Номер 5, страница 30 - гдз по физике 11 класс тетрадь для лабораторных работ Парфентьева

Лабораторная работа № 5. Определение максимальной мощности химической и солнечной батарей - номер 5, страница 30.

Условие.

5. Погрешности измерений

Рассчитайте погрешность измерений мощности как

$ \varepsilon = \frac{\Delta N}{N} = \frac{\Delta I}{I} + \frac{\Delta U}{U} $

где, $ \Delta U $— цена деления вольтметра, $ \Delta I $ — цена деления амперметра. Заполните таблицу погрешностей для измерений мощности двух источников.

Таблица 5.4

№ опыта | $

где, $\Delta U$— цена деления вольтметра, $\Delta I$ — цена деления амперметра. Заполните таблицу погрешностей для измерений мощности двух источников.

Таблица 5.4

№ опыта | $ \Delta U/U $ | $ | $ \Delta I/I $ | $ | $ \varepsilon $ | $ | $\Delta N = \varepsilon N_{max}$

Хим. батарея | | | |

Солн. элемент | — | | | —

Решение.

Данная задача требует для своего решения числовых данных, полученных в ходе лабораторной работы (измеренные значения напряжения $U$ и силы тока $I$ для каждого источника, цена деления приборов $ΔU$ и $ΔI$, а также максимальное значение мощности $N_{max}$). Поскольку эти данные отсутствуют, будет представлен подробный алгоритм расчетов и общий вид заполненной таблицы.

Дано:

Формула для расчета относительной погрешности измерения мощности:

$ε = \frac{ΔN}{N} = \frac{ΔI}{I} + \frac{ΔU}{U}$

Формула для расчета абсолютной погрешности измерения мощности:

$ΔN = ε \cdot N_{max}$

ΔU — цена деления вольтметра, В.

ΔI — цена деления амперметра, А.

$N_{max}$ — максимальное значение мощности, полученное в эксперименте, Вт.

Найти:

Рассчитать значения для столбцов $\frac{ΔU}{U}$, $\frac{ΔI}{I}$, $ε$, $ΔN = εN_{max}$ и заполнить таблицу для двух источников: химической батареи и солнечного элемента.

Решение:

Расчеты производятся для каждого источника отдельно, используя соответствующие экспериментальные данные.

Хим. батарея

Для расчетов используются значения напряжения $U_{бат}$ и силы тока $I_{бат}$, полученные в эксперименте для химической батареи (обычно в точке максимальной мощности).

1. Вычисляем относительную погрешность измерения напряжения. Для этого цену деления вольтметра $ΔU$ делим на измеренное напряжение $U_{бат}$. Это значение заносим в столбец $ΔU/U$.

   $\frac{ΔU}{U_{бат}}$

2. Вычисляем относительную погрешность измерения силы тока. Для этого цену деления амперметра $ΔI$ делим на измеренную силу тока $I_{бат}$. Это значение заносим в столбец $ΔI/I$.

   $\frac{ΔI}{I_{бат}}$

3. Вычисляем относительную погрешность измерения мощности $ε_{бат}$ путем сложения относительных погрешностей, найденных в предыдущих шагах. Результат заносим в столбец $ε$.

   $ε_{бат} = \frac{ΔU}{U_{бат}} + \frac{ΔI}{I_{бат}}$

4. Вычисляем абсолютную погрешность измерения мощности $ΔN_{бат}$. Для этого умножаем полученную относительную погрешность $ε_{бат}$ на максимальное значение мощности $N_{max}$, определенное в ходе эксперимента. Результат заносим в столбец $ΔN$.

   $ΔN_{бат} = ε_{бат} \cdot N_{max} = (\frac{ΔU}{U_{бат}} + \frac{ΔI}{I_{бат}}) \cdot N_{max}$

Ответ: В ячейки таблицы для строки "Хим. батарея" необходимо вписать числовые результаты вычислений, выполненных по приведенным выше формулам с использованием ваших экспериментальных данных.

Солн. элемент

Аналогично, для расчетов используются значения напряжения $U_{солн}$ и силы тока $I_{солн}$, полученные для солнечного элемента (обычно в точке его максимальной мощности).

1. Вычисляем относительную погрешность измерения напряжения.

   $\frac{ΔU}{U_{солн}}$

2. Вычисляем относительную погрешность измерения силы тока.

   $\frac{ΔI}{I_{солн}}$

3. Вычисляем относительную погрешность измерения мощности $ε_{солн}$.

   $ε_{солн} = \frac{ΔU}{U_{солн}} + \frac{ΔI}{I_{солн}}$

4. Вычисляем абсолютную погрешность измерения мощности $ΔN_{солн}$.

   $ΔN_{солн} = ε_{солн} \cdot N_{max} = (\frac{ΔU}{U_{солн}} + \frac{ΔI}{I_{солн}}) \cdot N_{max}$

Ответ: В ячейки таблицы для строки "Солн. элемент" необходимо вписать числовые результаты вычислений, выполненных по приведенным выше формулам с использованием ваших экспериментальных данных.

Итоговая таблица, заполненная в общем виде с использованием расчетных формул, выглядит следующим образом:

№ опыта	$ΔU/U$	$ΔI/I$	$ε$	$ΔN = εN_{max}$
Хим. батарея	$\frac{ΔU}{U_{бат}}$	$\frac{ΔI}{I_{бат}}$	$\frac{ΔU}{U_{бат}} + \frac{ΔI}{I_{бат}}$	$(\frac{ΔU}{U_{бат}} + \frac{ΔI}{I_{бат}}) \cdot N_{max}$
Солн. элемент	$\frac{ΔU}{U_{солн}}$	$\frac{ΔI}{I_{солн}}$	$\frac{ΔU}{U_{солн}} + \frac{ΔI}{I_{солн}}$	$(\frac{ΔU}{U_{солн}} + \frac{ΔI}{I_{солн}}) \cdot N_{max}$