Что такое Ом! Закон Ома!

Длинные и короткие, тонкие и толстые провода

Сопротивление проволоки зависит не только от материала, из которого она изготовлена, но также и от её размеров – длины и толщины (диаметра). В этом вы легко можете убедиться, используя для опытов уже собранную вами цепь.

Если включенную в эту цепь нихромовую спираль заменить другой, более короткой, то сила тока возрастет, в чем вы убедитесь по более яркому свечению лампочки. Значит, взяв более короткую спираль, вы уменьшили сопротивление цепи.

Наоборот, удлинив спираль и, следовательно, увеличив её сопротивление, вы добьетесь, уменьшения силы тока в цепи: лампочка будет светиться слабее, а может быть, и вообще перестанет гореть.

Если вам удастся найти два куска нихромовой проволоки одинаковой длины, но разной толщины, то с помощью подобного же опыта можно убедиться, что чем толще проволока, тем меньше её сопротивление. За место более толстой проволоки можно использовать идентичную ей, скрутив её вдвое или втрое (при одинаковой длине!) – результат опыта будет аналогичен. Впрочем, и без опытов это должно быть понятно: чем тоньше и длиннее проводник, тем более затруднено движение вдоль него заряженных частиц – тем больше сопротивление проводника.

Наши последние опыты и рассуждения не только помогают выяснить, как зависит сопротивление проводника от его формы. Они также указывают способ изменения силы тока в цепи для регулировки свечения лампочки. В самом деле, для этого, оказывается, достаточно изменить длину (и сопротивление!) соединенной последовательно с лампочкой нихромовой спирали.

Как в зале кинотеатра

Если в цепь введена длинная спираль, то нить лампочки еле-еле «тлеет». При укорочении спирали лампочка начинает гореть ярче. При удалении спирали вообще (замкнув присоединенные ранее к её концам провода) лампочка засияет полным накалом.

Можно изготовить простое приспособление для плавного изменения длины включенной в цепь спирали. Оно поможет легко изменять сопротивление цепи, регулируя яркость свечения лампочки или даже целой люстры – как в зрительном зале кинотеатра.

Такие специальные приборы для регулировки силы тока в цепи называют реостатами.

Соберите электрическую цепь, включив в неё в качестве потребителя энергии (нагрузки) 2–3 лампочки или изготовленную вами модель люстры. Для регулировки силы тока воспользуйтесь простейшим реостатом. Для этого к одному полюсу источника тока присоедините торцевые выводы всех лампочек (соединенных параллельно), а к другим их выводам присоедините один конец нихромовой спирали. Ко второму полюсу источника тока с помощью медного провода присоедините зажим типа крокодил» (такие зажимы можно приобрести в магазине электротоваров). Получится цепь, схема которой показана на изображении.

На этой схеме спираль, как и прежде, изображена прямоугольником, а зажим «крокодил» – стрелочкой.

Перемещая зажим как своеобразный скользящий контакт вдоль спирали, вы тем самым будете изменять длину той её части, которая введена в цепь, а значит, изменять и сопротивление цепи. При этом, например, с увеличением сопротивления люстра начинает медленно гаснуть – как свет в кинотеатре перед началом сеанса.

Реостаты

Наш реостат из нихромовой спирали и зажима «крокодил» очень неудобен в обращении. Настоящие реостаты выглядят иначе.

Константановая проволока намотана на керамический цилиндр. Концы её присоединены к клеммам. Проволока покрыта тонким слоем окалины, не проводящей ток, поэтому отдельные витки изолированы друг от друга. Над цилиндром расположен металлический стержень, по которому может перемещаться ползунок. Своими скользящими контактами он прижат к виткам проволоки. От трения о витки слой окалины под контактами стирается, и электрический ток может протекать от витков проволоки к ползунку, а через него к стержню, имеющему на конце клемму. Включают такой реостат в цепь с помощью одной из клемм. Условное обозначение реостата на схемах. Существует много разнообразных конструкций реостатов. Одна из возможных самодельных конструкций этого прибора показан ниже

Это – жидкостный реостат. Его нетрудно изготовить. Для этого возьмите две пластинки из жести размерами 30x120 мм. На одном конце каждой пластинки сделайте отверстие для крепления проводника. Этот конец загните так, чтобы пластинку можно было укрепить на кромке стакана или стеклянной банки.

Соберите электрическую цепь согласно изображенной на рисунке схеме. Вы видите, что лампочка не горит. Понятно, почему – цепь разомкнута. Теперь налейте воды в стакан. Чтобы уменьшить сопротивление воды, растворите в ней чайную ложку поваренной соли (раствор надо готовить заранее). При наполнении стакана раствором лампочка начинает светиться. Регулировать силу тока (и яркость свечения лампочки) можно изменением глубины погружения одной из пластин в жидкость.

Такой реостат можно использовать для определения высоты уровня воды в сосуде: чем выше уровень – тем ярче светится лампочка.

После наших опытов, рассуждений и практических работ с электрическими цепями мы можем вернуться к вопросу, который был поставлен в самом начале нашей беседы, и объяснить, почему в исправно действующей электрической цепи провода не светятся.

Проходящим по цепи током больше нагреваются те её участки, которые обладают большим сопротивлением: вольфрамовая нить в лампочке, нихромовая спираль в электрической плитке, утюге, реостате, а медные соединительные провода, обладающие малым сопротивлением, при этой же силе тока почти не нагреваются.