h-9-fi-ba

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

ГДЗ Фізика 9 клас Бар’яхтар 2026

la. in.

ua

РОЗДІЛ 1. ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ У РІЗНИХ СЕРЕДОВИЩАХ Сторінка 6 Завдання 1. Заряд якого знака матиме електрично нейтральне тіло, якщо до нього «прилипне» деяка кількість електронів Електрично нейтральне тіло має однакову кількість позитивних і негативних зарядів. Якщо до нього «прилипнуть» електрони, то негативних зарядів стане більше, тому тіло набуде від’ємного заряду.

2. На рис. 1 зображено негативно заряджене тіло й підвішені на нитках заряджені кульки 1 і 2. Визначте знаки зарядів кульок.

1 — негативний заряд(відштовхується); 2 — позитивний заряд(притягується).

3. Провідна кулька, яка мала заряд −8,2 нКл, торкнулася такої самої кульки із зарядом 10,4 нКл. Якими стали заряди кульок після дотику? Дано: Розв’язок: q1 = −8,2 нКл q = q1 + q2 = −8,2 нКл + 10,4 нКл = 2,2 нКл 2,2 q2 = 10,4 нКл q1 = q2 = = 1,1 нКл 2 Знайти: Відповідь: Кожна кулька матиме заряд +1,1 нКл. q—?

sh

ko

Сторінка 7 Завдання 4. В електричному полі двох заряджених пластин розташовані позитивний і негативний іони (рис. 2). У момент початку спостереження вони перебувають у стані спокою. У якому напрямку рухатимуться іони в наступний момент часу?

Позитивний йон рухатиметься праворуч, у бік негативної пластини, а негативний йон рухатиметься ліворуч, у бік позитивної пластини.

5. З боку електричного поля на заряджене тіло діє сила 6,9 мкН. Визначте заряд тіла, якщо напруженість електричного поля 2,3 кН/Кл.

© shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

Розв’язок: F

F

q

E

E= ⇒q=

=

6,9⋅10−6 2,3⋅103

= 3 ⋅ 10−9 Кл

Відповідь: заряд тіла дорівнює 3⋅10−9 Кл або 3 нКл.

ua

Дано: F = 6,9 мкН = 6,9⋅10−6 Н E = 2,3 кН/Кл = 2,3⋅103 Н/Кл Знайти: q—?

la. in.

6. До двох металевих незаряджених кульок, з’єднаних провідником, піднесли, не торкаючись, позитивно заряджену кульку 3 (рис. 3). Потім провідник прибрали. Заряду якого знака набула кулька 1 унаслідок дії електричного поля, створеного кулькою 3? Заряд якого знака набула кулька 2? Відповідь обґрунтуйте.

Кулька 1 — негативний заряд; Кулька 2 — позитивний заряд. Електрони притягуються до позитивного заряду, тому вони зміщуються до кульки 1, яка розташована ближче до кульки 3. Тому на кульці 1 накопичуються електрони, а на кульці 2 електронів стає менше.

ko

Сторінка 8 Завдання 7. Намалюйте позначення цих пристроїв на електричній схемі.

sh

8. Накресліть схему електричного кола, у якому після замикання ключа світяться обидві лампи.

© shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

la. in.

ua

9. Накресліть схему електричного кола, зображеного на рис. 4. Зазначте на схемі напрямок струму в колі. За можливості складіть відповідні електричні кола.

sh

ko

Сторінка 9 Завдання 10. Ви накреслили схему електричного кола, поданого на рис. 4 (див. завдання 9). Покажіть на схемі, де можна приєднати амперметр, щоб виміряти силу струму в лампі 3; загальну силу струму в колі. В лампі 3:

Загальну:

© shkola.in.ua

ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

la. in.

11. Сила струму в провіднику 2 А. Який заряд щохвилини проходить через поперечний переріз провідника? Дано: Розв’язок: q І=2А I = ⇒ q = I t = 2  60 = 120 Кл t T = 1 хв = 60 с Відповідь: Щохвилини через провідник Знайти: проходить 120 Кл. q—?

sh

ko

Завдання 12. На рис. 6 зображено електричне коло. Накресліть електричну схему цього кола. Покажіть на схемі, де можна приєднати вольтметр, щоб виміряти напругу на лампі 2; загальну напругу на лампах.

На лампі 2:

© shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

ua

Загальну:

la. in.

13. Яку роботу виконає електричне поле під час переміщення по ділянці кола заряду 15 Кл, якщо напруга на ділянці 2 кВ? Дано: Розв’язок: A q = 15 Кл U = ⇒ A = U q = 2000  15 = 30000 Дж q U = 2 кв = 2000 В Відповідь: Робота електричного поля дорівнює Знайти: 30000 Дж. А—?

Сторінка 10 Завдання 14. Дослідниці знадобився резистор опором 1,5 Ом. Вона вирішила виготовити його самостійно, адже мала 1 метр ніхромового дроту площею поперечного перерізу 0,5 мм². Чи вистачить дослідниці дроту? Дано: Розв’язок: Ом q = 1,5 Ом З таблиці: ρ = 1,1 ⋅ 10−6 м U=1м l 1,1 ⋅ 10−6 ⋅ l R=ρ = = 2,2 Ом S = 0,5 мм2 = 0,5 ⋅ 10−6 м2 S 0,5 ⋅ 10−6 м2 Знайти: Потрібно 1,5 Ом, а є 2,2 Ом. Чи вистачить дроту Відповідь: 1 м дроту вистачить.

ko

15. Маємо 4 графітові стрижні (рис. 7). Визначте опір стрижнів 2, 3 і 4, якщо опір стрижня 1 становить 30 Ом.

sh

Дано: R1 = 30 Ом S Стрижень 1: l, 2 Стрижень 2: l, 2S Стрижень 3: 2l, S Стрижень 4: 2l, 2S Знайти: R2 - ?

R3 - ?

R4 - ?

Розв’язок: Опір збільшується, якщо довжина більша та зменшується, якщо площа більша. Методом порівняння. Стрижень 2: S Було: → стало: 2S. 2 Площа збільшилась у 4 рази ⇒ опір зменшився у 4 рази 30 R2 = = 7,5 Ом 4 Стрижень 3: S Було: l → стало: 2l. Було: → стало: S. 2 Ці зміни взаємно компенсуються © shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

ua

R3 = 30 Ом Стрижень 4: S Було: → стало: 2S. Було: l → стало: 2l.

2 Довжина збільшилась у 2 рази, а площа у 4 рази 2 1 R4 = ⋅ 30 = ⋅ 30 = 15 Ом 4 2 Відповідь: R2 = 7,5 Ом; R2 = 30 Ом; R2 = 15 Ом.

Дано: R = 4 Ом І = 0,8 А Знайти: U-?

la. in.

Завдання 16. На рис. 8 зображено електричну схему певного електричного кола. За наведеними даними визначте покази вольтметра.

Розв’язок: U = I ⋅ R = 0,8 ⋅ 4 = 3,2 B Відповідь: Вольтметр покаже напругу 3,2 В.

ko

17. На рис. 9 подано вольт-амперні характеристики двох провідників. Визначте опір кожного провідника.

sh

Дано: R = 4 Ом І = 0,8 А Знайти: R1 - ?

R2 - ?

Розв’язок: За схемою: U1 = 125 В, I1 = 10 A U2 = 200 В, I2 = 5 A U 125 R1 = = = 12,5 Ом I U

10 200

R2 = = = 40 Ом I 5 Відповідь: Опір першого провідника — 12,5 Ом, другого — 40 Ом.

© shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

19.

la. in.

ua

Сторінка 11 Завдання 18. Ділянка електричного кола містить два послідовно з’єднані резистори опорами 5 Ом і 1 Ом. Сила струму в резисторі опором 1 Ом становить 0,2 А. а) Який опір ділянки? Яка сила струму в резисторі опором 5 Ом? Дано: Розв’язок: R1 = 5 Ом R = R1 + R2 = 5 + 1 = 6 Ом R2 = 1 Ом I1 = I2 = 0,2 А І2 = 0,2 А Відповідь: Загальний опір дорівнює 6 Ом, сила струму в резисторі 5 Ом — 0,2 А. Знайти: R-? І1 - ? б) Яка напруга на ділянці? Яка напруга на кожному резисторі? Дано: Розв’язок: R1 = 5 Ом U = I ⋅ R = 0,2 ⋅ 6 = 1,2 В R2 = 1 Ом U1 = 0,2 ⋅ 5 = 1 В І1 = І2 = 0,2 А U2 = 0,2 ⋅ 1 = 0,2 В R = 6 Ом Відповідь: Загальна напруга — 1,2 В, на Знайти: резисторі 5 Ом — 1 В, на резисторі 1 Ом — 0,2 В.

U-?

U1 - ?

U2 - ? За даними, наведеними на рис. 10, визначте:

sh

ko

а) загальний опір ділянки кола; б) загальну напругу на ділянці та напругу на кожному резисторі; в) силу струму в кожному резисторі. Дано: Розв’язок: 1 1 1 1 1 2+3 5 R1 = 6 Ом = + = + = = R 𝑅1 𝑅2 6 4 12 12 R2 = 4 Ом 12 R= = 2,4 Ом І = 0,5 А 5 Знайти: U = I ⋅ R = 0,5 ⋅ 2,4 = 1,2 В R-?

U = U1 = U2 = 1,2 В U U-?

I= R U1 - ?

1,2 I1 = = 0,2 A U2 - ?

6 1,2 I1 - ?

I2 = = 0,3 A 4 I2 - ? Відповідь: Загальний опір дорівнює 2,4 Ом. Загальна напруга — 1,2 В, на кожному резисторі — 1,2 В. Сила струму в резисторі 6 Ом — 0,2 А, у резисторі 4 Ом — 0,3 А. © shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

ua

Завдання 20. Скориставшись даними, зазначеними в паспорті пристрою (рис. 11), визначте:

ko

la. in.

а) потужність струму, на яку розрахований пристрій; P 3 P = UI ⇒ I = = = 1 A U 3 б) роботу струму за 5 хв використання пристрою. t = 5 хв = 300с; A = UIt ⇒ 3 ⋅ 1 ⋅ 300 = 900 Дж Відповідь: Сила струму, на яку розрахований пристрій, дорівнює 1 А. За 5 хвилин використання пристрою електричний струм виконає роботу 900 Дж.

21. Люстра складається з трьох однакових паралельно з’єднаних ламп номінальною потужністю 60 Вт, розрахованих на напругу 240 В. Напруга в мережі 240 В. Визначте: а) загальну потужність струму в люстрі; Р = Р1 + Р2 + Р3 = 60 + 60 + 60 = 180 Вт. б) якою буде загальна потужність струму в люстрі, якщо напруга в мережі зменшиться до 180 В.

P 60 P = UI ⇒ І = = = 0,25 А U 240 P1зм = 180 ⋅ 0,25 = 45 Вт.

Pзм = 45 ⋅ 3 = 135 Вт. Відповідь: Загальна потужність струму в люстрі дорівнює 180 Вт. Якщо напруга в мережі зменшиться до 180 В, то загальна потужність струму в люстрі становитиме 135 Вт. § 1. Електричний струм у металах

sh

Сторінка 17 Контрольні запитання 1. Опишіть характер руху вільних електронів у металах за відсутності електричного поля; за наявності електричного поля. За відсутності електричного поля – рухаються хаотично. За наявності – починають зміщуватися в певному напрямку під дією сили поля.

2. Що являє собою електричний струм у металах? Електричний струм у металах — це напрямлений рух вільних електронів.

3. Опишіть суть досліду з виявлення природи електричного струму в металах. У 1916 році Стюарт і Толмен обертали котушку з металевим дротом, а потім різко її зупиняли. Вільні заряджені частинки за інерцією продовжували рухатися, через що виникав короткочасний електричний струм. Це фіксували за допомогою гальванометра. Напрям струму показав, що його створюють негативно заряджені частинки, тобто електрони. Так дослід довів, що носіями заряду в металах є саме електрони.

4. Чи залежить опір металів від температури? Якщо залежить, то як? © shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

la. in.

ua

Так. Із підвищенням температури опір металів збільшується.

5. Схарактеризуйте температурний коефіцієнт електричного опору металів за планом характеристики фізичної величини. Температурний коефіцієнт електричного опору α\alphaα — це фізична величина, яка показує, як змінюється опір речовини при зміні температури. Він входить у формулу: R = R0(1 + αt), де: R — опір при температурі t, R0 — опір при 0°C, α — температурний коефіцієнт.

1 Одиниця вимірювання в СІ — К Отже, цей коефіцієнт показує, наскільки швидко змінюється опір із температурою.

6. Що таке надпровідність? Властивість речовин і матеріалів проводити електричний струм без втрат, тобто з нульовим опором.

Вправа № 1 1. Електрон розташований в електричному полі (рис. 1). Як напрямлена сила, з якою поле діє на електрон?

ko

Eлектрон має негативний заряд. Для негативного заряду напрям сили протилежний напрямку напруженості поля На рисунку поле напрямлене вправо, отже сила, що діє на електрон, буде напрямлена вліво.

2. За рис. 1.2 визначте напрямок руху електронів після зупинки котушки та напрямок короткочасного електричного струму, який при цьому виникає.

sh

Під час різкої зупинки котушки електрони за інерцією продовжують рухатися. Електрони рухаються в той бік, куди рухалася котушка до зупинки. Оскільки електрони мають негативний заряд, то напрям струму буде протилежний їх руху.

3. Чи виділяється теплота під час проходження струму в провіднику, який перебуває в надпровідному стані? Ні. Теплота виділяється за наявності опору. У стані надпровідності опір дорівнює нулю.

4. Опір вольфрамової нитки лампи розжарення за температури 0 °С дорівнює 100 Ом. Яким буде опір нитки, якщо її температура стала 800 °С?

© shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

Розв’язок: 1 α = 0,004 ∘C R2 = R0(1 + αt) = 100(1 + 0,004 ⋅ 800) = 420 Ом Відповідь: Опір нитки буде дорівнювати 420 Ом.

ua

Дано: t1 = 0∘C t2 = 800∘C R1 = 100 Ом Знайти: R2 - ?

la. in.

5. На рис. 2 подано графік залежності опору металевого провідника від температури. Яким є температурний коефіцієнт опору цього металу? Дано(з графіка): Розв’язок: R = R0(1 + αt) R0 = 10 Ом при t = 0∘C 30 = 10(1 + α ⋅ 400) R0 = 30 Ом при t = 400∘C 3 = 1 + 400α Знайти: 400α = 2 α -?

2 1 α= = 0,005 400 ∘C Відповідь: Температурний коефіцієнт опору 1 цього металу дорівнює 0,005 ∘C

ko

6. У скільки разів зміниться сила струму в платиновому дроті, якщо його охолодити від 0 °С до –40 °С? Напруга на дроті є незмінною. Дано: Розв’язок: R = R0(1 + αt) R0 = 10 Ом при t = 0∘C R = R0(1 + 0,004 ⋅ (-40)) R0 = 30 Ом при t = 400∘C R = R0(1 – 0,16) Знайти: R = 0,84R0 α -? 𝑈 I= R Оскільки напруга незмінна, сила струму обернено пропорційна опору: 𝑈 R0 R0 1 = = = = 1,19 R0

R

0,84R0

0,84

Відповідь: Сила струму збільшиться приблизно у 1,19 раз.

sh

7. Металева нитка розжарення електричної лампи поступово тоншає через випаровування металу з її поверхні та врешті перегоряє. Поясніть, чому нитка перегоряє в найтоншому місці й найчастіше в той момент, коли лампу вмикають. Нитка перегорає саме в найтоншому місці, тому що там менша площа поперечного перерізу. А чим менша площа, тим більший опір цієї ділянки. Через більший опір ця частина нитки нагрівається сильніше за інші. Найчастіше лампа перегорає саме в момент вмикання, тому що в цей момент нитка ще холодна. Холодний метал має менший опір, тому одразу після вмикання сила струму в колі більша. Через це нитка різко нагрівається, і найслабше, найтонше місце не витримує та перегорає.

8. Дізнайтеся, що означає вираз «високотемпературна надпровідність». Про яку температуру тут ідеться? Високотемпературна надпровідність — це надпровідність, що виникає при вищій температурі, ніж у звичайних надпровідників. Але ця температура все одно дуже низька. © shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

ko

la. in.

ua

Сторінка 17 Дайте відповіді на запитання 1. На чому ґрунтується дія термометрів опору? На тому, що опір металевого провідника змінюється залежно від температури. Коли температура змінюється, змінюється і опір дроту. Вимірюючи цей опір, можна визначити температуру середовища.

2. У яких одиницях градуюють шкалу приладу? У градусах Цельсія (°C) 3. Яка фізична величина насправді вимірюється в приладі? Електричний опір провідника.

4. Чому, незважаючи на кошти, платинові термометри використовують найчастіше? Платина не окислюється в повітрі, має високу точність вимірювань і є стабільною, тобто її властивості мало змінюються з часом.

5. Який пристрій зображено на заставці до § 1? Манометр.

6. Поміркуйте, чому для вимірювання дуже високих і дуже низьких температур не можна використовувати рідинний термометр. При дуже низьких температурах рідина замерзає, а при дуже високих температурах рідина закипає або випаровується.

7. Чому, на вашу думку, схематичне позначення термометра опору дуже схоже на позначення резистора? Фактично це той самий резистор, тільки використовується для вимірювання температури.

8. Чому, на вашу думку, мідні й нікелеві термометри є менш стабільними? Тому що мідь і нікель можуть окислюватися і їхні властивості можуть змінюватися з часом. Через це покази таких термометрів можуть бути менш точними.

9. Однією з винахідницьких пропозицій є така: замінити сталевий корпус датчика на пластиковий як дешевший і гнучкіший. Обговоріть цю пропозицію в групах. Чи матимуть попит такі термометри? Чому? Пластик є легшим і дешевшим, але менш стійким до високих температур. Тому такі термометри можна використовувати в побуті, але для точних або високотемпературних вимірювань краще підходить металевий корпус. Сторінка 19

sh

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1 Тема: Дослідження залежності електричного опору металевого провідника від температури. Мета: дослідити залежність опору металів від температури. Обладнання: мультиметр; термометр; пристрій для вивчення залежності опору металів від температури; нагрівник; посудина з водою; штатив із муфтою та лапкою. Експеримент 1. Виміряйте початкову температуру t₀ та опір R мідного дроту за цієї температури.

2. Увімкніть нагрівник і, слідкуючи за показами термометра, визначайте опір дроту через кожні 10 °C в інтервалі від 30 до 70 °C. Вимкніть нагрівник. Температура t, °C t₀ = 20 30 40 50 60 70 Опір R, кОм R = 0,48 0,50 0,53 0,56 0,59 0,62 © shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

la. in.

ua

Опрацювання результатів експерименту 1. За даними таблиці побудуйте графік R(t) — залежності опору дроту від його температури.

Аналіз експерименту та його результатів Проаналізуйте експеримент і його результати. За результатами дослідження сформулюйте і запишіть висновок, у якому зазначте: 1. що ви досліджували: залежність електричного опору металевого провідника від температури.

2. які результати одержали: вони показали, що при підвищенні температури опір металу збільшується.

3. чи досягли ви мети дослідження: так, оскільки експериментально підтверджено залежність опору від температури. § 2. Електричний струм у розчинах і розплавах електролітів

sh

ko

Сторінка 25 Контрольні запитання 1. У чому полягає явище електролітичної дисоціації? Наведіть приклади. Електролітична дисоціація — це процес розпаду електролітів на йони внаслідок дії полярних молекул розчинника. Приклади: Кухонна сіль: NaCl → Na+ + Cl− Мідний купорос: CuSO4 → Cu2+ +𝑆𝑂42− 2. Що являє собою електричний струм у розчинах і розплавах електролітів? Це напрямлений рух позитивних і негативних іонів.

3. Як змінюється опір електроліту зі зміною температури? Зменшується.

4. Опишіть процес електролізу. Процес виділення речовин на електродах, пов’язаний із окисно-відновними реакціями, які відбуваються на електродах під час проходження струму.

5. Сформулюйте перший закон Фарадея. Маса речовини, яка виділяється на електроді, прямо пропорційна електричному заряду, який пройшов через електроліт. © shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

6. Яким є фізичний зміст електрохімічного еквівалента? Електрохімічний еквівалент чисельно дорівнює масі речовини, яка виділиться на електроді внаслідок проходження через електроліт заряду 1 кулон.

la. in.

ua

Сторінка 26 Вправа № 2 1. На рис. 1 зображено схему для демонстрації провідності розчину купрум(ІІ) сульфату. Зазначте:

ko

а) який електрод слугує катодом, а який — анодом; Лівий електрод під’єднаний до «–» → це катод, а правий електрод під’єднаний до «+» → це анод. б) у якому напрямку рухаються катіони міді, а в якому — аніони кислотного залишку? Катіони Cu2+ рухаються до катода (–), а аніони 𝑆𝑂42− рухаються до анода (+).

2. Дистильована вода не є провідником. А чому водопровідна вода, річкова та морська вода проводять електричний струм? У водопровідній, річковій і морській воді є розчинені солі, які дисоціюють на іони. Саме ці іони забезпечують проходження струму.

3. Чому розчин солі у воді добре проводить електричний струм, а розчин цукру у воді — погано? Сіль у воді розпадається на іони (електролітична дисоціація), тому розчин проводить струм. Цукор у воді не розпадається на іони, а залишається у вигляді нейтральних молекул, тому струм не проходить.

4. Під час електролізу розчину алюміній хлориду на катоді виділилося 1,8 г алюмінію. Визначте, який заряд пройшов через розчин. Дано: Розв’язок: 𝑚 m = 1,8 г = 0,0018 кг m = kq ⇒ 𝑞 =

sh

Знайти: q -?

k

Для алюмінію (з таблиці): k = 0,093 ⋅ 10−6 𝑞=

0,0018

0,093 ⋅ 10−6

кг Кл

= 1,94 ⋅ 104 Кл

Відповідь: Через розчин пройшов заряд приблизно 1,94 ⋅ 104 Кл

5. Під час електролізу розчину аргентум нітрату на катоді виділилося 25 г срібла. Скільки часу тривав електроліз, якщо сила струму була незмінною та дорівнювала 0,5 А?

© shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

Розв’язок: мг k = 1,12 (для срібла) Кл

m = kIt ⇒ 𝑡 =

𝑚 kI

=

25000 0,56

= 44643 c = 12,4 год

Відповідь: Електроліз тривав приблизно близько 12,4 год.

ua

Дано: m = 25 г = 25000 мг І = 0,5 А Знайти: t -?

la. in.

6. Щоб визначити електрохімічний еквівалент міді, через розчин купрум(ІІ) сульфату протягом 30 хв пропускали струм силою 0,5 А. Яке значення електрохімічного еквівалента отримали, якщо маса катода до початку досліду була 75,20 г, а після досліду — 75,47 г? Дано: Розв’язок: І = 0,5 А m = m2 − m1 t = 30 хв = 1800 с m = 75,47 − 75,20 = 0,27 г 𝑚 m1 = 75,20 г m = kIt ⇒ 𝑘 = It m2 = 75,47 г 0,27 г мг k = = 0,0003 = 0,3 Знайти: 0,5 ⋅1800 Кл Кл Відповідь: Електрохімічний еквівалент міді k -? дорівнює 0,3 мг/Кл.

ko

7. Три електролітичні ванни заповнені розчинами різних солей. Через розчини пропускають електричний струм (рис. 2). На якому з катодів виділяється найбільша маса металу? Який це метал?

sh

Дано: Три електроліти: 1 — AgNO3 (срібло) 2 — CuSO4 (мідь) 3 — AlCl3 (алюміній) Знайти: У якій ванні виділиться найбільша маса металу?

Розв’язок: Оскільки I і t однакові, то маса залежить тільки від k. мг для срібла: k = 1,12 для міді: k = 0,33

мг

Кл

Кл

для алюмінію: k = 0,093 𝑚

мг Кл

m = kIt ⇒ 𝑘 = It kAg > kCu > kAl Відповідь: найбільша маса виділиться у срібла там найбільший k.

8. Об’єднайтесь у групи. Кожна група має записати на аркуші, що спільне та що відмінне в проходженні електричного струму в металах і в електролітах, і презентувати свою роботу, навівши докладні обґрунтування. © shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

la. in.

ua

Спільне: Електричний струм і в металах, і в електролітах — це напрямлений рух заряджених частинок. В обох випадках струм виникає під дією електричного поля і можливий лише за наявності вільних носіїв заряду. Також у обох середовищах струм проходить тільки в замкненому колі. Відмінне: – У металах носіями струму є вільні електрони, а в електролітах — іони (позитивні і негативні).

– У металах струм не супроводжується хімічними змінами, а в електролітах під час проходження струму відбуваються хімічні реакції (електроліз).

– У металах із підвищенням температури опір збільшується, а в електролітах — навпаки зменшується.

– Також у металах струм пов’язаний тільки з рухом електронів, а в електролітах — із переміщенням речовини (іонів).

9. Син коваля й учень палітурника Майкл Фарадей зміг стати видатним ученим. Дізнайтеся про життя М. Фарадея та історію його відкриттів, підготуйте повідомлення.

sh

ko

Майкл Фарадей — видатний англійський фізик і хімік, який зробив великий внесок у розвиток науки. Він народився у 1791 році в бідній сім’ї, його батько був ковалем. Фарадей не мав повної освіти, але працював учнем палітурника і самостійно читав наукові книги. Завдяки своїй наполегливості він почав працювати в лабораторії відомого вченого Гемфрі Деві, де поступово став самостійним дослідником. Фарадей відкрив багато важливих явищ: – електромагнітну індукцію; – закони електролізу; – створив перший електричний генератор. Його відкриття стали основою сучасної електротехніки. Саме він довів, що кількість речовини, яка виділяється під час електролізу, залежить від заряду (перший закон Фарадея). Незважаючи на складні умови життя, зробив важливі відкриття в галузі електрики та магнетизму і заклав основи сучасної електротехніки. § 3. Застосування електролізу

Сторінка 31 Контрольні запитання 1. Наведіть приклади застосування електролізу.

– добування металів; – рафінування металів; – покриття виробів металом; – одержання речовин, наприклад водню і кисню з води. © shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

la. in.

ua

2. Опишіть процес отримання алюмінію. Для цього використовують оксид алюмінію Al2O3, який розчиняють у розплавленому кріоліті. Процес відбувається при високій температурі (близько 950 °C). Під час електролізу на катоді виділяється алюміній, а на аноді виділяється кисень. Алюміній накопичується на дні ванни і його збирають.

3. Як можна очистити метали від домішок? Метали очищують електролізом (рафінуванням), під час якого чистий метал осідає на катоді, а домішки відокремлюються.

4. Для чого поверхню металів покривають тонким шаром іншого металу?

– захистити від корозії; – збільшити міцність; – надати гарного зовнішнього вигляду.

5. Що таке гальваностегія? гальванопластика? Гальваностегія — електролітичний спосіб покриття виробу тонким шаром металів. Гальванопластика — це отримання за допомогою електролізу точних копій рельєфних виробів.

ko

Вправа № 3 1. Установіть відповідність між зображеним експериментом (1–3) і назвою відповідного виробничого процесу (А–Г).

1 - А гальваностегія 2 - В отримання водню 3 - Г рафінування 2. На рис. 1 наведено схематичне зображення електричного кола.

1) Назвіть основні складники кола. Джерело струму, амперметр, ключ, з’єднувальні проводи і посудина з розчином аргентум нітрату AgNO3 та електродами.

2) Який електрод слугує катодом, а який — анодом?

sh

Лівий електрод — катод, а правий — анод.

3) На якому електроді виділяється срібло? Срібло виділяється на катоді.

4) Якою є сила струму в колі?

1,4 А за показом амперметра.

5) За який час на електроді утвориться шар срібла масою 784 мг? Дано: Розв’язок: мг m = 784 мг для срібла: k = 1,12 Кл I = 1,4 А 𝑚 784 m = kIt ⇒ 𝑡 = = = 500 c kI 1,12  1,4 Знайти: Відповідь: Шар срібла масою 784 мг утворитися t-? за 500 с © shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

ua

6) Яку енергію буде витрачено під час сріблення, якщо напруга на електродах становить 11 В? Дано: Розв’язок: U = 11 B A = UIt = 11 ⋅ 1,4 ⋅ 500 = 7700 Дж I = 1,4 А Відповідь: Під час сріблення буде витрачено t = 500 c 7700 Дж енергії. Знайти: А-?

la. in.

3. На рис. 2 наведено схематичне зображення електричного кола, до складу якого входить посудина з водним розчином цинк(ІІ) сульфату. За даними рисунка обчисліть товщину шару цинку, що утвориться на катоді в результаті електролізу.

Дано: I = 0,48 А t = 15 хв = 900 с S = 0,01 м2 = 100 см2 мг г k = 0,34 = 0,00034 Кл г

ρ

𝑉

7,1 0,0207

V = Sd ⇒ d = = = 0,000207 см = 0,00207 мм 𝑆 100 Відповідь: Товщина шару цинку 0,0021 мм.

ko

ρ = 7,1 3 см Знайти: d-?

Кл

Розв’язок: m = kIt = 0,00034 ⋅ 0,48 ⋅ 900 = 0,14688 г 𝑚 0,14688 m = ρV ⇒ V = = = 0,0207 см3

sh

4. Для сріблення ложок через розчин аргентум нітрату пропускали струм силою 1,8 А. Катодом слугували 12 ложок, кожна з яких мала площу поверхні 50 см². Скільки часу тривав електроліз, якщо на ложках утворився шар срібла завтовшки 58 мкм? Дано: Розв’язок: I = 1,8 А S = nS1 = 12 ⋅ 50 = 600 см2 N = 12 ложок V = Sd = 600 ⋅ 0,0058 = 3,48 см3 S1 = 50 см2 m = ρV = 10,5 ⋅ 3,48 = 36,54 г = 36540 мг 𝑚 36540 d = 58 мкм = 0,0058 см m = kIt ⇒ 𝑡 = = = 18125 мг г kI 1,12 ⋅𝟏,𝟖 kAg = 1,12 = 0,00112 Кл Кл Відповідь: Електроліз тривав 18125 с. г ρAg = 10,5 3 см Знайти: t-? © shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

ua

5. Під час рафінування міді анодом слугує пластина неочищеної міді (Cu²+) масою 2 кг, яка має 12 % домішок. Яку корисну роботу має виконати струм для очищення цієї міді, якщо процес відбувається за напруги 6 В? Дано: Розв’язок: m = 2 кг mчист = 2 ⋅ (1 − 0,12) = 2 ⋅ 0,88 = 1,76 кг 𝑚 1,76 Домішки — 12% m = kq ⇒ 𝑞 = = = 5,33 ⋅ 106 Кл −7 k 3,3 ⋅ 10 U=6В A = Uq = 6 ⋅ 5,33 ⋅ 106 = 3,2 ⋅ 107 Дж = 32 МДж. мг кг kCu = 0,33 = 3,3 ⋅ 10−7 Кл Кл Відповідь: Для очищення цієї міді струм має Знайти: виконати корисну роботу 32 МДж. А-?

Сторінка 33

la. in.

6. Дізнайтесь про застосування електролізу для очищення води. Підготуйте стисле повідомлення. Електроліз застосовують для очищення води від шкідливих домішок і мікроорганізмів. Під час пропускання електричного струму через воду або її розчин відбуваються хімічні реакції на електродах. У процесі електролізу: – на електродах утворюються речовини, які знищують бактерії та віруси; – шкідливі домішки можуть осідати або розкладатися; – вода стає більш чистою та безпечною для використання. Такий спосіб очищення використовують у системах питного водопостачання, у басейнах, а також у промисловості. Електроліз є ефективним способом очищення води, оскільки дозволяє знезаражувати її та видаляти домішки за допомогою електричного струму.

sh

ko

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2 Тема: Визначення електрохімічного еквівалента речовини. Мета: дослідити електроліз водного розчину купрум(ІІ) сульфату та виміряти електрохімічний еквівалент міді. Обладнання: терези з важками (або електронні ваги); амперметр; годинник; ключ; реостат; з’єднувальні проводи; джерело постійного струму; склянка з водним розчином купрум(ІІ) сульфату; вугільні або мідні електроди; тримач; паперові серветки. Експеримент 1. Закріпіть електроди в тримачі (рис. 1).

2. Занурте електроди, закріплені в тримачі, в розчин електроліту на 2–3 хв, потім дістаньте їх і промокніть серветкою.

3. Вийміть один з електродів із тримача. На верхній частині електрода зробіть будь-яку позначку — цей електрод слугуватиме катодом.

4. Зважте електрод із позначкою з точністю до 10 мг і знову закріпіть електрод у тримачі.

5. Складіть електричне коло за схемою на рис. 2.

6. Занурте електроди в розчин купрум(ІІ) сульфату, замкніть ключ і за допомогою реостата встановіть силу струму в колі не більше 1 А. Зафіксуйте час початку електролізу.

7. Здійснюйте електроліз протягом 15 хв, увесь час слідкуючи за показом амперметра та підтримуючи за допомогою реостата силу струму в колі незмінною. © shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

ua

8. Після закінчення часу, відведеного для електролізу, розімкніть коло, вийміть електрод із шаром міді з тримача, дуже обережно промокніть його серветкою та зважте. Сила Час Маса катода Маса міді, що Електрохімічний мг струму електролізу на початок виділилася після еквівалент k, Кл I, А t, с Δm, мг досліду m₀, досліду m, г г 0,5 900 75,20 75,47 270 0,60

Іt

0,5 ⋅ 900

la. in.

Опрацювання результатів експерименту 1. Визначте масу міді, що виділилася на катоді: Δm = m − m₀. Результат подайте в міліграмах. Δm = m – m0 = 75,47 − 75,20 = 0,27 г = 270 мг 𝚫𝐦 2. Знайдіть значення електрохімічного еквівалента міді: k = . Результат І𝐭 округліть до двох значущих цифр. Δm 270 мг k= = = 0,60 . Кл

Аналіз експерименту та його результатів Проаналізуйте експеримент і його результати. Зробіть висновок, у якому зазначте: 1) яке явище ви досліджували: явище електролізу водного розчину купрум(ІІ) сульфату.

2) які фізичні величини вимірювали: силу струму, час електролізу, масу катода до досліду і після досліду.

3) чи збіглося виміряне значення електрохімічного еквівалента міді з табличним: ні.

4) у чому, на вашу думку, причина розбіжності: похибка зважування та зміна сили струму під час досліду,. § 4. Електричний струм у газах

sh

ko

Сторінка 39 Контрольні запитання 1. Чому за звичайних умов газ не проводить електричний струм? За звичайних умов газ складається з електрично нейтральних частинок (атомів і молекул). У ньому майже немає вільних заряджених частинок (електронів і йонів), які могли б переносити заряд. Тому газ є діелектриком і не проводить електричний струм.

2. Який газ називають йонізованим? Йонізованим називають газ, у якому є вільні електрони та позитивні і негативні йони. Такий газ може проводити електричний струм.

3. Що таке йонізація? Процес утворення позитивних і негативних йонів та вільних електронів із молекул (атомів) газу.

4. Який розряд у газі називають несамостійним? Газовий розряд, який відбувається тільки за наявності зовнішнього йонізатора/ 5. Чому після закінчення дії йонізатора несамостійний газовий розряд швидко припиняється? Після припинення дії йонізатора в газі перестають утворюватися нові заряджені частинки. При цьому відбувається рекомбінація — електрони з’єднуються з © shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

ua

позитивними йонами і утворюються нейтральні частинки. Через це кількість вільних електронів і йонів швидко зменшується, і газ перестає проводити струм.

6. Дайте означення самостійного газового розряду. Газовий розряд, який відбувається без дії зовнішнього йонізатора.

7. Опишіть механізм ударної йонізації. Під дією електричного поля електрони в газі розганяються і набувають великої швидкості. Якщо електрон стикається з атомом або молекулою і має достатню енергію, він може вибити з неї ще один електрон. У результаті утворюються нові заряджені частинки: один позитивний йон і ще один електрон. Цей процес повторюється багато разів, кількість електронів швидко зростає, і виникає електронна лавина.

la. in.

Вправа № 4 1. В електричному полі, створеному двома різнойменно зарядженими пластинами (рис. 1), міститься йонізований газ. Перенесіть рисунок до зошита. Зобразіть силові лінії електричного поля між пластинами. Покажіть напрямок руху електронів і йонів. Яким буде рух нейтральних частинок? Силові лінії електричного поля:

sh

ko

Напрямок руху електронів і йонів:

Яким буде рух нейтральних частинок: Нейтральні частинки не мають заряду, тому на них електричне поле не діє, а вони лише здійснюють хаотичний рух.

2. Чому, на вашу думку, швидке збільшення кількості вільних електронів під час самостійного газового розряду назвали лавиною (див. заставку до § 4)? Під час самостійного газового розряду електрони, рухаючись у електричному полі, набувають великої швидкості і вибивають нові електрони з атомів газу. © shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

sh

ko

la. in.

ua

У результаті кількість електронів починає дуже швидко зростати, тому що кожен новий електрон також може вибивати інші електрони. Цей процес нагадує лавину, яка стрімко збільшується, тому його і називають електронною лавиною.

3. Чому в разі охолодження газів їхня провідність падає? При охолодженні газу зменшується швидкість руху частинок і їхня енергія. Через це електрони рідше вибиваються з атомів, тобто зменшується кількість іонів і вільних електронів. Отже, газ гірше проводить струм.

4. Чим йонізація газів відрізняється від електролітичної дисоціації? Йонізація — це утворення йонів із нейтральних частинок газу, а електролітична дисоціація — це розпад речовини на йони у розчині.

5. Що спільного і в чому різниця між електричним струмом у газах, рідинах і металах? Спільне: Електричний струм у всіх середовищах — це напрямлений рух заряджених частинок. У кожному випадку струм виникає під дією електричного поля і можливий тільки за наявності вільних носіїв заряду. Відмінне: – У металах струм створюють вільні електрони, і при цьому не відбувається хімічних змін.

– У рідинах (електролітах) струм створюють іони, і під час проходження струму відбуваються хімічні реакції (електроліз).

– У газах струм можливий тільки після йонізації і переноситься електронами та йонами. Також відрізняється вплив температури: – у металах опір зростає; – у електролітах і газах провідність зазвичай збільшується.

6. Цікавим прикладом несамостійного газового розряду є газовий розряд у плазмовій кулі (рис. 2). Розріджений газ у кулі йонізується електричним струмом дуже високої частоти. Якщо кулі торкнутися рукою, то промені притягуються до руки. Дізнайтеся, чому це відбувається, що є спільним між цим явищем і роботою сенсорного екрана, хто був винахідником плазмової кулі та ін.

Коли людина торкається кулі, її тіло проводить електричне поле і змінює розподіл електричних сил усередині кулі. У результаті розряди (світні «промені») концентруються біля місця дотику, тому здається, що вони «притягуються» до руки. Це явище подібне до роботи сенсорного екрана, тому що і там, і там використовується вплив людського тіла на електричне поле. Плазмову кулю винайшов Нікола Тесла. § 5. Види самостійних газових розрядів

Сторінка 45 © shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

ko

la. in.

ua

Контрольні запитання 1. Назвіть основні види самостійних газових розрядів.

– іскровий розряд; – коронний розряд; – дуговий розряд; – тліючий розряд.

2. Наведіть приклади іскрового газового розряду. За яких умов він виникає?

– блискавка під час грози; – іскра при знятті синтетичного одягу; – іскра між зарядженими провідниками. Іскровий розряд виникає за атмосферного тиску і великої напруги між електродами, коли електричне поле стає достатньо сильним для пробою газу.

3. Назвіть основні правила безпеки, яких необхідно дотримуватися під час грози.

– не можна стояти під високими поодинокими деревами; – не можна перебувати біля водойм і купатися; – у полі не можна стояти на повний зріст — потрібно присісти; – у лісі не ховатися під найвищими деревами; – у машині потрібно зачинити вікна і двері; – не можна запускати повітряного змія.

4. Що являє собою коронний розряд? Коронний розряд — це самостійний газовий розряд, який виникає біля гострих виступів провідників у сильному електричному полі.

5. Які особливості дугового розряду забезпечили його широке застосування?

– дуже висока температура (до кількох тисяч градусів); – яскраве світіння; – велика кількість енергії, що виділяється.

6. За яких умов виникає тліючий розряд? Де його використовують? Тліючий розряд виникає за низького тиску газу та невеликої напруги між електродами. Використовується у: – лампах денного світла; – рекламних вивісках (неонових трубках); – газових лазерах.

sh

Сторінка 46 Вправа № 5 1. Який вид самостійного газового розряду зображено на фото? Яке природне явище має такий самий вигляд?

Це слабке світіння біля гострих частин провідників. Це характерно для коронного розряду. Подібне явище в природі — це «вогні святого Ельма», які бувають біля щогл кораблів або верхівок дерев під час грози. © shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

sh

ko

la. in.

ua

2. Самостійний газовий розряд якого виду допомагає запобігти удару блискавки? Як це відбувається? Це коронний розряд. Він виникає на кінці блискавковідводу. У результаті заряд поступово «стікáє» в повітря, зменшуючи напруженість електричного поля.

3. Який вид самостійного газового розряду описав давньоримський філософ і поет Луцій Анней Сенека (4 р. до н. е. — 65 р.), говорячи, що перед грозою «зорі ніби сходять із неба та сідають на щогли кораблів»? Це відповідає коронному розряду. Це є «вогні святого Ельма», які виникають під час грози біля гострих предметів.

4. Чому однією з умов виникнення тліючого газового розряду є низький тиск? За низького тиску відстань між частинками газу збільшується, тому електрони рідше стикаються з атомами. Завдяки цьому електрони встигають розігнатися електричним полем і набрати достатню енергію для йонізації під час зіткнення. Якби тиск був великий, електрони часто стикалися б з частинками і не встигали б набрати потрібну енергію.

5. Чому під час дугового газового розряду вугільні електроди із часом зменшуються в розмірах, при цьому анод зменшується швидше? Температура дуже висока (тисячі градусів), тому електроди нагріваються і поступово випаровуються або руйнуються. Анод зменшується швидше, тому що на нього падають електрони з великою швидкістю і енергією, що спричиняє сильніше нагрівання.

6. Дізнайтеся, як було доведено, що блискавка має електричну природу; які вчені першими дослідили природу блискавки. Найвідоміший дослід провів американський учений Бенджамін Франклін. Під час грози він запустив повітряного змія з металевим провідником і ключем. У момент, коли грозова хмара була над ним, на ключі з’явилися іскри. Це довело, що в хмарах є електричні заряди, а блискавка — це електричний розряд.

7. Скориставшись додатковими джерелами інформації, наведіть кілька прикладів шкідливої дії блискавки. Які правила поведінки під час грози ви додали б до поданого в параграфі переліку? Шкідлива дія блискавки: – виникнення пожеж; – ураження людей і тварин; – пошкодження будівель і техніки; – вихід з ладу електромереж; – знищення дерев. Додаткові правила безпеки: – не користуватися електроприладами під час грози; – уникати металевих предметів; – не стояти на відкритих підвищеннях; – не користуватися телефоном на відкритій місцевості; – триматися подалі від ліній електропередач. § 6. Електричний струм у вакуумі

Сторінка 50 Контрольні запитання 1. Що являє собою електричний струм у вакуумі? © shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

la. in.

ua

Напрямлений рух вільних електронів, отриманих у результаті електронної емісії.

2. У чому полягає явище термоелектронної емісії? Процес випромінювання електронів нагрітими тілами.

3. За якої умови електрон може залишити поверхню провідника? Тоді, коли він отримує достатню енергію, щоб подолати сили притягання з боку позитивних йонів (наприклад, при нагріванні металу).

4. Чому за відсутності електричного поля електрони, що вилетіли з металу, залишаються біля поверхні, утворюючи електронну хмару? Після вилітання електрони притягуються назад до металу силами кулонівського притягання з боку позитивних йонів. Тому вони не відлітають далеко, а накопичуються біля поверхні, утворюючи електронну хмару.

5. Чому вакуумний діод має однобічну провідність? Коли катод під’єднаний до негативного полюса, а анод — до позитивного, електрони рухаються від катода до анода — струм є. Якщо підключити навпаки, електрони не можуть перейти від анода до катода, тому струму немає.

ko

Вправа № 6 1. Чому для того, щоб розігнати електрони до величезних швидкостей, необхідно створити глибокий вакуум? У повітрі або газі електрони часто стикаються з атомами і молекулами, через що втрачають енергію і не можуть розігнатися до великих швидкостей. У вакуумі майже немає частинок, тому електрони рухаються без перешкод і можуть набрати дуже велику швидкість під дією електричного поля.

2. На рис. 1 зображений електровакуумний пристрій. Який електрод у цьому пристрої слугує катодом, який — анодом? Чому, якщо підігрівати анод, а не катод, то електричний струм у пристрої не виникне?

sh

Катод — це електрод, який нагрівають, і з якого вилітають електрони. Це «-». Анод — це електрод, до якого ці електрони рухаються. Це «+». Якщо нагрівати анод, а не катод, то електрони не будуть вилітати в потрібному напрямку, і між електродами не виникне потоку електронів.

3. Свого часу однобічну провідність вакуумного діода використовували в радіотехніці для перетворення змінного струму на пульсуючий (рис. 2, а). Якщо подавати на діод змінну напругу (графік її залежності від часу подано на рис. 2, б), то графік залежності сили струму від часу матиме вигляд, зображений на рис. 2, в. Поясніть, чому.

© shkola.in.ua

ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

la. in.

Вакуумний діод має однобічну провідність. Це означає, що він пропускає струм тільки тоді, коли катод з’єднаний з негативним полюсом, а анод — з позитивним. Коли на діод подають змінну напругу: – в одну півхвилю анод стає позитивним відносно катода, тому електрони летять від катода до анода і струм у колі є; – в іншу півхвилю анод стає негативним, електрони відштовхуються від нього, тому струму немає. Тому діод пропускає тільки кожну другу півхвилю змінної напруги. Через це змінний струм перетворюється на пульсуючий.

4. Сьогодні замість вакуумних діодів здебільшого використовують напівпровідникові. Але вакуумні діоди все ще застосовують у деяких спеціалізованих галузях техніки. Дізнайтеся, у яких.

– у рентгенівських трубках, де потрібен потік швидких електронів; – у високочастотній техніці (радіоапаратура, передавачі); – у вакуумних електронних приладах (електронні лампи); – у деяких вимірювальних приладах, де потрібна висока точність; – у спеціальній техніці, що працює в умовах високих температур або сильного випромінювання. Вакуумні діоди добре працюють у складних умовах, де напівпровідники можуть виходити з ладу.

sh

ko

§ 7. Електричний струм у напівпровідниках. Власна провідність напівпровідників Сторінка 55 Контрольні запитання 1. Чим напівпровідники відрізняються від металів? Тим, що мають значно менше вільних заряджених частинок. У металах дуже багато вільних електронів, тому вони добре проводять струм. А в напівпровідниках їх набагато менше, тому їх провідність слабша. Також у металах при підвищенні температури опір збільшується, а у напівпровідниках, навпаки, опір зменшується, бо з’являється більше вільних носіїв заряду.

2. Як у чистих напівпровідниках з’являються вільні електрони? У чистому напівпровіднику електрони входять до складу ковалентних зв’язків між атомами. Але деякі електрони можуть отримати енергію (наприклад, через нагрівання) і розірвати цей зв’язок. Після цього електрон стає вільним і може рухатися по кристалу.

3. Поясніть механізм діркової провідності. Коли електрон залишає своє місце в ковалентному зв’язку, утворюється дірка — місце без електрона, яке має позитивний заряд. Інші електрони можуть переходити на це місце, і тоді дірка ніби переміщується по кристалу. Таким чином, рух дірок виглядає як рух позитивних зарядів.

4. Чим зумовлена власна провідність напівпровідників? Наявністю однакової кількості вільних електронів і дірок. © shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

la. in.

ua

5. На якій властивості напівпровідників ґрунтується дія термісторів? Де їх застосовують? На залежності провідності напівпровідників від температури. При підвищенні температури кількість вільних носіїв збільшується, тому опір зменшується. Термістори застосовують: – для вимірювання температури; – у системах захисту електричних приладів; – у пристроях контролю температури.

6. На якій властивості напівпровідників ґрунтується дія фоторезисторів? Де їх застосовують? На залежності провідності напівпровідників від освітленості. При освітленні кількість вільних електронів і дірок збільшується, тому опір зменшується. Фоторезистори застосовують: – для вимірювання освітленості; – у системах сигналізації та автоматики; – для керування освітленням.

Вправа № 7 1. Виберіть речовини, які мають електронно-діркову провідність: б) германій; д) кремній.

2. Установіть відповідність між середовищем (1–3) і графіком залежності опору середовища від температури (А–Г):

sh

ko

1 Метали - Б 2 Розчини електролітів - Г 3 Напівпровідники - А 3. Чому внаслідок зменшення освітленості опір фоторезистора збільшується, адже до цього він був освітлений і в ньому з’явилося багато вільних електронів і дірок? Фоторезистор працює на основі залежності провідності напівпровідника від освітленості. Коли на нього падає світло, у напівпровіднику з’являється більше вільних електронів і дірок, тому провідність зростає, а опір зменшується. Коли освітленість зменшується, кількість вільних носіїв заряду стає меншою. Через це провідність погіршується, а опір, навпаки, збільшується.

4. Дізнайтеся, як застосовують фоторезистори в космічній галузі.

– для визначення положення Сонця (орієнтація супутників); – у системах керування сонячними панелями; – у приладах для вимірювання освітленості в космосі; – у автоматичних системах, що реагують на світло. § 8. Домішкова провідність напівпровідників. Електронно-дірковий перехід Сторінка 61 Контрольні запитання © shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

la. in.

ua

1. Як і чому зміниться опір чистого напівпровідника, якщо додати домішку? Його опір зменшиться. Це відбувається тому, що домішки додають у кристал додаткові вільні носії заряду — електрони або дірки. Через збільшення кількості носіїв струму провідність зростає, а опір, відповідно, зменшується.

2. Яку домішку називають донорною? Домішки, атоми яких відносно легко віддають електрони.

3. Яку домішку потрібно ввести, щоб отримати напівпровідник p-типу? Акцепторну.

4. Які властивості має ділянка контакту двох напівпровідників із різними типами провідності? Як називають цю ділянку?

– струм добре проходить в одному напрямку; – у протилежному напрямку майже не проходить. Ця ділянка називається електронно-дірковий перехід (p-n перехід).

5. Що таке напівпровідниковий діод? Наведіть його позначення на електричній схемі. Напівпровідниковий діод — напівпровідниковий пристрій, у внутрішній будові якого сформований один p-n перехід. Позначення:

ko

Вправа № 8 1. Які з наведених тверджень є істинними? А Напівпровідник з акцепторною домішкою є напівпровідником p-типу. В Опір p-n-переходу залежить від напрямку струму.

2. На рис. 1 наведено схему прямого ввімкнення напівпровідника з p-n переходом у коло. Якою є полярність під’єднання джерела струму до клем А і В?

sh

3. Визначте загальну силу струму в ділянці кола (рис. 2), якщо напруга між точками А і В дорівнює 16 В. Діод вважайте ідеальним. Якою буде сила струму, якщо змінити полярність під’єднання джерела струму?

© shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

Дано: U = 16 В R1 = 4 Ом R2 = 1 Ом R3 = 3 Ом Знайти: І-? Ізм - ?

Розв’язок: R2,3 = 1 + 3 = 4 Ом 4⋅4 16 R= = = 2 Ом 4+4 8 𝑈 16

la. in.

ua

𝐼= = =8A R 2 Якщо змінити полярність джерела – обидва діоди будуть ввімкнені у зворотному напрямку, а ідеальний діод у зворотному ввімкненні струм не пропускає. Тому: Ізм = 0 Відповідь: Загальна сила струму в колі дорівнює 8 А. Після зміни полярності джерела струм у колі буде 0 А.

4. Електричне коло (рис. 3) складається з п’яти однакових резисторів опором 2 Ом, двох ідеальних діодів і джерела струму. Визначте загальний опір кола до і після зміни полярності під’єднання джерела струму.

Розв’язок: Діод Д2 увімкнений прямо; Діод Д1 увімкнений зворотно.

R12 = 2 + 2 = 4 Ом 2⋅2 R35 = = 1 Ом 2+2 R = R12 + R35 = 4 + 1 = 5 Ом Після зміни полярності: Діод Д2 буде увімкнений зворотно; Діод Д1 - прямо.

R5 = 2 Ом R12 = 2 + 2 = 4 Ом 4⋅2 4 R1,2,4 = = Ом

sh

ko

Дано: R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = 2 Ом Знайти: R-?

Rзм - ?

6

4+2 3 4 10

Rзм = + = = 3,3 Ом 3 3 3 Відповідь: До зміни полярності загальний опір кола дорівнює 5 Ом. Після зміни полярності загальний опір дорівнює 3,3 Ом.

5. У червні 2015 р. сонячна енергія вперше випередила інші джерела енергії в Євросоюзі. Вона забезпечила 22,1 % споживання, випередивши атомну енергетику. Дізнайтеся, яке відношення має сонячна енергетика до напівпровідників.

© shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

Сонячна енергетика безпосередньо пов’язана з напівпровідниками, тому що сонячні батареї виготовляють із напівпровідникових матеріалів (найчастіше кремнію). А ще сонячні батареї працюють на основі p-n переходу, який створює електричний струм під дією світла.

ua

Сторінка 62

sh

ko

la. in.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3 Тема: Дослідження електричного опору кола з напівпровідниковим діодом. Мета: дослідити особливості роботи напівпровідникового діода в колі постійного струму, переконатися на досліді, що діод переважно пропускає струм тільки в одному напрямку. Обладнання: напівпровідниковий діод малої потужності на підставці; джерело постійного струму (4–6 В); вольтметр; амперметр; повзунковий реостат (0–15 Ом) із трьома виводами; ключ; з’єднувальні проводи. Експеримент 1. Складіть електричне коло за схемою на рис. 2.

2. Переміщуючи повзунок реостата, поступово збільшуйте напругу на діоді (щоразу приблизно на 0,1 В), почавши з мінімально можливого значення. Щоразу знімайте покази приладів і заносьте їх до таблиці. Напруга U, В 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Сила прямого струму Iпр, А 0 0 0,01 0,03 0,08 0,15 0,25 3. Змініть полярність під’єднання джерела живлення, а відповідно, і амперметра та переконайтеся, що в цьому випадку стрілка амперметра майже не відхиляється. Це дійсно так. Опрацювання результатів експерименту За результатами експерименту побудуйте графік залежності сили струму, що проходить через діод, від поданої на діод напруги для прямого ввімкнення діода.

Аналіз експерименту та його результатів Проаналізувавши експеримент і його результати, зробіть висновок, у якому зазначте: 1. роботу якого пристрою ви досліджували: напівпровідникового діода в електричному колі постійного струму.

© shkola.in.ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

ua

2. чи однаково цей пристрій проводить електричний струм в обох напрямках: ні, при зворотному ввімкненні — струм практично відсутній.

3. чи є лінійною залежність сили струму в пристрої від поданої на нього напруги: ні, при малих напругах струм майже не проходить, а після певного значення напруги різко зростає. Сторінка 66

la. in.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМООЦІНЮВАННЯ ДО РОЗДІЛУ 1 Група результатів 1. Проводимо дослідження природи 1.

(1 бал.) Фото якого газового розряду подано на рис. 1?

А Коронного.

2.

(2 бали) Щоб визначити маркування напівпровідникового діода, учениця склала електричне коло (рис. 2). Після замикання кола міліамперметр показав наявність струму. Яку провідність має ділянка діода, позначена смужкою?

ko

Б Переважно електронну.

3.

(3 бали) Для проведення дослідження зібрали установку (рис. 3).

sh

1) Які прилади та пристрої позначено на рисунку цифрами?

1 - термометр, 2 - нагрівник, 3 - мультиметр, 4 - штатив.

2) Яке дослідження проводили? досліджували залежність опору металів від температури; 3) Як зміняться результати дослідження, якщо замість мідного дроту використати чистий напівпровідник? опір мідного дроту зі збільшенням температури збільшується, опір напівпровідника із зростанням температури зменшуватиметься.

4.

(6 балів) На рис. 4 наведено схему електричного кола, до складу якого входять дві електролітичні ванни з розчинами електролітів. © shkola.in.ua

ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

la. in.

1. Які частинки є вільними носіями заряду в розчинах електролітів? Негативні та позитивні йони; 2. Які електроди слугують катодами, а які — анодами?

1, 3 — катоди; 2, 4 — аноди; 3. Як за відсутності амперметра з’ясувати, чи крізь розчин електроліту йде електричний струм? На катодах накопичуватиметься метал; біля анодів з’являтимуться бульбашки газу; 4. Якою є маса речовини, що виділилася на катоді ванни 1, якщо електроліз тривав 1 год? Що це за речовина?

832 мг, мідь.

Група результатів 2. Здійснюємо пошук та опрацьовуємо інформацію 5.

(2 бали) Установіть відповідність між видом газового розряду (1–4) та його схематичним зображенням (А–Г).

ko

1 Коронний – А 2 Іскровий – Г 3 Тліючий – Б 4 Дуговий – В 6.

(2 бали) Установіть відповідність між електричним пристроєм (1–4) та його умовним позначенням на електричних схемах (А–Д).

sh

1 Вакуумний діод – Д 2 Напівпровідниковий діод – В 3 Фоторезистор – Г 4 Терморезистор – А 7.

(2 бали) За відповідною таблицею установіть електрохімічний еквівалент міді, яким ви скористаєтесь, визначаючи масу міді, що виділиться на катоді внаслідок електролізу купрум(І) ціаніду (CuCN).

0,66 мг/Кл.

8.

(3 бали) На якому електроді (див. рис. 4) під час електролізу виділяється більше металу? Який це метал? На катоді 3, срібло.

9.

(3 бали) За графіком залежності опору металевого провідника від температури (рис. 5) визначте температурний коефіцієнт опору металу. © shkola.in.ua

ua

https://shkola.in.ua/2195-hdz-fizyka-9-klas-bar-iakhtar.html

0,0033 К⁻¹

sh

ko

la. in.

Група результатів 3. Усвідомлюємо закономірності природи 10. (2 бали) Установіть відповідність між видом самостійного газового розряду (1– 4) і назвою пристрою (А–Д).

1 Дуговий розряд - Д Зварювальний апарат 2 Іскровий розряд - Б Запальна свічка 3 Коронний розряд - А Блискавковідвід 4 Тліючий розряд - В Газорозрядна лампа 11. (2 бали) Під час сріблення виробу протягом 1 год на катоді виділилося 2 г срібла. Якою приблизно була сила струму в процесі сріблення?

0,5 А.

12. (4 бали) Сила струму у вольфрамовій нитці лампи розжарення в момент увімкнення у 12,5 разу перевищує силу робочого струму.

1) Як змінюється опір нитки розжарення під час нагрівання? Увесь час збільшується; 2) Обчисліть температуру нитки розжарення лампи в робочому стані, якщо в момент увімкнення її температура становить 20 °С.

2550 °С.

13. (4 бали) Сила струму в ділянці кола, що містить діод Д₁ (рис. 6), — 0,5 А. Якою буде загальна сила струму в колі, якщо змінити полярність під’єднання джерела струму? Напруга на ділянці не змінюється, опори резисторів однакові, діоди ідеальні.

Iзаг = 1 А.

© shkola.in.ua