Левая сторона, страница 45 - гдз по физике 8 класс самостоятельные работы Генденштейн, Орлов

Самостоятельная работа 6. Работа и мощность электрического тока. Вариант 5 - страница 45.

Условие.

Выполните экспериментальное задание.

Левая сторона

Оборудование: два резистора с разным сопротивлением1, помеченные значками «1» и «2»; вольтметр; источник тока; провода; ключ.

1. Соберите электрическую цепь, содержащую последовательно соединённые резисторы. Измерьте напряжение на резисторах и сделайте вывод, в каком из резисторов мощность тока больше.

Схема электрической цепи: _________.

Результаты: _________.

2*. Рассчитайте отношение $\frac{Q_1}{Q_2}$ значений количества теплоты, выделяемого каждым из резисторов за одно и то же время.

Результаты: _________.

Решение.

Соберите электрическую цепь, содержащую последовательно соединённые резисторы. Измерьте напряжение на резисторах и сделайте вывод, в каком из резисторов мощность тока больше.

Схема электрической цепи:

Результаты:

1. Собираем электрическую цепь согласно схеме, последовательно соединив источник тока, ключ и два резистора $R_1$ и $R_2$.

2. При помощи вольтметра, подключая его параллельно каждому из резисторов, измеряем напряжение на первом резисторе ($U_1$) и на втором ($U_2$).

3. При последовательном соединении сила тока $\text{I}$ во всех участках цепи одинакова: $I_1 = I_2 = I$.

4. Мощность тока на каждом резисторе вычисляется по формуле $P = UI$. Таким образом, $P_1 = U_1 I$ и $P_2 = U_2 I$.

5. Согласно закону Ома, $U = IR$. Следовательно, $U_1 = I R_1$ и $U_2 = I R_2$. Из этого следует, что на резисторе с большим сопротивлением будет большее падение напряжения. Например, если $R_1 > R_2$, то и $U_1 > U_2$.

6. Сравнивая мощности $P_1$ и $P_2$, мы видим, что поскольку сила тока $\text{I}$ одинакова, мощность будет больше на том резисторе, где больше напряжение. А напряжение, в свою очередь, больше на резисторе с большим сопротивлением.

Вывод: При последовательном соединении мощность тока больше в том резисторе, сопротивление которого больше.

Ответ: Мощность тока больше в резисторе с большим электрическим сопротивлением.

2*. Рассчитайте отношение $\frac{Q_1}{Q_2}$ значений количества теплоты, выделяемого каждым из резисторов за одно и то же время.

Результаты:

Дано:

Два резистора с сопротивлениями $R_1$ и $R_2$.
Тип соединения: последовательное.
Время прохождения тока: $t_1 = t_2 = t$.

Найти:

$\frac{Q_1}{Q_2}$ - ?

Решение:

Количество теплоты, выделяемое в проводнике с током, определяется законом Джоуля-Ленца: $Q = I^2 R t$.

Запишем эту формулу для каждого из резисторов:
$Q_1 = I_1^2 R_1 t_1$
$Q_2 = I_2^2 R_2 t_2$

По условию задачи, резисторы соединены последовательно. При последовательном соединении сила тока во всех участках цепи одинакова: $I_1 = I_2 = I$.

Также по условию, время прохождения тока одинаково для обоих резисторов: $t_1 = t_2 = t$.

Теперь найдем отношение количества теплоты $\frac{Q_1}{Q_2}$, подставив в формулу значения с учетом условий:

$\frac{Q_1}{Q_2} = \frac{I^2 R_1 t}{I^2 R_2 t}$

Сократим одинаковые множители $I^2$ и $\text{t}$ в числителе и знаменателе:

$\frac{Q_1}{Q_2} = \frac{R_1}{R_2}$

Таким образом, отношение количеств теплоты, выделяемых на резисторах при их последовательном соединении, равно отношению их сопротивлений.

Ответ: $\frac{Q_1}{Q_2} = \frac{R_1}{R_2}$