Кроссворд «Повторим пройденное—2»

Определения и обозначения

Электрический ток — направленное движение заряженных частиц. Это не просто любое движение частиц: важно, чтобы оно происходило преимущественно в одном направлении. Силу тока обозначают I и измеряют в амперах (А). По этой величине судят, насколько интенсивно заряды проходят через проводник.

Напряжение — физическая величина, характеризующая работу электрического поля по перемещению заряда. Его обозначают U и измеряют в вольтах (В). Напряжение помогает описать, какую работу поле совершает при переносе заряда между точками цепи. В задачах оно связано с током и сопротивлением законом Ома.

Электрическое сопротивление — свойство проводника препятствовать электрическому току. Его обозначают R и измеряют в омах (Ом). Чем больше сопротивление при том же напряжении, тем меньше сила тока. Сопротивление нужно учитывать, чтобы рассчитывать параметры цепи и выбирать подходящие элементы.

Магнитное поле — особая форма материи, создаваемая движущимися зарядами и электрическими токами и действующая на магниты и проводники с током. Поле обнаруживают по его действию, например по повороту магнитной стрелки. Это понятие связывает электрические явления с магнитными. Поэтому ток в проводнике можно рассматривать не только как движение зарядов, но и как источник магнитного действия.

Как это устроено

Чтобы в цепи существовал ток, в ней должны быть свободные носители заряда и замкнутый путь, по которому они могут двигаться. Источник тока поддерживает разность потенциалов между своими полюсами и тем самым создаёт условия для направленного движения зарядов. Проводники соединяют источник с другими элементами, а потребитель преобразует электрическую энергию, например в свет, тепло или движение. Если цепь разомкнута, непрерывного пути нет, поэтому установившийся ток через разрыв не идёт.

Сила тока зависит от напряжения и сопротивления, потому что напряжение характеризует действие электрического поля, а сопротивление мешает движению зарядов. Для участка цепи закон Ома записывают так: I = U/R. Если умножить обе части на R, получится U = IR; если разделить U на I, получится R = U/I. Перед подстановкой чисел стоит определить, какую величину ищут, и выразить её из формулы. Это помогает не перепутать деление и умножение.

При последовательном соединении существует одна ветвь, поэтому через каждый элемент за одинаковое время проходит один и тот же заряд: сила тока везде одинакова. Напряжения на отдельных элементах складываются, как и сопротивления: R = R₁ + R₂. При параллельном соединении заряд может двигаться по разным ветвям, а концы каждой ветви подключены к одним и тем же точкам цепи, поэтому напряжение на ветвях одинаково. Общий ток складывается из токов ветвей, а общее сопротивление находят по формуле 1/R = 1/R₁ + 1/R₂.

Электрический ток создаёт магнитное поле потому, что его носители заряда движутся, а движущийся заряд связан с магнитным действием. Вокруг прямого проводника с током магнитные линии имеют форму окружностей. Их направление определяют правилом правой руки: если большой палец направить по току, согнутые пальцы покажут направление линий поля. При изменении направления тока направление магнитных линий тоже меняется.

Кроссворд проверяет не только память на термины, но и умение связывать разные признаки одного понятия. Например, определение может привести к названию величины, обозначение — подсказать формулу, а единица измерения — проверить догадку. Прибор помогает уточнить, что именно измеряют: ток или напряжение. После этого полезно сверить длину слова и пересечения, не подменяя физический термин бытовым описанием.

Основные электрические и магнитные величины

Пользуйтесь таблицей как подсказкой: сначала найдите признак или единицу, затем свяжите их с обозначением и названием величины. Если нужно измерить величину, проверьте, указан ли подходящий прибор. Для задач таблица помогает выбрать зависимость, но сначала нужно понять, какие данные известны.

Разбор задач

Задача 1. По определениям восстановить в кроссворде термины «амперметр», «вольтметр», «сопротивление» и указать единицы измерения соответствующих величин. Здесь нужно отличить приборы от физических величин: амперметр и вольтметр — это названия приборов, а сопротивление — величина. Единица зависит от того, какую величину измеряют.

1. Найдём ключ к слову «амперметр»: он измеряет силу тока. Силу тока обозначают I, а её единица — ампер (А).
2. Слово «вольтметр» связано с измерением напряжения. Напряжение обозначают U, его единица — вольт (В).
3. Сопротивление — не прибор, а свойство проводника. Его обозначают R и измеряют в омах (Ом).
4. Сверим полученные слова с определениями и числом клеток. Если формулировка описывает измерение тока или напряжения, ответом будет прибор, а не единица.

Ответ: амперметр измеряет силу тока в амперах; вольтметр измеряет напряжение в вольтах; сопротивление обозначают R и измеряют в омах.

Задача 2. Напряжение на участке цепи равно 12 В, сопротивление — 6 Ом. Найти силу тока и вписать название закона, использованного при решении. Чтобы выбрать формулу, перечислим известные величины: даны U и R, требуется I. Именно такую зависимость показывает закон Ома для участка цепи.

1. Запишем закон Ома: I = U/R. Это удобная форма, потому что искомая сила тока уже стоит отдельно.
2. Подставим данные: I = 12 В / 6 Ом = 2 А. Единицу проверяем по соотношению В/Ом, которое соответствует амперу.
3. Для кроссворда выпишем название закона, а не только результат вычисления. Ответ также проверим: при неизменном сопротивлении большему напряжению соответствовал бы больший ток.

Ответ: сила тока равна 2 А; использован закон Ома для участка цепи.

Задача 3. Два резистора сопротивлениями 3 Ом и 6 Ом соединены сначала последовательно, а затем параллельно. Нужно сравнить общее сопротивление в двух случаях и объяснить результат. Перед вычислениями важно определить тип соединения, потому что для него меняется правило расчёта.

1. При последовательном соединении сопротивления складываются: R = R₁ + R₂ = 3 Ом + 6 Ом = 9 Ом. Путь для тока один, поэтому каждый резистор добавляет препятствие движению зарядов.
2. При параллельном соединении используем 1/R = 1/R₁ + 1/R₂. Получаем 1/R = 1/3 + 1/6 = 1/2, значит, R = 2 Ом.
3. Сравним результаты: 2 Ом меньше 9 Ом. Параллельная цепь предоставляет зарядам дополнительные пути, поэтому её общее сопротивление меньше сопротивления каждого из двух резисторов.

Ответ: при последовательном соединении общее сопротивление равно 9 Ом, при параллельном — 2 Ом; меньшее значение получается при параллельном соединении.

Типичные ошибки

Силу тока путают с напряжением, потому что обе величины описывают состояние электрической цепи. Но у них разные обозначения, единицы и измерительные приборы: I — ампер, амперметр; U — вольт, вольтметр. Проверьте себя по трём признакам сразу, а не только по смыслу определения. Если задача спрашивает, насколько интенсивно движутся заряды, речь идёт о силе тока.

Амперметр иногда подключают параллельно, а вольтметр — последовательно, смешивая правила для приборов. Амперметр должен измерять ток через элемент, поэтому его включают в ту же ветвь; вольтметр сравнивает потенциалы концов элемента, поэтому его подключают к этим концам параллельно. Перед изображением схемы спросите себя, какую величину измеряет прибор. Затем проверьте, включён ли он в цепь подходящим способом.

Формулу для последовательного соединения могут применить к параллельному, потому что в обоих случаях речь идёт об общем сопротивлении нескольких резисторов. Ошибка возникает, если начать вычислять, не проследив путь тока на схеме. При одной ветви сопротивления складывают; при разветвлении используют сумму обратных сопротивлений. Сверьте результат с физическим смыслом: при параллельном соединении общее сопротивление меньше сопротивления каждой ветви.

В кроссворд иногда вписывают бытовое описание вместо точного физического термина или не учитывают число букв. Так происходит, когда ответ подбирают только по общему смыслу, не проверяя формулировку определения. Сначала найдите ключевые слова, затем назовите понятие строго, как физический термин. После этого сверьте число клеток и буквы на пересечениях; если они не подходят, перепроверьте исходную догадку.

Связь с другими темами

Для повторения нужны знания единиц СИ, смысла физических величин, чтения электрических схем и преобразования формул. Закон Ома и правила соединения проводников используют при расчёте цепей, а также при изучении работы и мощности электрического тока. Умение связать величину с её единицей и прибором помогает проверять вычисления. Представления о магнитном поле тока подготавливают к изучению электромагнитной индукции и принципов работы электрических машин.

Что запомнить

• Электрический ток существует в замкнутой цепи, если есть свободные носители заряда и источник.
• Силу тока измеряют амперметром и выражают в амперах.
• Напряжение измеряют вольтметром и выражают в вольтах.
• Для участка цепи действует закон Ома: I = U/R.
• При последовательном соединении ток одинаков во всех элементах.
• При параллельном соединении напряжение одинаково на всех ветвях.
• Электрический ток создаёт магнитное поле.