Левая сторона, страница 31 - гдз по физике 8 класс самостоятельные работы Генденштейн, Орлов

Самостоятельная работа 4. Закон Ома для участка цепи. Вариант 5 - страница 31.

Условие.

Левая сторона

Оборудование: амперметр; вольтметр; резистор № 1; источник тока; провода; выключатель; реостат.

1. Соберите электрическую цепь по схеме, представленной на рисунке. До замыкания ключа покажите цепь учителю. Измерьте силу тока в резисторе при таком положении движка реостата, когда его сопротивление наименьшее. Измерьте напряжение на резисторе и рассчитайте его сопротивление.

Результаты: _________.

2*. С помощью реостата уменьшите силу тока в цепи. Повторите измерение сопротивления резистора при другой силе тока, сделайте вывод и объясните результат.

Результаты: _________.

Решение.

Для выполнения данного задания необходимо собрать электрическую цепь в соответствии со схемой, представленной на рисунке. Цепь включает в себя последовательно соединенные источник тока, выключатель, реостат, резистор №1 и амперметр. Вольтметр подключается параллельно к резистору №1 для измерения напряжения на нем.

Согласно инструкции, перед замыканием ключа необходимо установить движок реостата в положение, при котором его сопротивление наименьшее. В идеальном случае это сопротивление равно нулю. После сборки и проверки цепи учителем, замыкаем ключ и фиксируем показания измерительных приборов.

Допустим, в результате измерений были получены следующие значения:

Дано:

Показание амперметра: $I_1 = 1.5$ А

Показание вольтметра: $U_1 = 3.0$ В

Найти:

Сопротивление резистора $R_1$.

Решение:

Для нахождения сопротивления резистора воспользуемся законом Ома для участка цепи, который гласит, что сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению: $I = U/R$.

Выразим из этой формулы сопротивление: $R = U/I$

Подставим в формулу измеренные значения силы тока и напряжения: $R_1 = U_1 / I_1 = 3.0 \text{ В} / 1.5 \text{ А} = 2.0 \text{ Ом}$

Результаты: При наименьшем сопротивлении реостата сила тока в резисторе составила $I_1 = 1.5$ А, а напряжение на нем $U_1 = 3.0$ В. Рассчитанное сопротивление резистора $R_1 = 2.0$ Ом.

Ответ: $R_1 = 2.0$ Ом.

2*. Теперь необходимо уменьшить силу тока в цепи с помощью реостата. Для этого следует увеличить сопротивление реостата, передвигая его движок. Увеличение общего сопротивления цепи, согласно закону Ома для полной цепи ($I = \mathcal{E} / (R_{общ} + r)$), приведет к уменьшению силы тока.

Установим новое положение движка реостата и проведем повторные измерения. Допустим, мы добились уменьшения силы тока и получили следующие показания приборов:

Дано:

Показание амперметра: $I_2 = 1.0$ А

Показание вольтметра: $U_2 = 2.0$ В

Найти:

Сопротивление резистора $R_2$.

Решение:

Аналогично первому пункту, рассчитаем сопротивление резистора по закону Ома для участка цепи, используя новые измеренные значения: $R_2 = U_2 / I_2 = 2.0 \text{ В} / 1.0 \text{ А} = 2.0 \text{ Ом}$

Результаты: При силе тока $I_2 = 1.0$ А, напряжение на резисторе составило $U_2 = 2.0$ В. Рассчитанное сопротивление резистора $R_2 = 2.0$ Ом.

Вывод и объяснение: Сравнивая результаты двух экспериментов, мы видим, что рассчитанные значения сопротивления резистора совпадают: $R_1 = R_2 = 2.0$ Ом. Это подтверждает, что электрическое сопротивление данного проводника (резистора) является его постоянной физической характеристикой. Оно зависит от материала, длины и площади поперечного сечения проводника, но не зависит от силы протекающего через него тока или приложенного к нему напряжения (в условиях, когда температура проводника остается практически неизменной). Незначительные расхождения в значениях, которые могут быть получены в реальном эксперименте, как правило, обусловлены погрешностями измерений.

Ответ: $R_2 = 2.0$ Ом. Сопротивление резистора не изменилось при уменьшении силы тока, так как сопротивление является постоянной характеристикой для данного проводника.