Вода и влажный воздух являются проводниками электрического тока. Проникновение влаги в электрическую сеть прибора может привести к короткому замыканию или к электрическому разряду через тело человека
Прочитайте фрагмент инструкции к электрической дрели и выполните задания
Почему ночью все окружающие объекты выглядят серыми, только светлее или темнее?
Прочитайте текст и выполните задания
Любой объект излучает электромагнитные волны в очень широком диапазоне частот. При этом интенсивность излучения напрямую зависит от температуры объекта (рис. 1).
Рис. 1. Интенсивность излучения абсолютно чёрного тела. (Абсолютно чёрное тело обладает свойством поглощать всю падающую на его поверхность лучистую энергию любого спектрального состава)
Максимум излучения Солнца, поверхность которого имеет температуру около 6000 К, приходится на диапазон длин волн, которые в процессе эволюции определили цветовое зрение человека.
Среди органов чувств глаз занимает особое место. На долю зрения приходится до 80 % информации, воспринимаемой организмом извне. Человек с помощью зрения воспринимает размеры предметов, их форму, расположение в пространстве, движение, а главное, цвет.
Приёмниками светового излучения человека служат колбочки (фоторецепторы трёх типов) и палочки (фоторецепторы одного типа).
Колбочки, в зависимости от их спектральной чувствительности, подразделяются на три типа и обозначаются греческими буквами р, у и р. Максимумы спектральной чувствительности этих типов колбочек находятся в трёх разных спектральных участках: красном, зелёном и синем (рис. 2).
Спектры поглощения показывают вероятность поглощения фотона для данной длины волны. Спектры поглощения перекрываются, а это означает, что зрительная система в состоянии различить частоту волны, сравнивая количества поглощения энергии разных видов колбочек.
Палочки, расположенные по периферии сетчатки, играют основную роль в создании ахроматических зрительных образов. Палочки обладают высокой чувствительностью к свету, воспринимают волны с малой амплитудой, но не умеют различать их длину, то есть результат восприятия волн разной длины у всех палочек одинаков.
К какому диапазону звуковых волн относятся волны, используемые дельфинами для эхолокации?
Два типа слуха дельфинов
Звуковые волны принято подразделять на диапазон слышимых человеком волн, а также инфразвук, ультразвук и звук сверхвысокой частоты (или гиперзвук) (см. диаграмму).
Диапазон издаваемых и слышимых звуков у разных животных может сильно отличаться от диапазона звуковых волн, воспринимаемых человеком. Например, дельфин способен создавать и улавливать звуки в более широком диапазоне, чем человек.
В слуховом аппарате дельфина есть два типа «входных ворот». «Ворота» первого типа — вытянутая нижняя челюсть. Через эти «ворота» к внутреннему уху дельфина поступают волны с частотами 8 • 104-105 Гц, направление которых совпадает с направлением челюсти. Именно по этому направлению и осуществляется эхолокация. «Ворота» второго типа — те места по бокам головы дельфина, где когда-то у далёких предков дельфинов, живших на суше, были обыкновенные уши. Ушей как таковых у дельфинов нет; наружные слуховые отверстия почти заросли, однако звуки они пропускают прекрасно. Через эти «входные ворота» к внутреннему уху дельфина поступают со всевозможных сторон звуковые волны относительно низких частот (102~104 Гц). Таким образом, можно говорить о двух типах слуха дельфинов.
Первый тип — остронаправленный эхолокационный слух на высоких частотах. Известно, что для успешной эхолокации линейные размеры объекта должны быть больше или по крайней мере порядка длины волны звука. Чем меньше длина волны излучения, тем более мелкими могут быть объекты, которые необходимо опознать при помощи эхо-сигналов.
Второй тип слуха — слух кругового обзора; он предназначен для восприятия дельфином «обычных» звуков, заполняющих окружающее пространство. На рисунке отрезки, ограниченные кривой 1, относятся к эхолокационному слуху, а кривой 2 — к слуху кругового обзора. Рисунок хорошо иллюстрирует острую направленность слуха первого типа и слабо выраженную направленность слуха второго типа.
В первой части нашей работы с помощью
экспериментальной установки мы будем исследовать зависимость сопротивления
проводника от его длины.
Для выполнения этой работы мы будем использовать оборудование
из третьего комплекта в составе: источник тока, двухпредельный
вольтметр и амперметр, ключ, реостат, соединительные провода и набор
проволочных резисторов на подставке.
Прежде чем
приступить к работе давайте с вами вспомним, что электрическое сопротивление
— это физическая величина, характеризующая свойства проводника
препятствовать прохождению электрического тока в нём.
При этом, как
было экспериментально установлено, сопротивление конкретного проводника прямо
пропорционально его длине, обратно пропорционально площади поперечного сечения
и зависит от вещества, из которого этот проводник изготовлен:
Именно
зависимость сопротивления проводника от его длины мы с вами и должны будем
проверять. Однако для выполнения данной работы эта формула нам не подходит. А,
судя по предложенному оборудованию, сопротивление проводника мы будем находить
на основании закона Ома для участка цепи. Ведь ещё в 1826 году Георг Ом
экспериментально установил, что сила тока на участке цепи прямо пропорциональна
напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению:
Зная
величину напряжения на концах проводника и ток в нём, по закону Ома можно
вычислить электрическое сопротивление проводника, как отношение напряжения на
концах проводника к силе тока в проводнике:
Итак, приступим к выполнению. Для начала давайте взглянем на
набор проволочных резисторов и подумаем, какие из них мы будем использовать в
данной работе. Как мы недавно вспоминали, электрическое сопротивление
проводника зависит от удельного сопротивления проводника, от длины проводника и
площади его поперечного сечения. Для установления зависимости сопротивления от
длины проводника необходимо выбрать проводники, отличающиеся только длиной и
имеющие одинаковые остальные параметры (площадь поперечного сечения и
материал). Данному условию удовлетворяют три нихромовых
проводника, расположенные в верхней части панели.
С проводниками разобрались, теперь соберём экспериментальную
установку. Для этого последовательно с источником тока соединим ключ, амперметр
на предел измерения 0,6 А, реостат и набор проволочных резисторов так, чтобы в
цепь был включён короткий нихромовый проводник, длина
которого примерно равно одной трети длины длинного проводника. А чтобы измерить
напряжение на концах исследуемого резистора, параллельно к нему подключим
вольтметр, подключённый на предел измерения 3 В.
Далее мы с вами нарисуем электрическую схему нашей установки.
При этом, обратите внимание, как таковой схемы для набора проволочных
резисторов нет. Поэтому можно поступить двумя способами: либо изобразить
обычный резистор, либо попробовать схематически, например, как мы, перерисовать
всю панель.
Теперь
запишем формулы, которыми будем пользоваться при выполнении данной работы.
Во-первых, запишем формулу для определения сопротивления проводника через его
геометрические размеры:
Во-вторых, —
закон Ома для участка цепи:
А
из него находим, что электрическое сопротивление проводника равно отношению
напряжения на концах проводника к силе тока в проводнике:
Так как по условию задания нам необходимо провести несколько
измерений, то целесообразно оформить их в виде таблицы. В первой колонке мы
укажем номера опытов. Во второй — примерную длину проводников (визуально это l/3, l/2, l).
В третью колонку мы занесём значения силы тока с учётом
погрешности измерения (они нам даны по условию задачи). Четвёртую колонку мы
оставим для значений напряжения на концах проводников. А последнюю колонку
отведём для сопротивлений.
Прежде чем приступить непосредственно к работе ещё раз внимательно
проверьте вашу электрическую цепь. Проверьте, чтобы в цепь был включён самый
короткий проводник. Особое внимание обратите на соблюдение полярности
подключения обоих приборов.
Если всё в порядке, то включаем источник питания и замыкаем
ключ. Далее, с помощью реостата устанавливаем в цепи заданную нам по условию
силу тока. При этом не забываем, что на прибор мы должны смотреть
перпендикулярно шкале прибора.
Установив требуемое значение силы тока, снимаем показания с
вольтметра. Итак, у нас напряжение на концах резистора оказалось равным
примерно 0,3 В. Размыкаем ключ и заносим значение напряжения в таблицу, с
учётом погрешности измерений:
Теперь включим в цепь вторую часть провода и параллельно ему
— вольтметр. Замкнём ключ. Вольтметр показывает нам примерно 0,6 В. Опять
размыкаем ключ и заносим значение напряжения в таблицу.
И, наконец, включаем в цепь проводник на всю его длину.
Напряжение на концах проводника оказывается равным примерно
0,9 В.
Закончив с прямыми измерениями, приступаем к нахождению
сопротивления для каждого из трёх случаев. Для чего в расчётную формулу
поочерёдно подставляем наши значения силы тока и напряжения.
Теперь нам хорошо видно, что при увеличении длины проводника
увеличивается и его сопротивление, причём линейно.
Поэтому в выводе мы напишем, что сопротивление
проволочного резистора линейно увеличивается с увеличением его длины.
В следующей части работы мы будем исследовать
зависимость сопротивления от площади поперечного сечения проводника.
Для выполнения этой работы мы опять используем оборудование
из третьего комплекта в составе: источник тока, двухпредельный
вольтметр и амперметр, ключ, реостат, соединительные провода и набор
проволочных резисторов на подставке.
Прежде чем
приступить к работе давайте с вами ещё раз вспомним, что электрическое
сопротивление конкретного проводника прямо пропорционально его длине,
обратно пропорционально площади поперечного сечения и зависит от вещества, из
которого этот проводник изготовлен:
Зависимость
сопротивления проводника от площади его поперечного сечения мы с вами и должны
будем проверить. Однако для выполнения данной работы эта формула нам не
подходит. А, судя по предложенному оборудованию, сопротивление проводника мы
будем находить на основании закона Ома для участка цепи:
Итак, приступим к выполнению. Для начала давайте подумаем,
какие из проволочных резисторов мы будем использовать в этой работе. Очевидно,
что для установления зависимости сопротивления от площади поперечного сечения
проводника необходимо выбрать проводники, отличающиеся только диаметром и
имеющие одинаковые остальные параметры (длину и материал). Данному условию
удовлетворяют два стальных проводника, диаметром 0,3 мм и 0,15 мм.
С проводниками разобрались, теперь соберём экспериментальную
установку. Для этого последовательно с источником тока соединим ключ, амперметр
на предел измерения 0,6 А, реостат и набор проволочных резисторов так, чтобы в
цепь был включён один из стальных проводников (например, тот который потолще).
А чтобы измерить напряжение на концах исследуемого резистора, параллельно к
нему подключим вольтметр, подключённый на предел измерения 3 В.
Теперь
запишем формулы, которыми будем пользоваться при выполнении данной работы.
Во-первых, запишем формулу для определения сопротивления через геометрические
размеры проводника:
Ещё нам необходимо указать формулу, по которой рассчитывается
площадь сечения проводника. Так как проводники у нас имеют цилиндрическую
форму, то в их поперечное сечение будет представлять окружность. А из
математики мы знаем, что её площадь определяется, как
Прежде чем приступить непосредственно к работе ещё раз
внимательно проверьте вашу электрическую цепь. Особое внимание обратите на
соблюдение полярности подключения обоих приборов.
Установив требуемое значение силы тока, снимаем показания с
вольтметра. Итак, у нас напряжение на концах первого резистора оказалось равным
примерно 0,2 В. Размыкаем ключ и записываем значение силы тока и напряжения, с
учётом погрешности измерений:
Теперь включим в цепь более тонкий стальной резистор и
параллельно ему — вольтметр. Замкнём ключ.
Вольтметр показывает нам примерно 0,7 В. Размыкаем ключ.
Отключаем источник тока. А результаты измерения напряжения заносим в бланк
ответов.
Закончив с прямыми измерениями, приступаем к нахождению сопротивления
проводников. Для чего в расчётную формулу поочерёдно подставляем наши значения
силы тока и напряжения.
Как видим, сопротивление стального проводника диаметром 0,15
мм больше сопротивления такого же проводника, но диаметром в два раза больше.
Поэтому вывод мы напишем так: чем больше диаметр и, соответственно,
площадь поперечного сечения проводника, тем меньше его сопротивление.
В последней части работы мы с вами исследуем
зависимость сопротивления от удельного сопротивления проводника.
Как и в предыдущих работах мы используем источник тока, двухпредельный вольтметр и амперметр, ключ, реостат,
соединительные провода и набор проволочных резисторов на подставке.
Теория у нас
остаётся та же.
Только в этот раз нам предстоит проверить зависимость
сопротивления проводника от материала, из которого он изготовлен.
Приступаем к выполнению. Давайте посмотрим, какие из
проволочных резисторов мы будем использовать в этой работе. Очевидно, что для
установления зависимости сопротивления проводника от его удельного
сопротивления нам необходимо выбрать проводники, отличающиеся только материалом
и имеющие одинаковые остальные параметры (длину и площади поперечного сечения).
Данному условию удовлетворяют нихромовый и стальной
проводники, диаметром 0,3 мм.
С проводниками разобрались, теперь соберём экспериментальную
установку: последовательно с источником тока соединяем ключ, амперметр на
предел измерения 0,6 А, реостат и набор проволочных резисторов так, чтобы в
цепь был включён один из исследуемых проводников (например, нихромовый).
Параллельно к нихромовому проводнику подключаем
вольтметр с пределом измерения 3 В.
Далее мы с вами рисуем электрическую схему нашей установки.
Формулы,
которыми мы будем пользоваться при этой работы, остались прежними. Это формула
для определения сопротивления проводника по его геометрическим размерам:
А также закон
Ома для участка цепи, из которого выразим сопротивление:
Проверяем электрическую цепь и, если всё в порядке, включаем
источник питания и замыкаем ключ.
С помощью реостата устанавливаем в цепи силу тока в 0,4 А.
Как видим, напряжение на концах нихромового
резистора примерно равно 1,2 В. Размыкаем ключ и записываем значение силы тока
и напряжения, с учётом погрешности измерений:
Теперь включим в цепь стальной резистор и параллельно ему —
вольтметр. Замкнём ключ.
Вольтметр показывает нам примерно 0,2 В. Размыкаем ключ.
Отключаем источник тока. А результаты измерения напряжения заносим в бланк
ответов.
Далее найдём сопротивления проводников. Для чего в расчётную
формулу поочерёдно подставляем наши значения силы тока и напряжения для обоих
случаев.
Как видим, сопротивление стального резистора меньше, чем
сопротивление нихромового резистора таких же
геометрических размеров. Значит в выводе можно написать: чем больше
удельное сопротивление проводника, тем больше его электрическое сопротивление.
Светодиодная лампа
На уроке физики учитель продемонстрировал следующий опыт: при падении с одинаковой высоты из состояния покоя камешка и высохшего берёзового листочка камешек достигает поверхности пола быстрее. Можно ли на основании этого опыта утверждать, что Земля вблизи своей поверхности разным телам сообщает разное ускорение? Ответ обоснуйте.
Условие
С помощью весов измеряли массу тела в граммах. Погрешность измерений массы равна цене деления шкалы весов (см. рисунок).
Запишите в ответ массу тела с учётом погрешности измерений.
Ответ
Прочитайте перечень понятий, с которыми Вы встречались в курсе физики: электризация, интерференция, психрометр, вольтметр, диффузия, линейка Разделите эти понятия на две группы по выбранному Вами признаку. Запишите в таблицу название каждой группы и понятия, входящие в эту группу.
Исследование зависимости электрического сопротивления проводника от его длины и площади поперечного сечения
Цель работы: выяснить, как зависит электрическое сопротивление проводника от его длины и площади поперечного сечения; доказать, что электрическое сопротивление проводника зависит от вещества, из которого он изготовлен.
Оборудование: источник тока, вольтметр, амперметр, реостат, три провода из одного и того же вещества, одинаковые по длине и диаметру; три провода, изготовленные из разных веществ, одинаковые по длине и диаметру; соединительные провода; штангенциркуль или микрометр.
Нельзя. При падении на тела действовала не только сила тяжести, но и сила сопротивления со стороны воздуха
(1040 ± 40) г
Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.
А) электрический звонок Б) электрический фильтр для очистки газов от примеси частиц (пыли)
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Нельзя. Для спиралей электронагревательных приборов используются материалы с высоким удельным электрическим сопротивлением, а для прижимных пластин — с низким
Если сопротивление какого-либо участка последовательной электрической цепи значительно больше сопротивления всех остальных участков, то согласно закону Джоуля — Ленца на этом участке будет выделяться практически всё тепло. Такой принцип используется в лампах накаливания и в нагревательных приборах, сопротивление которых значительно больше, чем сопротивление подводящих проводов. Этот же принцип используют при контактной электросварке, применяемой для металлов со значительным удельным сопротивлением (никеля, молибдена и др.).
Схема такой сварки изображена на рисунке. Практически всё сопротивление цепи сосредоточено в месте контакта свариваемых деталей (материал деталей имеет большое удельное сопротивление, а касание происходит в отдельных точках поверхности). При больших токах (сотни и тысячи ампер) детали раскаляются добела и свариваются, в то время как медные электроды, обладающие малым сопротивлением, почти не
Вам необходимо исследовать, зависит ли электрическое сопротивление проводника от площади его поперечного сечения. Имеется следующее оборудование (см. рисунок):
