Зависимость силы тока в проводнике от приложенного напряжения представлена на графике (рис. 141).
а) Чему равно сопротивление проводника?
б) Чему равна сила тока в проводнике при напряжении 10 В; 20 В; 40 В?
в) При каком напряжении сила тока равна 0,5 А; 1,5 А; 2,5 А?

рис. 141

Для решения данной задачи необходимо воспользоваться законом Ома для участка цепи, который устанавливает взаимосвязь между силой тока $ I $, напряжением $ U $ и сопротивлением $ R $ проводника.

Формула закона Ома для участка цепи:
$$ I = \frac{U}{R} $$
где:
− $ I $ — сила тока (в амперах, А),
− $ U $ — напряжение (в вольтах, В),
− $ R $ — сопротивление проводника (в омах, Ом).

Взаимосвязь между величинами

1. Сила тока $ I $ — это физическая величина, характеризующая количество заряда, проходящего через поперечное сечение проводника за единицу времени.
2. Напряжение $ U $ — это разность электрических потенциалов между двумя точками цепи. Оно определяет, какая энергия передается на каждый заряд для его перемещения через электрическую цепь.
3. Сопротивление $ R $ — это характеристика материала проводника, показывающая, насколько он препятствует прохождению электрического тока.

График зависимости

На графике представлена зависимость силы тока $ I $ (ось Y) от напряжения $ U $ (ось X). В данном случае линия на графике является прямой, проходящей через начало координат. Это указывает на то, что проводник подчиняется закону Ома, и его сопротивление $ R $ постоянно.

Физический смысл графика:
− Увеличение напряжения $ U $ приводит к увеличению силы тока $ I $. Это линейная зависимость.
− Коэффициент наклона прямой линии на графике отражает величину, обратную сопротивлению $ R $, так как $ I \propto U $.

Определение сопротивления $ R $

Сопротивление можно найти, используя точку на графике, где значения $ U $ и $ I $ известны.
Формула для расчета:
$$ R = \frac{U}{I} $$
Выбирается произвольная точка на графике, например, $ U = 60 \, \text{В} $, $ I = 3 \, \text{А} $, и подставляется в формулу.

Расчёт силы тока $ I $ при заданном напряжении $ U $

Для вычисления силы тока необходимо использовать формулу закона Ома:
$$ I = \frac{U}{R} $$
После нахождения сопротивления $ R $, можно подставлять значения напряжения $ U $ и рассчитывать силу тока $ I $.

Расчёт напряжения $ U $ при заданной силе тока $ I $

Чтобы определить напряжение при известной силе тока, можно преобразовать формулу закона Ома:
$$ U = I \cdot R $$
Подставив значение сопротивления $ R $, можно вычислить напряжение $ U $ для различных значений силы тока $ I $.

Применение закона Ома

1. В пункте $ а $ задачи мы находим сопротивление проводника. Для этого выбираем любую точку на графике и подставляем её значения в формулу $ R = \frac{U}{I} $.
2. В пункте $ б $ задачи мы вычисляем силу тока $ I $ для заданных значений напряжения $ U $, используя ранее найденное значение $ R $.
3. В пункте $ в $ задачи мы определяем напряжение $ U $ для заданных значений силы тока $ I $, используя формулу $ U = I \cdot R $.

Этот подход позволяет решить задачу, используя фундаментальные законы физики.