Закон Ома: ОГЭ

Физические величины в цепи: сила тока, напряжение, сопротивление

Электрические явления стабильно входят в каждый вариант ОГЭ по физике, встречаясь как в простых тестовых вопросах, так и в расчетных задачах второй части с развернутым ответом. Если тебе кажется, что путаница в формулах, амперах, вольтах и омах гарантированно отнимет баллы на экзамене, не переживай: в этой статье мы последовательно разберем закон Ома, научимся работать с графиками и безошибочно рассчитывать электрические цепи. Чтобы сразу закрепить теорию на реальных заданиях ФИПИ, ты можешь перейти в личный кабинет с бесплатными тестами и потренироваться.

Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц. Чтобы точно описывать процессы в проводниках, физика использует три базовые величины:

Сила тока (I) показывает, какой электрический заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени. Единица измерения в Международной системе (СИ) — ампер (А). Прибор для измерения — амперметр, который всегда включается в цепь последовательно.

Электрическое напряжение (U) характеризует работу электрического поля по перемещению единичного положительного заряда. Измеряется в вольтах (В). Для измерения напряжения вольтметр подключают параллельно к исследуемому участку цепи.

Электрическое сопротивление (R) — это мера противодействия проводника направленному движению электрических зарядов. Единица измерения — ом (Ом). Сопротивление возникает из-за соударений свободных электронов с ионами кристаллической решетки металла.

Закон Ома для участка цепи: формулы и пропорции

Немецкий физик Георг Ом экспериментально установил связь между силой тока, напряжением и сопротивлением. Закон Ома для участка цепи формулируется просто: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

\( I = \dfrac{U}{R} \)
\( U = I \cdot R \)
\( R = \dfrac{U}{I} \)

Прямая пропорциональность между током и напряжением означает: во сколько раз увеличивается напряжение на концах проводника, во столько же раз возрастает сила тока при неизменном сопротивлении. Обратная пропорциональность току и сопротивлению показывает: чем больше сопротивление участка при постоянном напряжении, тем меньше сила протекающего тока.

От чего зависит сопротивление проводника

Формула R = U / I позволяет вычислить значение сопротивления, но само сопротивление проводника не зависит ни от приложенного к нему напряжения, ни от силы тока. Оно определяется геометрическими размерами проводника и материалом, из которого он изготовлен.

\( R = \rho \cdot \dfrac{l}{S} \)

Здесь l — длина проводника (в метрах), S — площадь поперечного сечения (в квадратных миллиметрах или квадратных метрах), а ρ (ро) — удельное сопротивление вещества. Удельное сопротивление показывает, каким сопротивлением обладает проводник единичной длины и единичной площади сечения при температуре 20 °C. Данные величины берутся из справочных таблиц в начале КИМ ОГЭ.

Параметр проводника	Обозначение и единица	Изменение параметра	Влияние на сопротивление (R)
Длина проводника	l (м)	Увеличение в n раз	Увеличивается в n раз
Площадь сечения	S (мм² или м²)	Увеличение в n раз	Уменьшается в n раз
Удельное сопротивление	ρ (Ом·мм²/м)	Выбор материала с большим ρ	Увеличивается
Температура металла	t (°C)	Нагревание	Увеличивается

Вольт-амперные характеристики и ловушки в ОГЭ

В заданиях первой части ОГЭ часто встречаются графики зависимости силы тока от напряжения (или наоборот) — вольт-амперные характеристики (ВАХ). Поскольку зависимость линейная, график представляет собой прямую линию, выходящую из начала координат. Угол наклона этой прямой напрямую связан с величиной электрического сопротивления.

Работая с графиками, обязательно обращай внимание на подписи осей и кратные приставки единиц. Если на вертикальной оси отложена сила тока I, а на горизонтальной — напряжение U, то большему сопротивлению соответствует график, расположенный ближе к оси напряжения (более пологий). Если же оси поменяли местами, картина меняется на противоположную.

Для отработки навыка чтения графиков и работы с приставками открой практические задания в личном кабинете, где собраны актуальные задачи с автоматической проверкой ответов.

Практика: пошаговый разбор типовой задачи ОГЭ

Рассмотрим типовую расчетную задачу из открытого банка ФИПИ. Никелиновый проводник длиной 10 м и площадью поперечного сечения 0,5 мм² подключен к источнику постоянного напряжения 8,4 В. Определи силу тока, протекающего по проводнику. Удельное сопротивление никелина прими равным 0,40 Ом·мм²/м.

Дано:
l = 10 м
\( S = 0,5 \text{мм}^2 \)
\( U = 8,4 \text{В} \)
ρ = 0,40 Ом·мм²/м
I — ?

Решение:
1. Найдем сопротивление проводника по формуле геометрических параметров:
\( R = \rho \cdot \dfrac{l}{S} \)
\( R = 0,40 \cdot \dfrac{10}{0,5} = \dfrac{4}{0,5} = 8 \text{Ом} \)

2. Применим закон Ома для участка цепи:
\( I = \dfrac{U}{R} \)
\( I = \dfrac{8,4}{8} = 1,05 \text{А} \)

Ответ: 1,05 А

Обрати внимание на оформление расчетных задач второй части: обязательна краткая запись условия («Дано»), перевод всех величин в совместимые единицы, запись исходных формул в общем виде, промежуточные математические вычисления и итоговый ответ с указанием единицы измерения.

Что запомнить для успешной сдачи ОГЭ

Чтобы уверенно справляться с блоком «Электродинамика» на экзамене, держи в памяти ключевые тезисы:

1. Закон Ома для участка цепи: I = U / R. Сила тока зависит от напряжения и сопротивления, но само сопротивление зависит исключительно от параметров проводника: длины, толщины, материала и температуры (R = ρ · l / S).

2. Амперметр включается в разрыв цепи последовательно и обладает пренебрежимо малым сопротивлением. Вольтметр подключается параллельно участку и имеет очень большое сопротивление.

3. Всегда проверяй размерности удельного сопротивления: если дано Ом·мм²/м, площадь сечения подставляется в мм²; если Ом·м — переводи площадь в м².

Следующий шаг к высокому баллу — практическая тренировка. Перейди по ссылке, зарегистрируйся в личном кабинете и реши 5 тематических задач бесплатно, чтобы закрепить навык применения формул. А подробную программу подготовки к другим разделам физики ты найдешь в разделе курса ОГЭ по физике.