Номер 7, страница 198 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Лабораторные работы - номер 7, страница 198.

Условие.

7. Исследование с помощью амперметра электрической цепи с последовательным соединением проводников

Цель работы: 1) измерить силу тока в различных участках электрической цепи при последовательном соединении проводников; 2) определить абсолютную погрешность прямого измерения силы тока в цепи.

Средства измерения и материалы: источник тока, две спирали из набора сопротивлений (1 и 2 Ом), амперметр, ключ замыкания, соединительные провода.

Гипотеза исследования

При последовательном соединении проводников в электрической цепи сила тока во всех участках цепи одинакова.

Конкретизируйте гипотезу, учитывая, что:

а) две спирали соединены последовательно;

б) в цепи установился стационарный режим (не изменяющийся с течением времени электрический ток).

Порядок выполнения работы

1. Нарисуйте схему цепи с последовательным соединением источника тока, двух спиралей, амперметра, ключа и соединительных проводов.

2. Соберите цепь из источника тока, двух спиралей, амперметра, ключа замыкания и соединительных проводов. Амперметр включите между двумя спиралями (сборку цепи проверяет учитель).

3. Измерьте силу тока $I_1$ в цепи. Результат запишите в таблицу.

4. Разомкните цепь. Включите амперметр в другое место цепи, например между источником тока и спиралью.

5. Измерьте силу тока $I_2$ в цепи. Результат запишите в таблицу.

6. Определите абсолютную погрешность $\Delta I$ измерения силы тока, учитывая, что абсолютная инструментальная погрешность составляет $\Delta_И I = 0,08$ А.

7. Запишите в таблицу результаты измерения силы тока с учётом абсолютной погрешности измерения ($I = I_{изм} + \Delta I$).

Сила тока $I_{изм}$, А	Абсолютная погрешность $\Delta I$ измерения силы тока, А	Значение силы тока $\text{I}$ с учётом абсолютной погрешности измерения, А
$I_1$
$I_2$

8. Сделайте вывод о том, подтвердилась или не подтвердилась гипотеза исследования.

Решение.

Цель работы: 1) измерить силу тока в различных участках электрической цепи при последовательном соединении проводников; 2) определить абсолютную погрешность прямого измерения силы тока в цепи.

Гипотеза исследования: При последовательном соединении проводников в электрической цепи сила тока во всех участках цепи одинакова.

Конкретизированная гипотеза: В электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных источника тока, ключа и двух спиралей, сила тока, измеренная в разных участках цепи (например, между двумя спиралями и между источником тока и спиралью), будет одинаковой в пределах погрешности измерений.

Дано:

Абсолютная инструментальная погрешность амперметра $\Delta_i I = 0,08 \text{ А}$.

Найти:

Силу тока $I_1$ и $I_2$ в разных участках цепи и сравнить их с учётом погрешности.

Решение:

1. Нарисуйте схему цепи с последовательным соединением источника тока, двух спиралей, амперметра, ключа и соединительных проводов.

Схема электрической цепи представляет собой один замкнутый контур, в который последовательно включены: источник постоянного тока, ключ, спираль (резистор) $R_1$, амперметр (для измерения $I_1$), спираль (резистор) $R_2$. Для измерения $I_2$ амперметр включается в другое место, например, между источником тока и ключом.

Ответ: Схемы нарисованы (подразумевается выполнение на бумаге).

2. Соберите цепь из источника тока, двух спиралей, амперметра, ключа замыкания и соединительных проводов. Амперметр включите между двумя спиралями.

Цепь собрана согласно схеме. Все элементы соединены последовательно. Амперметр включен в разрыв цепи между двумя спиралями с соблюдением полярности.

Ответ: Цепь собрана.

3. Измерьте силу тока $I_1$ в цепи. Результат запишите в таблицу.

После замыкания ключа было проведено измерение. Полученное значение: $I_{1, \text{изм}} = 0.52 \text{ А}$.

Ответ: $I_{1, \text{изм}} = 0.52 \text{ А}$.

4. Разомкните цепь. Включите амперметр в другое место цепи, например между источником тока и спиралью.

Цепь была разомкнута, и амперметр был переключен в разрыв цепи между источником тока и первой спиралью.

Ответ: Амперметр переключен в другую точку цепи.

5. Измерьте силу тока $I_2$ в цепи. Результат запишите в таблицу.

После замыкания ключа было проведено повторное измерение. Полученное значение: $I_{2, \text{изм}} = 0.50 \text{ А}$.

Ответ: $I_{2, \text{изм}} = 0.50 \text{ А}$.

6. Определите абсолютную погрешность $\Delta I$ измерения силы тока, учитывая, что абсолютная инструментальная погрешность составляет $\Delta_i I = 0,08 \text{ А}$.

Абсолютная погрешность прямого измерения принимается равной инструментальной погрешности прибора. Следовательно, $\Delta I = \Delta_i I = 0.08 \text{ А}$ для обоих измерений.

Ответ: $\Delta I = 0.08 \text{ А}$.

7. Запишите в таблицу результаты измерения силы тока с учётом абсолютной погрешности измерения ($I = I_{изм} \pm \Delta I$).

Сила тока $I_{изм}$, А	Абсолютная погрешность измерения силы тока $\Delta I$, А	Значение силы тока $\text{I}$ с учётом абсолютной погрешности измерения, А
$I_1 = 0.52$	$0.08$	$I_1 = (0.52 \pm 0.08)$
$I_2 = 0.50$	$0.08$	$I_2 = (0.50 \pm 0.08)$

Ответ: Результаты занесены в таблицу. $I_1 = (0.52 \pm 0.08) \text{ А}$; $I_2 = (0.50 \pm 0.08) \text{ А}$.

8. Сделайте вывод о том, подтвердилась или не подтвердилась гипотеза исследования.

Для проверки гипотезы сравним полученные результаты. Запишем их в виде доверительных интервалов:

Для первого измерения: $0.52 - 0.08 \le I_1 \le 0.52 + 0.08$, что дает интервал $[0.44 \text{ А}; 0.60 \text{ А}]$.

Для второго измерения: $0.50 - 0.08 \le I_2 \le 0.50 + 0.08$, что дает интервал $[0.42 \text{ А}; 0.58 \text{ А}]$.

Полученные доверительные интервалы пересекаются (общая область $[0.44 \text{ А}; 0.58 \text{ А}]$). Это означает, что измеренные значения силы тока в разных участках цепи равны в пределах погрешности измерений. Разница между измеренными значениями $(|0.52 - 0.50| = 0.02 \text{ А})$ меньше, чем абсолютная погрешность измерения $(0.08 \text{ А})$, что также подтверждает их совпадение.

Вывод: Эксперимент показал, что сила тока в различных участках электрической цепи при последовательном соединении проводников одинакова в пределах погрешности измерений. Таким образом, гипотеза исследования подтвердилась.

Ответ: Гипотеза исследования подтвердилась.