ОГЭ · Физика · Сопротивление проводника и электробезопасность (задания 9, 13, 16, 18, 19)
Сопротивление проводника, реостат и электробезопасность
Почему один провод греется, а другой нет; от чего зависит сопротивление; зачем нужны предохранитель и заземление. Это задания 9, 13, 16, 18 и 19.
ℹ️ В первой части ОГЭ по физике (задания 1–16) ответом служат цифры или число, а задания 17–22 требуют записанного решения или объяснения — за один голый ответ там баллов не дают. Вопросов с ответом одним словом на экзамене нет, поэтому задания ниже помечены как тренировочные: физика в них настоящая, но формат экзаменационной линии они не воспроизводят.
От чего зависит сопротивление проводника
Определение
Электрическое сопротивление — величина, показывающая, насколько проводник препятствует прохождению тока. R = U / I, единица — Ом
Определение
Удельное сопротивление ρ — характеристика вещества: сопротивление проводника длиной 1 м и площадью сечения 1 мм². Измеряется в Ом·мм²/м
| Основная формула | R = ρ · l / S |
|---|---|
| Длина l | длиннее проводник → сопротивление больше (прямая пропорциональность) |
| Площадь сечения S | толще проводник → сопротивление меньше (обратная пропорциональность) |
| Материал | нихром и константан — большое ρ (нагреватели), медь и алюминий — малое ρ (провода) |
| Температура | у металлов при нагревании сопротивление растёт |
Определение
Реостат — прибор для плавного изменения сопротивления цепи: изменяя длину включённой части обмотки, меняем силу тока. Включается последовательно
Короткое замыкание и правила безопасности
Коротким замыканием называют соединение полюсов источника проводником очень малого сопротивления — например, когда оголённые провода касаются друг друга. По закону Ома I = U / R: если сопротивление участка почти нулевое, сила тока становится огромной. А по закону Джоуля—Ленца Q = I²Rt выделяемая теплота растёт пропорционально квадрату силы тока, поэтому провода мгновенно раскаляются, изоляция плавится и начинается пожар. Чтобы этого не случилось, в цепь ставят предохранитель или автоматический выключатель: тонкая проволочка внутри предохранителя плавится первой и разрывает цепь. Второй защитный приём — заземление: корпус прибора соединяют с землёй, и если изоляция пробита, заряд стекает в землю, а не через человека. Отсюда и школьные правила: не включать в одну розетку много мощных приборов (суммарный ток растёт), не браться за провод мокрыми руками (сопротивление влажной кожи во много раз меньше, значит ток через тело больше), не тушить водой горящую проводку. Именно поэтому большое сопротивление человеческого тела в сухом состоянии — это защита, а вода эту защиту снимает.
Как решать задачу на удельное сопротивление
• Выпиши ρ из таблицы (в Ом·мм²/м) — оно даётся в условии.
• Длину бери в метрах, площадь сечения в мм² — тогда единицы согласованы.
• Подставь в R = ρl / S.
• Если спрашивают «во сколько раз изменится» — считай отношение, само ρ сокращается.
Разбор примера
Разбор: сопротивление проволоки
Найдите сопротивление никелиновой проволоки длиной 10 м и площадью поперечного сечения 0,5 мм². Удельное сопротивление никелина 0,5 Ом·мм²/м.
Показать решение по шагам
- 1. Записываем формулу: R = ρ · l / S.
- 2. Подставляем: R = 0,5 · 10 / 0,5.
- 3. Считаем: 0,5 · 10 = 5; 5 / 0,5 = 10 Ом.
Ответ: 10 Ом
Ловушка: удельное сопротивление ρ — характеристика вещества, оно не зависит ни от длины, ни от толщины проводника. От размеров зависит только R.
Вопрос на проверку
Два медных провода имеют одинаковую площадь сечения, но длина второго в 3 раза больше. Во сколько раз отличаются их сопротивления?
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Разбор примера
Задание 9: сопротивление проводника по его размерам
Определите сопротивление никелинового проводника длиной 5 м и площадью поперечного сечения 0,5 мм². Удельное сопротивление никелина 0,4 Ом·мм²/м. Ответ выразите в омах.
Показать решение по шагам
- 1. Формула сопротивления: R = ρl / S.
- 2. Единицы удельного сопротивления даны в Ом·мм²/м, значит, площадь надо оставить в мм², а длину в метрах — переводить ничего не нужно.
- 3. R = 0,4 · 5 / 0,5 = 2 / 0,5 = 4 Ом.
- 4. Проверка зависимостей: удвоить длину — сопротивление вырастет вдвое; удвоить площадь — упадёт вдвое. Если в ответе зависимость получилась обратная, ρ и S перепутаны местами.
Ответ: 4
Разбор примера
Задание 13: резистор заменяют другим
Два резистора соединены параллельно. Сопротивление первого резистора увеличивают. Как изменятся при этом общее сопротивление участка и сила тока через второй резистор? Напряжение на участке постоянно. 1) увеличится; 2) уменьшится; 3) не изменится.
Показать решение по шагам
- 1. При параллельном соединении общее сопротивление меньше меньшего из резисторов, и растёт он вместе с любым из них: общее сопротивление увеличится — цифра 1.
- 2. Ток через второй резистор: на нём по-прежнему то же самое напряжение участка (параллельное соединение!), а его сопротивление не менялось, значит, I₂ = U / R₂ не изменится — цифра 3.
- 3. Ответ 13. Ловушка — думать, что «общий ток упал, значит, упал и ток в каждой ветви». В параллельном соединении ветви независимы, пока источник держит напряжение.
Ответ: 13
Разбор примера
Задание 16: два верных утверждения о проводниках
Выберите два верных утверждения. 1) Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине. 2) Сопротивление проводника прямо пропорционально площади поперечного сечения. 3) Удельное сопротивление зависит от вещества проводника. 4) У всех металлов удельное сопротивление одинаково. 5) Сопротивление медного провода не зависит от температуры.
Показать решение по шагам
- 1. 1) Плюс: в формуле R = ρl/S длина стоит в числителе, зависимость прямая.
- 2. 3) Плюс: ρ — характеристика вещества, она разная у меди, алюминия, никелина, нихрома.
- 3. 2) Минус: площадь стоит в знаменателе, зависимость обратная: толстый провод проводит лучше.
- 4. 4) Минус: у меди ρ = 0,017, у никелина 0,4 Ом·мм²/м — разница более чем в двадцать раз.
- 5. 5) Минус: у металлов сопротивление растёт с температурой; на этом работает лампочка накаливания, у которой горячая спираль сопротивляется сильнее холодной. Верны 1 и 3.
Ответ: 13
Разбор примера
Задание 18: качественная задача к тексту про нагрев проводников
Прочитайте текст и выполните задание. «При прохождении тока проводник нагревается: по закону Джоуля — Ленца количество теплоты равно Q = I²Rt. Именно поэтому в нагревательных приборах используют спирали из нихрома с большим удельным сопротивлением, а подводящие провода делают из меди, у которой удельное сопротивление в двадцать раз меньше». Вопрос. Почему в электрическом чайнике греется спираль, а не медный шнур, хотя ток через них идёт один и тот же? Ответ поясните.
Показать решение по шагам
- 1. Что дано текстом: Q = I²Rt, и удельное сопротивление нихрома много больше, чем у меди.
- 2. Физическая причина: спираль и шнур соединены последовательно, поэтому ток через них одинаковый, а количество выделяемой теплоты при одинаковом токе пропорционально сопротивлению.
- 3. Следствие: сопротивление нихромовой спирали в десятки раз больше сопротивления медного шнура (из-за большего ρ и малой площади сечения), поэтому почти вся теплота выделяется в спирали, а шнур остаётся почти холодным.
- 4. Проверка: если шнур повредить и его сопротивление вырастет, греться начнёт именно повреждённое место — именно так и происходят бытовые возгорания. Значит, объяснение предсказывает и этот случай.
Ответ: Ток одинаков, а Q = I²Rt, поэтому греется участок с большим сопротивлением — спираль
Разбор примера
Задание 19: почему предохранитель делают из тонкой проволочки
Почему предохранитель в электрической цепи делают из тонкой проволочки с низкой температурой плавления? Ответ поясните.
Показать решение по шагам
- 1. Наблюдение: предохранитель включён в цепь последовательно, значит, через него идёт весь ток цепи.
- 2. Физическая причина: у тонкой проволочки малая площадь сечения, поэтому её сопротивление R = ρl/S велико по сравнению с остальными проводами, и по закону Джоуля — Ленца Q = I²Rt именно на ней выделяется больше всего теплоты. Кроме того, из-за малой массы она быстро нагревается.
- 3. Следствие: при опасном возрастании силы тока проволочка плавится первой и разрывает цепь, защищая приборы и проводку от перегрева. Низкая температура плавления нужна, чтобы это произошло раньше, чем нагреются остальные части цепи.
- 4. Полный ответ обязан содержать и зависимость теплоты от тока в квадрате, и то, что предохранитель включён последовательно.
Ответ: Тонкая проволочка имеет большое сопротивление и малую массу, поэтому плавится первой и разрывает цепь
Разбор примера
Протокол опыта (формат задания 17): зависимость сопротивления от длины
Комплект № 3 ОГЭ: набор проволочных резисторов, источник питания, вольтметр (3 В, C = 0,1 В), амперметр (0,6 А, C = 0,02 А), ключ, линейка 300 мм. Исследуйте, как сопротивление проволоки зависит от её длины.
Показать решение по шагам
- 1. Что берут: проволоку на планшете со шкалой, источник, амперметр, вольтметр, ключ, линейку. Это протокол задания линии 17, хотя сама линия закрывается отдельным уроком.
- 2. Что делают: подключают к цепи сначала участок проволоки длиной l₁, затем вдвое больший участок l₂ той же проволоки (сечение и материал не меняются), каждый раз снимая показания вольтметра и амперметра.
- 3. Что наблюдают: l₁ = (200 ± 1) мм: U₁ = (1,0 ± 0,1) В, I₁ = (0,50 ± 0,02) А. l₂ = (400 ± 1) мм: U₂ = (2,0 ± 0,1) В, I₂ = (0,50 ± 0,02) А.
- 4. Расчётная формула и вычисление: R = U / I. R₁ = 1,0 / 0,50 = 2,0 Ом; R₂ = 2,0 / 0,50 = 4,0 Ом.
- 5. Вывод: длина выросла в 2 раза, сопротивление тоже выросло в 2 раза — сопротивление прямо пропорционально длине проводника при неизменном сечении и материале. Вывод сформулирован по конкретным числам, как требует критерий задания-исследования; фраза «сопротивление растёт» без чисел балла не даёт.
Ответ: R₁ = 2,0 Ом, R₂ = 4,0 Ом: сопротивление прямо пропорционально длине
ℹ️ Спецификация КИМ ОГЭ-2026, приложение 2: набор проволочных резисторов комплекта № 3 подобран так, чтобы «резисторы обеспечивают проведение исследования зависимости сопротивления от длины, площади поперечного сечения и удельного сопротивления проводника». То есть формулу R = ρl/S на экзамене проверяют руками, а не спрашивают наизусть.
Задание №9 в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №для самопроверки в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.
Задание №для самопроверки в формате экзамена
Ответить и проверить себя — после бесплатной регистрации.