Контрольная работа № 2 по теме «Электрическое поле и постоянный ток»

Подготовка к контрольной: электрическое поле и постоянный ток

На контрольной нужно не только получить число, но и объяснить, почему выбранная формула подходит к условию. Здесь можно спокойно повторить основные связи и проверить себя. Это тренировочные задания, а не варианты контрольной.

Что стоит уметь

Различать знаки зарядов и объяснять электризацию; понимать смысл напряжения; находить силу тока, сопротивление и переносимый заряд; читать график; узнавать правильное включение амперметра и вольтметра. Формулы соединений резисторов, мощность тока и закон Джоуля — Ленца в эту контрольную не входят: они появятся позже.

Заряд, поле и ток — не одно и то же

Тело электрически нейтрально, если положительный и отрицательный заряды в нём компенсируют друг друга. При электризации перенос электронов может нарушить этот баланс: избыток электронов означает отрицательный заряд, недостаток — положительный. Это не означает, что при трении в тело добавились протоны. Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые притягиваются.

Заряженные тела взаимодействуют посредством электрического поля. Поле действует на заряженные частицы. Электрический ток — упорядоченное движение заряженных частиц. В металле носителями тока являются свободные электроны; направление тока условно принято противоположным направлению их упорядоченного движения. Источник тока поддерживает условия для тока в замкнутой цепи.

Проводники и диэлектрики различаются возможностью свободного перемещения зарядов. Для металла характерны свободные электроны. В обычных условиях в диэлектрике заряды не могут свободно перемещаться по всему телу так же, как в металлическом проводнике. Электризация влиянием может перераспределять заряды без соприкосновения с заряженным телом; перераспределение не обязательно означает появление суммарного заряда.

От смысла величины к формуле

В формулах $A$ — работа в джоулях, $q$ — заряд в кулонах, $t$ — время в секундах, $U$ — напряжение в вольтах, $I$ — сила тока в амперах, $R$ — сопротивление в омах. Буква $S$ означает площадь поперечного сечения, а не внешнюю поверхность проволоки. Буква $\rho$ — удельное сопротивление вещества.

В задачах о том же омическом проводнике при неизменной температуре сопротивление считают постоянным. Из равенства $R=U/I$ не следует, что увеличение напряжения само по себе увеличивает сопротивление. Если температура или состояние проводника меняются, условие постоянного сопротивления нужно проверить отдельно.

Один пример до самостоятельной попытки

За $40$ с через поперечное сечение проводника прошёл заряд $10$ Кл. Какова сила тока?

Сначала называем искомую величину — сила тока. Время уже дано в секундах. Используем определение:

$$I=\frac{q}{t}=\frac{10\ \text{Кл}}{40\ \text{с}}=0{,}25\ \text{А}.$$

Проверяем обратным действием: $q=It=0{,}25\cdot40=10$ Кл. Получен исходный заряд. Запись $0{,}25$ без единицы не сообщает, какая величина найдена.

Как прочитать график и схему

У графика сначала прочитай подписи осей. Если по горизонтали отложено $U$, а по вертикали $I$, выбери ненулевую точку, прочитай оба значения с единицами и вычисли $R=U/I$. Начало координат для такого деления не подходит: выражение $0/0$ не определено.

Для проверки чтения изображения — те же модельные данные:

Числа здесь рассчитаны для учебной модели, а не получены в реальном опыте. Найди сопротивление по каждой ненулевой точке и сравни результаты.

Амперметр включают в цепь так, чтобы через него проходил измеряемый ток. Вольтметр присоединяют к двум точкам участка, напряжение между которыми измеряют. Амперметр нельзя подключать напрямую к источнику. Для подготовки достаточно разобрать схему на бумаге: дома не требуется собирать цепь или проводить опыт с розеткой.

Сначала реши сам

Все пять заданий можно выполнить в тетради. Не заглядывай в ответы до своей попытки.

1. Нейтральное тело получило дополнительные электроны. Какой знак заряда оно приобретёт? Как оно взаимодействует с другим отрицательно заряженным телом?
2. Поле совершило работу $9$ Дж при переносе заряда $1{,}5$ Кл между двумя точками. Найди напряжение.
3. Определи сопротивление по графику выше двумя способами: по точке с напряжением $3$ В и по точке с напряжением $6$ В. Почему результаты совпадают?
4. Сопротивление резистора $0{,}2$ кОм, напряжение $10$ В. Найди силу тока в амперах и миллиамперах.
5. Через проводник идёт постоянный ток $0{,}2$ А. Какой заряд пройдёт через поперечное сечение за $1{,}5$ минуты?

Показать ответ после выполнения

Перед контрольной

Подготовь тетрадь и письменные принадлежности. Начинай с понятных заданий, сохраняй промежуточные шаги и оставляй несколько минут на проверку. Ошибка в одном вычислении не делает бесполезными остальные правильные действия. Условия работы и критерии объяснит учитель до начала.

При желании на школьном компьютере можно воспользоваться моделью закона Ома PhET: оставить сопротивление постоянным, изменить напряжение и сравнить ток. Это дополнительная тренировка, не обязательное домашнее задание и не замена лабораторной работе.

Границы темы сверены с программой физики VII–IX классов и последовательностью уроков курса MediaSchool.