Номер 3, страница 28 - гдз по физике 11 класс тетрадь для лабораторных работ Парфентьева

Лабораторная работа № 5. Определение максимальной мощности химической и солнечной батарей - номер 3, страница 28.

Условие.

3. Порядок выполнения работы

3.1. Соберите схему с химической батареей (S) (рис. 14).

Примечание: при измерениях токов, близких току короткого замыкания, старайтесь максимально сокращать время измерений во избежание полного разряда батареи. Результаты измерений запишите в таблицу 5.1.

Рис. 14

Рис. 15

Таблица 5.1. Результаты измерений (химический источник)

№ опыта	U, В	I, А	N, Вт
1
2
3
4
5

3.2. Соберите схему с солнечным элементом (рис. 15).

Проведите измерения тока и напряжения с различными нагрузочными сопротивлениями.

Таблица 5.2. Результаты измерений (солнечная батарея)

№ опыта	U, В	I, А	N, Вт
1
2
3
4
5

Решение.

3.1. Для выполнения данного пункта лабораторной работы необходимо собрать электрическую цепь, схема которой представлена на рис. 14. Эта цепь включает в себя химический источник тока (батарею) S, амперметр A, реостат (используемый как переменное нагрузочное сопротивление) и вольтметр V.

Порядок действий:

1. Собрать электрическую цепь, соединив последовательно источник тока S, амперметр A и реостат. Соблюдайте полярность при подключении амперметра.

2. Подключить вольтметр V параллельно клеммам реостата для измерения напряжения на нагрузке. Соблюдайте полярность при подключении вольтметра.

3. Перемещая ползунок реостата, изменять сопротивление внешней цепи. Рекомендуется провести 5 измерений, изменяя сопротивление от максимального значения к минимальному.

4. Для каждого из пяти положений ползунка реостата записать показания амперметра (сила тока I) и вольтметра (напряжение U) в соответствующие столбцы таблицы 5.1.

5. При малых значениях сопротивления реостата ток в цепи будет велик (близок к току короткого замыкания). Чтобы избежать быстрой разрядки батареи, измерения в этом режиме следует проводить максимально быстро.

6. После снятия показаний для каждого опыта необходимо рассчитать мощность N, выделяемую на нагрузке.

Дано:

Примерные результаты измерений напряжения U и силы тока I для пяти опытов:

№ опыта	U, В	I, А
1	1,40	0,20
2	1,25	0,50
3	1,13	0,75
4	0,75	1,50
5	0,50	2,00

Найти:

Мощность N, выделяемую на нагрузке, для каждого опыта.

Решение:

Мощность, выделяемая на внешней нагрузке, вычисляется по формуле электрической мощности:

$N = U \cdot I$

где $U$ – напряжение на нагрузке в Вольтах (В), а $I$ – сила тока в цепи в Амперах (А). Мощность $N$ измеряется в Ваттах (Вт).

Рассчитаем мощность для каждого из пяти опытов:

1. $N_1 = 1,40 \text{ В} \cdot 0,20 \text{ А} = 0,28 \text{ Вт}$

2. $N_2 = 1,25 \text{ В} \cdot 0,50 \text{ А} = 0,63 \text{ Вт}$

3. $N_3 = 1,13 \text{ В} \cdot 0,75 \text{ А} \approx 0,85 \text{ Вт}$

4. $N_4 = 0,75 \text{ В} \cdot 1,50 \text{ А} = 1,13 \text{ Вт}$

5. $N_5 = 0,50 \text{ В} \cdot 2,00 \text{ А} = 1,00 \text{ Вт}$

Занесем вычисленные значения мощности в последний столбец таблицы 5.1.

Ответ:

Порядок выполнения работы и методика расчетов описаны выше. Ниже представлена заполненная таблица 5.1 с примерными данными измерений и расчетов.

Таблица 5.1. Результаты измерений (химический источник)

№ опыта	U, В	I, А	N, Вт
1	1,40	0,20	0,28
2	1,25	0,50	0,63
3	1,13	0,75	0,85
4	0,75	1,50	1,13
5	0,50	2,00	1,00

3.2. В этой части работы исследуются характеристики солнечного элемента. Для этого собирается схема, показанная на рис. 15, которая отличается от предыдущей только источником тока — вместо химической батареи используется солнечный элемент.

Порядок действий:

1. Собрать электрическую цепь согласно рис. 15. Убедитесь, что рабочая поверхность солнечного элемента хорошо и равномерно освещена.

2. Как и в предыдущем задании, используя реостат, установите 5 различных значений сопротивления нагрузки.

3. Для каждого значения нагрузки измерьте силу тока I и напряжение U с помощью амперметра и вольтметра соответственно.

4. Занесите полученные результаты измерений в таблицу 5.2.

5. Для каждого опыта рассчитайте мощность N, выделяемую на нагрузке.

Дано:

Примерные результаты измерений напряжения U и силы тока I для пяти опытов с солнечной батареей:

№ опыта	U, В	I, А
1	0,55	0,020
2	0,50	0,050
3	0,45	0,080
4	0,30	0,090
5	0,10	0,098

Найти:

Мощность N, выделяемую на нагрузке, для каждого опыта.

Решение:

Расчет мощности производится по той же формуле:

$N = U \cdot I$

Рассчитаем мощность для каждого опыта:

1. $N_1 = 0,55 \text{ В} \cdot 0,020 \text{ А} = 0,011 \text{ Вт}$

2. $N_2 = 0,50 \text{ В} \cdot 0,050 \text{ А} = 0,025 \text{ Вт}$

3. $N_3 = 0,45 \text{ В} \cdot 0,080 \text{ А} = 0,036 \text{ Вт}$

4. $N_4 = 0,30 \text{ В} \cdot 0,090 \text{ А} = 0,027 \text{ Вт}$

5. $N_5 = 0,10 \text{ В} \cdot 0,098 \text{ А} = 0,0098 \approx 0,010 \text{ Вт}$

Занесем вычисленные значения мощности в последний столбец таблицы 5.2.

Ответ:

Порядок выполнения работы и методика расчетов описаны выше. Ниже представлена заполненная таблица 5.2 с примерными данными измерений и расчетов.

Таблица 5.2. Результаты измерений (солнечная батарея)

№ опыта	U, В	I, А	N, Вт
1	0,55	0,020	0,011
2	0,50	0,050	0,025
3	0,45	0,080	0,036
4	0,30	0,090	0,027
5	0,10	0,098	0,010