Горизонты техники для детей, 1964 №02

В физике, а точнее в её разделе — электричестве — существует закон, по которому сила тока прямо пропорциональна напряжению, если остальные условия постоянны.

Что такое остальные условия?

Давайте будем постоянно придерживаться сравнения с водой. Полностью открытый кран создает определенные (самые лучшие) условия для вытекания воды. В этих условиях, если они не изменяются, сила струи воды будет зависеть лишь от давления в водопроводной сети. Но ведь струю мы  можем уменьшить, закручивая постепенно кран. В таком случае давление в сети не изменилось бы. Что же изменилось? Изменились бы условия вытекания воды, то есть величина отверстия, по которому вытекала вода. Отверстие стало меньше, значит увеличатся препятствия на пути воды, вызванные сопротивлением, оказываемым в кране уменьшенным отверстием воде.

Электрический ток на своем пути тоже испытывает некоторое сопротивление, зависящее от величины (плоскости поперечного сечения) и длины провода, а также от качества материала, из которого сделан провод. Совершенно ясно, что чем длиннее провод, тем большее он создает сопротивление, и, наоборот, чем больше площадь поперечного сечения, тем меньше сопротивление. Сравнение с протоком воды через длинную и короткую, широкую и узкую трубы выяснит нам всё. А как представить себе влияние рода материала? Мы знаем, что медь хорошо проводит электричество, а железо значительно хуже. Давайте мысленно сравним медь с гладким трубопроводом, а железо — с шероховатым.

Вот мы с вами незаметно и приготовились к тому, чтобы сформулировать закон Ома. Итак, сила электрического тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

Все физические величины: напряжение, сила тока, сопротивление имеют свои единицы измерения. Напряжение измеряется в вольтах, сила тока — в амперах, сопротивление — в омах.

1 ампер = 1 вольт / 1 ом

Определения этих единиц измерения вы, конечно, знаете из школьного курса физики и нет необходимости повторять их еще раз.

Последний раз вернемся к воде. Сейчас заставим её совершить некоторую работу. Пусть струя воды падает с высоты h на лопасти турбины Какую работу выполняет турбина, каждый из вас знает Чем больше струя воды, например, вода будет вытекать из двух труб, тем большую работу будет совершать турбина. А если вода будет падать на лопасти турбины с высоты, в два раза больше первоначальной? Турбина тогда проделает в два раза большую работу. Вывод один и напрашивается сам собой: работа турбины зависит от произведения высоты падения h воды и количества воды q. Чего еще не хватает в нашем выводе? Конечно времени. Чем дольше будет падать вода на лопасти турбины, тем больше работы совершит турбина. Итак, работа, совершенная водой, прямо пропорциональна высоте падения, количеству воды, падающему в секунду на лопасти турбины, и времени.

Проведем сравнение электрического тока с струей воды. Высота падения воды h соответствует давлению воды, следовательно, напряжению, измеряемому в вольтах. Количество воды, протекающей в одну секунду, это не что иное, как сила тока, измеряемая в амперах. Время измеряется в секундах и в первом и во втором случае. Работа, совершаемая током, равна произведению напряжения, силы тока и времени и называется ватт-секундой.

1 ватт-секунда = 1 вольт ∙ 1 ампер ∙ 1 секунду

1000 ватт = киловатту, а 3600 секунд = 1 часу.

Отсюда следует, что 36000000 ватт-секунд = 1 киловатт-часу (сокращенно 1 квт).

На этом, ребята, закончим наше знакомство с киловатт-часом. Мне хотелось бы, чтобы вы запомнили основное, что было сказано о киловатт-часе в этой статье.

Инженер Анджей Сорай

Наш физический кабинет

Одним из основных законов электричества является закон Ома. Его надо знать так, чтобы в каждую пору дня и ночи ответить безошибочно на все вопросы, связанные с законом. Как всякое правило, закон Ома хорошо запомнится, если проделаем опыты. Даже если у нас нет реостата, вольтметра и амперметра, опыт, подтверждающий закон Ома, мы всё-таки сможем проделать.

Электроды сухой батарейки для карманного фонарика соединяем неизолированным проводом, установив в цепи тока лампочку. Провод скручиваем в двух местах в две густые спирали. Помните, чтобы провода не соприкасались. Нашу цепь кладем на стол и запоминаем яркость свечения лампочки. Подогреваем свечой спираль. Как только провода нагреются, мы сразу же заметим, что яркость свечения лампочки стала меньшей.

Как объясняется это явление? Электрическое сопротивление всех металлов возрастает при их нагревании. Нагревая спираль, мы этим самым увеличиваем сопротивление. Поскольку напряжение осталось прежним, согласно закону Ома, увеличение сопротивления вызывает такое же по величине уменьшение силы тока. Слабый ток слабее накаливает нить лампочки.