряжение на одном из элементов цепи — ненулевое значение укажет на наличие тока; 4) проверить, не нагревается ли один из проводников цепи.