Содержание
Реостаты | 8 класс | Физика
Содержание
Когда мы собираем электрическую цепь и замыкаем ее, возникает электрический ток. Его характеризует величина, называемая силой тока. При последовательном соединении элементов она будет одинакова на всех участках цепи ($I = I_1 = I_2 = … = I_n$), а при параллельном — разветвляться ($I = I_1 + I_2 + … + I_n$). Но мы не можем изменить величину силы тока в цепи или на ее участке, не поменяв проводники или источник тока.
Тем не менее при проведении экспериментов было бы удобно иметь возможность изменять силу тока в цепи и следить за изменениями, которые при этом будут происходить. Также это удобно в различных электрических приборах и устройствах. Например, регулируя громкость звука аудиоустройств, мы меняем силу тока в их динамиках. Изменяя силу тока в электродвигателе швейной машинки, мы можем регулировать скорость его вращения.
В большинстве случаев для изменения силы тока в цепи используется специальный прибор — реостат. Именно об этом приборе мы и поговорим на данном уроке. Мы рассмотрим его устройство и действие, правила подключения в цепь.
Устройство простейшего реостата
Чтобы понять принцип работы любого реостата, рассмотрим самый простейший из них.
Для этого возьмем проволоку с достаточно большим удельным сопротивлением (например, нихромовую). Подключим ее последовательно в цепь, состоящую из источника тока, ключа и амперметра. Сделаем это, используя контакты A и B (рисунок 1).
Рисунок 1. Простейший реостат — проволока с большим удельным сопротивлением
Мы можем передвигать один из контактов — B. С помощью него мы можем изменять длину включенного в цепь участка проволоки AB. Другой участок проволоки при этом включен в цепь не будет.
При изменении длины участка AB будет изменяться сопротивление всей цепи. Каким образом?
Изменяя длину включенного в цепь участка проволоки, мы изменяем его сопротивление ($R = \frac{\rho l}{S}$).
Будет изменяться и общее сопротивление цепи, а следовательно, и сила тока в ней.
{"questions":[{"content":"Действие реостата основано на изменении[[choice-1]]","widgets":{"choice-1":{"type":"choice","options":["длины проводника, включенного в цепь","поперечного сечения проводника, включенного в цепь","типа соединения элементов в цепи"],"explanations":["Изменяя длину проводника, мы изменяем его сопротивление, а также общее сопротивление цепи. Из-за этого изменяется и сила тока.","",""],"answer":[0]}}}]}
Ползунковый реостат
Те реостаты, которые применяются на практике, имеют более удобную и компактную форму. Они также содержат в своей основе проволоку с большим удельным сопротивлением.
Почему в реостатах используют проволоку с большим сопротивлением?
Взглянем еще раз на формулу для расчета сопротивления проводника: $R = \frac{\rho l}{S}$. Если у нас будет проводник с малым удельным сопротивлением, то он должен быть очень длинным. Это не всегда удобно при изготовлении реостатов.
При проведении лабораторных работ вы чаще всего будете использовать ползунковый реостат (рисунок 2).
Рисунок 2. Ползунковый реостат
Как устроен ползунковый реостат?
В этом реостате стальная проволока 1 намотана на керамический цилиндр. То есть сам цилиндр проводить ток не будет, так как он сделан из диэлектрика. Сама проволока тоже покрыта диэлектриком — окалиной. Это сделано для того, чтобы витки были изолированы друг от друга.
Над такой обмоткой расположен металлический стержень 2. К нему крепится ползунок 3, который своими контактами 4 прижат к обмотке. Этот ползунок мы можем передвигать.
Когда мы его передвигаем, слой окалины на проволоке стирается, и ток проходит через ползунок и металлический стержень.
Реостат имеет две клеммы. Одна находится на конце металлического стержня (клемма 5), а вторая соединена с одним из концов обмотки и расположена на корпусе реостата (клемма 6).
С помощью этих клемм реостат включают в цепь.
{"questions":[{"content":"Какой элемент реостата мы можем передвигать?[[choice-8]]","widgets":{"choice-8":{"type":"choice","options":["Обмотку","Ползунок","металлический стержень","окалину"],"answer":[1]}}}]}
Использование реостата
При перемещении ползунка по стержню будет изменяться сопротивление всего реостата. То есть ползунок дает нам возможность увеличивать или уменьшать сопротивление цепи. Изменяя сопротивление, мы будем изменять и силу тока в цепи.
Передвигая ползунок и сокращая длину включенной в цепь обмотки, мы увеличим силу тока в цепи ($I = \frac{U}{R}$). Передвигая ползунок в другую сторону, мы увеличим длину подключенной обмотки и, наоборот, уменьшим силу тока.
Каждый реостат рассчитан на определенное сопротивление и на наибольшую допустимую силу тока. Эти значения указываются на самом приборе.
Превышать максимально допустимое значение силы тока не рекомендуется.
Обмотка может очень сильно нагреться, иногда даже раскалиться. В такой ситуации реостат может перегореть — выйти из строя.
Как на схемах электрических цепей изображают реостат?
Реостаты имеют свой условный знак для обозначения на схемах электрической цепи (рисунок 3). Это обозначение ясно дает понять, в какую сторону нужно передвигать ползунок реостата, чтобы увеличить сопротивление в цепи (вправо).
Рисунок 3. Условный знак для обозначения ползункового реостата на схеме электрической цепи
Реже вы можете встретить другое обозначение реостата (рисунок 4).
Рисунок 4. Дополнительный условный знак для обозначения реостата на схеме электрической цепи
{"questions":[{"content":"В какую сторону нужно передвинуть ползунок реостата, изображенного на рисунке 3, чтобы уменьшить силу тока в цепи?[[choice-12]]","widgets":{"choice-12":{"type":"choice","options":["В правую","В левую","В любую"],"explanations":["Если мы передвинем ползунок вправо, то увеличим сопротивление.
При этом сила тока в цепи уменьшится.","",""],"answer":[0]}}}]}
При этом сила тока в цепи уменьшится.","",""],"answer":[0]}}}]}Подключение реостата в электрическую цепь
Реостат включается в электрическую цепь последовательно. Пример такой цепи с подсоединенным реостатом изображен на схеме (рисунок 5).
Рисунок 5. Подключение реостата в электрическую цепь
Зажимы 1 и 2 подключаются к источнику тока. Им может быть как аккумулятор или гальванический элемент, так и розетка.
Если мы увеличим сопротивление реостата, то накал лампочки (на рисунке 4) уменьшится. Значит, сила тока тоже уменьшится. И, наоборот, при уменьшении сопротивления реостата лампочка будет гореть ярче.
Такой способ довольно часто используют в выключателях для регулировки интенсивности освещения.
{"questions":[{"content":"Реостат включается в электрическую цепь[[choice-16]]","widgets":{"choice-16":{"type":"choice","options":["последовательно","параллельно","любым способом"],"answer":[0]}}}]}
Путь тока по реостату, включенному в цепь
На рисунке 6 показан путь тока по реостату, если клеммы 1 и 2 подключены в цепь.
Электрический ток проходит по обмотке реостата, потом через скользящий контакт ползунка он проходит по металлическому стержню и снова попадает в электрическую цепь.
Рисунок 6. Путь тока по реостату
Упражнения
Упражнение №1
На рисунке 7 изображен реостат, с помощью которого можно менять сопротивление в цепи не плавно, а ступенями — скачками. Рассмотрите рисунок и по нему опишите, как действует такой реостат.
Рисунок 7. Рычажный реостат
Такой реостат называется рычажным. В нижней его части расположен специальный рычаг, с помощью которого можно включать в цепь разное количество проводников (спиралей), соединенных последовательно друг с другом. От количества включенных в цепь спиралей будет зависеть их суммарное сопротивление и, следовательно, сила тока в цепи.
Упражнение №2
Если каждая спираль реостата (рисунок 7) имеет сопротивление, равное $3 \space Ом$, то какое сопротивление будет введено в цепь при положении переключателя, изображенном на рисунке? Куда надо поставить переключатель, чтобы с помощью этого реостата увеличить сопротивление цепи еще на $18 \space Ом$?
Спирали (проводники) соединены последовательно.
Значит, суммарное сопротивление будет рассчитывать по формуле: $R = R_1 + R_2 + … + R_n$.
Посмотрим, сколько проводников включены в цепь при положении рычага на рисунке 7. В цепь включены 4 спирали (рисунок 8).
Рисунок 8. Ход тока по спиралям рычажного реостата, включенным в цепь
Так как сопротивление каждой спирали равно $3 \space Ом$, мы можем записать:
$R = 3 \space Ом + 3 \space Ом + 3 \space Ом + 3 \space Ом = 3 \space Ом \cdot 4 = 12 \space Ом$.
Значит, в цепь будет введено сопротивление, равное $12 \space Ом$.
Чтобы ответить на второй вопрос, определим количество спиралей, которые дадут сопротивление в $18 \space Ом$:
$n = \frac{R}{R_1} = \frac{18 \space Ом}{3 \space Ом} = 6$.
Посмотрим на рисунок 7 или 8. Чтобы включить в цепь еще 6 спиралей, нужно передвинуть рычаг в крайнее правое положение (рисунок 9).
Рисунок 9. Искомое положение рычага реостата
Упражнение №3
В цепь включены: источник тока, ключ, электрическая лампа и ползунковый реостат.
2}{м}} = \frac{60 \space м}{0.4} = 150 \space м$.
Получается, что для изготовления реостата на $20 \space Ом$ потребуется $150 \space м$ никелиновой проволоки.
Ответ: $l = 150 \space м$.
Физика 8 класс. Электрические цепи. Реостат :: Класс!ная физика
Физика 8 класс. Электрические цепи. Реостат :: Класс!ная физика
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
источника тока 
Какова функция реостата в цепи? (А).
Он ограничивает ток (B). Это увеличивает ток (C). Это делает ток в цепи постоянным (D). Он увеличивает напряжение.
Ответить
Проверено
264.3k+ просмотров
Подсказка: Скорость потока заряда в цепи называется током. Способность цепи сопротивляться протеканию через нее тока называется ее сопротивлением. Реостат — это устройство, которое регулирует сопротивление цепи, вводя или удаляя элементы сопротивления, когда это необходимо.
Полный ответ:
На рисунке выше показан реостат. Скользящий контакт используется для увеличения или уменьшения значения сопротивления и, следовательно, для управления потоком тока. Подключения к цепи выполняются через клемму-C и клемму-A или клемму-B.
Реостат представляет собой регулируемый резистор. Он используется для регулировки тока в цепи или используется в цепях, требующих переменного сопротивления. Элементом сопротивления может быть металлическая проволока, углерод или проводящая жидкость.
Резистор – это устройство, препятствующее протеканию тока в цепи.
Мы можем использовать реостат для увеличения или уменьшения тока в цепи путем изменения сопротивления цепи. Поэтому реостат помогает нам ограничивать ток в цепи.
Поскольку реостат помогает нам управлять потоком тока в цепи, правильным вариантом будет (A).
Примечание:
Потенциометр также является разновидностью реостата. Потенциометр — это устройство, которое измеряет неизвестное напряжение, уравновешивая его известной разностью потенциалов. Он содержит провод определенной длины, и разность потенциалов сравнивается с отношениями двух длин. Падение потенциала на единицу длины провода потенциометра называется градиентом его потенциала.
Дата последнего обновления: 24 апр 2023
•
Всего просмотров: 264.3k
•
Просмотров сегодня: 3.33k
Недавно обновленные страницы 90 003
Какой элемент обладает наибольшим атомным радиусом A класс 11 химии JEE_Main
Высокоэффективный способ получения бериллия 11 класса химии JEE_Main
Какой из перечисленных сульфатов имеет наибольшую растворимость 11 класс химии JEE_Main
Среди металлов Be Mg Ca и Sr 2 группы 11 класса химии JEE_Main
Какой из следующих металлов присутствует в химическом классе 11 зеленого цвета JEE_Main
Для предотвращения окисления магния в электролитическом химическом классе 11 JEE_Main
Какой элемент обладает наибольшим радиусом атомов А в химическом классе 11 JEE_Main
Высокоэффективный метод получения бериллия 11 класса по химии JEE_Main
Какой из перечисленных сульфатов обладает наибольшей растворимостью 11 класс по химии JEE_Main
Среди металлов Be Mg Ca и Sr 2 группы 11 класса по химии JEE_Main
Какой из следующих металлов присутствует в зеленом химическом классе 11 JEE_Main
Для предотвращения окисления магния в электролитическом химическом классе 11 JEE_Main
Актуальные сомнения
Рео stat — Строительство, работа и применение
— Реклама —
Мы все, должно быть, видели и использовали цилиндрическое устройство, называемое реостатом, при проведении экспериментов в лаборатории физики.
Но мы никогда особо не вникали в его технические детали.
Реостат представляет собой тип переменного резистора, сопротивление которого можно изменять для изменения величины электрического тока, протекающего через электрическую цепь. Обычно доступные резисторы имеют фиксированное значение и используются для ограничения меньших значений электрического тока. Реостат используется для изменения более высоких значений электрического тока.
Краткая история
— Реклама —
В девятнадцатом веке сэр Чарльз Уитстон изобрел реостат, используя длинную трубку с намотанной на нее проволокой и регулируемый ползунок. Слово «реостат» состоит из двух слов («рео» означает поток тока на греческом языке и «стат» означает стационарный инструмент). При помещении в электрическую цепь поток электричества изменялся через две клеммы: одну клемму возле скользящего контакта, а другую подсоединяли к нижней части.
Конструкция
Современный реостат мало чем отличается от своей ранней версии.
Длинная цилиндрическая конструкция с керамическим сердечником плотно обмотана нихромовой проволокой. Керамический сердечник действует как изолирующий материал для выделяемого тепла.
Подобно потенциометру, реостат имеет три контакта, из которых используются только два. Вверху присутствует ползунок, который может свободно перемещаться и контактирует с намотанными проводами.
Принцип работы
Реостат основан на законе Ома, который определяется формулой:
R = V/I
где R= сопротивление
V= напряжение
I= ток
Из приведенного выше закона мы можем видим, что сопротивление обратно пропорционально току. Это означает, что увеличение сопротивления уменьшает ток и наоборот.
Также по следующей формуле:
R = ρL/A
где R = сопротивление
ρ = удельное сопротивление
L = длина
A = площадь поперечного сечения
сопротивление прямо пропорционально длине. Следовательно, сопротивление увеличивается по мере увеличения длины провода (т.
е. количества витков).
Соединения
Как указывалось ранее, из трех клемм реостата используются только две.
Изображение предоставлено: www.physics-and-radio-electronics.com
На приведенной выше схеме показано, как выполняются соединения в реостате, помещенном в электрическую цепь. Один конец провода, откуда ток входит в устройство, подключается к нижней левой клемме (клемма А). Перемещая стеклоочиститель/ползунок, сопротивление можно увеличивать или уменьшать. Затем этот переменный ток течет через правую верхнюю клемму (клемма B) дальше в электрическую цепь.
Нахождение ползунка/ползунка рядом с клеммой A указывает на низкое сопротивление, тогда как при приближении к клемме B оно увеличивается. потому что длина резистивного пути теперь уменьшена. Это приводит к протеканию большого количества электрического тока. Когда ползунковый регулятор перемещается к клемме А, максимальное сопротивление достигается по мере увеличения длины резистивного пути. Поэтому большой поток электрического тока ограничивается.
Реостат на международном уровне обозначается следующим символом:
Применение
Реостат обычно используется в приложениях, где требуется высокое напряжение или ток, например:
- Изменение силы света лампочки. Увеличение сопротивления реостата уменьшает прохождение электрического тока, что приводит к затемнению света и наоборот.
- Генераторы
- Скорость двигателя
- Регулятор температуры нагревателя и духовки
- Регулятор громкости
Типы реостата
Линейный: Он имеет цилиндрическую форму, в которой грязесъемник или ползунок перемещается линейно. Он имеет линейный резистивный тракт. Они в основном используются в лабораториях для обучения и экспериментов.
Поворотный: Имеет поворотный резистивный тракт. При этом грязесъемник или ползунок крепится на валу и перемещается вращательным образом, вращаясь на 3/4 окружности. Они в основном используются в силовых приложениях.
Добавить комментарий