Номер №5, страница 290 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Лабораторные работы - номер №5, страница 290.

Условие.

Лабораторная работа 5

ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА РАЗЛИЧНЫХ УЧАСТКАХ ЦЕПИ

Цель работы: измерить напряжение на различных участках цепи при последовательном соединении проводников и установить соотношение для напряжений на отдельных проводниках и на всём участке цепи.

Оборудование: источник питания, вольтметр, лампочка на подставке, резистор, ключ, соединительные провода.

Указания к выполнению работы

1. Рассмотрите вольтметр. Обратите внимание на знаки «+» и «–» у его зажимов. Определите цену деления прибора.

2. Соберите цепь, последовательно соединив источник питания, ключ, лампочку и резистор.

3. Измерьте напряжение $U_1$ на лампочке. Для этого присоедините к зажимам вольтметра два провода, после чего наконечниками этих проводов прикоснитесь к зажимам лампочки. Начертите в тетради шкалу вольтметра со стрелкой, указывающей соответствующее напряжение. Показание вольтметра запишите в тетрадь.

4. Измерьте напряжение $U_2$ на резисторе. Для этого наконечниками проводов, присоединённых к вольтметру, прикоснитесь к зажимам резистора. Снова начертите в тетради шкалу вольтметра, но с новым положением стрелки. Показание вольтметра запишите в тетрадь.

5. Измерьте общее напряжение $\text{U}$ на участке цепи, состоящем из лампочки и резистора. Изобразите шкалу вольтметра в этом опыте.

6. Начертите в тетради схемы цепи, соответствующие заданиям 3, 4 и 5.

7. Вычислите сумму напряжений $U_1 + U_2$ и сравните её с общим напряжением $\text{U}$, которое было измерено ранее.

8. Сделайте вывод, ответив на вопросы:

1) Из чего состоит собранная вами электрическая цепь?

2) На каких участках цепи вы измеряли напряжение?

3) Как связаны между собой сумма напряжений на лампе и резисторе с напряжением на участке цепи, состоящем из последовательно соединённых лампочки и резистора?

4) Как объяснить полученный результат?

Решение.

1) Из чего состоит собранная вами электрическая цепь?

Собранная электрическая цепь состоит из источника питания, ключа, лампочки и резистора. Все эти элементы соединены последовательно с помощью соединительных проводов.

Ответ: Электрическая цепь состоит из последовательно соединенных источника питания, ключа, лампочки и резистора.

2) На каких участках цепи вы измеряли напряжение?

В ходе лабораторной работы напряжение измерялось на трех участках цепи: на зажимах лампочки (напряжение $U_1$), на зажимах резистора (напряжение $U_2$) и на общем участке цепи, состоящем из последовательно соединенных лампочки и резистора (общее напряжение $\text{U}$).

Ответ: Напряжение измерялось на лампочке, на резисторе и на общем участке, включающем последовательно соединенные лампочку и резистор.

3) Как связаны между собой сумма напряжений на лампе и резисторе с напряжением на участке цепи, состоящем из последовательно соединённых лампочки и резистора?

Сумма напряжений на отдельных элементах (лампе и резисторе) при их последовательном соединении равна общему напряжению на всем этом участке. Продемонстрируем это на примере гипотетических результатов измерений, полученных в ходе работы.

Дано:

Измеренное напряжение на лампочке $U_1 = 1,5$ В.

Измеренное напряжение на резисторе $U_2 = 3,0$ В.

Измеренное общее напряжение на участке с лампочкой и резистором $U = 4,5$ В.

Найти:

Сравнить сумму напряжений $U_1 + U_2$ с общим напряжением $\text{U}$.

Решение:

Вычислим сумму напряжений на лампочке и резисторе:

$U_{сумм} = U_1 + U_2 = 1,5 \text{ В} + 3,0 \text{ В} = 4,5 \text{ В}$

Теперь сравним полученное значение с измеренным общим напряжением на участке:

$U_{сумм} = 4,5 \text{ В}$

$U = 4,5 \text{ В}$

Результаты совпадают: $U_{сумм} = U$. В реальном эксперименте значения могут незначительно отличаться из-за погрешности измерений, но будут очень близки.

Ответ: Сумма напряжений на лампе и резисторе равна напряжению на участке цепи, состоящем из последовательно соединённых лампочки и резистора, что выражается формулой $U = U_1 + U_2$.

4) Как объяснить полученный результат?

Полученный результат является следствием законов для последовательного соединения проводников. При последовательном соединении общее напряжение на концах всего участка цепи равно сумме напряжений на его отдельных частях. Это связано с работой электрического поля: работа по перемещению заряда через весь участок цепи складывается из работ по перемещению этого же заряда через каждый элемент участка. Поскольку напряжение определяется как работа, совершаемая полем при перемещении единичного положительного заряда ($U = A/q$), то и общее напряжение равно сумме напряжений на отдельных проводниках.

Ответ: Результат объясняется закономерностью для последовательного соединения проводников: общее напряжение на участке цепи равно сумме напряжений на отдельных проводниках, входящих в этот участок ($U_{общ} = U_1 + U_2 + ... + U_n$).