Фиг. 47.
Температурная зависимость сопротивления
Металлы меняют свое сопротивление с изменением температуры. Сопротивление таких химических элементов, как медь и вольфрам, увеличивается с ростом температуры[38]. Грубо говоря, сопротивление большинства чистых металлов в широких пределах изменяется прямо пропорционально абсолютной температуре.
Сопротивление углерода уменьшается с повышением температуры. У сплавов удельное сопротивление обычно больше, чем у металлов, которые входят в их состав; сплавы с высоким удельным сопротивлением применяют для высокоомных катушек в реостатах и т. д. У некоторых сплавов сопротивление почти не меняется с изменением температуры (например, у константана, сплава 60 % меди и 40 % никеля, который вы, возможно, применяли в вашем первом лабораторном опыте по изучению закона Ома с целью облегчить его выполнение). Эти сплавы используют для изготовления эталонов сопротивления.
Задачи
Если известно сопротивление линии электропередачи, катушки генератора, или обмоток электромотора, то мы можем вычислить потери мощности, рассчитать силу тока, соответствующую заданному напряжению, и вообще выяснить, что должно произойти в цепи, не прибегая к сложным опытам. Инженеры-специалисты по проводной связи и передаче электроэнергии тщательно измеряют и записывают сопротивления своих линий. Поэтому они могут отыскивать неисправности путем простых измерений сопротивления с обоих концов линии. Предлагая вам арифметические задачи на закон Ома, мы стремились к тому, чтобы вы лучше поняли основы электротехники, а не просто теряли время на упражнения в арифметике, подставляя числа в готовые формулы. Внимательно анализируйте результаты ваших расчетов.
Словарь единиц измерения
Ниже дан словарь некоторых единиц измерения, который может оказаться полезным. При решении задач нельзя допускать жаргонного употребления приведенных ниже соотношений вместо названий соответствующих физических величин.
1 джоуль = 1 ньютон-метр
1 ампер = 1 кулон/сек
1 ватт = 1 джоуль/сек
1 вольт = 1 джоуль/кулон
1 ом = 1 вольт/ампер
Задачи к главе 32
Задачи 1—19 приведены в тексте главы.
Задача 20. Смысл «вольтов» и т. д.
Утверждение «сила тока в цепи равна 5 а» означает, что через каждое сечение проводников в цепи за каждую секунду проходит 5 кулонов. Спишите следующие утверждения и дополните их аналогичным образом.
а) Утверждение «сила тока в цепи равна… ампер» означает, что…
б) Утверждение «к небольшому нагревателю подводится мощность 10 вт» означает, что…
в) Утверждение «напряжение между концами проводника равно 12 в» означает, что…
Задача 21. Нити накала ламп
Две лампочки накаливания, А и Б, рассчитаны на различные напряжения, но обе дают одну и ту же мощность при нормальном режиме работы. Лампочка А светит на полную яркость при 6 в, Б — при 120 в.
а) Какой ток потребляет лампочка Б по сравнению с А, больший или меньший?
б) Дайте четкое обоснование вашему ответу на вопрос а).
в) Какой должна быть нить накала у лампочки Б, более короткой или более длинной, чем у лампочки А, при одинаковой толщине?
г) Какой должна быть нить накала у лампочки Б, более толстой или более тонкой, чем у А, при одинаковой длине?
д) Дайте четкие обоснования вашим ответам на вопросы в) и г).
Задача 22
Дуговая лампа устойчиво горит, когда напряжение на ней равно 70 в.
Какое сопротивление нужно включить последовательно с лампой, если ее подключат к источнику с напряжением 100 в?
а) Напряжение источника 100 в. Что это означает?
б) Напряжение между концами дуги 70 в. Что это означает?
в) Какое, следовательно, напряжение должно быть на добавочном сопротивлении?
38
Если вы были внимательны, то могли заметить признаки этого явления в вашем первом опыте, посвященном электрической цепи.