Правая сторона, страница 39 - гдз по физике 8 класс самостоятельные работы Генденштейн, Орлов

Самостоятельная работа 5. Электрические цепи. Вариант 5 - страница 39.

Условие.

Правая сторона

Оборудование: амперметр; вольтметр; источник тока; резистор; лампочка; провода; ключ.

1. Соберите электрическую цепь, содержащую последовательно со-единённые резистор и лампочку. До замыкания ключа покажите цепь учителю. Измерьте напряжение на резисторе и на лампочке, а также общее напряжение на них. Сравните результаты и сделайте выводы.

Схема электрической цепи: _________.

Результаты: _________.

2*. Определите общее сопротивление резистора и лампочки.

Результаты: _________.

Решение.

Соберите электрическую цепь, содержащую последовательно соединённые резистор и лампочку. До замыкания ключа покажите цепь учителю. Измерьте напряжение на резисторе и на лампочке, а также общее напряжение на них. Сравните результаты и сделайте выводы.

Для выполнения задания необходимо собрать электрическую цепь из источника тока, ключа, амперметра, резистора и лампочки, соединенных последовательно. Последовательное соединение означает, что все элементы цепи включаются друг за другом, так что конец одного элемента соединяется с началом следующего, образуя единый контур для протекания тока.

Амперметр включается в цепь последовательно для измерения силы тока, которая одинакова на всех участках такой цепи.

Схема электрической цепи:

После сборки цепи производятся измерения. Для измерения напряжения вольтметр подключается параллельно к тому участку цепи, напряжение на котором необходимо измерить.

1. Для измерения напряжения на резисторе ($U_R$), щупы вольтметра подключаются к клеммам резистора.

2. Для измерения напряжения на лампочке ($U_L$), щупы вольтметра подключаются к клеммам лампочки.

3. Для измерения общего напряжения ($U_{общ}$), щупы вольтметра подключаются к клеммам участка цепи, содержащего и резистор, и лампочку.

Результаты:

Поскольку провести реальный эксперимент невозможно, приведем гипотетические, но физически корректные результаты измерений:

Сила тока в цепи, измеренная амперметром: $I = 0.3 \text{ А}$.

Напряжение на резисторе: $U_R = 1.5 \text{ В}$.

Напряжение на лампочке: $U_L = 3.0 \text{ В}$.

Общее напряжение на резисторе и лампочке: $U_{общ} = 4.5 \text{ В}$.

Сравнение результатов и выводы:

Сравним сумму напряжений на отдельных элементах с общим напряжением на участке цепи, содержащем эти элементы:

$U_R + U_L = 1.5 \text{ В} + 3.0 \text{ В} = 4.5 \text{ В}$.

Полученная сумма $4.5 \text{ В}$ в пределах погрешности измерений равна общему напряжению $U_{общ} = 4.5 \text{ В}$.

Вывод: При последовательном соединении проводников (в данном случае резистора и лампочки) общее напряжение на всём участке цепи равно сумме напряжений на его отдельных частях.

Ответ: Схема цепи представлена на рисунке. Результаты измерений подтверждают, что при последовательном соединении общее напряжение на участке цепи равно сумме напряжений на отдельных элементах этого участка: $U_{общ} = U_R + U_L$.

2*. Определите общее сопротивление резистора и лампочки.

Общее сопротивление $R_{общ}$ можно определить, используя закон Ома для участка цепи. Для этого нам понадобятся измеренные значения общего напряжения $U_{общ}$ и силы тока $\text{I}$.

Дано:

$U_{общ} = 4.5 \text{ В}$

$I = 0.3 \text{ А}$

Найти:

$R_{общ}$ - ?

Решение:

Согласно закону Ома для участка цепи, сопротивление $\text{R}$ вычисляется по формуле: $R = \frac{U}{I}$.

Применим эту формулу для нахождения общего сопротивления резистора и лампочки, используя общие значения напряжения и тока:

$R_{общ} = \frac{U_{общ}}{I}$

Подставим числовые значения из наших измерений:

$R_{общ} = \frac{4.5 \text{ В}}{0.3 \text{ А}} = 15 \text{ Ом}$

Также можно проверить этот результат, вычислив сопротивление каждого элемента по отдельности и сложив их, так как при последовательном соединении общее сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных проводников: $R_{общ} = R_R + R_L$.

Сопротивление резистора: $R_R = \frac{U_R}{I} = \frac{1.5 \text{ В}}{0.3 \text{ А}} = 5 \text{ Ом}$.

Сопротивление лампочки: $R_L = \frac{U_L}{I} = \frac{3.0 \text{ В}}{0.3 \text{ А}} = 10 \text{ Ом}$.

Общее сопротивление: $R_{общ} = R_R + R_L = 5 \text{ Ом} + 10 \text{ Ом} = 15 \text{ Ом}$.

Результаты, полученные двумя способами, совпадают, что подтверждает корректность измерений и расчетов.

Ответ: 15 Ом.