Question

1) Как зависит сила тока от напряжения? Почему? 2) Почему вольтамперная характеристика лампы не является прямой линией? 3) Как зависит мощность от напряжения? Почему?

Answer 1

1)

Зависимость силы тока от напряжения выражается законом Ома:

I = U/R

где I – сила тока;

U – напряжение, приложенное к участку цепи;

R – сопротивление участка.

Если рассматривать электрический ток как работу электрического поля по перемещению зарядов, то следует отметить, что силу, с которой поле действует на помещенный в него заряд, характеризует напряженность поля E. В свою очередь, напряженность связана с энергетической характеристикой поля – потенциалом φ. А напряжение U и является разностью потенциалов поля. Таким образом, ток пропорционален работе, совершаемой полем, которая пропорциональна разности потенциалов, отсюда и зависимость тока от напряжения.

2)

Лампа накаливания является простейшим нелинейным элементом, так как сопротивление нити накала зависит от температуры. Таким образом, при работе лампа нагревается, сопротивление нити накала изменяется, отсюда наблюдается нелинейность ВАХ.

3)

Мощность можно определить по формуле:

P = U*I

где U – напряжение;

I – сила тока.

Так как силу тока также можно рассматривать как функцию от напряжения, преобразуем выражение с учетом закона Ома:

P = U^2/R

где R – сопротивление.

Отсюда ответ: мощность имеет квадратичную зависимость от напряжения.

Answer 2

1. Зависимость силы тока от напряжения определяется законом Ома. Согласно закону Ома, сила тока (I) в электрической цепи прямо пропорциональна напряжению (U), а пропорциональный коэффициент - это сопротивление (R) цепи. Математически это выражается как:

I = U / R

Таким образом, при увеличении напряжения при постоянном сопротивлении, сила тока также увеличится. Например, если у нас есть лампочка с постоянным сопротивлением, то при увеличении напряжения на нее, сила тока через лампочку также увеличится.

2. Вольтамперная характеристика лампы (ВАХ) не является прямой линией, потому что сопротивление лампы не является постоянным, а зависит от значения напряжения, протекающего через нее. Когда лампа нагревается от протекающего тока, ее сопротивление возрастает. Из-за этого, с увеличением напряжения на лампе сила тока увеличивается, но не линейно. При дальнейшем увеличении напряжения сопротивление лампы будет продолжать расти, что приведет к замедлению роста тока. Это приводит к характерной кривой ВАХ для лампы.

3. Мощность (P) в электрической цепи зависит от напряжения (U) и силы тока (I). Для постоянного сопротивления (R) можно выразить мощность двумя способами:

P = U * I

Также, используя закон Ома: I = U / R, можно переписать формулу мощности:

P = U * (U / R) = U^2 / R

Отсюда видно, что мощность пропорциональна квадрату напряжения и обратно пропорциональна сопротивлению цепи. Если напряжение увеличивается при постоянном сопротивлении, мощность также увеличится в квадрате этого изменения. Это объясняет, почему при повышении напряжения на устройствах может возникать большее количество тепла или света (как, например, в случае с лампами), что отражается в увеличении мощности потребления.