Вода может увеличить силу тока

Содержание

Опыты. Сила тока, изображение и линза, теплота и вода
Эксперимент № 1: Зависимость силы тока от напряжения
Эксперимент № 2: Получение изображения при помощи линзы
Эксперимент № 3: Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры
Сила тока: что это и как её измерить
Что такое сила тока
Сила тока и сопротивление
Как измерить силу постоянного тока
Интересное по рубрике
Найдите необходимую статью по тегам
Подпишитесь на нашу рассылку
Мы в инстаграм
Рекомендуем прочитать
Реальный опыт семейного обучения

Опыты. Сила тока, изображение и линза, теплота и вода

В работе проведены и объяснены три эксперимента, описанных в учебнике 8 класса Пёрышкина А.В., использована электронная форма учебника и Тетрадь для лабораторных работ.

Эксперимент № 1: Зависимость силы тока от напряжения

Электрический ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов.

Но мы не можем видеть движущиеся в металлическом проводнике электроны. О наличии электрического тока в цепи мы можем судить лишь по различным явлениям, которые вызывает электрический ток. Такие явления называют действиями тока: магнитные, тепловые, химические.

Эти действия тока зависят от силы тока. Изменяя силу тока в цепи, можно регулировать эти действия. Но чтобы управлять током в цепи, надо знать, от чего зависит сила тока в ней.

Чем сильнее действие электрического поля на частицы, упорядоченно движущиеся в нем, тем, очевидно, и больше сила тока в цепи.

Но действие поля характеризуется физической величиной — напряжением.

Поэтому можно выдвинуть гипотезу, что сила тока зависит от напряжения. Установим эту зависимость на опыте.

Цель опыта: установить опытным путем зависимости силы тока от напряжения, построить график этой зависимости.

Соберем электрическую цепь, состоящую из источника тока, амперметра, спирали из никелиновой проволоки (проводника), ключа и параллельно присоединённого к спирали вольтметра.

Во время сборки необходимо соблюдать технику безопасности:

провода необходимо располагать аккуратно;
все изменения в цепи и ее разборку необходимо проводить при выключенном источнике питания;
необходимо соблюдать правила включения в цепь амперметра и вольтметра: амперметр включается в цепь последовательно, а вольтметр – параллельно;
во всех случаях повреждения электрического оборудования, измерительных приборов, проводов необходимо отключить напряжение и сообщить о неисправности учителю.

Схема этой цепи:

(А.В.Перышкин, Физика – 8, ЭФУ, стр. 120, рис.68)

Замкнем цепь и отметим показания приборов: амперметра и вольтметра.

Затем увеличим напряжения на спирали сначала вдвое, а потом втрое. При этом снимаем показания амперметра. Амперметр покажет сначала вдвое большую силу тока, а затем втрое большую силу тока.

Результаты опытов будем записывать в таблицу:

Номер опыта

Сила тока, А

Напряжение, В

Таким образом, опыт показывает, что, во сколько раз увеличивается напряжение, приложенное к одному и тому же проводнику, во столько же раз увеличивается сила тока в нём. Другими словами, сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника.

Изобразим график зависимости силы тока в проводнике от напряжения между концами этого проводника, используя данные из полученной таблицы.

На графике в условно выбранном масштабе по горизонтальной оси отложено напряжение в вольтах, а по вертикальной — сила тока в амперах.

Рис. 1 График зависимости силы тока в проводнике от напряжения

Вывод эксперимента: опыт показывает, что, во сколько раз увеличивается напряжение, приложенное к одному и тому же проводнику, во столько же раз увеличивается сила тока в нём, сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника Гипотеза подтвердилась.

Эксперимент № 2: Получение изображения при помощи линзы

Для того чтобы управлять световыми пучками, т. е. изменять направление лучей, применяют специальные приборы, например, лупу, микроскоп. Основной частью этих приборов является линза.

Линзами называются прозрачные тела, ограниченные с двух сторон сферическими поверхностями

Линзы бывают двух видов — выпуклые и вогнутые.

Линза, у которой края намного тоньше, чем середина, является выпуклой (показать пример).

Линза, у которой края толще, чем середина, является вогнутой (показать пример).

Гипотеза работы: с помощью линз можно не только собирать или рассеивать лучи света, но и получать различные изображения предмета.

Цель опыта: получить с помощью собирающей линзы различные изображения светящейся свечи.

Для выполнения эксперимента мне необходимы следующие приборы и материалы: собирающая линза, экран, свеча, линейка.

При выполнении опыта необходимо соблюдать технику безопасности:

При работе с линзами не следует касаться оптического стекла руками, чтобы не загрязнить его.
При обнаружении трещин на стекле и линзах нужно прекратить работу и сообщить учителю.
При работе со свечами соблюдать правила пользования огнем, не подносить к горящей свече бумагу. Перед работой устойчиво укрепите свечку на подставке.

1. Определим фокусное расстояние линзы. Для этого при помощи линзы получим уменьшенное изображение окна. Измерим расстояние от линзы до изображения — это будет приблизительно фокусное расстояние линзы F. Оно будет измерено тем точнее, чем дальше находится экран от окна.

Фокусное расстояние собирающей линзы F = 12 см.

2. Расположим свечу за фокусом линзы, её изображение пропадёт, но по другую сторону от линзы, далеко от неё, на экране получим новое изображение. Это изображение будет увеличенным и перевёрнутым по отношению к свече.

А.В.Перышкин, Физика – 8, ЭФУ, стр. 211, рис.158

Изображение, даваемое линзой, когда расстояние от источника света больше двойного фокуса

Расстояние между свечой и линзой 22 см.

3. Теперь расстояние от источника света до линзы возьмём больше двойного фокусного расстояния линзы. Передвигая за линзой экран, получим на нём действительное, уменьшенное и перевёрнутое изображение света. Относительно линзы изображение будет находиться между фокусом и двойным фокусным расстоянием.

А.В.Перышкин, Физика – 8, ЭФУ, стр. 211, рис.159

Изображение, даваемое линзой, когда предмет находится между фокусом и двойным фокусом

Расстояние между свечой и линзой 33 см.

Такое изображение можно получить с помощью фотоаппарата.

4. Если предмет поместить между фокусом и линзой, то его изображение на экране не получится. Посмотрев на свечу через линзу, можно увидеть мнимое,прямое и увеличенное изображение. Оно находится между фокусом и двойным фокусом.

А.В.Перышкин, Физика – 8, ЭФУ, стр. 211, рис.160

Изображение, даваемое линзой, когда предмет находится между фокусом и линзой

Таким образом, размеры и расположение изображения предмета в собирающей линзе зависят от положения предмета относительно линзы.

В зависимости от того, на каком расстоянии от линзы находится предмет, можно получить или увеличенное изображение, или уменьшенное, т.е. гипотеза мною подтверждена.

Глаз иногда называют живым фотоаппаратом, так как оптическая система глаза, дающая изображение, сходна с объективом фотоаппарата, но она значительно сложнее.

Хотелось бы привести интересные факты о линзах:

1. В кладе, зарытом около тысячи лет назад викингами на шведском острове Готланд, найдены линзы сложной асферической формы из горного хрусталя.

Рене Декарт рассчитал такую форму линз только в 17 веке, но так и не смог их изготовить.

2. Первые линзы изобрел Леонардо да Винчи, но тогда они были изготовлены из стекла. Сейчас же чаще используются полимерные материалы

Эксперимент № 3: Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры

Внутренняя энергия тела может изменяться как путём совершения работы, так и путём теплопередачи (без совершения работы). Если изменение внутренней энергии происходит путём теплопередачи, то переход энергии от одних тел к другим осуществляется теплопроводностью, конвекцией или излучением.

Энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче, называется количеством теплоты.

Измерять количество теплоты учёные стали задолго до того, как в физике появилось понятие энергии. Тогда была установлена особая единица для измерения количества теплоты — калория (кал) или килокалория (ккал).

На практике часто пользуются тепловыми расчётами. Например, при строительстве зданий необходимо учитывать, какое количество теплоты должна отдавать зданию вся система отопления. Следует также знать, какое количество теплоты будет уходить в окружающее пространство через окна, стены, двери.

Гипотеза работы: если теплопередача происходит только между двумя телами, то согласно закону сохранения энергии количество теплоты, которое отдает более нагретое тело, равно количеству теплоты, которое получает менее нагретое тело.

В соответствии с гипотезой можно сформулировать цель работы: определить количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной при теплообмене, и объяснить полученный результат.

Для выполнения эксперимента мне необходимы следующие приборы и материалы: калориметр, измерительный цилиндр (мензурка), термометр, стакан.

При выполнении опыта необходимо соблюдать технику безопасности:

Необходимо аккуратно обращаться с сосудами, наполненными водой, со стеклянной посудой.
Если сосуд разбит в процессе работы, то осколки нельзя убирать со стола тряпкой или руками, надо пользоваться щеткой и совком.
Необходимо аккуратно обращаться с термометрами не встряхивать их.
Осторожно обращаться с калориметром с горячей водой.

Нальем в калориметр горячую воду массой 100 г, а в стакан — столько же холодной и измерим температуру холодной и горячей воды.

Горячую воду нужно наливать во внутренний сосуд калориметра, вставленный во внешний сосуд.

Далее осторожно вольем холодную воду в сосуд с горячей водой, помешаем термометром полученную смесь и измерим её температуру.

Теперь можно рассчитать количество теплоты, отданное горячей водой при остывании до температуры смеси, и количество теплоты, полученное холодной водой при её нагревании до этой же температуры.

Результаты измерений и вычислений запишем в таблицу.

Масса горячей воды m, кг

Начальная температура горячей воды t, °С

Температура смеси t2, °С

Количество теплоты, отданное горячей водой Q, Дж

Масса холодной воды m1, кг

Начальная температура холодной воды t1, °С

Количество теплоты, полученное холодной водой Q1, Дж

Источник

Сила тока: что это и как её измерить

Какой силы ток течёт в лампочке и молнии, сколько ампер смертельны для человека, почему перегорают предохранители и как работает прибор для измерения силы тока.

Что такое сила тока

Представим обычный водопроводный кран. Открываем вентиль — бежит вода. Чем больше мы будем поворачивать ручку, тем сильнее станет напор и тем больше воды будет выливаться из крана за определённое время.

Похоже обстоит дело и с электрическим током. Только вместо крана — проводник, молекулы воды — заряженные частицы, напор — напряжение, а расход воды — сила тока.

Сила тока (I) — это отношение электрического заряда (q), прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения (t).

Единица измерения силы тока — Ампер (A). Она названа в честь Андре-Мари Ампера — французского физика, который совершил несколько важных открытий, связанных с электричеством.

Один Ампер — это сила тока, при которой за одну секунду через поперечное сечение проводника проходит заряд, равный одному Кулону, то есть заряд чуть больше, чем шести квинтиллионов (миллиард миллиардов) электронов.

Чтобы понять, Ампер — много это или мало, обратимся к фактам.

Ток силой в 0,05 Ампер вызывает неприятные ощущения, а ток в 0,1 Ампер может убить человека за несколько секунд. В светодиодных лампочках течёт ток в 0,02 Ампер, мобильный телефон при максимальной нагрузке потребляет до 0,5 Ампер, автомобильный аккумулятор способен выдавать несколько сотен Ампер, а ток в молнии достигает 200 000 Ампер.

Сила тока и сопротивление

Как усилить поток воды из шланга? Можно добавить напор (увеличить давление), но не слишком сильно, иначе шланг разорвёт. А можно взять шланг большего диаметра.

То же справедливо и для проводника: чем больше он в сечении, тем больший поток электронов может пропустить. Но если сила тока окажется слишком большой, проводник перегреется и сгорит.

Именно так работают плавкие предохранители в электронных приборах: при резком скачке силы тока тонкий проводок перегорает, и устройство отключается от сети.

Чем короче и шире шланг, тем большее количество воды он способен пропустить за единицу времени. Также и с электричеством: сила тока, проходящего через проводник за секунду, зависит от сопротивления проводника. Только кроме длины и площади сечения на сопротивление влияет материал, из которого проводник сделан.

Формула сопротивления выглядит так:

l — это длина проводника, S — площадь его сечения, а ρ — удельное сопротивление, у каждого материала оно своё.

Вещества с низким удельным сопротивлением называются проводниками, они проводят электричество наиболее эффективно. Вещества с высоким удельным сопротивлением называют диэлектриками — их можно использовать в качестве изоляторов. Среднее положение занимают полупроводники — они проводят электричество, но не так хорошо, как проводники.

Сопротивление измеряется в Омах. Проводник обладает сопротивлением в 1 Ом, если на его концах возникает напряжение в 1 Вольт при силе тока в 1 Ампер.

Учите физику вместе с домашней онлайн-школой «Фоксфорда»! По промокоду PHYSICS82021 вы получите бесплатный доступ к курсу физики 8 класса, в котором изучается сила тока!

Как измерить силу постоянного тока

Существует специальный прибор для измерения силы тока — амперметр. Он подключается последовательно к проводнику, в котором нужно измерить силу тока. Для этого один из концов нужного проводника отсоединяют от электрической цепи и в получившийся разрыв включают амперметр с помощью двух клемм — со знаками «+» и «−». Клемму со знаком «+» подключают к точке разрыва, которая сохранила связь с положительным полюсом источника тока.

Поскольку сила тока на всех последовательных участках цепи одинакова (он нигде не «застаивается»), амперметр можно включать как до потребителя тока, так и после.

На схемах амперметр изображается буквой «А» в круге.

Существует много разных видов амперметров, различающихся по принципу действия. Проще всего устроен тепловой амперметр. Между двумя зажимами натянута проволока, соединённая нитью с пружиной. Нить охватывает петлёй неподвижную ось со стрелкой. Когда к зажимам подаётся ток, он проходит через проволоку и нагревает её. Нагретая проволока становится немного длиннее, из-за этого нить сильнее оттягивается пружиной. При движении нить поворачивает ось, и стрелка на ней показывает, чему равна сила тока.