Электричество в 8 классе: ток, напряжение, сопротивление

Электричество — одна из главных тем физики 8 класса: ток, напряжение, сопротивление и связь между ними. Сложность в том, что ток не видно: нельзя «посмотреть», как он течёт. Поэтому многим школьникам тема кажется абстрактной. Помогает аналогия с водой в трубах.

Аналогия с водой

• Сила тока — сколько воды протекает через трубу за секунду.
• Напряжение — давление, которое заставляет воду течь.
• Сопротивление — насколько узкая труба мешает воде.

Большое давление и широкая труба → много воды. Узкая труба → воды меньше, даже при том же давлении.

Основные величины: ток, напряжение, сопротивление

Сила тока I — заряд, проходящий через проводник за 1 секунду. Единица — ампер (А). Измеряется амперметром, который включают в цепь последовательно.

Напряжение U — работа электрического поля по перемещению заряда. Единица — вольт (В). Измеряется вольтметром, который подключают параллельно участку цепи.

Сопротивление R — свойство проводника препятствовать току. Единица — ом (Ом).

Сопротивление проводника: R = ρl/S, где ρ — удельное сопротивление материала, l — длина, S — площадь сечения. Длиннее и тоньше провод — больше сопротивление.

Закон Ома

I = U / R

Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

Пример. Лампа с сопротивлением 240 Ом включена в сеть 220 В. Сила тока: I = 220/240 ≈ 0,92 А.

Последовательное соединение

Элементы идут друг за другом, как бусины на нитке.

• Сила тока одинакова: I = I₁ = I₂.
• Напряжения складываются: U = U₁ + U₂.
• Сопротивления складываются: R = R₁ + R₂.

Если одна лампа перегорит — цепь разорвётся, погаснут все (старые ёлочные гирлянды).

Параллельное соединение

Элементы подключены «рядом», каждый — на своей ветке.

• Напряжение одинаково: U = U₁ = U₂.
• Токи складываются: I = I₁ + I₂.
• Общее сопротивление: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂. Для двух одинаковых резисторов: R = R₁/2.

Так подключены приборы в квартире: выключили чайник — телевизор работает.

Пример. Резисторы 6 Ом и 3 Ом соединены параллельно. 1/R = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6 → R = 2 Ом.

Общее сопротивление при параллельном соединении меньше самого маленького из сопротивлений.

Работа и мощность тока

• Работа: A = UIt.
• Мощность: P = UI = I²R = U²/R. Единица — ватт (Вт).

Пример. Чайник 2000 Вт работает 3 минуты. Энергия: 2000 · 180 = 360 000 Дж = 0,1 кВт·ч.

Закон Джоуля — Ленца: количество теплоты Q = I²Rt.

Типичные ошибки

• Путают, как включать амперметр (последовательно) и вольтметр (параллельно).
• В параллельном соединении складывают сопротивления, как в последовательном.
• Забывают переводить единицы: мА в А, минуты в секунды.
• Путают мощность и работу.

Как решать задачи

1. Нарисуйте схему цепи.
2. Определите, где последовательное, а где параллельное соединение.
3. Найдите общее сопротивление, упрощая схему по частям.
4. Примените закон Ома для всей цепи, потом — для участков.
5. Проверьте единицы.

Электричество в 8 классе — основа для ОГЭ по физике (в том числе экспериментального задания) и электродинамики в 10–11 классе. Если тема «не пошла», репетитор по физике объяснит её на понятных аналогиях и схемах. В «Котангенсе» занятия онлайн, от 800 ₽ за урок. Подробнее — на странице репетитора по физике для 8 класса.