Номер №6, страница 291 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Лабораторные работы - номер №6, страница 291.

Условие.

Лабораторная работа 6

РЕГУЛИРОВАНИЕ СИЛЫ ТОКА РЕОСТАТОМ И ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ АМПЕРМЕТРА И ВОЛЬТМЕТРА

Цель работы: научиться регулировать силу тока в цепи с помощью реостата и определять сопротивление реостата при различных значениях силы тока.

Оборудование: источник питания, реостат, резистор, амперметр, вольтметр, ключ, соединительные провода.

Указания к выполнению работы

1. Рассмотрите реостат. Установите, при каком положении ползунка сопротивление реостата имеет наибольшее и наименьшее значения.

2. Соберите цепь, соединив последовательно источник питания, амперметр, реостат, резистор и ключ. К зажимам реостата присоедините вольтметр.

3. Изобразите в тетради схему цепи.

4. Плавно перемещая ползунок, измерьте силу тока и напряжение в трёх его различных положениях. Рассчитайте сопротивление реостата в каждом из трёх опытов. Перенесите таблицу в тетрадь. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

5. Сделайте вывод, ответив на вопросы:

1) Как можно регулировать силу тока в цепи с помощью реостата?

2) Чему равны сопротивления реостата в каждом из трёх опытов?

3) Какая связь между сопротивлением участка цепи и силой тока в ней обнаруживается в проведённых вами опытах?

4) Согласуется ли полученный вами результат с законом Ома?

№ п/п	Положение ползунка	I, A	U, В	R, Ом
1
2
3

Решение.

1) Как можно регулировать силу тока в цепи с помощью реостата?

Реостат — это резистор, сопротивление которого можно плавно изменять. Сопротивление проводника определяется формулой $R = \rho \frac{L}{S}$, где $\rho$ — удельное сопротивление материала, $\text{L}$ — длина проводника, $\text{S}$ — площадь его поперечного сечения. В реостате, перемещая ползунок, изменяют длину участка проволоки, по которому протекает ток. Таким образом, изменяется его сопротивление.
Согласно закону Ома для полной цепи, сила тока $\text{I}$ определяется как $I = \frac{\mathcal{E}}{R_{внеш} + r}$, где $\mathcal{E}$ — ЭДС источника, $R_{внеш}$ — сопротивление внешней цепи, а $\text{r}$ — внутреннее сопротивление источника. Сопротивление реостата является частью внешнего сопротивления. Изменяя сопротивление реостата, мы изменяем общее сопротивление цепи.
- При увеличении сопротивления реостата (увеличении длины $\text{L}$) общее сопротивление цепи возрастает, и сила тока уменьшается.
- При уменьшении сопротивления реостата (уменьшении длины $\text{L}$) общее сопротивление цепи уменьшается, и сила тока возрастает.
Следовательно, перемещая ползунок реостата, можно плавно регулировать силу тока в электрической цепи.

Ответ: Силу тока в цепи можно регулировать путем изменения сопротивления реостата при помощи его ползунка. Увеличение сопротивления реостата ведет к уменьшению силы тока, а уменьшение сопротивления — к увеличению силы тока.

2) Чему равны сопротивления реостата в каждом из трёх опытов?

Сопротивление реостата для каждого положения ползунка можно вычислить, используя закон Ома для участка цепи. По этому закону, сопротивление $\text{R}$ равно отношению напряжения $\text{U}$ на этом участке к силе тока $\text{I}$, протекающего через него:$R = \frac{U}{I}$.
Для каждого из трёх опытов, необходимо подставить измеренные значения силы тока ($\text{I}$) и напряжения ($\text{U}$) в эту формулу:
- Сопротивление в первом опыте: $R_1 = \frac{U_1}{I_1}$.
- Сопротивление во втором опыте: $R_2 = \frac{U_2}{I_2}$.
- Сопротивление в третьем опыте: $R_3 = \frac{U_3}{I_3}$.
Здесь $I_1, U_1, I_2, U_2, I_3, U_3$ — это показания амперметра и вольтметра, снятые в ходе трёх опытов и занесённые в таблицу.

Ответ: Сопротивления реостата в каждом из трёх опытов вычисляются по формулам $R_1 = \frac{U_1}{I_1}$, $R_2 = \frac{U_2}{I_2}$ и $R_3 = \frac{U_3}{I_3}$, где $\text{U}$ и $\text{I}$ — соответствующие измеренные значения напряжения и силы тока.

3) Какая связь между сопротивлением участка цепи и силой тока в ней обнаруживается в проведённых вами опытах?

В ходе проведения опытов устанавливается, что при увеличении сопротивления реостата (что соответствует увеличению сопротивления всего участка цепи, если считать, что вольтметр подключен к реостату) сила тока в цепи уменьшается. Наоборот, при уменьшении сопротивления реостата сила тока в цепи возрастает. Это наблюдение свидетельствует об обратно пропорциональной зависимости между силой тока и сопротивлением.
Математически, согласно закону Ома для полной цепи ($I = \frac{\mathcal{E}}{R_{полн}}$), при постоянной ЭДС источника ($\mathcal{E} = const$) сила тока $\text{I}$ обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи $R_{полн}$. Поскольку мы изменяем только сопротивление реостата, то изменение $R_{полн}$ происходит за счет него, что и приводит к изменению силы тока.

Ответ: В проведённых опытах обнаруживается обратно пропорциональная зависимость: чем больше сопротивление участка цепи, тем меньше сила тока в ней, и наоборот.

4) Согласуется ли полученный вами результат с законом Ома?

Да, полученные результаты полностью согласуются с законом Ома. Закон Ома для участка цепи гласит, что сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению ($I = \frac{U}{R}$).
В эксперименте мы изменяем сопротивление $\text{R}$ и наблюдаем, как изменяется сила тока $\text{I}$. Экспериментальное наблюдение, что увеличение сопротивления приводит к уменьшению силы тока (при практически постоянном напряжении источника), является прямым подтверждением закона Ома. Кроме того, расчёт сопротивления по формуле $R = \frac{U}{I}$ для каждого отдельного измерения основан непосредственно на этом законе.
Таким образом, вся логика проведения лабораторной работы и анализ её результатов построены на законе Ома и подтверждают его справедливость.

Ответ: Да, полученный результат согласуется с законом Ома, так как экспериментально подтверждается обратно пропорциональная зависимость силы тока от сопротивления при постоянном напряжении источника питания.