Лабораторная работа № 9, страница 88, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 6. Характеристики электрических цепей. Параграф 69. Лабораторные и исследовательские работы. Лабораторные работы - страница 88.

Условие.

Лабораторная работа № 9

Регулирование силы тока реостатом

Цель работы

Научиться включать в цепь реостат и с его помощью регулировать силу тока в цепи.

Оборудование и материалы

Источник электрического тока (батарейка), реостат, амперметр, вольтметр, ключ, соединительные провода.

Правила работы с реостатом

Ползунок реостата нельзя ставить в такое положение, при котором сопротивление реостата будет равным нулю, поскольку сила тока в цепи может оказаться очень большой. Это приведёт к порче амперметра.

Ход работы

• Внимательно рассмотрите реостат и установите, при каком положении ползунка сопротивление реостата наибольшее, а при каком — наименьшее.

• Соберите электрическую цепь, состоящую из источника электрического тока, ключа, реостата и амперметра, соединённых последовательно.

• Начертите схему электрической цепи.

• Установите ползунок реостата так, чтобы его сопротивление было максимальным, и замкните цепь.

• Измерьте силу тока $\text{I}$ и напряжение $\text{U}$ на реостате.

• Передвигая ползунок реостата, уменьшите его сопротивление. Измерьте силу тока и напряжение.

• Повторите измерения силы тока и напряжения на реостате несколько раз, перемещая ползунок реостата.

• Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу в своей тетради.

Номер опыта	$I, А$	$U, В$	$R, Ом$

• Используя закон Ома, вычислите сопротивление $\text{R}$ реостата в каждом опыте.

• Установите, как меняется при перемещении ползунка сопротивление реостата: плавно или небольшими скачками.

• Установите, на какой максимально допустимый ток рассчитан данный реостат и каково наибольшее сопротивление его обмотки.

• Сделайте вывод.

Решение.

Внимательно рассмотрите реостат и установите, при каком положении ползунка сопротивление реостата наибольшее, а при каком — наименьшее.

Сопротивление реостата зависит от длины проволочной обмотки, по которой проходит электрический ток. Для регулировки силы тока реостат подключают в цепь с помощью одной из клемм на конце обмотки и клеммы, соединенной с ползунком.

• Наибольшее сопротивление достигается, когда ползунок находится в крайнем положении, противоположном от подключенной клеммы обмотки. В этом случае ток проходит через всю длину обмотки.
• Наименьшее сопротивление (близкое к нулю) достигается, когда ползунок находится максимально близко к подключенной клемме обмотки. В этом случае длина проволоки, через которую течет ток, минимальна.

Ответ: Сопротивление реостата наибольшее, когда ток проходит через всю его обмотку, и наименьшее, когда ползунок находится у подключенного к цепи вывода обмотки.

Соберите электрическую цепь, состоящую из источника электрического тока, ключа, реостата и амперметра, соединённых последовательно. Начертите схему электрической цепи.

Электрическая цепь собирается из последовательно соединенных источника тока, ключа, амперметра и реостата. Вольтметр для измерения напряжения на реостате подключается к его клеммам параллельно.

Схема электрической цепи:

Ответ: Схема собрана и начерчена.

Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу в своей тетради.

Ниже представлены примерные результаты измерений, которые могли бы быть получены в ходе выполнения работы, и соответствующие вычисления.

Номер опыта	I, А	U, В	R, Ом
1	0.41	4.1	10.0
2	0.75	3.75	5.0
3	1.5	3.0	2.0

Ответ: Таблица с результатами измерений и вычислений заполнена.

Используя закон Ома, вычислите сопротивление R реостата в каждом опыте.

Дано:

Данные из таблицы для трех опытов:
Опыт 1: $I_1 = 0.41 \, \text{А}$, $U_1 = 4.1 \, \text{В}$
Опыт 2: $I_2 = 0.75 \, \text{А}$, $U_2 = 3.75 \, \text{В}$
Опыт 3: $I_3 = 1.5 \, \text{А}$, $U_3 = 3.0 \, \text{В}$

Найти:

$R_1, R_2, R_3$ - сопротивление реостата в каждом опыте.

Решение:

Сопротивление вычисляется по закону Ома для участка цепи: $R = \frac{U}{I}$.
Для опыта 1:
$R_1 = \frac{U_1}{I_1} = \frac{4.1 \, \text{В}}{0.41 \, \text{А}} = 10.0 \, \text{Ом}$
Для опыта 2:
$R_2 = \frac{U_2}{I_2} = \frac{3.75 \, \text{В}}{0.75 \, \text{А}} = 5.0 \, \text{Ом}$
Для опыта 3:
$R_3 = \frac{U_3}{I_3} = \frac{3.0 \, \text{В}}{1.5 \, \text{А}} = 2.0 \, \text{Ом}$
Результаты вычислений занесены в последний столбец таблицы.

Ответ: Сопротивление реостата в опытах равно 10.0 Ом, 5.0 Ом и 2.0 Ом соответственно.

Установите, как меняется при перемещении ползунка сопротивление реостата: плавно или небольшими скачками.

При плавном перемещении ползунка вдоль обмотки реостата его сопротивление также изменяется плавно, так как непрерывно изменяется длина участка проволоки, по которому протекает ток.

Ответ: Сопротивление реостата при перемещении ползунка меняется плавно.

Установите, на какой максимально допустимый ток рассчитан данный реостат и каково наибольшее сопротивление его обмотки.

Максимально допустимый ток и номинальное (наибольшее) сопротивление являются паспортными данными реостата и обычно указываются на его корпусе. Для школьных лабораторных реостатов типичные значения могут быть, например: наибольшее сопротивление 10 Ом и максимально допустимая сила тока 2 А. В нашем примере наибольшее измеренное сопротивление (10.0 Ом) соответствует максимальному сопротивлению реостата, а максимальная сила тока в опытах (1.5 А) не превышает допустимое значение.

Ответ: Максимально допустимый ток и наибольшее сопротивление указаны на корпусе прибора (например, 2 А и 10 Ом).

Сделайте вывод.

В ходе выполнения лабораторной работы была собрана электрическая цепь с реостатом, и было продемонстрировано его использование для регулирования силы тока. Установлено, что при перемещении ползунка реостата изменяется его сопротивление, что, в свою очередь, приводит к изменению силы тока во всей цепи. Эксперимент подтверждает закон Ома: при увеличении сопротивления реостата сила тока в цепи уменьшается, а при уменьшении сопротивления — увеличивается. Таким образом, реостат является эффективным устройством для плавного изменения силы тока в электрической цепи.

Ответ: Реостат позволяет плавно регулировать силу тока в цепи путем изменения его сопротивления. Сила тока в цепи обратно пропорциональна ее полному сопротивлению.