Постоянный электрический ток

Теория

Постоянный электрический ток

Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц по проводнику. Чтобы ток шёл, нужен источник, создающий напряжение, а проводник всегда «сопротивляется» току. Вся тема держится на трёх китах: закон Ома, работа и теплота тока, свойства сопротивления. Разберёмся с каждым.

Главное

• Закон Ома для участка цепи: I = U/R, где I — сила тока (А, амперы), U — напряжение (В, вольты), R — сопротивление (Ом, омы). Из формулы легко выразить любую величину: R = U/I, U = I·R.
• Работа тока: A = U·I·t, где A — работа (Дж), t — время (с). Это энергия, которую ток отдаёт участку цепи.
• Закон Джоуля–Ленца (теплота): Q = I²·R·t — количество теплоты, выделяющееся в проводнике. Чем больше сопротивление при том же токе, тем сильнее нагрев.
• От чего зависит сопротивление проводника: R = ρ·l/S, где ρ — удельное сопротивление вещества, l — длина (м), S — площадь поперечного сечения (мм²). Длиннее провод — больше R; толще провод — меньше R; материал тоже важен: у меди ρ мало, у никелина — заметно больше. От напряжения и тока R не зависит — это свойство самого проводника.
• Последовательное соединение: сила тока во всех элементах одинакова, сопротивления складываются: R = R₁ + R₂. Два одинаковых резистора подряд — сопротивление вдвое больше.

Как решать

Разберём типовую расчётную задачу: «Напряжение на участке 36 В, сила тока 0,5 А. Какова работа тока за 10 с?»

1. Выпиши данные и переведи всё в СИ: U = 36 В, I = 0,5 А, t = 10 с — здесь уже всё в СИ.
2. Выбери формулу, где есть искомая величина: работа — значит A = U·I·t.
3. Подставь числа: A = 36·0,5·10 = 180 Дж.
4. Проверь единицы и запиши ответ: 180.

В задачах «как изменится величина?» алгоритм другой: запиши формулу, найди, что изменилось, и посмотри на связь. Например, добавили последовательно второй резистор → R выросло → по I = U/R при том же U сила тока уменьшилась.

Ловушки ОГЭ

• «Напряжение выросло — сопротивление выросло» — нет! R определяется самим проводником (материал, длина, сечение) и от U не зависит. Меняется только сила тока.
• В выводах из опыта (задание 16) выбирай только то, что реально проверяли. Если сечение проволок во всех опытах одинаковое, утверждение «R зависит от S» из этого опыта не следует, даже если оно верно само по себе.
• Не путай A = U·I·t и Q = I²·R·t. Для объяснения нагрева при одинаковом токе (последовательная цепь) бери именно Q = I²·R·t: теплота пропорциональна R.
• Следи за десятичными запятыми: I = 0,5 А — потеряешь запятую при умножении, и половина превратится в 5.

Где пригодится

• Задание 10 — расчёт по формулам: R = U/I, A = U·I·t.
• Задание 13 — «как изменятся величины»: анализ закона Ома и соединений резисторов.
• Задание 16 — выводы из опытов: от чего зависит сопротивление проводника.
• Задание 19 — развёрнутое объяснение: почему спираль плитки раскаляется, а провода холодные (закон Джоуля–Ленца при одинаковом токе).

Попробуй решить

Реши задачу этого типа прямо здесь — проверю сразу и покажу разбор:

Разбор заданий