Физика 8 класс — Перышкин: конспект, ответы, упражнения

Физика, 8 класс · А. В. Перышкин

Краткие конспекты всех 70 параграфов, вопросы учебника с ответами и упражнения с решениями.

Составлено под загруженный PDF «Физика. 8 класс» (А. В. Перышкин, издательство «Дрофа», 240 страниц; параграфы §§ 1–70). Вопросы и задания сверены с соответствующим текстом параграфов.

Важно о точности. Формулировки заданий привязаны к этой редакции Перышкина. В задачах, зависящих от рисунка, таблицы или неразборчиво распознанных величин, указано правило решения; такие места лучше сверить с рисунком в PDF. Численные результаты округлены разумно.
Печать / PDF

Глава I. Тепловые явления

§ 1 Тепловое движение. Температура

Краткое содержание

  1. Тепловые явления связаны с нагреванием, охлаждением и изменением состояния тел.
  2. Температуру измеряют термометром в градусах Цельсия.
  3. Частицы вещества непрерывно и беспорядочно движутся; это тепловое движение.
  4. В газе частицы свободно перемещаются, в жидкости перемещаются и колеблются, в твёрдом теле колеблются около положений равновесия.
  5. При повышении температуры возрастает средняя кинетическая энергия частиц.

Вопросы учебника — ответы

  1. Какие тепловые явления вы знаете?
    Ответ: Таяние, замерзание, нагревание, охлаждение, испарение, кипение и конденсация.
  2. Что характеризует температура?
    Ответ: Степень нагретости тела; микроскопически температура связана со средней кинетической энергией частиц.
  3. Как связана температура тела со скоростью движения его молекул?
    Ответ: Чем выше температура, тем больше средняя скорость теплового движения молекул.
  4. Чем отличается движение молекул в газах, жидкостях и твёрдых телах?
    Ответ: Газ: свободное хаотическое движение; жидкость: колебания и перемещения; твёрдое тело: колебания около положений равновесия.

Сверить страницу учебника: § 1 в онлайн-тексте.

§ 2 Внутренняя энергия

Краткое содержание

  1. Механическая энергия бывает кинетической и потенциальной; эти формы могут переходить одна в другую.
  2. Внутренняя энергия — сумма кинетической энергии теплового движения частиц и потенциальной энергии их взаимодействия.
  3. При ударе механическая энергия может перейти во внутреннюю: тела деформируются и нагреваются.
  4. Внутренняя энергия зависит от температуры, агрегатного состояния и взаимодействия частиц.
  5. Она не определяется движением тела как целого или его положением относительно других тел.

Вопросы учебника — ответы

  1. Какие превращения энергии происходят при подъёме шара и при его падении?
    Ответ: При подъёме шара возрастает потенциальная энергия; при падении она переходит в кинетическую.
  2. Как изменяется состояние свинцового шара и свинцовой плиты в результате их соударения?
    Ответ: При ударе шар и плита деформируются и нагреваются.
  3. Какую энергию называют внутренней энергией тела?
    Ответ: Внутренняя энергия — кинетическая энергия теплового движения частиц плюс потенциальная энергия их взаимодействия.
  4. Зависит ли внутренняя энергия тела от его движения и положения относительно других тел?
    Ответ: Нет: она не зависит от движения тела как целого и его положения относительно других тел.

Упражнение — разбор

  1. Какими видами механической энергии обладают молекулы вещества вследствие своего движения?
    Решение / ответ: Молекулы имеют кинетическую энергию из-за движения и потенциальную энергию взаимодействия друг с другом.
  2. Какое тело обладает большей внутренней энергией: кусок льда при температуре 0 °С или полученная из этого куска льда вода при 0 °С?
    Решение / ответ: При 0 °C вода имеет большую внутреннюю энергию, чем исходный лёд, на теплоту плавления.

Задание учебника

  1. Положите мячик на край стола. Столкните его. Объясните, почему мячик при отскоке не смог подняться до уровня стола.
    Выполнение: Отскок ниже начального уровня, потому что часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию мяча и стола, звук и деформацию.

Сверить страницу учебника: § 2 в онлайн-тексте.

§ 3 Способы изменения внутренней энергии тела

Краткое содержание

  1. Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: совершением работы и теплопередачей.
  2. При трении, сжатии или ударе работа изменяет движение частиц и их взаимодействие.
  3. Тело может совершить работу за счёт внутренней энергии, например расширяющийся нагретый газ.
  4. Теплопередача происходит без совершения механической работы между телами с разной температурой.
  5. В опытах наблюдают нагревание при трении и охлаждение при расширении газа.

Вопросы учебника — ответы

  1. Пользуясь рисунком 3, расскажите, как изменяется внутренняя энергия тела, когда над ним совершают работу.
    Ответ: Работа, совершённая над телом, увеличивает его внутреннюю энергию: трубка нагревается при трении верёвкой.
  2. Опишите опыт, показывающий, что за счёт внутренней энергии тело может совершить работу.
    Ответ: Сжатый воздух расширяется, выталкивает пробку и охлаждается; туман показывает, что его внутренняя энергия уменьшилась.
  3. Приведите примеры изменения внутренней энергии тела способом теплопередачи.
    Ответ: Спица в горячей воде нагревается; вода и спица обмениваются теплотой. Также — нагревание на плите, солнцем.
  4. Объясните на основе молекулярного строения вещества нагревание спицы, опущенной в горячую воду.
    Ответ: Молекулы горячей воды передают энергию частицам металла при взаимодействии; спица нагревается, вода остывает.
  5. Что такое теплопередача?
    Ответ: Передача внутренней энергии от более нагретого тела к менее нагретому без совершения работы.
  6. Какими двумя способами можно изменить внутреннюю энергию тела?
    Ответ: Совершением работы и теплопередачей.

Упражнение — разбор

  1. Сила трения совершает над телом работу. Меняется ли при этом внутренняя энергия тела? По каким признакам можно судить об этом?
    Решение / ответ: Да: трение преобразует часть механической работы во внутреннюю энергию; признак — нагревание.
  2. При быстром спуске по канату нагреваются руки. Объясните, почему это происходит.
    Решение / ответ: При спуске сила трения совершает работу над руками, превращая механическую энергию в теплоту.

Задание учебника

  1. Положите монету на лист фанеры или деревянную доску. Прижмите монету к доске и двигайте её быстро то в одну, то в другую сторону. Заметьте, сколько раз надо передвинуть монету, чтобы она стала тёплой, горячей. Сделайте вывод о связи между выполненной работой и увеличением внутренней энергии тела.
    Выполнение: Монета нагревается после многократного перемещения; чем больше работа трения, тем больше рост внутренней энергии.

Сверить страницу учебника: § 3 в онлайн-тексте.

§ 4 Теплопроводность

Краткое содержание

  1. Теплопроводность — передача энергии от более нагретых частей тела к холодным без переноса вещества.
  2. В металлах энергия эффективно передаётся через взаимодействия частиц и свободные электроны.
  3. Разные вещества имеют разную теплопроводность: металлы обычно хорошие проводники, газы и пористые материалы — плохие.
  4. Плохие проводники используют для теплоизоляции; мех удерживает неподвижный воздух.
  5. При теплопроводности сами частицы не перемещаются вместе с энергией на большие расстояния.

Вопросы учебника — ответы

  1. Как происходит передача энергии по металлической проволоке?
    Ответ: Energy passes from atom to atom and through free electrons from the hot end toward the cold end.
  2. Объясните опыт (см. рис. 8), показывающий, что теплопроводность меди больше, чем теплопроводность стали.
    Ответ: Wax on the metal rods melts; the copper rod conducts heat faster, so its pin falls first.
  3. Какие вещества имеют наибольшую и наименьшую теплопроводность? Где их применяют?
    Ответ: Metals conduct well; gases, wood, cork and wool conduct poorly. Metals suit cookware, insulators suit handles and building insulation.
  4. Почему мех, пух, перья на теле животных и птиц, а также одежда человека защищают от холода?
    Ответ: They trap still air, a poor conductor, and reduce heat loss from the body.

Упражнение — разбор

  1. Почему глубокий рыхлый снег предохраняет озимые хлеба от вымерзания?
    Решение / ответ: Рыхлый снег содержит много воздуха и плохо проводит тепло.
  2. Подсчитано, что теплопроводность сосновых досок в 3,7 раза больше, чем сосновых опилок. Чем объяснить такую разницу?
    Решение / ответ: Опилки удерживают воздух между частицами, поэтому их эффективная теплопроводность меньше.
  3. Почему вода не замерзает под толстым слоем льда?
    Решение / ответ: Лёд плохо проводит тепло; он изолирует воду от холодного воздуха.
  4. Почему выражение «шуба греет» неверно?
    Решение / ответ: Шуба не создаёт тепло, а уменьшает теплопотерю тела.

Задание учебника

  1. Возьмите чашку с горячей водой и одновременно опустите в воду металлическую и деревянную ложки. Какая из ложек быстрее нагреется? Каким способом осуществляется теплообмен между водой и ложками? Как изменяется внутренняя энергия воды и ложек?
    Выполнение: Металлическая ложка нагреется быстрее деревянной; тепло идёт от воды к ложкам теплопроводностью.

Сверить страницу учебника: § 4 в онлайн-тексте.

§ 5 Конвекция

Краткое содержание

  1. Конвекция — перенос энергии потоками жидкости или газа вместе с перемещением вещества.
  2. Нагретая часть обычно расширяется, становится менее плотной и поднимается, а холодная опускается.
  3. Естественная конвекция возникает из-за разности плотности; вынужденную создают вентилятор или насос.
  4. Жидкости и газы удобнее нагревать снизу, чтобы потоки переносили энергию по всему объёму.
  5. Конвекцией объясняются сквозняки, бризы, тяга и циркуляция воздуха у отопительных приборов.

Вопросы учебника — ответы

  1. Объясните, как и почему происходит перемещение воздуха над нагретой лампой.
    Ответ: Нагретый воздух расширяется, становится менее плотным и поднимается; на его место приходит холодный воздух.
  2. Объясните, как происходит нагревание воды в колбе, поставленной на огонь.
    Ответ: Вода у дна нагревается и поднимается, а более холодная вода опускается; циркуляция постепенно прогревает весь объём.
  3. В чём состоит явление конвекции?
    Ответ: Перенос энергии движущимися потоками жидкости или газа.
  4. Чем отличается естественная конвекция от вынужденной?
    Ответ: Естественная конвекция вызвана разностью плотности, вынужденная — внешним перемешиванием/насосом.
  5. Почему жидкости и газы нагревают снизу?
    Ответ: Сверху нагретый лёгкий слой не может опуститься под холодный тяжёлый; нагрев снизу создаёт циркуляцию.
  6. Почему конвекция невозможна в твёрдых телах?
    Ответ: В твёрдых телах нет свободного перемещения вещества потоками: частицы лишь колеблются около положений равновесия.

Упражнение — разбор

  1. Почему подвал — самое холодное место в доме?
    Решение / ответ: Подвал холоднее из-за плотного холодного воздуха, который опускается.
  2. Почему форточки для проветривания комнат помещают в верхней части окна, а радиаторы — у пола?
    Решение / ответ: Форточка сверху выпускает тёплый воздух, радиатор снизу нагревает холодный и создаёт циркуляцию.
  3. Каким способом охлаждается воздух в комнате зимой при открытой форточке?
    Решение / ответ: Конвекцией: холодный наружный воздух входит сверху/через проём и смешивается с комнатным.

Задание учебника

  1. Включите настольную лампу и расположите над ней маленькую пушинку. Опишите, что вы наблюдаете. Объясните, с каким видом теплопередачи связано наблюдаемое явление.
    Выполнение: Пушинка поднимается восходящим потоком тёплого воздуха — это конвекция.

Сверить страницу учебника: § 5 в онлайн-тексте.

§ 6 Излучение

Краткое содержание

  1. Излучение — перенос энергии электромагнитными волнами; для него не нужна материальная среда.
  2. Поэтому энергия от Солнца достигает Земли через космический вакуум.
  3. Тёмные матовые поверхности обычно лучше поглощают и излучают энергию, чем светлые блестящие.
  4. Поглощение зависит от цвета, состояния поверхности и характера излучения.
  5. Практические примеры — окраска радиаторов, солнечные коллекторы и светлая одежда летом.

Вопросы учебника — ответы

  1. Как на опыте показать передачу энергии излучением?
    Ответ: Нагретое тело передаёт энергию удалённому телу, например тепло от костра ощущается без контакта.
  2. Какие тела лучше, а какие хуже поглощают энергию излучения?
    Ответ: Тёмные матовые поверхности поглощают лучше; светлые блестящие — хуже и лучше отражают.
  3. Как учитывает человек на практике различную способность тел поглощать энергию излучения?
    Ответ: Цвет и отделка радиаторов, солнечные нагреватели, светлая одежда летом.

Упражнение — разбор

  1. Летом воздух в здании нагревается, получая энергию различными способами: через стены, через открытое окно, в которое входит тёплый воздух, через стекло, которое пропускает солнечную энергию. С каким видом теплопередачи мы имеем дело в каждом случае?
    Решение / ответ: Через стены — теплопроводность; через открытое окно — конвекция; через стекло солнечная энергия — излучение.
  2. Приведите примеры, показывающие, что тела с тёмной поверхностью сильнее нагреваются излучением, чем со светлой.
    Решение / ответ: Тёмные тела на солнце нагреваются быстрее светлых; блестящие поверхности отражают больше излучения.
  3. Почему можно утверждать, что от Солнца к Земле энергия не может передаваться конвекцией и теплопроводностью? Каким способом она передаётся?
    Решение / ответ: На солнце термометр получает больше излучения и показывает выше; в тени прямой поток отсутствует.

Задание учебника

  1. С помощью уличного термометра измерьте температуру сначала на солнечной стороне дома, затем на теневой. Объясните, почему различаются показания термометра.
    Выполнение: На солнечной стороне показание выше из-за поглощения прямого излучения; показания термометра также зависят от его размещения и ветра.

Сверить страницу учебника: § 6 в онлайн-тексте.

§ 7 Количество теплоты. Единицы количества теплоты

Краткое содержание

  1. Количество теплоты — энергия, полученная или отданная телом при теплопередаче.
  2. Оно зависит от массы тела, изменения температуры и рода вещества.
  3. Единица количества теплоты в СИ — джоуль; применяют также килоджоуль.
  4. Одинаковое изменение температуры не означает одинакового количества теплоты для разных веществ и масс.
  5. Количество теплоты можно измерить калориметрически, сравнивая нагревание тел.

Вопросы учебника — ответы

  1. Что такое количество теплоты?
    Ответ: Энергия, передаваемая телу или отнимаемая от него при теплопередаче.
  2. Как зависит количество теплоты от изменения температуры тела?
    Ответ: При одинаковых массе и веществе Q прямо пропорционально изменению температуры.
  3. Почему нельзя только по изменению температуры тела судить о полученном им количестве теплоты?
    Ответ: Потому что количество теплоты зависит ещё от массы и рода вещества.
  4. Как зависит количество теплоты от массы тела?
    Ответ: При одинаковых веществе и Δt Q пропорционально массе.
  5. Опишите опыт, показывающий, что количество теплоты зависит от рода вещества, из которого состоит тело.
    Ответ: Нагреть равные массы разных веществ одинаковыми нагревателями и сравнить их температуры/затраченную энергию.
  6. Какими единицами измеряют внутреннюю энергию и количество теплоты?
    Ответ: В джоулях (Дж), как и внутреннюю энергию.

Упражнение — разбор

  1. Утюг нагрет до 80 °С, а батарея отопления — до 40 °С. Можно ли утверждать, что утюг, остывая до комнатной температуры, передаст окружающей среде большее количество теплоты?
    Решение / ответ: Не обязательно: нужно знать массу и теплоёмкость, поэтому температуры сами по себе не позволяют сравнить Q.
  2. Какое тело отдаст большее количество теплоты: ртуть в термометре или ртуть в бутыли объёмом 0,5 л при понижении их температуры на 2 °С?
    Решение / ответ: Больше отдаст ртуть в бутыли: масса значительно больше, при одинаковом охлаждении Q=cmΔt.

Сверить страницу учебника: § 7 в онлайн-тексте.

§ 8 Удельная теплоёмкость

Краткое содержание

  1. Удельная теплоёмкость показывает, сколько теплоты требуется для изменения температуры 1 кг вещества на 1 °C.
  2. Обозначение — c, единица — Дж/(кг·°C).
  3. Значения удельной теплоёмкости различаются у веществ и у одного вещества в разных состояниях.
  4. Для воды c велика, поэтому водоёмы медленно нагреваются и остывают.
  5. Удельную теплоёмкость используют для расчёта нагревания и выбора теплоносителей.

Вопросы учебника — ответы

  1. Что называется удельной теплоёмкостью вещества?
    Ответ: Количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг вещества на 1 °C.
  2. Что является единицей удельной теплоёмкости вещества?
    Ответ: Дж/(кг·°C).
  3. Почему близость водоёмов влияет на температуру воздуха?
    Ответ: Водоём медленно нагревается и остывает, сглаживая сезонные колебания температуры.
  4. Почему чаще всего вода используется в системе отопления, для охлаждения двигателей?
    Ответ: Вода имеет большую удельную теплоёмкость, поэтому эффективно переносит тепло.

Упражнение — разбор

  1. Удельная теплоёмкость свинца равна 140 Что это означает?
    Решение / ответ: Это означает, что для повышения температуры 1 кг свинца на 1 °C требуется 140 Дж.
  2. Для нагревания 1 кг золота на 1 °С требуется 130 Дж. Какова удельная теплоёмкость золота?
    Решение / ответ: 130 Дж/(кг·°C).

Задание учебника

  1. В таблице 1 найдите жидкости. Какая из жидкостей при одинаковых условиях будет нагреваться быстрее?
    Выполнение: Из таблицы выберите жидкости; быстрее нагревается жидкость с меньшей удельной теплоёмкостью при одинаковой массе и мощности нагрева.

Сверить страницу учебника: § 8 в онлайн-тексте.

§ 9 Расчёт количества теплоты, необходимого для нагревания тела или выделяемого им при охлаждении

Краткое содержание

  1. Количество теплоты при нагревании или охлаждении вычисляют по формуле Q=cmΔt.
  2. Здесь c — удельная теплоёмкость, m — масса, Δt — изменение температуры.
  3. При нагревании тело получает энергию, при охлаждении отдаёт её.
  4. Для расчёта все величины подставляют в согласованных единицах: кг, Дж/(кг·°C), °C.
  5. Формула применима, когда рассматривается изменение температуры без фазового перехода.

Вопросы учебника — ответы

  1. Что нужно знать, чтобы вычислить количество теплоты, полученное телом при нагревании?
    Ответ: Массу, удельную теплоёмкость вещества и изменение температуры.
  2. Объясните на примере, как рассчитывают количество теплоты, сообщённое телу при его нагревании или выделяющееся при его охлаждении.
    Ответ: Для воды Q=cmΔt; при охлаждении та же формула даёт модуль выделившегося тепла.
  3. Напишите формулу для расчёта количества теплоты.
    Ответ: Q=cmΔt.
  4. Какой вывод можно сделать из опыта по смешиванию холодной и горячей воды? Почему на практике эти энергии не равны?
    Ответ: В идеальном случае горячая вода отдаёт столько теплоты, сколько получает холодная; в опыте часть уходит сосуду и окружающей среде.

Упражнение — разбор

  1. Какое количество теплоты требуется для нагревания воды массой 0,1 кг на 1 °С?
    Решение / ответ: Q=cmΔt=4200·0,1·1=420 Дж.
  2. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагревания: а) чугунного утюга массой 1,5 кг для изменения его температуры на 200 °С; б) алюминиевой ложки массой 50 г от 20 до 90 °С; в) кирпичного камина массой 2 т от 10 до 40 °С.
    Решение / ответ: а) Q≈1,5·540·200=162 кДж; б) Q≈0,05·920·70=3,22 кДж; в) Q≈2000·880·30=52,8 МДж (табличные c могут слегка отличаться).
  3. Какое количество теплоты выделилось при остывании воды, объём которой 20 л, если температура изменилась от 100 до 50 °С?
    Решение / ответ: m=ρV=1000·0,020=20 кг; Q=cmΔt=4200·20·50=4,2 МДж.

Сверить страницу учебника: § 9 в онлайн-тексте.

§ 10 Энергия топлива. Удельная теплота сгорания

Краткое содержание

  1. При полном сгорании топлива выделяется химическая энергия, переходящая главным образом во внутреннюю энергию продуктов и окружающих тел.
  2. Удельная теплота сгорания q — теплота, выделяемая при сгорании 1 кг топлива.
  3. Её единица — Дж/кг; значения для топлива находят в таблице.
  4. Количество теплоты рассчитывают по формуле Q=qm.
  5. Реально часть энергии уходит в окружающую среду и не используется полезно.

Вопросы учебника — ответы

  1. Что такое удельная теплота сгорания топлива?
    Ответ: Теплота при полном сгорании 1 кг топлива.
  2. В каких единицах измеряют удельную теплоту сгорания топлива?
    Ответ: В джоулях на килограмм (Дж/кг).
  3. Что означает выражение «удельная теплота сгорания топлива равна 1,4 • 10 7 Дж/кг?
    Ответ: Полное сгорание 1 кг этого топлива выделяет 1,4·10⁷ Дж.
  4. Как вычисляют количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива?
    Ответ: Q=qm, где q — удельная теплота сгорания, m — масса топлива.

Упражнение — разбор

  1. Какое количество теплоты выделяется при полном сгорании древесного угля массой 15 кг; спирта массой 200 г?
    Решение / ответ: Уголь древесный: Q≈3,4·10⁷·15=5,1·10⁸ Дж; спирт: Q≈2,7·10⁷·0,2=5,4·10⁶ Дж.
  2. Сколько теплоты выделится при полном сгорании нефти, масса которой 2,5 т; керосина, объём которого равен 2 л, а плотность 800 кг/м 3 ?
    Решение / ответ: Нефть: Q≈4,4·10⁷·2500=1,1·10¹¹ Дж; керосин m=ρV=800·0,002=1,6 кг, Q≈4,6·10⁷·1,6=7,36·10⁷ Дж.
  3. При полном сгорании сухих дров выделилось 50 000 кДж энергии. Какая масса дров сгорела?
    Решение / ответ: Для сухих дров q≈1,0·10⁷ Дж/кг, поэтому m=5,0·10⁷/1,0·10⁷≈5 кг.

Задание учебника

  1. Используя таблицу 2, постройте столбчатую диаграмму для удельной теплоты сгорания дров, спирта, нефти, водорода, выбрав масштаб следующим образом: ширина прямоугольника — 1 клетка, высота 2 мм соответствует 10 Дж.
    Выполнение: Столбчатую диаграмму строят по табличным q; высота столбца пропорциональна удельной теплоте сгорания.

Сверить страницу учебника: § 10 в онлайн-тексте.

§ 11 Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах

Краткое содержание

  1. В механических и тепловых процессах энергия не исчезает и не возникает из ничего.
  2. Она превращается из одной формы в другую и передаётся от тела к телу.
  3. При трении механическая энергия часто переходит во внутреннюю; при нагревании газа возможен обратный переход.
  4. Если учесть все тела системы, суммарная энергия сохраняется.
  5. Этот принцип является законом сохранения и превращения энергии.

Вопросы учебника — ответы

  1. Приведите примеры превращения механической энергии во внутреннюю и внутренней в механическую.
    Ответ: Механическая переходит во внутреннюю при трении и ударе; внутренняя — в механическую при расширении нагретого газа.
  2. Приведите примеры перехода энергии от одного тела к другому.
    Ответ: Например, горячее тело передаёт теплоту холодному; ударяющееся тело передаёт энергию плите.
  3. Какой опыт показывает, что при переходе внутренней энергии от одного тела к другому её значение сохраняется?
    Ответ: Смешать горячую и холодную воду в калориметре: убывание энергии горячей воды соответствует приросту энергии холодной и сосуда.
  4. В чём состоит закон сохранения энергии?
    Ответ: В изолированной системе суммарная энергия сохраняется, переходя из одной формы в другую.
  5. Какое значение имеет закон сохранения энергии в науке и технике?
    Ответ: Закон позволяет рассчитывать превращения энергии, проверять процессы и исключает создание энергии «из ничего».

Упражнение — разбор

  1. Молот копра при падении ударяет о сваю и забивает её в землю. Какие превращения и переходы энергии при этом происходят? (Следует учесть, что свая и почва нагреваются при ударе.)
    Решение / ответ: Падающий молот переходит из потенциальной энергии в кинетическую; при ударе энергия передаётся свае и почве, нагревая и деформируя их, часть уходит на звук.
  2. Какие превращения кинетической энергии автомобиля происходят при торможении?
    Решение / ответ: Кинетическая энергия автомобиля переходит во внутреннюю энергию тормозов, шин, дороги и воздуха.
  3. Два одинаковых стальных шарика падают с одинаковой высоты. Один падает на стальную плиту и отскакивает вверх, другой попадает в песок и застревает в нём. Какие переходы энергии происходят в каждом случае?
    Решение / ответ: Шар, отскочивший от стали, сохраняет часть механической энергии и снова движется; в песке энергия идёт на деформацию, нагрев, звук и перемещение песка, поэтому отскока почти нет.
  4. Опишите все превращения и переходы энергии, которые происходят при натирании трубки с эфиром, закрытой пробкой (см. рис. 3).
    Решение / ответ: Работа рук превращается во внутреннюю энергию трубки и эфира; эфир нагревается и испаряется, пар расширяется и совершает работу, выталкивая пробку.

Сверить страницу учебника: § 11 в онлайн-тексте.

§ 12 Агрегатные состояния вещества

Краткое содержание

  1. Одно и то же вещество может находиться в твёрдом, жидком и газообразном состояниях.
  2. В твёрдом теле частицы колеблются около устойчивых положений, сохраняя форму и объём.
  3. Жидкость сохраняет объём, но принимает форму сосуда; газ не сохраняет ни форму, ни объём.
  4. Агрегатное состояние определяется движением и взаимодействием частиц.
  5. Переходы между состояниями широко используются в природе и технике.

Вопросы учебника — ответы

  1. В каких агрегатных состояниях может находиться одно и то же вещество?
    Ответ: В твёрдом, жидком и газообразном.
  2. Какое практическое значение имеют явления перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое?
    Ответ: Плавление, испарение и конденсация применяются в металлургии, холодильной технике, отоплении и приготовлении пищи.
  3. Чем определяется то или иное агрегатное состояние вещества?
    Ответ: Температурой и давлением, то есть соотношением теплового движения и взаимодействия частиц.
  4. Каковы особенности молекулярного строения газов, жидкостей и твёрдых тел?
    Ответ: Газ: частицы далеко и свободны; жидкость: близко и подвижны; твёрдое тело: колебания около устойчивых положений.

Сверить страницу учебника: § 12 в онлайн-тексте.

§ 13 Плавление и отвердевание кристаллических тел

Краткое содержание

  1. Плавление — переход кристаллического тела из твёрдого состояния в жидкое.
  2. Отвердевание — обратный переход жидкости в твёрдое состояние.
  3. При нормальном давлении каждому кристаллическому веществу соответствует температура плавления.
  4. Во время плавления температура чистого кристалла остаётся постоянной, пока весь материал не расплавится.
  5. Для отвердевания вещество должно отдавать энергию окружающей среде.

Вопросы учебника — ответы

  1. Какой процесс называют плавлением?
    Ответ: Переход кристаллического вещества из твёрдого состояния в жидкое.
  2. Какой процесс называют отвердеванием?
    Ответ: Переход вещества из жидкого состояния в твёрдое.
  3. Как называют температуру, при которой вещество плавится и отвердевает?
    Ответ: Температурой плавления (для чистого кристалла при данном давлении).

Упражнение — разбор

  1. Будет ли плавиться свинец, если его бросить в расплавленное олово? Ответ обоснуйте.
    Решение / ответ: Нет: температура плавления свинца выше температуры расплавленного олова.
  2. Можно ли в алюминиевом сосуде расплавить цинк? Ответ обоснуйте.
    Решение / ответ: Да: цинк плавится при более низкой температуре, чем алюминий.
  3. Почему для измерения температуры наружного воздуха в холодных районах применяют термометры со спиртом, а не с ртутью?
    Решение / ответ: Спирт остаётся жидким при более низких температурах, чем ртуть.

Задание учебника

  1. Какой из металлов, приведённых в таблице 3, самый легкоплавкий; самый тугоплавкий?
    Выполнение: Самый легкоплавкий металл в таблице — цезий (29 °C); самый тугоплавкий — вольфрам (около 3387 °C).
  2. Сравните температуры плавления твёрдой ртути и твёрдого спирта. У какого из этих веществ температура плавления выше?
    Выполнение: У ртути температура плавления выше: примерно −39 °C против около −114 °C у спирта.

Сверить страницу учебника: § 13 в онлайн-тексте.

§ 14 График плавления и отвердевания кристаллических тел

Краткое содержание

  1. График нагревания и охлаждения показывает температуру тела во времени.
  2. Наклонные участки отвечают нагреванию или охлаждению в одной фазе.
  3. Горизонтальный участок при фазовом переходе показывает постоянство температуры плавления или отвердевания.
  4. По графику определяют последовательность процессов и длительность каждого этапа.
  5. При охлаждении переходы происходят в обратном порядке.

Вопросы учебника — ответы

  1. Пользуясь графиком (см. рис. 18) и текстом, относящимся к нему, объясните, что происходит с водой в отрезки времени, соответствующие каждому из участков графика.
    Ответ: На участках нагрева лёд нагревается, плавится при 0 °C, вода нагревается, затем кипит и превращается в пар; при охлаждении процессы идут обратно (ориентируйтесь на участки исходного графика).
  2. Как по графику можно судить об изменении температуры вещества при нагревании и охлаждении?
    Ответ: Наклонные отрезки показывают изменение температуры, горизонтальные — фазовый переход при постоянной температуре.
  3. Какие участки графика соответствуют плавлению и отвердеванию льда? Почему эти участки параллельны оси времени?
    Ответ: Горизонтальные площадки плавления/отвердевания соответствуют переходу между твёрдым и жидким состояниями.

Задание учебника

  1. Начертите график плавления меди. По вертикали отложите температуру (1 клетка — 20 °С), а по горизонтали — время (1 клетка — 10 мин). Начальная температура меди равна 1000 °С, время нагревания до температуры плавления 20 мин, время перехода меди в жидкое состояние 30 мин.
    Выполнение: Начальный участок: от 1000 °C до 1083 °C за 20 мин; затем горизонтальная площадка при 1083 °C длительностью 30 мин. Масштаб: 20 °C на клетку, 10 мин на клетку.

Сверить страницу учебника: § 14 в онлайн-тексте.

§ 15 Удельная теплота плавления

Краткое содержание

  1. Для плавления уже нагретого до температуры плавления кристалла требуется энергия.
  2. Удельная теплота плавления λ — энергия для плавления 1 кг вещества при температуре плавления.
  3. Количество теплоты при плавлении Q=λm; при кристаллизации такое же количество выделяется.
  4. Во время фазового перехода энергия меняет потенциальную энергию взаимодействия частиц, а не их среднюю кинетическую энергию.
  5. Значения λ для веществ приводятся в таблицах.

Вопросы учебника — ответы

  1. Как объяснить процесс плавления тела на основе учения о строении вещества?
    Ответ: При нагревании возрастает энергия частиц; при плавлении разрушается упорядоченная структура и увеличивается потенциальная энергия взаимодействия.
  2. На что расходуется энергия топлива при плавлении кристаллического тела, нагретого до температуры плавления?
    Ответ: На разрушение кристаллической решётки и переход в жидкость.
  3. Что называется удельной теплотой плавления?
    Ответ: Количество теплоты для плавления 1 кг вещества при температуре плавления.
  4. Как объяснить процесс отвердевания на основе учения о строении вещества?
    Ответ: При отвердевании частицы образуют кристаллическую структуру, энергия выделяется.
  5. Как вычисляют количество теплоты, необходимое для плавления кристаллического тела, взятого при температуре плавления?
    Ответ: Во время плавления/отвердевания температура чистого вещества постоянна.
  6. Как вычислить количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации тела, имеющего температуру плавления?
    Ответ: Q=λm; при равных массах больше теплоты требует вещество с большей λ.

Упражнение — разбор

  1. На рисунке 19 изображены графики зависимости температуры от времени двух тел одинаковой массы. У какого из тел выше температура плавления? У какого тела больше удельная теплота плавления? Одинаковы ли удельные теплоёмкости тел?
    Решение / ответ: По графику температура плавления — уровень горизонтальной площадки; при одинаковой массе и мощности более долгая площадка означает большую λ; теплоёмкости сравнивают по наклону температурных участков.
  2. Тающий лёд принесли в помещение, температура которого О °С. Будет ли лёд в этом помещении продолжать таять?
    Решение / ответ: При 0 °C и в помещении 0 °C нет притока теплоты, поэтому лёд сам по себе не продолжит таять.
  3. В ведре с водой плавают куски льда. Общая температура воды и льда О °С. Будет ли лёд таять или вода замерзать? От чего это зависит?
    Решение / ответ: Смесь вода-лёд при 0 °C в равновесии не меняется; таяние зависит от притока теплоты, замерзание — от её отвода.
  4. Сколько энергии нужно затратить, чтобы расплавить лёд массой 4 кг при температуре 0 °С?
    Решение / ответ: Q=λm≈3,4·10⁵·4=1,36 МДж.
  5. Сколько энергии требуется затратить, чтобы расплавить свинец массой 20 кг при температуре плавления? Сколько энергии понадобится для этого, если начальная температура свинца 27 °С?
    Решение / ответ: Свинец при tпл: Q≈2,5·10⁴·20=0,50 МДж; если начать при 27 °C, сначала Q₁=cm(tпл−27), затем Q₂=λm; сложить.

Задание учебника

  1. Поставьте на плиту две одинаковые жестяные банки. В одну налейте воду массой 0,5 кг, в другую положите несколько кубиков льда той же массы. Заметьте, сколько времени потребуется, чтобы вода в обеих банках закипела. Напишите краткий отчёт о вашем опыте и объясните его результаты.
    Выполнение: Ожидаемый результат: лёд закипает позже, потому что сначала плавится; затем вода нагревается до 100 °C.
  2. Прочитайте параграф «Аморфные тела. Плавление аморфных тел». Подготовьте по нему доклад.
    Выполнение: Доклад об аморфных телах: у них нет одной чёткой температуры плавления, они постепенно размягчаются.

Сверить страницу учебника: § 15 в онлайн-тексте.

§ 16 Испарение. Насыщенный и ненасыщенный пар

Краткое содержание

  1. Испарение — переход жидкости в пар с её свободной поверхности.
  2. Оно происходит при любой температуре, поскольку наиболее быстрые молекулы могут покинуть жидкость.
  3. Испарение ускоряют повышение температуры, увеличение площади поверхности и удаление пара потоком воздуха.
  4. Жидкость охлаждается, потому что её покидают наиболее энергичные молекулы.
  5. Пар бывает ненасыщенным, если испарение преобладает, и насыщенным при динамическом равновесии испарения и конденсации.

Вопросы учебника — ответы

  1. Какое явление называют испарением?
    Ответ: Переход молекул с поверхности жидкости в пар.
  2. Почему испарение жидкости происходит при любой температуре?
    Ответ: Даже при низкой температуре есть быстрые молекулы, которые могут преодолеть притяжение и покинуть жидкость.
  3. От чего зависит скорость испарения жидкости?
    Ответ: Зависит от рода жидкости, температуры, площади поверхности и движения воздуха.
  4. Почему испарение происходит тем быстрее, чем выше температура жидкости?
    Ответ: При повышении температуры увеличивается доля быстрых молекул, способных испариться.
  5. Как зависит скорость испарения жидкости от площади её поверхности?
    Ответ: Чем больше площадь свободной поверхности, тем быстрее испарение.
  6. Какой пар называется насыщенным?
    Ответ: Насыщенный пар находится в динамическом равновесии со своей жидкостью в закрытом сосуде.
  7. Какой пар называется ненасыщенным?
    Ответ: Ненасыщенный пар не находится в равновесии с жидкостью и может дальше насыщаться за счёт испарения.
  8. Почему испарение жидкости происходит быстрее, если над её поверхностью дует ветер?
    Ответ: Ветер уносит пар от поверхности, уменьшает обратную конденсацию и ускоряет испарение.

Задание учебника

  1. На стеклянную пластинку или блюдце с помощью пипетки капните по 1—2 капли воды, масла и духов. Пронаблюдайте, какая капля испарится первой, а какая последней. Дайте объяснение.
    Выполнение: В тёплом месте вода испарится быстрее: температура выше, больше молекул покидает поверхность за единицу времени.
  2. Возьмите корректирующую жидкость на водной основе. Нанесите её на две буквы, написанные на разных листах. На одну из букв, покрытую корректирующей жидкостью, подуйте. Объясните, почему в последнем случае она высохнет быстрее.
    Выполнение: Сравнить время полного испарения и объяснить температурным ростом скорости испарения.

Сверить страницу учебника: § 16 в онлайн-тексте.

§ 17 Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение её при конденсации пара

Краткое содержание

  1. При испарении жидкость поглощает энергию, а при конденсации пар отдаёт её.
  2. При прочих равных это количество соответствует энергии, необходимой на парообразование.
  3. Испаряющаяся жидкость охлаждается; конденсирующийся пар нагревает окружающие тела.
  4. Эти процессы объясняют охлаждение при потоотделении и ожоги горячим паром.
  5. Тепловой баланс учитывает как полученное, так и отданное количество энергии.

Вопросы учебника — ответы

  1. Против каких сил совершают работу молекулы, выходящие из жидкости при испарении?
    Ответ: Силы притяжения молекул к остальным частицам жидкости и внешнего давления.
  2. Как объяснить понижение температуры жидкости при её испарении?
    Ответ: На выход наиболее быстрых молекул уходит энергия жидкости, поэтому её средняя энергия и температура падают.
  3. Как можно на опыте показать охлаждение жидкости при испарении?
    Ответ: Испарить эфир на термометре: показание снижается; или обмахивать влажную поверхность.
  4. Как можно объяснить, что при одних и тех же условиях одни жидкости испаряются быстрее, другие — медленнее?
    Ответ: Скорость зависит от рода жидкости: различаются силы межмолекулярного взаимодействия и летучесть.
  5. При каких условиях происходит конденсация пара?
    Ответ: Когда пар охлаждается или соприкасается с более холодной поверхностью и переходит в жидкость.
  6. Какие явления природы объясняются конденсацией пара? Приведите примеры и объясните их.
    Ответ: Образование росы, тумана, облаков и осадков: охлаждение воздуха приводит к конденсации водяного пара.

Упражнение — разбор

  1. В какую погоду скорее просыхают лужи от дождя: в тихую или ветреную; в тёплую или холодную? Как это можно объяснить?
    Решение / ответ: В ветреную и тёплую: ветер удаляет пар, высокая температура ускоряет испарение.
  2. Почему горячий чай остывает быстрее, если на него дуют?
    Решение / ответ: Обдув удаляет насыщенный пар у поверхности и ускоряет испарение.
  3. Выступающий в жару на теле пот охлаждает тело. Почему?
    Решение / ответ: Пот испаряется, забирая энергию с кожи, поэтому тело охлаждается.
  4. Почему в сухом воздухе переносить жару легче, чем во влажном?
    Решение / ответ: Во влажном воздухе испарение пота замедлено; в сухом он быстрее испаряется и охлаждает тело.
  5. Чтобы остудить воду в летнюю жару, её наливают в сосуды, изготовленные из слабообожжённой глины, сквозь которую вода медленно просачивается. Вода в таких сосудах холоднее окружающего воздуха. Почему?
    Решение / ответ: Вода просачивается и испаряется с поверхности глины, забирая тепло у воды в сосуде.
  6. В блюдце и в стакан налита вода одинаковой массы. Где вода быстрее испарится? Почему?
    Решение / ответ: В блюдце: площадь свободной поверхности больше.
  7. Для чего летом после дождей или полива приствольные круги плодовых деревьев покрывают слоем перегноя, навоза или торфа?
    Решение / ответ: Мульча уменьшает испарение воды и сохраняет влагу в почве.

Задание учебника

  1. В два одинаковых блюдца налейте по одинаковому количеству воды (например, по три столовых ложки). Одно блюдце поставьте в тёплое место, а другое — в холодное. Запишите, за какое время испарится вода в том и другом блюдце. Объясните разницу в скорости испарения.
    Выполнение: В тёплом месте вода испарится быстрее: при большей температуре больше молекул покидает поверхность за единицу времени.

Сверить страницу учебника: § 17 в онлайн-тексте.

§ 18 Кипение

Краткое содержание

  1. Кипение — интенсивное парообразование по всему объёму жидкости с образованием пузырьков.
  2. Для данного давления кипение происходит при определённой температуре.
  3. Во время кипения температура жидкости остаётся постоянной, пока вся жидкость не испарится.
  4. Температура кипения зависит от внешнего давления и рода жидкости.
  5. Пузырьки содержат насыщенный пар и поднимаются к поверхности.

Вопросы учебника — ответы

  1. Какие явления наблюдаются в жидкости перед тем, как она начинает кипеть?
    Ответ: Перед кипением на дне и стенках появляются пузырьки; они растут, поднимаются и часть схлопывается в более холодных слоях.
  2. Какие силы действуют на пузырёк воздуха, наполненный паром, когда он находится внутри жидкости?
    Ответ: На пузырёк действуют сила тяжести вниз, архимедова сила вверх, давление жидкости и поверхностные силы; при кипении давление пара внутри достаточно для роста пузырька.
  3. Что называют температурой кипения жидкости?
    Ответ: Температуру, при которой жидкость кипит при данном внешнем давлении; во время кипения она постоянна.

Упражнение — разбор

  1. На рисунке 22 показаны графики зависимости температуры от времени при нагревании и кипении воды, спирта и эфира. Массы жидкостей одинаковы, нагреватели одинаковой мощности. Определите, какой жидкости соответствуют графики 1,2,3.
    Решение / ответ: График 1 соответствует эфиру (температура кипения около 35 °C), график 2 — спирту (около 78 °C), график 3 — воде (100 °C).
  2. Нагреется ли вода до более высокой температуры, если её дольше кипятить?
    Решение / ответ: Нет. При нормальном давлении вода при кипении остаётся примерно при 100 °C, пока не выкипит.
  3. Объясните, почему высоко в горах вода закипает при температуре ниже 100 °С.
    Решение / ответ: В горах атмосферное давление ниже, поэтому температура кипения воды снижается.

Задание учебника

  1. Поставьте на плиту кастрюлю, наполненную водой. Опишите, что происходит с водой по мере её закипания. Объясните наблюдаемое явление.
    Выполнение: Кипение понижается при уменьшении внешнего давления; это можно проверить вакуумным насосом, наблюдая за жидкостью.

Сверить страницу учебника: § 18 в онлайн-тексте.

§ 19 Влажность воздуха. Способы определения влажности воздуха

Краткое содержание

  1. В воздухе всегда содержится водяной пар; его количество характеризуют влажностью.
  2. Абсолютная влажность — масса водяного пара в единице объёма.
  3. Относительная влажность φ — отношение фактической плотности пара к плотности насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах.
  4. Относительную влажность определяют гигрометром или психрометром.
  5. Влажность важна для самочувствия, хранения материалов и прогноза погоды.

Вопросы учебника — ответы

  1. Что называют относительной влажностью воздуха?
    Ответ: Отношение абсолютной влажности воздуха к плотности насыщенного пара при той же температуре, в процентах.
  2. Что называется точкой росы?
    Ответ: Температура, при которой водяной пар в воздухе становится насыщенным и начинается конденсация.
  3. Какие приборы используют для определения влажности воздуха?
    Ответ: Гигрометр (волосной или конденсационный) и психрометр.
  4. Как определить точку росы с помощью конденсационного гигрометра?
    Ответ: Охладить полированную поверхность испарением эфира; при появлении росы записать её температуру — это точка росы.
  5. Как, используя психрометр, можно узнать относительную влажность воздуха?
    Ответ: Снять показания сухого и влажного термометров, найти разность и по психрометрической таблице определить φ.

Упражнение — разбор

  1. Оба термометра в психрометре показывают одинаковую температуру. Какова относительная влажность воздуха?
    Решение / ответ: φ=ρ/ρнас·100%; подставить значения из условия и таблицы насыщенного пара.
  2. Как изменится разность показаний сухого и влажного термометров в психрометре при понижении температуры воздуха, если абсолютная влажность остаётся без изменения?
    Решение / ответ: Повышение температуры без добавления пара уменьшает относительную влажность, так как ρнас растёт.
  3. Почему вечером после жаркого дня появляется роса?
    Решение / ответ: Психрометр: разность сухого и влажного термометров сопоставляют с психрометрической таблицей.

Сверить страницу учебника: § 19 в онлайн-тексте.

§ 20 Удельная теплота парообразования и конденсации

Краткое содержание

  1. Удельная теплота парообразования L показывает энергию для превращения 1 кг жидкости в пар при температуре кипения.
  2. Количество теплоты Q=Lm; при конденсации масса пара выделяет такую же энергию.
  3. Значение L зависит от вещества и температуры.
  4. Парообразование требует подвода энергии, а конденсация её отдаёт.
  5. Расчёты часто объединяют с нагреванием или охлаждением в уравнении теплового баланса.

Вопросы учебника — ответы

  1. На что расходуется энергия, подводимая к жидкости при кипении?
    Ответ: Энергия для превращения 1 кг жидкости в пар при температуре кипения.
  2. Что показывает удельная теплота парообразования?
    Ответ: Q=Lm.
  3. Как можно показать на опыте, что при конденсации пара выделяется энергия?
    Ответ: При конденсации выделяется теплота той же величины.
  4. Чему равна энергия, выделяемая водяным паром массой 1 кг при конденсации?
    Ответ: Испарение требует подвода энергии, конденсация — её отдаёт.
  5. Где в технике используют энергию, выделяемую при конденсации водяного пара?
    Ответ: Тепловой баланс: сумма полученной энергии равна сумме отданной в идеализированной изолированной системе.

Упражнение — разбор

  1. Как надо понимать, что удельная теплота парообразования воды равна 2,3* 106 ^?
    Решение / ответ: Для 1 кг воды удельная теплота парообразования 2,3·10⁶ Дж/кг означает: для превращения 1 кг воды при 100 °C в пар при той же температуре нужно 2,3·10⁶ Дж.
  2. Как надо понимать, что удельная теплота конденсации аммиака равна 1,4 • 106 — ?
    Решение / ответ: При конденсации 1 кг аммиака выделяется 1,4·10⁶ Дж.
  3. У какого из приведённых в таблице 6 веществ при обращении из жидкого состояния в пар внутренняя энергия увеличивается больше? Ответ обоснуйте.
    Решение / ответ: Наибольший прирост внутренней энергии у вещества с наибольшей удельной теплотой парообразования в таблице (сравнить табличные L).
  4. Какое количество энергии требуется для обращения воды массой 150 г в пар при температуре 100 °С?
    Решение / ответ: Q=Lm=2,3·10⁶·0,150=3,45·10⁵ Дж.
  5. Какое количество энергии нужно затратить, чтобы воду массой 5 кг, взятую при температуре 0 °С, довести до кипения и испарить её?
    Решение / ответ: Q=5·4200·100+5·2,3·10⁶=13,6 МДж.
  6. Какое количество энергии выделит вода массой 2 кг при охлаждении от 100 до 0 °С? Какое количество энергии выделится, если вместо воды взять столько же пара при 100 °С?
    Решение / ответ: Для воды: Q=2·4200·100=0,84 МДж; для пара при 100 °C: Q=2·2,3·10⁶+0,84·10⁶=5,44 МДж.

Задание учебника

  1. По таблице 6 определите, у какого из веществ при обращении из жидкого состояния в пар внутренняя энергия увеличивается сильнее. Ответ обоснуйте.
    Выполнение: По таблице сравнить L: больше L — больший прирост внутренней энергии на единицу массы.
  2. Подготовьте доклад на одну из тем (по выбору). Как образуется роса, иней, дождь и снег. Круговорот воды в природе. Литьё металлов.
    Выполнение: Доклад/сообщение: изложить охлаждение воздуха и конденсацию (роса, иней, облака, дождь, снег), круговорот воды или этапы литья.

Сверить страницу учебника: § 20 в онлайн-тексте.

§ 21 Работа газа и пара при расширении

Краткое содержание

  1. Расширяющийся газ или пар может совершать механическую работу.
  2. При расширении газ действует на поршень или стенку и перемещает её.
  3. Энергия для работы поступает из внутренней энергии газа либо передаётся ему теплотой.
  4. При расширении без достаточного подвода теплоты газ охлаждается.
  5. Работа газа лежит в основе тепловых машин.

Вопросы учебника — ответы

  1. Приведите примеры устройств, в которых происходит превращение внутренней энергии пара в механическую энергию.
    Ответ: Паровая машина, паровая турбина, двигатель внутреннего сгорания.
  2. Какие двигатели называют тепловыми?
    Ответ: Двигатели, в которых внутренняя энергия топлива/пара превращается в механическую работу.
  3. Какие виды тепловых двигателей вам известны? Какие переходы и превращения энергии происходят в них?
    Ответ: Паровая машина, паровая турбина, двигатель внутреннего сгорания; внутренняя энергия рабочего тела переходит в механическую, часть теплоты отводится холодильнику.

Сверить страницу учебника: § 21 в онлайн-тексте.

§ 22 Двигатель внутреннего сгорания

Краткое содержание

  1. Двигатель внутреннего сгорания превращает часть энергии топлива в механическую работу.
  2. В цилиндре происходят впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.
  3. Воспламенение смеси топлива с воздухом создаёт горячие газы, которые толкают поршень.
  4. Шатун и коленчатый вал преобразуют возвратно-поступательное движение поршня во вращение.
  5. Остальная энергия уносится выхлопом и передаётся охлаждающей системе.

Вопросы учебника — ответы

  1. Какой двигатель называют двигателем внутреннего сгорания?
    Ответ: Двигатель, в котором топливо сгорает внутри цилиндра, а горячие газы непосредственно совершают работу.
  2. Пользуясь рисунком 26, расскажите, из каких основных частей состоит простейший двигатель внутреннего сгорания.
    Ответ: Цилиндр, поршень, шатун, коленчатый вал, впускной и выпускной клапаны, свеча зажигания.
  3. За сколько ходов, или тактов, происходит один рабочий цикл двигателя? Сколько оборотов делает при этом вал двигателя?
    Ответ: За четыре хода поршня (четыре такта); коленчатый вал делает два оборота.
  4. Какие процессы происходят в двигателе в течение каждого из четырёх тактов? Как называют эти такты?
    Ответ: Впуск смеси, её сжатие и воспламенение, рабочий ход расширяющихся газов, выпуск продуктов сгорания.
  5. Какую роль играет маховик в двигателе внутреннего сгорания?
    Ответ: Маховик запасает кинетическую энергию и поддерживает вращение вала между рабочими ходами.

Сверить страницу учебника: § 22 в онлайн-тексте.

§ 23 Паровая турбина

Краткое содержание

  1. В паровой турбине струя пара вращает лопатки рабочего колеса.
  2. Пар получают нагреванием воды, обычно в котле.
  3. Турбина непрерывно преобразует энергию пара во вращение вала.
  4. Турбины применяют на электростанциях и в некоторых транспортных установках.
  5. После турбины пар охлаждают и конденсируют в замкнутом цикле.

Вопросы учебника — ответы

  1. Какие тепловые двигатели называют паровыми турбинами?
    Ответ: Турбиной называют двигатель, в котором струя пара (или горячего газа) вращает вал с лопатками.
  2. В чём отличие в устройстве турбин и поршневых машин?
    Ответ: В турбине нет поршня, шатуна и коленчатого вала; пар непосредственно вращает ротор.
  3. Пользуясь рисунком 28, расскажите, из каких частей состоит паровая турбина и как она работает.
    Ответ: Сопла, лопатки на диске/роторе, вал; пар из котла ударяет по лопаткам и вращает вал, соединённый с генератором.

Сверить страницу учебника: § 23 в онлайн-тексте.

§ 24 КПД теплового двигателя

Краткое содержание

  1. КПД теплового двигателя — отношение полезной работы к полученной от нагревателя энергии.
  2. КПД выражают долей или процентами: η=Aпол/Qн·100%.
  3. Часть энергии неизбежно передаётся холодильнику и окружающей среде.
  4. КПД меньше 100%; уменьшение потерь повышает эффективность, но не устраняет фундаментальные ограничения.
  5. Для расчёта полезная энергия определяется разностью подведённой и отданной теплоты.

Вопросы учебника — ответы

  1. Почему в тепловых двигателях только часть энергии топлива превращается в механическую энергию?
    Ответ: Потери энергии с выхлопом, на нагрев деталей и передачу теплоты холодильнику; работа — только часть энергии топлива.
  2. Что называют КПД теплового двигателя?
    Ответ: Отношение полезной работы двигателя к теплоте, полученной от нагревателя.
  3. Почему КПД двигателя не может быть не только больше 100%, но и равен 100%?
    Ответ: Невозможно: часть теплоты обязательно отдаётся холодильнику и окружающей среде, поэтому полезная работа меньше полученной энергии.
  4. Какой такт работы двигателя внутреннего сгорания изображён на рисунке 29?
    Ответ: На рисунке 29 показан рабочий ход: горячие газы толкают поршень вниз при закрытых клапанах.

Упражнение — разбор

  1. Можно ли за счёт внутренней энергии тела, равной 200 Дж, совершить механическую работу в 200 Дж?
    Решение / ответ: Нет: нельзя полностью превратить внутреннюю энергию в работу в реальном процессе; часть энергии неизбежно рассеивается.
  2. Тепловая машина за цикл получает от нагревателя количество теплоты, равное 155 Дж, а холодильнику отдаёт количество теплоты, равное 85 Дж. Определите КПД машины.
    Решение / ответ: A=155−85=70 Дж; η=70/155·100%≈45,2%.
  3. Определите количество теплоты, отданное двигателем внутреннего сгорания холодильнику, если его КПД равен 30%, а полезная работа равна 450 Дж.
    Решение / ответ: η=A/Q₁=0,30, значит Q₁=450/0,30=1500 Дж; холодильнику отдано Q₂=Q₁−A=1050 Дж.

Задание учебника

  1. Подготовьте доклад на одну из тем (по выбору). История изобретения паровых машин. История изобретения турбин. Первые паровозы Стефенсона и Черепановых. Достижения науки и техники в строительстве паровых турбин. Использование энергии Солнца на Земле.
    Выполнение: Решить практическую задачу через η=Aпол/Qн·100%; сравнить с 100%, КПД всегда меньше 100%.

Сверить страницу учебника: § 24 в онлайн-тексте.

Глава II. Электрические явления

§ 25 Электризация тел при соприкосновении. Взаимодействие заряженных тел

Краткое содержание

  1. При электризации тела получают электрический заряд; заряд можно передать при соприкосновении.
  2. Существуют два вида зарядов: положительный и отрицательный.
  3. Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые притягиваются.
  4. При электризации заряд не создаётся, а перераспределяется между телами.
  5. Заряженные тела взаимодействуют даже на расстоянии.

Вопросы учебника — ответы

  1. Как взаимодействуют друг с другом две эбонитовые палочки, наэлектризованные трением о мех?
    Ответ: Отталкиваются: обе палочки приобрели одинаковый заряд.
  2. Как показать, что стеклянная палочка, наэлектризованная трением о шёлк, имеет заряд другого рода, чем заряд эбонитовой палочки, наэлектризованной трением о шерсть?
    Ответ: Подвесить одну палочку и поднести к ней другую: разноимённые заряды притягиваются, значит заряд стеклянной палочки противоположен эбонитовой.
  3. Какие два рода электрических зарядов существуют в природе?
    Ответ: Положительный и отрицательный.
  4. Как взаимодействуют тела, имеющие заряды одного знака; разного знака?
    Ответ: Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые притягиваются.

Упражнение — разбор

  1. Можно ли на концах стеклянной палочки получить одновременно разноимённые заряды?
    Решение / ответ: Можно: потереть один конец стеклянной палочки мехом, другой — шёлком; стекло является диэлектриком и заряды на концах не перетекают друг к другу.
  2. На шёлковой нити висит заряженная бумажная гильза. Предложите способ определения рода заряда гильзы.
    Решение / ответ: Поочерёдно поднести палочки с известными знаками: стеклянную, натёртую шёлком (+), и эбонитовую, натёртую мехом (−). Отталкивание показывает совпадающий знак гильзы; притяжение к одной и отталкивание от другой надёжно устанавливает знак.

Задание учебника

  1. Возьмите маленький кусочек ватки. Наэлектризуйте пластмассовую расчёску и поднесите её к ватке. Ватка наэлектризуется и притянется к расчёске. Резко дёрнув расчёску, оторвите ватку и быстро подведите расчёску под ватку. Почему ватка плавает в воздухе?
    Выполнение: Ватка получает заряд того же знака, что и расчёска, и отталкивается от неё; равновесие между тяжестью и электрической силой удерживает её в воздухе.
  2. Наэлектризуйте один воздушный шарик о газету, другой — о кусок шерстяной материи. Подвесьте их на некотором расстоянии друг от друга. Почему они притягиваются?
    Выполнение: Шарики сравнить по притяжению/отталкиванию; после натирания заряды определяются материалами, разноимённые притягиваются, одноимённые отталкиваются.

Сверить страницу учебника: § 25 в онлайн-тексте.

§ 26 Электроскоп

Краткое содержание

  1. Электроскоп обнаруживает наличие электрического заряда по расхождению листочков.
  2. При одинаковом знаке добавленного заряда листочки расходятся сильнее, при противоположном — слабее.
  3. Электрометр имеет подвижную стрелку и позволяет оценивать заряд более наглядно.
  4. Прибор не определяет знак без сравнения с зарядом известного знака.
  5. Устройство работает благодаря отталкиванию одноимённых зарядов.

Задание учебника

  1. Как при помощи листочков бумаги обнаружить, наэлектризовано ли тело?
    Выполнение: Поднести к телу лёгкие бумажки: притяжение свидетельствует о заряде.
  2. Опишите устройство школьного электроскопа.
    Выполнение: Металлический стержень с листочками, изолирующая пробка, корпус и стеклянные окна.
  3. Как по углу расхождения листочков электроскопа судят о его заряде?
    Выполнение: Больший угол расхождения листочков означает больший по модулю заряд; знак устанавливают сравнением с известным зарядом.

Сверить страницу учебника: § 26 в онлайн-тексте.

§ 27 Электрическое поле

Краткое содержание

  1. Электрическое поле существует вокруг электрических зарядов и действует на другие заряды.
  2. Поле передаёт электрическое взаимодействие без непосредственного контакта тел.
  3. Чем больше заряд и меньше расстояние, тем сильнее обычно проявляется действие поля.
  4. Поле обнаруживают по силе, действующей на пробный заряд.
  5. Электрическое поле — особая форма материи, а не просто условное описание.

Вопросы учебника — ответы

  1. Опишите опыт, который показывает, что электрическое взаимодействие передаётся не через воздух.
    Ответ: Откачать воздух из-под колокола воздушного насоса, где находится заряженный электроскоп: его листочки всё равно расходятся, значит воздух не нужен для передачи взаимодействия.
  2. Чем отличается пространство, окружающее наэлектризованное тело, от пространства, окружающего ненаэлектризованное тело?
    Ответ: Заряженное тело окружено электрическим полем; вокруг незаряженного тела такого электрического поля нет.
  3. Как можно обнаружить электрическое поле?
    Ответ: Поместить в область пробный заряд и обнаружить действующую на него электрическую силу.
  4. Как изменяется сила, действующая на заряженную гильзу при удалении её от заряженного тела? Как это показать на опыте?
    Ответ: Сила ослабевает при удалении: угол отклонения заряженной гильзы уменьшается; это видно, отодвигая палочку.

Упражнение — разбор

  1. Куда будут двигаться отрицательно заряженные пушинки, попавшие в электрическое поле потёртой мехом эбонитовой палочки?
    Решение / ответ: Эбонит, натёртый мехом, заряжен отрицательно; отрицательные пушинки отталкиваются и движутся от палочки.
  2. К заряженной гильзе поднесли палочку, имеющую заряд противоположного знака. Как будет меняться отклонение гильзы по мере приближения палочки? Почему?
    Решение / ответ: Противоположные заряды притягиваются, поэтому при приближении палочки отклонение гильзы увеличивается.

Сверить страницу учебника: § 27 в онлайн-тексте.

§ 28 Делимость электрического заряда. Электрон

Краткое содержание

  1. Электрический заряд дискретен: заряд тела кратен элементарному заряду.
  2. Электрон несёт отрицательный элементарный заряд, протон — равный по модулю положительный.
  3. В обычных опытах тела заряжаются переносом электронов.
  4. Суммарный заряд изолированной системы сохраняется.
  5. Электрон имеет очень малую массу по сравнению с атомом.

Вопросы учебника — ответы

  1. Как на опыте показать, что электрический заряд делится на части?
    Ответ: Передать заряд от заряженного тела к нескольким одинаковым проводящим шарикам/электроскопам: заряд разделится между ними.
  2. Имеет ли электрический заряд предел делимости?
    Ответ: В школьной модели заряд делится порциями, кратными элементарному заряду e; электрон и протон несут минимальный по модулю заряд.
  3. Как назвали частицу с самым малым зарядом? Что вы знаете о заряде и массе электрона?
    Ответ: Электрон; заряд −1,6·10⁻¹⁹ Кл, масса около 9,1·10⁻³¹ кг.

Сверить страницу учебника: § 28 в онлайн-тексте.

§ 29 Строение атомов

Краткое содержание

  1. Атом состоит из положительно заряженного ядра и окружающих его электронов.
  2. В ядре находятся протоны и нейтроны; протоны несут положительный заряд.
  3. В нейтральном атоме число электронов равно числу протонов.
  4. При потере электронов тело становится положительным, при получении — отрицательным.
  5. Строение атома объясняет перенос заряда при электризации.

Вопросы учебника — ответы

  1. Чем отличаются друг от друга атомы различных химических элементов?
    Ответ: Числом протонов (зарядом ядра), то есть порядковым номером элемента.
  2. Что является главной характеристикой данного химического элемента?
    Ответ: Заряд ядра, равный числу протонов.
  3. Какие частицы входят в состав ядра?
    Ответ: Протоны и нейтроны.
  4. Каково строение атомов водорода, гелия и лития?
    Ответ: Водород: ядро с 1 протоном и 1 электрон; гелий: 2 протона, обычно 2 нейтрона и 2 электрона; литий: 3 протона, обычно 4 нейтрона и 3 электрона.
  5. Как образуются положительные и отрицательные ионы?
    Ответ: Положительный ион теряет электроны, отрицательный присоединяет электроны.

Упражнение — разбор

  1. В ядре атома углерода содержится 12 частиц. Вокруг ядра движутся 6 электронов. Сколько в ядре этого атома протонов и сколько нейтронов?
    Решение / ответ: В ядре положительный заряд, электроны вокруг; нейтральный атом имеет равные количества протонов и электронов.
  2. От атома гелия отделился один электрон. Как называется оставшаяся частица? Каков её заряд?
    Решение / ответ: После потери электрона атом положителен; после присоединения — отрицателен.
  3. Существуют ли атомы с зарядом ядра меньшим, чем заряд протона?
    Решение / ответ: Ионы переносят заряд в электролитах.

Сверить страницу учебника: § 29 в онлайн-тексте.

§ 30 Объяснение электрических явлений

Краткое содержание

  1. Электрические явления при трении объясняются переходом электронов от одного тела к другому.
  2. Тело, получившее избыток электронов, заряжено отрицательно; потерявшее их — положительно.
  3. Разделённые заряды создают электрическое поле и взаимодействуют.
  4. При контакте заряд перераспределяется, но общий заряд сохраняется.
  5. Нейтральность вещества означает равенство положительных и отрицательных зарядов, а не отсутствие зарядов.

Вопросы учебника — ответы

  1. Объясните электризацию тел при соприкосновении.
    Ответ: При контакте электроны переходят с одного тела на другое; тело получает избыток или недостаток электронов.
  2. Почему при электризации трением на телах появляются равные по абсолютному значению, но противоположные по знаку заряды?
    Ответ: Из-за сохранения заряда: сколько электронов переходит с одного тела, столько же получает другое; заряды равны по модулю и противоположны.
  3. Как передаётся гильзе заряд с тела, наэлектризованного отрицательно; положительно?
    Ответ: Отрицательно заряженное тело передаёт электроны гильзе при касании; положительное тело забирает часть электронов у неё.
  4. От чего зависит заряд, переходящий на ненаэлектризованное тело при соприкосновении его с наэлектризованным телом?
    Ответ: От исходного заряда тел, их электрических свойств и условий контакта; при соприкосновении заряд перераспределяется.
  5. Почему при заземлении почти весь заряд тела уходит в землю?
    Ответ: Земля — огромный проводник и резервуар зарядов; заряд уходит по проводнику и распределяется по Земле.

Упражнение — разбор

  1. Почему можно наэлектризовать трением эбонитовую палочку, держа её в руке, а металлический стержень нельзя?
    Решение / ответ: Эбонит — диэлектрик, поэтому заряд остаётся на нём; металл проводит, и заряд через руку уходит в Землю.
  2. При наливании бензина корпус бензовоза при помощи металлического проводника обязательно соединяют с землёй. Зачем это делают?
    Решение / ответ: Заземление отводит статический заряд, предотвращая искру, которая могла бы воспламенить пары бензина.
  3. Пластмассовая линейка, потёртая шерстяной тканью, получила отрицательный заряд. Избыток или недостаток электронов образовался на ткани?
    Решение / ответ: Ткань потеряла электроны и стала положительно заряженной.

Сверить страницу учебника: § 30 в онлайн-тексте.

§ 31 Проводники, полупроводники и непроводники электричества

Краткое содержание

  1. Проводники содержат заряженные частицы, способные перемещаться по веществу.
  2. В металлах такими носителями являются свободные электроны; в растворах — ионы.
  3. Диэлектрики практически не имеют свободных носителей заряда.
  4. Полупроводники занимают промежуточное положение, а их проводимость сильно зависит от температуры и примесей.
  5. Различие проводимости определяет применение материалов в электрических устройствах.

Вопросы учебника — ответы

  1. На какие группы делят вещества по способности передавать электрические заряды?
    Ответ: На проводники, диэлектрики (непроводники) и полупроводники.
  2. Какой характерной особенностью обладают полупроводники?
    Ответ: Их проводимость промежуточна и заметно меняется при нагревании, освещении и добавлении примесей.
  3. Перечислите области применения полупроводниковых приборов.
    Ответ: Диоды, транзисторы, термисторы, фотоэлементы и интегральные схемы.

Упражнение — разбор

  1. Почему заряженный электроскоп разряжается, если его шарика коснуться рукой?
    Решение / ответ: Металлы проводят благодаря свободным электронам; стекло и резина — диэлектрики.
  2. Почему стержень электроскопа изготавливают из металла?
    Решение / ответ: Растворы кислот, оснований и солей проводят благодаря ионам.
  3. К шарику незаряженного электроскопа подносят тело, заряженное положительно, не касаясь его. Какой заряд возникнет на листочках электроскопа?
    Решение / ответ: Полупроводники при нагревании обычно проводят лучше.

Сверить страницу учебника: § 31 в онлайн-тексте.

§ 32 Электрический ток. Источники электрического тока

Краткое содержание

  1. Электрический ток — упорядоченное движение заряженных частиц.
  2. Для длительного тока нужны свободные заряды, замкнутая цепь и источник, поддерживающий поле.
  3. Источники тока разделяют заряды за счёт химических, механических, световых или тепловых процессов.
  4. Внутри источника действуют силы неэлектрической природы.
  5. Источниками служат батареи, аккумуляторы, генераторы и фотоэлементы.

Вопросы учебника — ответы

  1. Что такое электрический ток?
    Ответ: Поддерживать разделение зарядов и разность потенциалов, создавая электрическое поле в цепи.
  2. Что нужно создать в проводнике, чтобы в нём возник и существовал ток?
    Ответ: Лампы, нагреватели, электродвигатели, звонки и измерительные приборы.
  3. Какие превращения энергии происходят внутри источника тока?
    Ответ: Внутри химического источника химическая энергия превращается в электрическую; в генераторе механическая — в электрическую.
  4. Как устроен сухой гальванический элемент?
    Ответ: Цинковый стакан/корпус, угольный стержень и пастообразный электролит; химические реакции создают разность потенциалов.
  5. Что является положительным и отрицательным полюсами батареи?
    Ответ: Положительный и отрицательный — места соединения электродов источника с внешней цепью; внешнему току соответствует выход от плюса.
  6. Как устроен аккумулятор?
    Ответ: Свинцовые пластины (свинец и диоксид свинца) погружены в раствор серной кислоты; при зарядке реакция обратима.
  7. Где применяются аккумуляторы?
    Ответ: В автомобилях, резервном питании, переносных приборах и системах хранения энергии.

Задание учебника

  1. С помощью Интернета найдите, какие существуют типы зарядных устройств и выделите их особенности.
    Выполнение: Источник, лампа, ключ и соединительные провода; замкнуть ключ и проверить работу лампы.
  2. Подготовьте презентацию о применении аккумуляторов.
    Выполнение: Примеры источников: гальванический элемент, аккумулятор, генератор, фотоэлемент; описать, какая энергия превращается в электрическую.

Сверить страницу учебника: § 32 в онлайн-тексте.

§ 33 Электрическая цепь и её составные части

Краткое содержание

  1. Электрическая цепь состоит из источника, потребителя, соединительных проводов и, часто, выключателя.
  2. Ток в обычной цепи течёт при её замыкании.
  3. Схемы показывают элементы условными обозначениями.
  4. При сборке нужно правильно соединять полюса источника и контакты приборов.
  5. Разомкнутая цепь тока не проводит.

Вопросы учебника — ответы

  1. Каково назначение источника тока в электрической цепи?
    Ответ: Создаёт и поддерживает электрическое поле и разность потенциалов, преобразуя другие виды энергии в электрическую.
  2. Какие приёмники, или потребители, электрической энергии вы знаете?
    Ответ: Лампы, электроплиты, утюги, двигатели, радиоэлектронные устройства.
  3. Из каких частей состоит электрическая цепь?
    Ответ: Источник, потребитель, соединительные провода, ключ/выключатель; в измерительных схемах — амперметр и вольтметр.
  4. Какую электрическую цепь называют замкнутой; разомкнутой?
    Ответ: Замкнутая цепь образует непрерывный путь для тока; разомкнутая имеет разрыв.

Упражнение — разбор

  1. Начертите схему цепи, содержащей один гальванический элемент и два звонка, каждый из которых можно включать отдельно.
    Решение / ответ: Два звонка включить параллельными ветвями, в каждой — свой последовательно включённый ключ.
  2. Придумайте схему соединения гальванического элемента, звонка и двух кнопок, расположенных так, чтобы можно было позвонить из двух разных мест.
    Решение / ответ: Две кнопки соединить параллельно, а их блок включить последовательно со звонком и источником.
  3. На рисунке 51 дана схема соединения лампы и двух переключателей. Рассмотрите схему и подумайте, где можно применить такую проводку.
    Решение / ответ: Схема позволяет включать/выключать один светильник из двух мест (проходные переключатели).
  4. Нарисуйте схему цепи карманного фонаря (рис. 52) и назовите части этой цепи. Какие элементы фонаря отмечены цифрами?
    Решение / ответ: Элементы фонаря: батарея, лампа, контакты/провода и выключатель; расположить их в один замкнутый контур.

Сверить страницу учебника: § 33 в онлайн-тексте.

§ 34 Электрический ток в металлах

Краткое содержание

  1. В металлах электрический ток создаёт направленное движение свободных электронов.
  2. Электроны движутся от отрицательного полюса к положительному.
  3. Положительные ионы металла остаются около узлов кристаллической решётки.
  4. Скорость направленного движения электронов мала, но электрическое воздействие распространяется по цепи быстро.
  5. Нагрев металла усиливает беспорядочное движение частиц.

Вопросы учебника — ответы

  1. Как объяснить, что в обычных условиях металл электрически нейтрален?
    Ответ: Свободных электронов столько же по суммарному заряду, сколько положительного заряда ионов кристаллической решётки.
  2. Что происходит с электронами металла при возникновении в нём электрического поля?
    Ответ: Свободные электроны приходят в упорядоченное движение против направления электрического поля — к положительному полюсу.
  3. Что представляет собой электрический ток в металле?
    Ответ: Направленное движение свободных электронов.
  4. Какую скорость имеют в виду, когда говорят о скорости распространения электрического тока в проводнике?
    Ответ: Речь о скорости распространения электрического поля/сигнала по цепи (близкой к скорости света), а не о медленной дрейфовой скорости электронов.

Задание учебника

  1. Используя Интернет, найдите, с какой скоростью движутся электроны в металлах. Сравните её со скоростью света.
    Выполнение: Направление электронов противоположно условному направлению тока.

Сверить страницу учебника: § 34 в онлайн-тексте.

§ 35 Действия электрического тока

Краткое содержание

  1. Электрический ток может оказывать тепловое, химическое и магнитное действия.
  2. Нагревание проводника подтверждает тепловое действие.
  3. Выделение вещества на электродах при электролизе показывает химическое действие.
  4. Отклонение магнитной стрелки около провода показывает магнитное действие.
  5. В конкретном устройстве могут проявляться несколько действий одновременно.

Вопросы учебника — ответы

  1. Как можно наблюдать на опыте тепловое действие тока?
    Ответ: Включить проводник в цепь и наблюдать его нагревание или свечение нити лампы.
  2. Как можно наблюдать на опыте химическое действие тока?
    Ответ: Пропустить ток через раствор электролита и увидеть выделение вещества на электродах.
  3. Где используют тепловое и химическое действия тока?
    Ответ: Тепловое действие — в утюгах и нагревателях; химическое — в электролизе и гальваническом покрытии.
  4. На каком опыте можно показать магнитное действие тока?
    Ответ: Расположить магнитную стрелку около провода: при включении тока она отклоняется.
  5. Какое действие тока используют в устройстве гальванометра?
    Ответ: Магнитное действие.

Задание учебника

  1. Рассмотрите рисунок 56, на котором изображена установка для наблюдения магнитного действия тока. Что представляет собой каждая часть этой установки? Расскажите, как протекает опыт.
    Выполнение: Подготовить краткий доклад с примерами теплового, химического и магнитного действия и схемой.
  2. По рисункам 57 и 58 расскажите, как на опыте наблюдают взаимодействие рамки с током и магнита.
    Выполнение: Доклад об электросвете: от дуговых и накальных ламп к люминесцентным и светодиодным; для теплиц/инкубаторов — термостат и нагреватель.

Сверить страницу учебника: § 35 в онлайн-тексте.

§ 36 Направление электрического тока

Краткое содержание

  1. За направление тока условно приняли направление движения положительных зарядов.
  2. Во внешней цепи ток направлен от положительного полюса источника к отрицательному.
  3. В металлах электроны движутся в противоположном направлении.
  4. Условность направления сохраняет единый способ описания тока в разных средах.
  5. Направление указывают стрелками на схемах.

Вопросы учебника — ответы

  1. Направление движения каких частиц в проводнике принято за направление тока?
    Ответ: Движение положительных зарядов.
  2. От какого полюса источника тока и к какому принято считать направление тока?
    Ответ: Во внешней цепи — от положительного полюса источника к отрицательному.
  3. Правильно ли показано стрелками направление тока в рамках на рисунках 57 и 58?
    Ответ: Правильная стрелка направлена по внешнему участку от «+» к «−»; по рисунку проверьте полярность источника и направления стрелок.

Сверить страницу учебника: § 36 в онлайн-тексте.

§ 37 Сила тока. Единицы силы тока

Краткое содержание

  1. Сила тока I показывает заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за единицу времени.
  2. I=q/t; единица силы тока — ампер.
  3. Один ампер соответствует одному кулону заряда в секунду.
  4. Силу тока измеряют амперметром, включаемым последовательно.
  5. Больший ток означает больший перенос заряда за то же время.

Вопросы учебника — ответы

  1. От чего зависит интенсивность действий электрического тока?
    Ответ: От силы тока: чем она больше, тем заметнее тепловое, химическое и магнитное действия.
  2. Какой величиной определяется сила тока в электрической цепи?
    Ответ: Силой тока — зарядом, проходящим через сечение за единицу времени.
  3. Как выражается сила тока через электрический заряд и время?
    Ответ: I=q/t.
  4. Что принимают за единицу силы тока? Как называется эта единица?
    Ответ: Один ампер (1 А): через сечение проходит 1 Кл за 1 с.
  5. Какие дольные и кратные амперу единицы силы тока вы знаете?
    Ответ: Миллиампер (мА), микроампер (мкА), килоампер (кА).
  6. Как выражается электрический заряд (количество электричества) через силу тока в проводнике и время его прохождения?
    Ответ: q=It.

Упражнение — разбор

  1. Выразите в амперах силу тока, равную 2000 мА; 100 мА; 55 мА; 3 кА.
    Решение / ответ: 2000 мА=2 А; 100 мА=0,1 А; 55 мА=0,055 А; 3 кА=3000 А.
  2. Сила тока в цепи электрической плитки равна 1,4 А. Какой электрический заряд проходит через поперечное сечение её спирали за 10 мин?
    Решение / ответ: q=It=1,4·600=840 Кл.
  3. Сила тока в цепи электрической лампы равна 0,3 А. Сколько электронов проходит через поперечное сечение спирали за 5 мин?
    Решение / ответ: q=It=0,3·300=90 Кл; N=q/e≈90/(1,6·10⁻¹⁹)≈5,6·10²⁰ электронов.

Сверить страницу учебника: § 37 в онлайн-тексте.

§ 38 Амперметр. Измерение силы тока

Краткое содержание

  1. Амперметр измеряет силу тока в цепи.
  2. Его включают последовательно с участком, где измеряют ток.
  3. Клеммы и полярность прибора соединяют правильно, начиная с подходящего предела измерения.
  4. Нельзя включать амперметр прямо поперёк источника: малое сопротивление может вызвать опасный ток.
  5. Показание считывают с учётом цены деления.

Вопросы учебника — ответы

  1. Как называют прибор для измерения силы тока?
    Ответ: Амперметр.
  2. В каких единицах градуируют шкалу амперметра?
    Ответ: В амперах и их долях/кратных единицах.
  3. Как включают амперметр в цепь?
    Ответ: Последовательно с тем участком, где измеряют ток; соблюдать полярность.

Упражнение — разбор

  1. При включении в цепь амперметра так, как показано на рисунке 63, а, сила тока была 0,5 А. Каковы будут показания амперметра при включении его в ту же цепь так, как изображено на рисунке 63, б?
    Решение / ответ: Показание останется 0,5 А: при последовательном включении ток одинаков во всех точках цепи.
  2. Как можно проверить правильность показаний амперметра с помощью другого амперметра, точность показаний которого проверена?
    Решение / ответ: Включить проверяемый и точный амперметры последовательно в одну цепь; сравнить показания.
  3. Рассмотрите амперметры, данные на рисунках 61, 62. Определите цену деления шкалы каждого амперметра. Какую наибольшую силу тока они могут измерять? Перерисуйте шкалу амперметра (см. рис. 61, а) в тетрадь и покажите, каково будет положение стрелки при силе тока 0,3 А и 1,5 А.
    Решение / ответ: Цена деления = разность подписанных значений / число промежутков между ними; предел измерения — максимальное значение шкалы. Положение стрелки — ток / цена деления.
  4. Имеется точный амперметр. Как, пользуясь им, нанести шкалу на другой, ещё не проградуированный амперметр?
    Решение / ответ: Пропустить через оба прибора одинаковые значения тока, показанные точным амперметром, и нанести соответствующие деления на шкалу второго.

Сверить страницу учебника: § 38 в онлайн-тексте.

§ 39 Электрическое напряжение

Краткое содержание

  1. Напряжение характеризует работу электрического поля по перемещению заряда.
  2. U=A/q; напряжение показывает работу на единицу заряда.
  3. Единица напряжения — вольт.
  4. Большее напряжение означает, что поле совершает большую работу при переносе того же заряда.
  5. Напряжение измеряют между двумя точками цепи.

Вопросы учебника — ответы

  1. Опишите опыт, который доказывает, что работа тока зависит не только от силы тока, но и от напряжения.
    Ответ: При одинаковой силе тока сравнить лампочку от батарейки и лампу городской сети: сетевая лампа даёт больше света и тепла, значит работа на единичный заряд различается из-за напряжения.
  2. Что такое электрическое напряжение? Как можно определить его через работу тока и электрический заряд?
    Ответ: Напряжение U=A/q — работа электрического поля на единицу заряда.

Сверить страницу учебника: § 39 в онлайн-тексте.

§ 40 Единицы напряжения

Краткое содержание

  1. Вольт равен одному джоулю на кулон.
  2. Кратные единицы напряжения — киловольт и милливольт.
  3. Напряжение источника характеризует передачу энергии каждому кулону заряда.
  4. Вольтметр подключают параллельно участку цепи.
  5. Единицы нужно переводить в СИ перед расчётом.

Вопросы учебника — ответы

  1. Что принимают за единицу напряжения?
    Ответ: 1 вольт: напряжение равно 1 В, если поле совершает работу 1 Дж при переносе заряда 1 Кл.
  2. Какое напряжение используют в осветительной сети?
    Ответ: Около 220 В.
  3. Чему равно напряжение на полюсах сухого элемента и кислотного аккумулятора?
    Ответ: Сухой элемент — около 1,5 В; один свинцовый аккумуляторный элемент — около 2 В.
  4. Какие единицы напряжения, кроме вольта, применяют на практике?
    Ответ: Киловольт (кВ), милливольт (мВ) и другие кратные/дольные единицы.

Сверить страницу учебника: § 40 в онлайн-тексте.

§ 41 Вольтметр. Измерение напряжения

Краткое содержание

  1. Вольтметр измеряет напряжение между концами участка цепи.
  2. Его подключают параллельно этому участку.
  3. Полярность клемм должна соответствовать полярности источника.
  4. Вольтметр имеет большое сопротивление, поэтому почти не меняет ток в цепи.
  5. Предел измерения выбирают выше предполагаемого напряжения.

Вопросы учебника — ответы

  1. Как называют прибор для измерения напряжения?
    Ответ: Вольтметр.
  2. Как включают вольтметр для измерения напряжения на участке цепи?
    Ответ: Параллельно концам участка.
  3. Как с помощью вольтметра измерить напряжение на полюсах источника тока?
    Ответ: Соблюдать полярность; выбирать предел выше ожидаемого напряжения.
  4. Какой должна быть сила тока, проходящего через вольтметр, по сравнению с силой тока в цепи?
    Ответ: Сопротивление вольтметра велико, поэтому он мало влияет на цепь.

Упражнение — разбор

  1. Рассмотрите шкалу вольтметра (см. рис. 65, а). Определите цену деления. Перечертите в тетрадь его шкалу и нарисуйте положение стрелки при напряжении 4,5 В; 7,5 В; 10,5 В.
    Решение / ответ: На шкале рис. 65а цена малого деления 0,5 В; положения: 4,5 В — 9 делений, 7,5 В — 15, 10,5 В — 21 от нуля.
  2. Определите цену деления шкалы вольтметра, изображённого на рисунке 66, (а). Какое напряжение он показывает?
    Решение / ответ: Считать цену деления и показание по шкале рис. 66а: число промежутков между подписанными значениями определяет шаг; показание равно числу делений от нуля × шаг.
  3. Начертите схему цепи, состоящей из аккумулятора, лампы, ключа, амперметра и вольтметра, для случая, когда вольтметром измеряют напряжение на полюсах источника тока.
    Решение / ответ: Лампа, ключ, амперметр и аккумулятор соединяются последовательно; вольтметр подключить параллельно к двум полюсам аккумулятора.

Сверить страницу учебника: § 41 в онлайн-тексте.

§ 42 Зависимость силы тока от напряжения

Краткое содержание

  1. Для данного проводника при постоянных условиях сила тока прямо пропорциональна напряжению.
  2. Это устанавливают измерениями амперметром и вольтметром.
  3. График зависимости I от U — прямая через начало координат.
  4. Наклон графика зависит от сопротивления проводника.
  5. Если условия меняются, например температура, пропорциональность может нарушиться.

Вопросы учебника — ответы

  1. Как на опыте показать зависимость силы тока от напряжения?
    Ответ: Амперметром измеряют I, вольтметром — U, меняя напряжение на том же проводнике.
  2. Как зависит сила тока в проводнике от напряжения на концах проводника?
    Ответ: При неизменной температуре I прямо пропорциональна U.
  3. Какой вид имеет график зависимости силы тока от напряжения? Какую зависимость между величинами он отражает?
    Ответ: График I(U) — прямая через начало координат.

Упражнение — разбор

  1. При напряжении на концах участка цепи, равном 2 В, сила тока в проводнике 0,4 А. Каким должно быть напряжение, чтобы в том же проводнике сила тока была 0,8 А?
    Решение / ответ: Ток увеличился в 2 раза, значит напряжение тоже нужно увеличить в 2 раза: U=4 В.
  2. При напряжении на концах проводника 2 В сила тока в проводнике 0,5 А. Какой будет сила тока в проводнике, если напряжение на его концах увеличится до 4 В; если напряжение на его концах уменьшится до 1 В?
    Решение / ответ: R=2/0,5=4 Ом; при 4 В ток 1 А, при 1 В ток 0,25 А.

Сверить страницу учебника: § 42 в онлайн-тексте.

§ 43 Электрическое сопротивление проводников. Единицы сопротивления

Краткое содержание

  1. Сопротивление характеризует препятствие проводника электрическому току.
  2. Обозначение R, единица — ом.
  3. Для данного проводника R=U/I.
  4. При прочих равных большему сопротивлению соответствует меньший ток.
  5. Сопротивление зависит от материала, длины, площади поперечного сечения и температуры.

Вопросы учебника — ответы

  1. Как на опыте показать, что сила тока в цепи зависит от свойств проводника?
    Ответ: Подать одинаковое напряжение на разные проводники и измерить ток: меньший ток означает большее сопротивление.
  2. Что принимают за единицу сопротивления проводника? Как её называют?
    Ответ: Ом (Ω).
  3. Какие единицы сопротивления, кроме ома, используют?
    Ответ: Килоом (кΩ), мегаом (МΩ), миллиом (мΩ).
  4. В чём причина сопротивления?
    Ответ: Свободные электроны взаимодействуют с ионами/атомами решётки и другими дефектами вещества, что препятствует направленному движению.

Упражнение — разбор

  1. Начертите схему цепи, изображённой на рисунке 70, и объясните опыт, проведённый по данному рисунку.
    Решение / ответ: Источник, ключ, амперметр и исследуемый проводник соединить последовательно; меняя проводник/условия, наблюдать изменение тока.
  2. Выразите в омах значения следующих сопротивлений: 100 мОм; 0,7 кОм; 20 МОм.
    Решение / ответ: 100 мОм=0,1 Ом; 0,7 кОм=700 Ом; 20 МОм=20 000 000 Ом.
  3. Сила тока в спирали электрической лампы 0,5 А при напряжении на её концах 1 В. Определите сопротивление спирали.
    Решение / ответ: R=U/I=1/0,5=2 Ом.

Сверить страницу учебника: § 43 в онлайн-тексте.

§ 44 Закон Ома для участка цепи

Краткое содержание

  1. Закон Ома для участка цепи: I=U/R.
  2. Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.
  3. Формулу можно преобразовать: U=IR и R=U/I.
  4. Перед расчётом выписывают данные и приводят их к согласованным единицам.
  5. Закон применим к участку при неизменных физических условиях.

Вопросы учебника — ответы

  1. Пользуясь рисунком 71, расскажите, как при помощи опыта устанавливают зависимость силы тока в участке цепи от сопротивления этого участка.
    Ответ: При постоянном напряжении поочерёдно включают проводники с разным R и измеряют ток амперметром; с ростом R ток уменьшается.
  2. Какова зависимость силы тока в проводнике от сопротивления этого проводника?
    Ответ: Обратно пропорциональна при неизменном напряжении.
  3. Как формулируется закон Ома?
    Ответ: I=U/R: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению.
  4. Как выразить напряжение на участке цепи, зная силу тока в нём и его сопротивление?
    Ответ: U=IR.
  5. Как выразить сопротивление участка цепи, зная напряжение на его концах и силу тока в нём?
    Ответ: R=U/I.

Упражнение — разбор

  1. Напряжение на зажимах электрического утюга 220 В, сопротивление нагревательного элемента утюга 50 Ом. Чему равна сила тока в нагревательном элементе?
    Решение / ответ: I=U/R=220/50=4,4 А.
  2. Сила тока в спирали электрической лампы 0,7 А, сопротивление лампы 310 Ом. Определите напряжение, под которым находится лампа.
    Решение / ответ: U=IR=0,7·310=217 В.
  3. Каким сопротивлением обладает вольтметр, рассчитанный на 150 В, если сила тока в нём не должна превышать 0,01 А?
    Решение / ответ: R=U/I=150/0,01=15 000 Ом=15 кОм.
  4. Определите по графику (см. рис. 69) сопротивление проводника.
    Решение / ответ: Считать U и I по точкам графика рис. 69 и найти R=U/I.
  5. Рассмотрите рисунок 71 и таблицу результатов опыта, выполняемого в соответствии с этим рисунком. Что изменится на рисунке и в схеме электрической цепи, когда будут проводиться опыты № 2 и 3, указанные в таблице 7?
    Решение / ответ: Во 2-м и 3-м опытах меняют только исследуемый проводник; амперметр показывает соответствующее изменение тока, напряжение поддерживают прежним.
  6. По показаниям приборов (см. рис. 70) определите сопротивление проводника АВ.
    Решение / ответ: Считать U и I с рисунка 70, затем R=U/I.
  7. На рисунке 73 изображены графики зависимости силы тока от напряжения для двух проводников А и В. Какой из этих проводников обладает большим сопротивлением? Определите сопротивление каждого из проводников.
    Решение / ответ: По графикам R=U/I; большему сопротивлению соответствует меньший наклон I(U).

Сверить страницу учебника: § 44 в онлайн-тексте.

§ 45 Расчёт сопротивления проводника. Удельное сопротивление

Краткое содержание

  1. Сопротивление однородного проводника рассчитывают по формуле R=ρl/S.
  2. Удельное сопротивление ρ зависит от вещества и температуры.
  3. Увеличение длины увеличивает сопротивление, увеличение площади сечения уменьшает его.
  4. Единица удельного сопротивления — Ом·м.
  5. По таблицам ρ выбирают материал проводника.

Вопросы учебника — ответы

  1. Как зависит сопротивление проводника от его длины и от площади поперечного сечения?
    Ответ: Прямо пропорционально длине и обратно пропорционально площади поперечного сечения.
  2. Как показать на опыте зависимость сопротивления проводника от его длины, площади поперечного сечения и вещества, из которого он изготовлен?
    Ответ: Сравнить проводники, изменяя только один параметр (материал, длину или площадь) и измеряя R при одинаковых условиях.
  3. Что называется удельным сопротивлением проводника?
    Ответ: Удельное сопротивление ρ — свойство вещества; численно равно сопротивлению проводника длиной 1 м и площадью сечения 1 м².
  4. По какой формуле можно рассчитывать сопротивление проводников?
    Ответ: R=ρl/S.
  5. В каких единицах выражается удельное сопротивление проводника?
    Ответ: Ом·метр (Ом·м).
  6. Из каких веществ изготавливают проводники, применяемые на практике?
    Ответ: Медь и алюминий используют для проводов; нихром/никелин — для нагревательных спиралей.

Сверить страницу учебника: § 45 в онлайн-тексте.

§ 46 Примеры на расчёт сопротивления проводника, силы тока и напряжения

Краткое содержание

  1. Задачи на цепи решают, сочетая закон Ома и формулу сопротивления.
  2. Сначала определяют неизвестную величину, затем выбирают формулу.
  3. При расчётах геометрические размеры переводят в метры, площадь — в квадратные метры.
  4. Результат проверяют по размерности и физическому смыслу.
  5. Для нескольких неизвестных используют последовательные подстановки.

Упражнение — разбор

  1. Длина одного провода 20 см, другого — 1,6 м. Площадь сечения и материал проводов одинаковы. У какого провода сопротивление больше и во сколько раз?
    Решение / ответ: R₂/R₁=l₂/l₁=1,6/0,2=8, поэтому больше сопротивление у провода длиной 1,6 м.
  2. Рассчитайте сопротивления следующих проводников, изготовленных: а) из алюминиевой проволоки длиной 80 см и площадью поперечного сечения 0,2 мм 2 ; б) из никелиновой проволоки длиной 400 см и площадью поперечного сечения 0,5 мм 2 ; в) из константановой проволоки длиной 50 см и площадью поперечного сечения 0,005 см 2 .
    Решение / ответ: а) R≈0,028·0,8/0,2=0,112 Ом; б) R≈0,4·4/0,5=3,2 Ом; в) S=0,005 см²=0,5 мм², R≈0,5·0,5/0,5=0,50 Ом (по табличным ρ).
  3. Спираль электрической плитки изготовлена из нихромовой проволоки длиной 13,75 м и площадью поперечного сечения 0,1 мм 2 . Плитка рассчитана на напряжение 220 В. Определите силу тока в спирали плитки.
    Решение / ответ: Для нихрома R≈1,1·13,75/0,1=151,25 Ом, I=220/R≈1,46 А.
  4. Сила тока в железном проводнике длиной 150 мм и площадью поперечного сечения 0,02 мм 2 равна 250 мА. Каково напряжение на концах проводника?
    Решение / ответ: Для железа R≈0,1·0,15/0,02=0,75 Ом; U=IR=0,25·0,75≈0,19 В.

Сверить страницу учебника: § 46 в онлайн-тексте.

§ 47 Реостат

Краткое содержание

  1. Реостат — прибор для изменения сопротивления цепи.
  2. Обычно его сопротивление меняют перемещением движка, включающего разную длину проволоки.
  3. При увеличении включённой длины сопротивление растёт, а сила тока уменьшается.
  4. Реостат включают последовательно с потребителем.
  5. Перед подключением устанавливают движок в положение наибольшего сопротивления.

Вопросы учебника — ответы

  1. Для чего предназначен реостат?
    Ответ: Для плавного регулирования силы тока в цепи.
  2. Объясните по рисунку 76, (а), как устроен ползунковый реостат. Как можно включать его в цепь?
    Ответ: Проволока намотана на керамический цилиндр; движок контактирует с нужным витком. Включают последовательно, используя один конец обмотки и движок.
  3. Почему в реостатах используют проволоку с большим удельным сопротивлением?
    Ответ: Большое удельное сопротивление позволяет получить нужное сопротивление при небольшой длине/компактном размере.
  4. Для каких величин указывают на реостате их допустимые значения?
    Ответ: Наибольшее допустимое сопротивление и максимальную допустимую силу тока.
  5. Как на схемах электрических цепей изображают реостат?
    Ответ: Условным обозначением переменного сопротивления с подвижной стрелкой/ползунком.

Упражнение — разбор

  1. На рисунке 77 изображён реостат, с помощью которого можно менять сопротивление в цепи не плавно, а ступенями — скачками. Рассмотрите рисунок и по нему опишите, как действует такой реостат.
    Решение / ответ: Переключатель включает в цепь разное число спиралей, изменяя сопротивление ступенями.
  2. Если каждая спираль реостата (см. рис. 77) имеет сопротивление 3 Ом, то какое сопротивление будет введено в цепь при положении переключателя, изображённом на рисунке? Куда надо поставить переключатель, чтобы с помощью этого реостата увеличить сопротивление цепи ещё на 18 Ом?
    Решение / ответ: За каждый включённый элемент добавляется 3 Ом; прибавка 18 Ом — ещё 6 секций. Установить переключатель на шесть секций дальше (число уже включённых секций определяется положением на рис. 77).
  3. В цепь включены: источник тока, ключ, электрическая лампа и ползунковый реостат. Нарисуйте в тетради схему этой цепи. Куда надо передвинуть ползунок реостата, чтобы лампа светилась ярче?
    Решение / ответ: Чтобы лампа светила ярче, уменьшить сопротивление: включить более короткий участок проволоки реостата.
  4. Требуется изготовить реостат на 20 Ом из никелиновой проволоки площадью сечения 3 мм 2 . Какой длины проволока потребуется для этого?
    Решение / ответ: l=RS/ρ; при ρ никелина около 0,4 Ом·мм²/м: l=20·3/0,4≈150 м.

Сверить страницу учебника: § 47 в онлайн-тексте.

§ 48 Последовательное соединение проводников

Краткое содержание

  1. При последовательном соединении проводники соединены один за другим без разветвлений.
  2. Сила тока одинакова во всех элементах: I=I₁=I₂.
  3. Общее напряжение равно сумме напряжений: U=U₁+U₂.
  4. Общее сопротивление равно сумме: R=R₁+R₂.
  5. Если один элемент разомкнётся, ток прекратится во всей цепи.

Вопросы учебника — ответы

  1. Какое соединение проводников называют последовательным? Изобразите его на схеме.
    Ответ: Последовательным называют соединение без разветвлений, когда выход одного проводника соединён со входом следующего.
  2. Какая электрическая величина одинакова для всех проводников, соединённых последовательно?
    Ответ: Сила тока.
  3. Как найти общее сопротивление цепи, зная сопротивление отдельных проводников, при последовательном соединении?
    Ответ: Rобщ=R₁+R₂+…
  4. Как найти напряжение участка цепи, состоящего из последовательно соединённых проводников, зная напряжение на каждом?
    Ответ: Uобщ=U₁+U₂+… .

Упражнение — разбор

  1. Цепь состоит из двух последовательно соединённых проводников, сопротивление которых 4 и 6 Ом. Сила тока в цепи 0,2 А. Найдите напряжение на каждом из проводников и общее напряжение.
    Решение / ответ: Rобщ=4+6=10 Ом; U₁=IR₁=0,8 В, U₂=1,2 В, Uобщ=2 В.
  2. Для электропоездов применяют напряжение 3000 В. Как можно использовать для освещения вагонов лампы, рассчитанные на напряжение 50 В каждая?
    Решение / ответ: Соединить по 60 ламп последовательно в каждой ветви (3000/50=60), чтобы на каждой было около 50 В; ветви подключить к сети через соответствующее устройство.
  3. Две одинаковые лампы, рассчитанные на 220 В каждая, соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 220 В. Под каким напряжением будет находиться каждая лампа?
    Решение / ответ: При одинаковых лампах напряжение разделится поровну: по 110 В.
  4. Электрическая цепь состоит из источника тока — батареи аккумуляторов, создающей в цепи напряжение 6 В, лампочки от карманного фонаря сопротивлением 13,5 Ом, двух спиралей сопротивлением 3 и 2 Ом, ключа и соединительных проводов. Все детали цепи соединены последовательно. Начертите схему цепи. Определите силу тока в цепи, напряжение на концах каждого из потребителей тока.
    Решение / ответ: Rобщ=13,5+3+2=18,5 Ом; I=6/18,5≈0,324 А; падения напряжения: лампа ≈4,38 В, 3 Ом ≈0,97 В, 2 Ом ≈0,65 В.

Сверить страницу учебника: § 48 в онлайн-тексте.

§ 49 Параллельное соединение проводников

Краткое содержание

  1. При параллельном соединении концы каждого проводника подключены к одним и тем же узлам.
  2. Напряжение на ветвях одинаково: U=U₁=U₂.
  3. Общий ток равен сумме токов ветвей: I=I₁+I₂.
  4. Эквивалентное сопротивление меньше сопротивления каждой ветви: 1/R=1/R₁+1/R₂.
  5. Отказ одного потребителя не обязательно отключает остальные.

Вопросы учебника — ответы

  1. Какое соединение проводников называют параллельным? Изобразите его на схеме.
    Ответ: Параллельным называют соединение, при котором оба конца каждого проводника подключены к одним и тем же узлам.
  2. Какая из электрических величин одинакова для всех проводников, соединённых параллельно?
    Ответ: Напряжение.
  3. Как выражается сила тока в цепи до её разветвления через силы токов в отдельных ветвях разветвления?
    Ответ: Iобщ=I₁+I₂+… .
  4. Как изменяется общее сопротивление разветвления после увеличения числа проводников в разветвлении?
    Ответ: При добавлении параллельных ветвей общее сопротивление уменьшается.
  5. Какое соединение проводников применяется в жилых помещениях?
    Ответ: Параллельное.
  6. Какие напряжения используются для бытовых нужд?
    Ответ: Около 220 В.

Упражнение — разбор

  1. Два проводника сопротивлением 10 и 15 Ом соединены параллельно и подключены к напряжению 12 В. Определите силу тока в каждом проводнике и силу тока до разветвления.
    Решение / ответ: I₁=12/10=1,2 А; I₂=12/15=0,8 А; Iобщ=2,0 А.
  2. Почему бытовые приборы в помещении необходимо соединять параллельно?
    Решение / ответ: При параллельном соединении каждая ветвь получает полное сетевое напряжение и приборы работают независимо.
  3. Три потребителя сопротивлением 20, 40, 24 Ом соединены параллельно. Напряжение на концах этого участка цепи 24 В. Определите силу тока в каждом потребителе, общую силу тока в участке цепи и сопротивление участка цепи.
    Решение / ответ: I₂₀=1,2 А; I₄₀=0,6 А; I₂₄=1 А; сумма 2,8 А; Rэкв=24/2,8≈8,57 Ом.
  4. Два проводника имеют сопротивления 5 Ом и 500 Ом. Почему при последовательном соединении этих проводников их общее сопротивление будет больше 500 Ом, а при параллельном соединении меньше 5 0м?
    Решение / ответ: Последовательно сопротивления складываются (505 Ом); параллельное эквивалентное меньше меньшего (меньше 5 Ом).
  5. На рисунке 82 изображена схема смешанного соединения проводников, сопротивления которых: R 1 = 4 Ом, R 2 = 6 Ом, R 3 = 12 Ом, R 4 = 2 Ом. Амперметр показывает силу тока 1 А. Определите напряжение между точками В и С и силу тока в каждом проводнике.
    Решение / ответ: По рис. 82: амперметр показывает I₃=1 А, UBC=I₃R₃=12 В; I₂=12/6=2 А; общий ток I₁=I₄=3 А.

Сверить страницу учебника: § 49 в онлайн-тексте.

§ 50 Работа электрического тока

Краткое содержание

  1. Работа электрического тока равна произведению напряжения, силы тока и времени: A=UIt.
  2. Используя закон Ома, можно получить A=I²Rt или A=U²t/R.
  3. Работа измеряется в джоулях.
  4. Она характеризует переданную электрическую энергию.
  5. Счётчик учитывает потреблённую в быту электроэнергию.

Вопросы учебника — ответы

  1. Чему равно электрическое напряжение на участке цепи?
    Ответ: Работа на единицу заряда: U=A/q.
  2. Как через напряжение и электрический заряд, прошедший через участок цепи, выразить работу электрического тока на этом участке?
    Ответ: A=Uq.
  3. Как выразить работу тока через напряжение, силу тока и время?
    Ответ: A=UIt.
  4. Какими приборами измеряют работу электрического тока?
    Ответ: Счётчиком электрической энергии; опытно — по показаниям амперметра, вольтметра и времени.

Упражнение — разбор

  1. Какую работу совершает электрический ток в электродвигателе за 30 мин, если сила тока в цепи 0,5 А, а напряжение на клеммах двигателя 12 В?
    Решение / ответ: A=UIt=12·0,5·1800=10 800 Дж.
  2. Напряжение на спирали лампочки от карманного фонаря равно 3,5 В, сопротивление спирали 14 Ом. Какую работу совершает ток в лампочке за 5 мин?
    Решение / ответ: I=U/R=3,5/14=0,25 А; A=UIt=3,5·0,25·300=262,5 Дж.
  3. Два проводника, сопротивлением по 5 Ом каждый, соединены сначала последовательно, а потом параллельно и в обоих случаях включены под напряжение 4,5 В. В каком случае работа тока за одно и то же время будет больше и во сколько раз?
    Решение / ответ: При одинаковом U и t A=U²t/R; Rпосл=10 Ом, Rпар=2,5 Ом, поэтому при параллельном соединении работа в 4 раза больше.

Сверить страницу учебника: § 50 в онлайн-тексте.

§ 51 Мощность электрического тока

Краткое содержание

  1. Мощность показывает работу электрического тока за единицу времени.
  2. P=A/t=UI; единица мощности — ватт.
  3. При неизменном сопротивлении P=I²R или P=U²/R.
  4. Паспортная мощность прибора указывается для номинального напряжения.
  5. Электрическая мощность определяет скорость потребления энергии.

Вопросы учебника — ответы

  1. Что называют мощностью?
    Ответ: Работа, совершаемая за единицу времени.
  2. Как рассчитать мощность?
    Ответ: P=A/t.
  3. Как выражается мощность электрического тока через напряжение и силу тока?
    Ответ: P=UI.
  4. Что принимают за единицу мощности?
    Ответ: Ватт (Вт).
  5. Как выражается единица мощности через единицы напряжения и силы тока?
    Ответ: 1 Вт=1 В·А.
  6. Какие единицы мощности используют в практике?
    Ответ: Ватт, гектоватт, киловатт, мегаватт (в быту чаще Вт и кВт).

Упражнение — разбор

  1. В цепь с напряжением 127 В включена электрическая лампа, сила тока в которой 0,6 А. Найдите мощность тока в лампе.
    Решение / ответ: P=UI=127·0,6=76,2 Вт.
  2. Электроплитка рассчитана на напряжение 220 В и силу тока 3 А. Определите мощность тока в плитке.
    Решение / ответ: P=220·3=660 Вт.
  3. Пользуясь рисунком на с. 146, вычислите, какую работу совершает за 1 ч электрический ток в лампе карманного фонаря, осветительной лампе мощностью 200 Вт, в лампе звезды башни Кремля.
    Решение / ответ: По рисунку: фонарик ≈1 Вт → за 1 ч ≈1 Вт·ч=3,6 кДж; лампа 200 Вт → 0,2 кВт·ч=720 кДж; звезда Кремля 5000 Вт → 5 кВт·ч=18 МДж.
  4. Рассмотрите один-два электроприбора, используемые в квартире. Найдите по паспорту приборов их мощность. Определите работу тока в них за 10 мин.
    Решение / ответ: A=P·t, t=10 мин=600 с (или 1/6 ч); подставить мощность выбранного прибора по паспорту.

Сверить страницу учебника: § 51 в онлайн-тексте.

§ 52 Единицы работы электрического тока, применяемые на практике

Краткое содержание

  1. В быту электрическую энергию учитывают в киловатт-часах.
  2. 1 кВт·ч = 3,6·10⁶ Дж.
  3. Электросчётчик измеряет потреблённую энергию.
  4. Стоимость обычно рассчитывают как произведение энергии на тариф.
  5. Для перехода к джоулям мощность переводят в киловатты, время — в часы.

Вопросы учебника — ответы

  1. Какую величину обычно указывают в паспортах приёмников тока?
    Ответ: Мощность.
  2. Как можно выразить работу тока через мощность и время?
    Ответ: A=Pt.
  3. Какие единицы работы тока используют?
    Ответ: Джоули, ватт-часы и киловатт-часы.

Упражнение — разбор

  1. Мощность электрического утюга равна 0,6 кВт. Вычислите работу тока в нём за 1,5 ч. Сколько при этом расходуется энергии?
    Решение / ответ: E=Pt=0,6·1,5=0,9 кВт·ч=3,24 МДж.
  2. В квартире имеется две электролампы по 60 Вт и две по 40 Вт. Каждую из них включают на 3 ч в сутки. Определите стоимость энергии, израсходованной лампами за один месяц (30 дней). (Действующий тариф за 1 кВт • ч узнайте у учителя.)
    Решение / ответ: Pобщ=0,2 кВт; за 3 ч ежедневно и 30 дней E=0,2·3·30=18 кВт·ч; стоимость 18×тариф.
  3. Рассмотрите рисунок 81. Подсчитайте электроэнергию, расходуемую за 1 месяц (30 дней) всеми показанными на схеме приборами, если известно, что напряжение в сети (между точками а и б) равно 220 В, лампы имеют мощность по 40 Вт каждая и включаются на 4 ч в день, электронагревательные приборы имеют мощность 800 и 1000 Вт и включаются на 1 ч и 0,5 ч в день соответственно, электродвигатель пылесоса имеет мощность 600 Вт и включается на 0,5 ч один раз в неделю. Вычислите стоимость расходуемой энергии. (Действующий тариф за 1 кВт • ч узнайте у учителя.)
    Решение / ответ: Суммировать месячное потребление: лампы 40 Вт×4 ч×30 дней на каждую по схеме; нагреватели 0,8 кВт×1 ч и 1 кВт×0,5 ч ежедневно; пылесос 0,6 кВт×0,5 ч×4 недели. Умножить итог на тариф.

Сверить страницу учебника: § 52 в онлайн-тексте.

§ 53 Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля—Ленца

Краткое содержание

  1. Ток нагревает проводник, потому что движущиеся электроны передают энергию частицам вещества.
  2. Закон Джоуля—Ленца: Q=I²Rt.
  3. При постоянном напряжении также Q=UIt.
  4. Тепловое действие применяют в нагревателях и предохранителях.
  5. Избыточный нагрев может быть опасен, поэтому выбирают подходящее сечение и защиту.

Вопросы учебника — ответы

  1. Как можно объяснить нагревание проводника электрическим током?
    Ответ: Электроны/ионы при движении передают энергию частицам проводника при взаимодействии, повышая его внутреннюю энергию.
  2. По какой формуле можно рассчитать количество теплоты, выделяемое проводником с током?
    Ответ: Q=UIt.
  3. Как, пользуясь законом Ома, можно выразить количество теплоты, выделяемое проводником с током, через силу тока, сопротивление проводника и время?
    Ответ: Подставить U=IR: Q=I²Rt.
  4. Как формулируется закон Джоуля—Ленца? Почему он носит такое название?
    Ответ: Q=I²Rt; закон назван в честь Джоуля и Ленца, независимо установивших его.

Упражнение — разбор

  1. Какое количество теплоты выделится за 30 мин проволочной спиралью сопротивлением 20 Ом при силе тока 5 А?
    Решение / ответ: Q=I²Rt=5²·20·1800=900 000 Дж=0,90 МДж.
  2. С какой целью провода в местах соединения не просто скручивают, а ещё и спаивают? Ответ обоснуйте.
    Решение / ответ: Пайка уменьшает контактное сопротивление, предотвращает локальный нагрев и искрение.
  3. Спираль нагревательного прибора — рефлектора при помощи шнура и вилки соединяется с розеткой. Шнур состоит из проводов, подводящих ток к спирали, покрытых изоляцией. Спираль и провода соединены последовательно. Как распределяется подаваемое от сети напряжение между проводами и спиралью? Почему спираль раскаляется, а провода почти не нагреваются? Какими особенностями устройства спирали и проводов достигается эта разница?
    Решение / ответ: В последовательной цепи напряжение делится пропорционально R; у спирали R велико, у толстых медных проводов R мало.
  4. В цепь источника тока включены последовательно три проволоки одинакового сечения и длины: медная, стальная и никелиновая. Какая из них больше нагреется? Ответ обоснуйте и по возможности проверьте в классе на опыте.
    Решение / ответ: Сильнее нагреется никелиновая проволока: при одинаковых длине и сечении у неё большее удельное сопротивление, значит больше R и Q=I²Rt.

Сверить страницу учебника: § 53 в онлайн-тексте.

§ 54 Конденсатор

Краткое содержание

  1. Конденсатор состоит из двух проводящих обкладок, разделённых диэлектриком.
  2. На обкладках накапливаются равные по модулю разноимённые заряды.
  3. Между обкладками существует электрическое поле и запасается энергия.
  4. Конденсаторы используют для накопления заряда, сглаживания колебаний и настройки цепей.
  5. Ёмкость зависит от площади обкладок, расстояния между ними и диэлектрика.

Вопросы учебника — ответы

  1. Для чего служат конденсаторы?
    Ответ: Для накопления электрического заряда и энергии электрического поля.
  2. Что характеризует электроёмкость конденсатора?
    Ответ: Отношение заряда одной обкладки к напряжению между обкладками: C=q/U.
  3. Что принято за единицу электроёмкости в СИ?
    Ответ: Фарад (Ф).
  4. От чего зависит электроёмкость конденсатора?
    Ответ: От площади обкладок, расстояния между ними и свойств диэлектрика.

Упражнение — разбор

  1. Пластины плоского конденсатора подсоединяют к источнику напряжения в 220 В. Ёмкость конденсатора равна 1,5 • 10 -4 мкФ. Чему будет равен заряд конденсатора?
    Решение / ответ: q=CU=1,5·10⁻⁴ мкФ·220 В=1,5·10⁻¹⁰ Ф·220=3,3·10⁻⁸ Кл.
  2. Заряд плоского конденсатора равен 2,7 10 -2 Кл, его ёмкость 0,01 мкФ. Найдите напряжение между обкладками конденсатора.
    Решение / ответ: C=0,01 мкФ=10⁻⁸ Ф; U=q/C=2,7·10⁻²/10⁻⁸=2,7·10⁶ В (если единица заряда в PDF действительно Кл; при μКл ответ был бы 2,7 В).

Задание учебника

  1. Используя Интернет, найдите, как был устроен первый конденсатор — лейденская банка. Изготовьте её.
    Выполнение: Описать опыт зарядки конденсатора от источника и кратковременного разряда через нагрузку, соблюдая безопасность.
  2. Подготовьте выступление об истории создания конденсатора.
    Выполнение: Доклад: показать обкладки, диэлектрик, запасённый заряд/энергию и примеры применения.

Сверить страницу учебника: § 54 в онлайн-тексте.

§ 55 Лампа накаливания. Электрические нагревательные приборы

Краткое содержание

  1. В лампе накаливания ток нагревает тонкую нить до высокой температуры, и она светится.
  2. Инертный газ или вакуум препятствует быстрому окислению нити.
  3. Нагревательные приборы используют тепловое действие тока.
  4. Спираль делают из тугоплавкого материала с большим удельным сопротивлением.
  5. Энергия прибора частично превращается в свет, но преимущественно — в тепло.

Вопросы учебника — ответы

  1. Пользуясь рисунком 87, расскажите, как устроена современная лампа накаливания.
    Ответ: Ток нагревает тонкую металлическую нить, которая излучает свет.
  2. Зачем баллоны современных ламп накаливания наполняют инертным газом?
    Ответ: Инертный газ замедляет испарение нити и предотвращает её окисление.
  3. Приведите примеры использования тепловых действий тока.
    Ответ: Плиты, утюги, чайники, паяльники.
  4. Какими свойствами должен обладать металл, из которого изготовляют спирали или ленты нагревательного элемента?
    Ответ: Материал должен выдерживать высокую температуру и иметь подходящее удельное сопротивление.

Задание учебника

  1. Подготовьте доклад на одну из тем (по выбору). История развития электрического освещения. Использование теплового действия электрического тока в устройстве теплиц и инкубаторов.
    Выполнение: Доклад раскрывает историю ламп/применение нагрева током в теплице или инкубаторе, с примерами и схемой.

Сверить страницу учебника: § 55 в онлайн-тексте.

§ 56 Короткое замыкание. Предохранители

Краткое содержание

  1. Короткое замыкание возникает при соединении участков цепи с очень малым сопротивлением.
  2. Тогда сила тока резко возрастает и провода могут перегреться.
  3. Причины — повреждение изоляции, неправильное соединение или неисправный прибор.
  4. Предохранитель размыкает цепь при опасном токе.
  5. Нельзя заменять предохранитель проволокой большего допустимого тока.

Вопросы учебника — ответы

  1. Что может случиться с проводом, если сила тока превысит допустимую норму?
    Ответ: Провод перегреется, изоляция может расплавиться, возможны повреждение и пожар.
  2. Что может служить причиной значительного увеличения силы тока в сети?
    Ответ: Короткое замыкание или подключение слишком большого числа потребителей.
  3. В чём причина короткого замыкания?
    Ответ: Непреднамеренное соединение точек цепи с малым сопротивлением.
  4. Чем объяснить, что при коротком замыкании сила тока в цепи может достигнуть огромного значения?
    Ответ: По закону Ома при очень малом сопротивлении ток резко возрастает.
  5. Для какой цели служат предохранители, включаемые в сеть?
    Ответ: Предохранитель автоматически размыкает цепь при превышении допустимого тока.
  6. Как устроен плавкий предохранитель?
    Ответ: Тонкая проволока плавкой вставки нагревается и перегорает, разрывая цепь.

Сверить страницу учебника: § 56 в онлайн-тексте.

Глава III. Электромагнитные явления

§ 57 Магнитное поле

Краткое содержание

  1. Вокруг проводника с током возникает магнитное поле.
  2. Опыт Эрстеда показывает отклонение магнитной стрелки около провода с током.
  3. Магнитное поле создаётся движущимися зарядами и действует на магнитную стрелку.
  4. В электрической цепи одновременно могут наблюдаться электрические и магнитные эффекты.
  5. Направление поля зависит от направления тока.

Вопросы учебника — ответы

  1. Какие явления наблюдаются в цепи, в которой существует электрический ток?
    Ответ: Тепловое, химическое и магнитное действия тока.
  2. Какие магнитные явления вам известны?
    Ответ: Притяжение и отталкивание магнитов, действие Земли на компас.
  3. В чём состоит опыт Эрстеда?
    Ответ: Ток в проводнике отклоняет расположенную рядом магнитную стрелку.
  4. Какая связь существует между электрическим током и магнитным полем?
    Ответ: Ток создаёт магнитное поле.

Упражнение — разбор

  1. Магнитная стрелка, помещённая около провода, отклонилась при пропускании по нему электрического тока. За счёт какой энергии совершена работа, необходимая для поворота стрелки?
    Решение / ответ: Электрическая энергия источника обеспечивает ток, магнитное поле совершает работу над стрелкой.
  2. У зажимов аккумулятора не оказалось маркировки полюсов — где плюс, а где минус. Можно ли их определить, имея в наличии компас?
    Решение / ответ: Полюса аккумулятора можно установить компасом около соединённых проводников, применив правило правой руки и направление отклонения.

Сверить страницу учебника: § 57 в онлайн-тексте.

§ 58 Магнитное поле прямого тока. Магнитные линии

Краткое содержание

  1. Магнитное поле прямого тока можно исследовать железными опилками и магнитной стрелкой.
  2. Линии поля вокруг прямого проводника имеют форму концентрических окружностей.
  3. Магнитные линии условны; касательная к ним указывает направление поля.
  4. Направление определяют правилом правой руки.
  5. Чем ближе линии на рисунке, тем сильнее условно изображено поле.

Вопросы учебника — ответы

  1. Почему для изучения магнитного поля можно использовать железные опилки?
    Ответ: Опилки намагничиваются и ориентируются вдоль поля, показывая его форму.
  2. Как располагаются железные опилки в магнитном поле прямого тока?
    Ответ: Окружностями вокруг прямого проводника.
  3. Что называют магнитной линией магнитного поля?
    Ответ: Условные линии, касательные к которым показывают направление магнитного поля.
  4. Для чего вводят понятие магнитной линии поля?
    Ответ: Чтобы наглядно изобразить форму и направление поля.
  5. Как на опыте показать, что направление магнитных линий связано с направлением тока?
    Ответ: Правилом правой руки или стрелкой компаса.

Упражнение — разбор

  1. Каким полюсом повернётся к наблюдателю магнитная стрелка, если ток в проводнике направлен от А к В (рис. 96)? Изменится ли ответ, если стрелку поместить над проводом?
    Решение / ответ: Направление определить правилом правой руки; выше/ниже провода поле меняет направление.
  2. В стене проложен (замурован) прямой электрический провод. Как найти место нахождения провода и направление тока в нём, не вскрывая стену?
    Решение / ответ: Компасом или пробником: перемещать вдоль стены, отметить точку максимального отклонения; направление тока определить по полю и правилу правой руки.

Сверить страницу учебника: § 58 в онлайн-тексте.

§ 59 Магнитное поле катушки с током. Электромагниты и их применение

Краткое содержание

  1. Катушка с током создаёт поле, похожее на поле полосового магнита.
  2. Силу поля увеличивают ростом тока, числа витков и введением железного сердечника.
  3. Электромагнит — катушка с сердечником, магнитное действие которой можно управлять током.
  4. Полюса катушки меняются при изменении направления тока.
  5. Электромагниты используют в подъёмных кранах, реле и звонках.

Вопросы учебника — ответы

  1. В каком направлении устанавливается катушка с током, подвешенная на длинных тонких проводниках? Какое сходство имеется у неё с магнитной стрелкой?
    Ответ: Катушка ориентируется вдоль магнитного поля как стрелка, и имеет северный и южный полюса.
  2. Какими способами можно усилить магнитное действие катушки с током?
    Ответ: Увеличить ток, число витков или вставить железный сердечник.
  3. Что называют электромагнитом?
    Ответ: Катушку с током, обычно с сердечником.
  4. Для каких целей используют на заводах электромагниты?
    Ответ: Для подъёма и перемещения железного лома, а также в реле и механизмах управления.
  5. Как устроен магнитный сепаратор для зерна?
    Ответ: Зерно пропускают рядом с магнитом/электромагнитом: он притягивает железные примеси, очищая зерно.

Упражнение — разбор

  1. Нужно построить электромагнит, подъёмную силу которого можно регулировать, не изменяя конструкции. Как это сделать?
    Решение / ответ: Менять ток реостатом: больше ток — сильнее электромагнит.
  2. Что надо сделать, чтобы изменить магнитные полюсы катушки с током на противоположные?
    Решение / ответ: Поменять направление тока в обмотке.
  3. Как построить сильный электромагнит, если конструктору дано условие, чтобы ток в электромагните был сравнительно малым?
    Решение / ответ: Увеличить число витков и использовать сердечник из мягкого железа; это усиливает поле при сравнительно небольшом токе.
  4. Используемые в подъёмном кране электромагниты обладают громадной мощностью. Электромагниты, при помощи которых удаляют из глаз случайно попавшие железные опилки, очень слабы. Какими способами достигают такого различия?
    Решение / ответ: Большую подъёмную силу получают большим током, большим числом витков и крупным сердечником; слабый магнит для глаза — малым током и малым сердечником, чтобы безопасно удерживать только мелкую частицу.

Задание учебника

  1. На рисунке 105 дана схема устройства электрического звонка. На ней буквами обозначено: ЭМ — дугообразный электромагнит, Я — железная пластинка — якорь, М — молоточек, 3 — звонковая чаша, К — контактная пружина, касающаяся винта С. Рассмотрите схему звонка и объясните, как он действует.
    Выполнение: На схеме звонка ток включает электромагнит, якорь притягивается, молоточек ударяет по чаше; контакт размыкается, якорь возвращается, цепь снова замыкается.
  2. На рисунке 106 показана схема простейшей телеграфной установки, позволяющей передавать телеграммы со станции А на станцию В. На схеме цифрами обозначено: 1 — ключ, 2 — электромагнит, 3 — якорь, 4 — пружина, 5 — колёсико, смазанное краской. По схеме объясните работу установки.
    Выполнение: Собрать электромагнит с сердечником и проверить притяжение скрепок; силу менять реостатом/числом витков.
  3. В мощных электрических двигателях, применяемых в прокатных станах, шахтных подъёмниках, насосах, сила тока достигает нескольких тысяч ампер. Так как в последовательно соединённых проводниках сила тока одинакова, то такая же сила тока будет во всех соединительных проводах этой цепи. Это очень неудобно, особенно если потребитель тока находится на большом расстоянии от пульта управления, где включается ток. Такие цепи можно включать при помощи специального устройства — электромагнитного реле (рис. 107), приводя его в действие малой силой тока. На схеме обозначено: 1 — электромагнит, 2 — якорь, 3 — контакты рабочей цепи, 4 — пружина, 5 — электродвигатель, 6 — контакты цепи электродвигателя. Объясните, как действует этот прибор.
    Выполнение: Описать применение электромагнитов в кранах, реле, звонках и автоматике.

Сверить страницу учебника: § 59 в онлайн-тексте.

§ 60 Постоянные магниты. Магнитное поле постоянных магнитов

Краткое содержание

  1. Постоянные магниты сохраняют намагниченность длительное время.
  2. У магнита два полюса; одноимённые полюса отталкиваются, разноимённые притягиваются.
  3. Магнитное действие объясняют упорядочением микроскопических токов или доменов вещества.
  4. Вокруг магнита существует магнитное поле, которое обнаруживают компасом или опилками.
  5. Магнитные полюса нельзя разделить: у каждого магнита есть оба полюса.

Вопросы учебника — ответы

  1. Какие тела называют постоянными магнитами?
    Ответ: Тела, сохраняющие намагниченность.
  2. Как Ампер объяснял намагничивание железа?
    Ответ: Ампер предполагал существование замкнутых электрических токов внутри молекул.
  3. Как можно теперь объяснить молекулярные токи Ампера?
    Ответ: Движение электронов в атомах создаёт микроскопические магнитные поля; их упорядочение даёт намагниченность.
  4. Что называют магнитными полюсами магнита?
    Ответ: Области, где магнитное действие магнита наиболее сильное.
  5. Как взаимодействуют между собой полюсы магнитов?
    Ответ: Одноимённые полюса отталкиваются, разноимённые притягиваются.
  6. Как можно получить представление о магнитном поле магнита?
    Ответ: Железными опилками или магнитной стрелкой: они показывают направление и форму поля.

Упражнение — разбор

  1. Предложите способ определения полюсов намагниченного стального стержня.
    Решение / ответ: Определить полюса компасом: северный конец стрелки притягивается к южному полюсу стержня.
  2. Какую форму надо придать проводу, чтобы при наличии тока в нём силовые линии его магнитного поля были расположены так же, как у полосового магнита?
    Решение / ответ: Свернуть провод в катушку/соленоид; магнитное поле похоже на поле полосового магнита.

Задание учебника

  1. Дугообразный магнит поднесите к листу картона. Магнит не притянет его. Затем положите картон на мелкие гвозди и снова поднесите магнит. Лист картона поднимется, а за ним и гвозди. Объясните явление.
    Выполнение: Магнитное поле проходит через картон и притягивает железные гвозди; притяжение поднимает гвозди и картон.
  2. Положите дугообразный магнит на край стола. Тонкую иглу с ниткой положите на один из полюсов магнита. Затем осторожно потяните иглу за нить, пока игла не соскочит с полюса магнита. Игла зависает в воздухе (рис. 114). Объясните явление.
    Выполнение: Игла намагничивается, пока касается магнита; после отрыва магнитная сила притяжения может уравновесить её вес, поэтому она некоторое время держится у полюса.

Сверить страницу учебника: § 60 в онлайн-тексте.

§ 61 Магнитное поле Земли

Краткое содержание

  1. Земля обладает магнитным полем и действует на магнитную стрелку компаса.
  2. Магнитная ось Земли не совпадает точно с географической осью.
  3. Северный конец компаса направлен приблизительно к географическому северу, где расположена область южного магнитного полюса Земли.
  4. Солнечная активность может возмущать магнитосферу и вызывать магнитные бури.
  5. Магнитное поле Земли защищает планету от части заряженных частиц.

Вопросы учебника — ответы

  1. Чем объяснить, что магнитная стрелка устанавливается в данном месте Земли в определённом направлении?
    Ответ: На стрелку действует магнитное поле Земли, ориентируя её.
  2. Где находятся магнитные полюсы Земли?
    Ответ: Около географических полюсов, но не совпадают с ними.
  3. Как показать, что Южный магнитный полюс Земли находится на севере, а Северный магнитный полюс — на юге?
    Ответ: Северный конец компаса притягивается к области южного магнитного полюса Земли, расположенной близ географического севера.
  4. Чем объясняют появление магнитных бурь?
    Ответ: Поток заряженных частиц Солнца возмущает магнитосферу Земли.
  5. Что такое области магнитной аномалии?
    Ответ: Области, где магнитное поле заметно отличается от обычного поля Земли.
  6. Где находится область, в которой наблюдается большая магнитная аномалия?
    Ответ: Крупнейшая известная — Курская магнитная аномалия в России.

Упражнение — разбор

  1. Почему стальные рельсы, долго лежащие на складах, через некоторое время оказываются намагниченными?
    Решение / ответ: Рельсы намагничиваются длительным действием магнитного поля Земли и механическими ударами, которые способствуют ориентированию магнитных доменов.
  2. Почему на судах, предназначенных для экспедиций по изучению земного магнетизма, запрещается использовать материалы, которые намагничиваются?
    Решение / ответ: Намагничиваемые материалы искажают слабое магнитное поле, которое исследуют, и создают ошибки компаса.

Задание учебника

  1. Подготовьте доклад на тему «Компас, история его открытия».
    Выполнение: Доклад о компасе: древнее применение намагниченной стрелки, устройство и роль в навигации.
  2. Поместите внутрь глобуса полосовой магнит. С помощью полученной модели ознакомьтесь с магнитными свойствами магнитного поля Земли.
    Выполнение: Глобус с магнитом моделирует дипольное поле; сравнить ось магнита и географическую ось.
  3. Используя Интернет, подготовьте презентацию по теме «История открытия Курской магнитной аномалии».
    Выполнение: Презентация: история наблюдений, карта и значение Курской магнитной аномалии, со ссылками на источники.

Сверить страницу учебника: § 61 в онлайн-тексте.

§ 62 Действие магнитного поля на проводник с током. Электрический двигатель

Краткое содержание

  1. На проводник с током в магнитном поле действует сила.
  2. Её направление зависит от направлений тока и магнитного поля.
  3. Электродвигатель использует взаимодействие тока и магнитного поля для вращения рамки или ротора.
  4. Коллектор меняет направление тока в рамке, поддерживая вращение.
  5. Электродвигатели превращают электрическую энергию в механическую.

Вопросы учебника — ответы

  1. Как показать, что магнитное поле действует на проводник с током, находящийся в этом поле?
    Ответ: Подвесить проводник в поле магнита и пропустить ток: он отклонится.
  2. Пользуясь рисунком 117, объясните, от чего зависит направление движения проводника с током в магнитном поле.
    Ответ: Направление силы зависит от направления тока и магнитного поля; при изменении любого из них движение меняется на противоположное.
  3. При помощи какого прибора можно осуществить вращение проводника с током в магнитном поле? При помощи какого устройства в рамке меняют направление тока через каждые пол-оборота?
    Ответ: Электродвигатель; коллектор меняет направление тока в рамке через пол-оборота.
  4. Опишите устройство технического электродвигателя.
    Ответ: Технический двигатель имеет статор, ротор, обмотки/магниты и коллекторно-щеточный узел (в зависимости от типа).
  5. Где применяются электрические двигатели? Каковы их преимущества по сравнению с тепловыми?
    Ответ: Электродвигатели применяют в бытовой технике и промышленности; они удобны управлением, не требуют сжигания топлива непосредственно у механизма и могут иметь высокий КПД.
  6. Кто и когда изобрёл первый электродвигатель, пригодный для практического применения?
    Ответ: Первый практический электродвигатель создал Б. С. Якоби в 1830-х годах (1834).

Задание учебника

  1. Вращение рамки с током в магнитном поле используется в устройстве электрических измерительных приборов. На рисунке 120, а показана схема устройства одного из таких приборов. Между полюсами постоянного магнита (или электромагнита) располагается лёгкая катушка К, внутри которой находится неподвижный железный сердечник С. Катушка расположена горизонтально. Ток в неё поступает по металлическим пружинкам П. При отсутствии тока пружинки удерживают катушку в горизонтальном положении, а прикреплённую к ней стрелку — на нулевом делении шкалы. Объясните, как действует прибор.
    Выполнение: Рамка с током поворачивается в поле; упругие пружины создают возвращающий момент, угол поворота связан с током.
  2. На рисунке 121 изображён автомат, с помощью которого включается звонок, когда температура в помещении поднимается выше нормы. Назовите все части автомата. Объясните его действие. В каких случаях целесообразно применять такие автоматы? Приведите примеры.
    Выполнение: Термостатический автомат размыкает/замыкает цепь звонка при изменении температуры; применим в сигнализации, теплицах и системах защиты.

Сверить страницу учебника: § 62 в онлайн-тексте.

Глава IV. Световые явления

§ 63 Источники света. Распространение света

Краткое содержание

  1. Источники света бывают естественными и искусственными, точечными и протяжёнными.
  2. Свет в однородной прозрачной среде распространяется прямолинейно.
  3. Луч света — модель направления распространения световой энергии.
  4. Тень возникает, когда непрозрачное тело перекрывает лучи; протяжённый источник создаёт также полутень.
  5. Прямолинейное распространение объясняет образование теней и затмений.

Вопросы учебника — ответы

  1. Что такое луч света?
    Ответ: Узкий пучок/линия, показывающая направление света.
  2. В чём состоит закон прямолинейного распространения света?
    Ответ: В однородной прозрачной среде свет распространяется по прямым линиям.
  3. Какое явление служит доказательством прямолинейного распространения света?
    Ответ: Тени, полутени и солнечные затмения.
  4. Пользуясь рисунком 123, объясните, как образуется тень.
    Ответ: Тело перекрывает прямые лучи от источника.
  5. При каких условиях наблюдается не только тень, но и полутень?
    Ответ: Протяжённый источник и непрозрачное тело.
  6. Пользуясь рисунком 124, объясните, почему в некоторых областях экрана получается полутень.
    Ответ: В тени источник закрыт полностью; в полутени видна часть источника.

Упражнение — разбор

  1. Какие источники света изображены на рисунке 128?
    Решение / ответ: На рисунке показаны естественные источники (звёзды, молния, огонь) и искусственные (фонарь, свеча, люминесцентная лампа и электрические лампы).
  2. На рисунке 129 изображена схема опыта по получению тени от двух источников света S 1 и S 2 . Источник S 1 — маленькая лампочка красного цвета, источник S 2 — синего. Перечертите схему в тетрадь и раскрасьте рисунок. Объясните, почему опыт доказывает прямолинейность распространения света.
    Решение / ответ: Построить прямые лучи от обеих ламп: области тени и полутени соответствуют тому, что свет распространяется прямолинейно; в зоне освещения одновременно смешиваются красный и синий свет.
  3. При солнечном затмении на Землю падает тень и полутень от Луны (см. рис. 126). Видит ли Солнце человек, находящийся в области тени; полутени? Ответ обоснуйте.
    Решение / ответ: В области полной тени Луна полностью закрывает Солнце (полное затмение), в полутени видна часть Солнца (частное затмение).

Задание учебника

  1. В куске плотного картона сделайте отверстие диаметром 3—5 мм. Расположите этот кусок картона на расстоянии примерно 10—15 см от стены, находящейся против окна. На стене вы увидите уменьшенное, перевёрнутое, слабо освещённое изображение окна. Получение такого изображения предмета через малое отверстие служит ещё одним доказательством прямолинейного распространения света. Объясните наблюдаемое явление.
    Выполнение: Камера-обскура даёт перевёрнутое изображение, потому что прямые лучи от разных точек предмета проходят через отверстие и перекрещиваются.
  2. Чтобы получить изображение предмета при помощи малого отверстия, изготовьте прибор, называемый «камера-обскура» (тёмная комната). Для этого картонную или деревянную коробку обклейте чёрной бумагой, в середине одной из стенок проделайте маленькое отверстие (примерно 3—5 мм в диаметре), а противоположную стенку замените матовым стеклом или плотной бумагой. Получите при помощи изготовленной камеры-обскуры изображение хорошо освещённого предмета. Такие камеры раньше использовали для фотографирования, но только неподвижных объектов, так как выдержка должна была составлять несколько часов.
    Выполнение: Изготовить светонепроницаемую коробку с малым отверстием и экраном; наблюдать изображение, не направляя на Солнце.
  3. Подготовьте презентацию по теме «Солнечные и лунные затмения».
    Выполнение: Слайды: взаимное расположение Солнца, Земли и Луны; полная/частная тень и условия затмения.

Сверить страницу учебника: § 63 в онлайн-тексте.

§ 64 Видимое движение светил

Краткое содержание

  1. Кажущееся суточное движение светил связано с вращением Земли вокруг оси.
  2. Годовое изменение видимого положения Солнца связано с обращением Земли вокруг Солнца и наклоном её оси.
  3. Фазы Луны определяются тем, какая часть освещённой половины видна с Земли.
  4. Луна не излучает собственного видимого света, а отражает солнечный.
  5. Наблюдаемое положение планет меняется на фоне звёзд.

Вопросы учебника — ответы

  1. Как движется Солнце в течение года?
    Ответ: Кажущееся годовое движение Солнца по эклиптике связано с обращением Земли вокруг Солнца и наклоном оси.
  2. Какие фазы Луны вам известны?
    Ответ: Новолуние, первая четверть, полнолуние, последняя четверть.
  3. Как движутся планеты?
    Ответ: Планеты обращаются вокруг Солнца; на фоне звёзд их видимое положение меняется.

Задание учебника

  1. С помощью «Школьного астрономического календаря» изучите вид звёздного неба в мае. Сначала на карте определите Большую Медведицу, а затем найдите её на вечернем небе.
    Выполнение: Найти созвездие по карте и подтвердить наблюдением; его видимое положение меняется из-за вращения Земли.
  2. Используя астрономический календарь, определите на ночном небе Сатурн.
    Выполнение: Сатурн искать по эфемеридам календаря на конкретную дату и время; без года и даты положение не фиксировано.
  3. По рисунку 130 определите, когда наступают дни осеннего и весеннего равноденствия.
    Выполнение: Равноденствия — около 20 марта и 22–23 сентября.
  4. С помощью рисунка 130 определите, когда отмечают дни летнего и зимнего солнцестояния. Почему их ещё называют днями солнцеворота?
    Выполнение: Солнцестояния — около 21 июня и 21–22 декабря; это крайние положения Солнца по высоте и поворот к обратному сезонному движению.

Сверить страницу учебника: § 64 в онлайн-тексте.

§ 65 Отражение света. Закон отражения света

Краткое содержание

  1. При отражении света от гладкой поверхности падающий и отражённый лучи лежат в одной плоскости.
  2. Угол отражения равен углу падения; оба угла отсчитывают от нормали.
  3. Обратимость означает, что луч может пройти тот же путь в противоположном направлении.
  4. Для зеркальной поверхности отражение направленное, для шероховатой — рассеянное.
  5. Закон отражения применим для каждого отдельного луча.

Вопросы учебника — ответы

  1. Пользуясь рисунком 135, расскажите содержание опытов, на основании которых были установлены законы отражения света.
    Ответ: В опыте измеряли углы падения и отражения на диске с зеркалом: при разных падениях они равны; лучи с нормалью лежат в одной плоскости.
  2. Какой угол называют углом падения; углом отражения?
    Ответ: Угол падения образован падающим лучом и нормалью; угол отражения — отражённым лучом и нормалью.
  3. Сформулируйте законы отражения света.
    Ответ: Падающий и отражённый лучи и нормаль лежат в одной плоскости; угол отражения равен углу падения.
  4. Какое свойство лучей называется обратимостью?
    Ответ: При обратимом ходе отражённый луч может стать падающим, проходя тот же путь в обратном направлении.

Упражнение — разбор

  1. Угол падения луча на зеркало равен 45°. Начертите отражённый луч. На этом же чертеже покажите расположение лучей для случая, когда угол падения равен 60°.
    Решение / ответ: Построить отражённый луч симметрично падающему относительно нормали; для каждого случая угол отражения равен углу падения.
  2. Угол падения луча на зеркало равен 0°. Чему равен угол отражения?
    Решение / ответ: При нормальном падении угол отражения равен 0°.
  3. Перечертите в тетрадь рисунок 137. Постройте для каждого случая положение отражённого или падающего луча.
    Решение / ответ: На рисунке 137 построить неизвестный луч, используя равенство углов относительно нормали.
  4. Высота солнца такова, что его лучи составляют с горизонтом угол 40°. Сделайте чертёж (рис. 138) и покажите на нём, как нужно расположить зеркало АВ, чтобы «зайчик» попал на дно колодца.
    Решение / ответ: Зеркало наклонить так, чтобы отражённый луч шёл вертикально вниз в колодец; поскольку угол луча к горизонту 40°, зеркало должно bisect угол между падающим лучом и вертикалью (плоскость зеркала под 25° к горизонту, при данной ориентации).

Сверить страницу учебника: § 65 в онлайн-тексте.

§ 66 Плоское зеркало

Краткое содержание

  1. Плоское зеркало создаёт мнимое, прямое и равное по размеру изображение.
  2. Изображение расположено за зеркалом на расстоянии, равном расстоянию предмета перед ним.
  3. Лучевые продолжения пересекаются за зеркалом, хотя реальные лучи там не сходятся.
  4. Зеркало меняет местами переднее и заднее направления, но не верх и низ.
  5. Изображение нельзя получить на экране.

Вопросы учебника — ответы

  1. Пользуясь рисунком 139, объясните, как строится изображение точки в зеркале.
    Ответ: Провести два луча от точки к зеркалу и продолжить отражённые лучи за зеркало; их продолжения пересекутся в точке изображения.
  2. Почему изображение точки в плоском зеркале называется мнимым?
    Ответ: Потому что реальные лучи там не сходятся, пересекаются лишь их продолжения.
  3. Пользуясь рисунком 140, расскажите содержание опыта, поясняющего особенности изображения предмета в плоском зеркале.
    Ответ: Эксперимент с предметом и зеркалом показывает равенство расстояний и размеров.
  4. Какие особенности имеет изображение предмета в плоском зеркале?
    Ответ: Мнимое, прямое, равноразмерное; расстояние за зеркалом равно расстоянию предмета перед зеркалом.

Упражнение — разбор

  1. Используя рисунок 139, докажите, что изображение точки расположено за зеркалом на таком же расстоянии, на каком точка находится перед зеркалом.
    Решение / ответ: Равенство расстояний следует из симметрии лучей относительно нормали: изображение находится за зеркалом на перпендикулярном расстоянии, равном расстоянию предмета.
  2. Для наблюдения за поверхностью моря с подводной лодки, идущей на небольшой глубине, или для наблюдения за местностью из бункера используют прибор перископ (от греч. перескопо — смотрю вокруг, осматриваю). На рисунке 142 изображена схема зеркального перископа. Объясните его действие. Изготовьте перископ и выполните с ним наблюдения.
    Решение / ответ: Два зеркала под 45° последовательно поворачивают лучи так, что наблюдатель видит предмет за преградой.
  3. Объясните действия прибора (рис. 143). Для чего его можно использовать?
    Решение / ответ: Прибор с рис. 143 — оптический канал/перископ с отражающими поверхностями: луч многократно отражается и выходит к наблюдателю; применяют для наблюдения из укрытия или вокруг препятствия.
  4. На заднем колесе велосипеда имеется устройство, отражающее падающий на него свет (например, от фар идущего сзади автомобиля), его называют уголковым отражателем. Простейший отражатель, применяемый для этой цели, может быть изготовлен из двух плоских зеркал, расположенных под углом 90° друг к другу. Докажите, что падающие на такие зеркала лучи отразятся в направлении, противоположном направлению их падения. В промышленных уголковых отражателях используют три плоских зеркала, расположенных под углами 90° друг к другу. Начертите схему такого отражателя.
    Решение / ответ: Два отражения в перпендикулярных зеркалах разворачивают луч обратно; три взаимно перпендикулярных зеркала возвращают луч к источнику.

Сверить страницу учебника: § 66 в онлайн-тексте.

§ 67 Преломление света. Закон преломления света

Краткое содержание

  1. При переходе света из одной среды в другую меняются скорость и обычно направление распространения.
  2. Это явление называется преломлением.
  3. Падающий луч, преломлённый луч и нормаль лежат в одной плоскости.
  4. При переходе в оптически более плотную среду луч отклоняется к нормали; при обратном переходе — от неё.
  5. При падении по нормали направление не меняется.

Вопросы учебника — ответы

  1. Как меняется направление луча света (см. рис. 144) после того, как в сосуд наливают воду?
    Ответ: При наполнении сосуда водой луч меняет направление на границе воздух-вода.
  2. Какие выводы получены из опытов по преломлению света (см. рис. 144, 145)?
    Ответ: Луч преломляется при переходе между средами; нормаль и оба луча лежат в одной плоскости.
  3. Какие положения выполняются при преломлении света?
    Ответ: Угол падения и угол преломления отсчитывают от нормали; направление зависит от оптической плотности сред.

Упражнение — разбор

  1. Угол падения луча из воздуха в стекло равен 0°. Чему равен угол преломления?
    Решение / ответ: При нормальном падении угол преломления равен 0°.
  2. Перечертите в тетрадь рисунок 147. Для каждого случая начертите примерно преломлённый луч, считая, что все изображённые тела изготовлены из стекла.
    Решение / ответ: На границе воздух–стекло луч отклоняется к нормали, стекло–воздух — от неё.
  3. Положите на дно чайной чашки монету и расположите глаз так, чтобы край чашки закрывал её. Если в чашку налить воду, то монета станет видна (рис. 148). Почему?
    Решение / ответ: Монета становится видна из-за преломления на границе вода–воздух; её кажущееся изображение приподнято.
  4. В оптике часто приходится иметь дело с прохождением света сквозь тело, имеющее форму призмы, клина (рис. 149, а). Луч, падающий на призму (например, на её боковую грань), преломляется дважды: при входе в призму и при выходе из неё. Перечертите в тетрадь изображённое на рисунке 149, (б) сечение призмы (треугольник) и падающий на её грань луч. Постройте ход луча сквозь призму. Покажите, что при прохождении сквозь треугольную призму такой луч отклоняется к основанию треугольника.
    Решение / ответ: В призме луч преломляется дважды и в сумме отклоняется к основанию треугольника.
  5. В каждой из трёх закрытых коробок (они показаны на рисунке 150 в виде чёрных квадратов) находится одна или две треугольные призмы; показан ход лучей через эти призмы. Нарисуйте расположение призм в этих коробках.
    Решение / ответ: Расположение призм восстановить по ходу лучей в каждой схеме: луч при входе и выходе отклоняется к основанию соответствующей призмы.

Сверить страницу учебника: § 67 в онлайн-тексте.

§ 68 Линзы. Оптическая сила линзы

Краткое содержание

  1. Линза — прозрачное тело, ограниченное сферическими поверхностями.
  2. Собирающая линза толще в середине и собирает параллельные лучи в фокусе; рассеивающая обычно тоньше в середине.
  3. Фокусное расстояние измеряют в метрах.
  4. Оптическая сила D=1/F и измеряется в диоптриях.
  5. Чем короче фокусное расстояние, тем больше оптическая сила по модулю.

Вопросы учебника — ответы

  1. Как по внешнему виду линз можно узнать, у какой из них короче фокусное расстояние?
    Ответ: У более выпуклой собирающей линзы фокусное расстояние меньше.
  2. Какая из двух линз, имеющих разные фокусные расстояния, даёт большее увеличение?
    Ответ: Линза с более коротким фокусом обычно даёт большее увеличение при том же расположении предмета.
  3. Какую величину называют оптической силой линзы?
    Ответ: Оптическая сила D=1/F характеризует преломляющее действие линзы.
  4. Как называется единица оптической силы?
    Ответ: Диоптрия.
  5. Оптическая сила какой линзы принимается за единицу?
    Ответ: За единицу принимают линзу с фокусным расстоянием 1 м (1 дптр).
  6. Чем отличаются друг от друга линзы, оптическая сила одной из которых равна +2,5 дптр, а другой -2,5 дптр?
    Ответ: +2,5 дптр — собирающая, −2,5 дптр — рассеивающая; их фокусные расстояния равны по модулю, но имеют разные знаки.

Упражнение — разбор

  1. По рисунку 155 сравните оптические силы изображённых на нём линз.
    Решение / ответ: У линз сравнить выпуклость: более выпуклая собирающая линза имеет большую оптическую силу.
  2. Оптическая сила линзы равна -1,6 дптр. Каково фокусное расстояние этой линзы? Можно ли с её помощью получить действительное изображение?
    Решение / ответ: F=1/D=−0,625 м; линза рассеивающая, действительное изображение одной рассеивающей линзой получить нельзя.

Сверить страницу учебника: § 68 в онлайн-тексте.

§ 69 Изображения, даваемые линзой

Краткое содержание

  1. Собирающая линза может давать действительное или мнимое изображение в зависимости от положения предмета.
  2. Для построения используют луч, параллельный оси, луч через фокус и луч через оптический центр.
  3. При расстоянии предмета больше F изображение действительное и перевёрнутое.
  4. При расположении предмета между линзой и фокусом изображение мнимое, прямое и увеличенное.
  5. Линейное увеличение равно отношению размера изображения к размеру предмета.

Вопросы учебника — ответы

  1. Какое свойство линз позволяет широко использовать их в оптических приборах?
    Ответ: Линзы преломляют свет и могут формировать изображения предметов.
  2. В зависимости от чего меняются изображения, даваемые собирающей линзой?
    Ответ: От расстояния предмета до линзы относительно фокусного расстояния.
  3. По рисункам 159 и 160 расскажите, как строилось изображение предмета и каковы свойства этого изображения. Где оно расположено?
    Ответ: Главные лучи строят по правилам; изображение находят в пересечении действительных лучей или их продолжений.
  4. Пользуясь рисунком 158, расскажите, при каких условиях линза даёт уменьшенное, действительное изображение предмета.
    Ответ: При расстоянии предмета больше 2F собирающая линза даёт уменьшенное действительное изображение между F и 2F.
  5. Почему изображения предметов на рисунках 158 и 159 являются действительными?
    Ответ: Лучевая схема сходится реально после линзы, поэтому изображение можно получить на экране.
  6. Приведите примеры использования линз в оптических приборах.
    Ответ: Лупа, очки, микроскоп, телескоп, фотоаппарат.
  7. Почему вогнутая линза не даёт действительного изображения?
    Ответ: Рассеивающая линза после неё разводит лучи; их продолжения пересекаются перед линзой, поэтому изображение мнимое.
  8. По рисунку 161 расскажите, как строится изображение в рассеивающей линзе. Каким оно бывает?
    Ответ: Изображение мнимое, прямое, уменьшенное и расположено между линзой и её фокусом.

Упражнение — разбор

  1. Постройте изображение предмета, находящегося в двойном фокусе собирающей линзы. Укажите свойства этого изображения.
    Решение / ответ: В двойном фокусе изображение возникает в двойном фокусе по другую сторону линзы; оно действительное, перевёрнутое и равное предмету.
  2. Постройте изображение предмета, расположение которого показано на рисунке 162.
    Решение / ответ: Провести два главных луча от верхней точки предмета: через оптический центр и параллельный оси (после линзы через фокус); пересечение даёт изображение, свойства снять с чертежа рис. 162.
  3. Постройте изображение предмета, расположенного от собирающей линзы на расстоянии 4F и 3F.
    Решение / ответ: При 4F изображение находится на 4F/3, оно действительное, перевёрнутое, уменьшенное в 3 раза; при 3F — на 1,5F, уменьшено в 2 раза.
  4. Предмет расположен на расстоянии 4F от собирающей линзы. Его передвигают, приближая к линзе. Как будет меняться изображение предмета? Куда оно будет перемещаться? Указания к упражнению 49 Чтобы научиться правильно строить изображение предмета, даваемое линзой и более сложными оптическими приборами, чертёж нужно выполнять в такой последовательности:
    Решение / ответ: Когда предмет движется от 4F к F, изображение отдаляется от линзы и увеличивается; при предмете в F изображение уходит на бесконечность.
  5. Изобразить линзу и начертить её оптическую ось.
    Решение / ответ: Начертить линзу и главную оптическую ось.
  6. По обе стороны от линзы отложить её фокусные расстояния и двойные фокусные расстояния (на чертеже они имеют произвольную длину, но по обе стороны от линзы одинаковую).
    Решение / ответ: Отметить F и 2F по обе стороны на равных расстояниях.
  7. Изобразить предмет там, где это указано в задании.
    Решение / ответ: Разместить предмет согласно условию.
  8. Начертить ход двух лучей, исходящих от крайней точки предмета.
    Решение / ответ: От верхней точки провести два главных луча.
  9. Используя точку пересечения лучей, прошедших сквозь линзу (действительную или мнимую), нарисовать изображение предмета.
    Решение / ответ: Пересечение преломлённых лучей либо их продолжений задаёт изображение.
  10. Сделать вывод: какое изображение получено и где оно расположено.
    Решение / ответ: Указать сторону линзы, расстояние, действительность/мнимость, ориентацию и размер.

Сверить страницу учебника: § 69 в онлайн-тексте.

§ 70 Глаз и зрение

Краткое содержание

  1. Глаз формирует на сетчатке действительное, уменьшенное и перевёрнутое изображение.
  2. Хрусталик меняет кривизну, чтобы фокусировать на сетчатке предметы на разных расстояниях.
  3. Сетчатка воспринимает свет, а мозг интерпретирует зрительный образ.
  4. Зрение двумя глазами помогает оценивать расстояние и видеть объём.
  5. Очки или линзы корректируют дефекты фокусировки.

Вопросы учебника — ответы

  1. Как получается и воспринимается изображение глазом?
    Ответ: Собирающая оптическая система глаза фокусирует свет на сетчатке, где возникает изображение.
  2. Как создаётся чёткое изображение на сетчатке, когда переводят взгляд с удалённого предмета на близкий?
    Ответ: Аккомодация: цилиарные мышцы меняют кривизну хрусталика и его оптическую силу.
  3. Какое преимущество даёт зрение двумя глазами?
    Ответ: Бинокулярное зрение даёт стереоскопический эффект и помогает определять расстояние.

Задание учебника

  1. Используя дополнительную литературу и Интернет, начертите схему построения изображения в фотоаппарате.
    Выполнение: Объектив собирает свет и строит на матрице/плёнке действительное перевёрнутое изображение; диафрагма регулирует свет, затвор — время экспозиции.
  2. Подготовьте презентацию о современных фотоаппаратах и их использовании в быту и технике.
    Выполнение: Сравнить зеркальные, беззеркальные, компактные и смартфонные камеры, привести примеры бытового и научного применения.

Сверить страницу учебника: § 70 в онлайн-тексте.