КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Доведіть, що, коли в провіднику тече струм, електричне поле виконує роботу.
Електричний струм — це впорядкований рух заряджених частинок під дією електричної сили. Оскільки ці частинки переміщуються в напрямку дії сили, електричне поле виконує роботу (її називають роботою струму).
2. Що називають напругою на деякій ділянці кола?
Це фізична величина, яка показує, яку роботу виконує електричне поле, переміщуючи одиничний позитивний заряд по цій ділянці.
3. За якою формулою визначають електричну напругу?
Використовується формула: $U = \frac{A}{q}$, де $A$ — робота електричного поля, а $q$ — заряд, що переноситься.
4. У яких одиницях вимірюють напругу?
У системі СІ одиницею напруги є вольт (В).
5. Дайте означення одиниці напруги.
1 вольт — це така напруга, при якій електричне поле виконує роботу 1 джоуль для переміщення заряду в 1 кулон.
6. Який прилад використовують для вимірювання напруги?
Цей прилад називається вольтметр.
7. Яких правил необхідно дотримуватися під час вимірювання напруги?
Вольтметр завжди підключають паралельно до ділянки кола, де вимірюють напругу. Клему «+» з’єднують із проводом від позитивного полюса джерела, а клему «–» — з проводом від негативного полюса.
ВПРАВА № 36
1. На рис. 1 зображено шкали різних вольтметрів. Визначте ціну поділки кожної шкали та напругу на кожному вольтметрі.
- Шкала а: ціна поділки — 1 В, показ приладу — 4 В.
- Шкала б: ціна поділки — 0,5 В, показ приладу — 6 В.
- Шкала в: ціна поділки — 1 В, показ приладу — 7 В.
2. На рис. 2 зображено схему електричного кола. Перенесіть схему до зошита і покажіть на ній, де потрібно приєднати вольтметр, щоб виміряти напругу на лампі. Позначте полярність клем вольтметра.
Вольтметр слід підключити паралельно до лампи. Полярність: клему «+» до проводу, що йде від «плюса» джерела струму, а клему «–» — до «мінуса».
3. Під час переміщення по ділянці кола заряду 3 Кл електричне поле виконало роботу 0,12 кДж. Визначте напругу на ділянці кола.
Дано:
$q = 3$ Кл
$A = 0,12$ кДж = 120 Дж
Знайти:
$U$ — ?
Розв’язання:
Напруга обчислюється як відношення роботи до заряду:
$U = \frac{A}{q}$
Підставимо дані:
$U = \frac{120}{3} = 40$ В
Відповідь: Напруга дорівнює 40 В.
4. Електричне поле, переміщуючи ділянкою кола заряд 60 Кл, виконує ту саму роботу, що й сила тяжіння під час падіння тіла масою 200 г із висоти 360 м. Чому дорівнює напруга на ділянці?
Дано:
$q = 60$ Кл
$m = 200$ г = 0,2 кг
$h = 360$ м
$g \approx 10$ Н/кг
Знайти:
$U$ — ?
Розв’язання:
Знайдемо роботу сили тяжіння ($A = mgh$):
$A = 0,2 \cdot 10 \cdot 360 = 720$ Дж
За умовою ця робота дорівнює роботі поля. Знайдемо напругу:
$U = \frac{A}{q} = \frac{720}{60} = 12$ В
Відповідь: Напруга становить 12 В.
5. На рис. 3 зображено схему електричного кола. Визначте роботу електричного струму в лампі протягом 1 год, якщо покази амперметра і вольтметра становлять 0,5 А і 220 В відповідно.
Дано:
$t = 1$ год = 3600 с
$I = 0,5$ А
$U = 220$ В
Знайти:
$A$ — ?
Розв’язання:
Робота струму дорівнює добутку напруги, сили струму та часу ($A = UIt$):
$A = 220 \cdot 0,5 \cdot 3600 = 110 \cdot 3600 = 396000$ Дж
Переведемо у кілоджоулі: 396 кДж.
Відповідь: Робота струму — 396 кДж.
6. Скориставшись додатковими джерелами інформації, складіть задачу на визначення роботи електричного струму в певному електротехнічному пристрої.
Приклад задачі: Обчисліть роботу, яку виконує електричний струм у фені за 10 хвилин, якщо напруга мережі 220 В, а сила струму — 4 А.