Номер 12, страница 201, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Лабораторные работы - номер 12, страница 201.

Условие.

12. Мощность тока в проводниках при последовательном и параллельном соединении¹⁾

Цель работы: сравнить значения мощности тока в двух проводниках при их последовательном и параллельном соединении.

Оборудование: источник тока²⁾, амперметр, вольтметр, два резистора³⁾, ключ, соединительные провода.

Подготовка к работе

1. Изучите описание работы.

*2. Запишите в тетради вывод всех формул, используемых в работе (§ 41).

Содержание работы

Чтобы сравнивать значения мощности тока в двух последовательно соединённых проводниках, используют формулу

$P = I^2R$,

а чтобы сравнивать значения мощности тока в двух параллельно соединённых проводниках, используют формулу

$P = \frac{U^2}{R}$.

Ход работы

Задание 1. Сравнение значений мощности тока в проводниках при их последовательном соединении

• Соберите электрическую цепь (рис. 4).

• Руководствуясь описанием работы и используя предоставленное оборудование, измерьте величины, необходимые для нахождения мощности тока в двух последовательно соединённых резисторах. Запишите результаты измерений в таблицу, заголовок которой приведён ниже.

Рис. 4

$\text{I}$, А | $R_1$, Ом | $P_1$, Вт | $R_2$, Ом | $P_2$, Вт | $R_1/R_2$ | $P_1/P_2$

• Вычислите значения мощности тока в резисторах и сравните отношение значений мощности и сопротивлений резисторов. Сделайте вывод и запишите его.

Задание 2. Сравнение значений мощности тока в проводниках при их параллельном соединении

• Соберите электрическую цепь (рис. 5).

Рис. 5

• Руководствуясь описанием работы и используя предоставленное оборудование, измерьте величины, необходимые для определения мощности тока в двух параллельно соединённых резисторах. Запишите результаты измерений в таблицу, заголовок которой приведён ниже.

$\text{U}$, В | $R_1$, Ом | $P_1$, Вт | $R_2$, Ом | $P_2$, Вт | $R_1/R_2$ | $P_1/P_2$

• Вычислите значения мощности тока в резисторах и сравните отношение значений мощности и сопротивлений резисторов. Сделайте вывод и запишите его.

Решение 2.

Задание 1. Сравнение значений мощности тока в проводниках при их последовательном соединении

Цель этого задания — сравнить мощность тока в двух последовательно соединенных проводниках. Для этого используется формула для мощности $P = I^2R$.

При последовательном соединении проводников с сопротивлениями $R_1$ и $R_2$ (рис. 4) сила тока $\text{I}$ в них одинакова, так как цепь не имеет разветвлений: $I_1 = I_2 = I$.

Мощность тока, выделяемая на первом проводнике, рассчитывается как:

$P_1 = I^2 R_1$

Мощность тока, выделяемая на втором проводнике, рассчитывается как:

$P_2 = I^2 R_2$

Чтобы сравнить мощности, найдем их отношение. Для этого разделим выражение для $P_1$ на выражение для $P_2$:

$\frac{P_1}{P_2} = \frac{I^2 R_1}{I^2 R_2} = \frac{R_1}{R_2}$

Из полученного соотношения видно, что отношение мощностей равно отношению сопротивлений.

Вывод: При последовательном соединении проводников мощность тока, выделяемая на каждом из них, прямо пропорциональна их сопротивлению. Это означает, что на проводнике с большим сопротивлением выделяется большая мощность.

Ответ: Отношение мощностей тока в последовательно соединенных проводниках равно отношению их сопротивлений: $\frac{P_1}{P_2} = \frac{R_1}{R_2}$. Мощность больше на проводнике с большим сопротивлением.

Задание 2. Сравнение значений мощности тока в проводниках при их параллельном соединении

Цель этого задания — сравнить мощность тока в двух параллельно соединенных проводниках. Для этого используется формула для мощности $P = \frac{U^2}{R}$.

При параллельном соединении проводников с сопротивлениями $R_1$ и $R_2$ (рис. 5) напряжение $\text{U}$ на их концах одинаково: $U_1 = U_2 = U$.

Мощность тока, выделяемая на первом проводнике, рассчитывается как:

$P_1 = \frac{U^2}{R_1}$

Мощность тока, выделяемая на втором проводнике, рассчитывается как:

$P_2 = \frac{U^2}{R_2}$

Чтобы сравнить мощности, найдем их отношение. Для этого разделим выражение для $P_1$ на выражение для $P_2$:

$\frac{P_1}{P_2} = \frac{U^2 / R_1}{U^2 / R_2} = \frac{U^2}{R_1} \cdot \frac{R_2}{U^2} = \frac{R_2}{R_1}$

Из полученного соотношения видно, что отношение мощностей обратно пропорционально отношению сопротивлений.

Вывод: При параллельном соединении проводников мощность тока, выделяемая на каждом из них, обратно пропорциональна их сопротивлению. Это означает, что на проводнике с меньшим сопротивлением выделяется большая мощность.

Ответ: Отношение мощностей тока в параллельно соединенных проводниках обратно пропорционально отношению их сопротивлений: $\frac{P_1}{P_2} = \frac{R_2}{R_1}$. Мощность больше на проводнике с меньшим сопротивлением.