Номер №3, страница 220 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

Работа № 3. СБОРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ И ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ НА РАЗЛИЧНЫХ ЕЕ УЧАСТКАХ

Цель работы: убедиться, что сила тока на различных участках цепи одинакова; научиться измерять силу тока и напряжение.

Оборудование:источник тока, амперметр, вольтметр, лампа, два проволочных резистора, ключ, соединительные провода.

Ход работы.

1. Рассмотрите шкалы амперметра и вольтметра, определите цену одного деления.

2. Соберите электрические цепи по схемам, представленным на рисунках 1–3.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

3. Запишите показания амперметра для каждого случая.

4. Начертите схему собранной цепи.

5. Соберите электрическую цепь из последовательно соединенных источников тока, двух резисторов и ключа.

6. Замкните цепь и измерьте напряжение $U_1$, $U_2$ на концах каждого резистора и напряжение $\text{U}$ на участке цепи, состоящем из двух резисторов.

7. Рассчитайте $U_1 + U_2$ и сравните с напряжением $\text{U}$.

8. Заполните таблицы 1 и 2. $I_1(\text{A})$ $I_2(\text{A})$ $I_3(\text{A})$ Вывод $U_1(\text{B})$ $U_2(\text{B})$ $U_3(\text{B})$ Вывод

9. Сделайте вывод.

1. Рассмотрите шкалы амперметра и вольтметра, определите цену одного деления.

Для определения цены деления шкалы измерительного прибора (амперметра или вольтметра) необходимо выполнить следующие действия:

1. Найти на шкале два ближайших штриха, возле которых написаны числовые значения. Обозначим их $A$ и $B$ (пусть $B > A$).
2. Сосчитать количество малых делений (промежутков) между этими штрихами. Обозначим это число как $n$.
3. Рассчитать цену одного деления $C$ по формуле:
$C = \frac{B - A}{n}$
Например, если на шкале есть отметки 1 А и 2 А, а между ними 10 делений, то цена деления будет: $C = \frac{2 \text{ A} - 1 \text{ A}}{10} = 0.1 \text{ А}$.

Ответ: Цена деления прибора находится как отношение разности двух ближайших оцифрованных значений шкалы к количеству делений между ними.

2. Соберите электрические цепи по схемам, представленным на рисунках 1–3.
3. Запишите показания амперметра для каждого случая.
4. Начертите схему собранной цепи.

На рисунках 1, 2 и 3 изображена одна и та же электрическая цепь, состоящая из источника тока, ключа и лампы, соединенных последовательно. Различие заключается только в месте включения амперметра в эту цепь.

• На рис. 1 амперметр включен между ключом и лампой.
• На рис. 2 амперметр включен между лампой и отрицательным полюсом источника тока.
• На рис. 3 амперметр включен между положительным полюсом источника тока и ключом.

Согласно закону для последовательного соединения проводников, сила тока во всех участках цепи одинакова. Поэтому, если цепь собрана правильно и приборы исправны, амперметр покажет одно и то же значение силы тока независимо от места его включения в цепь.

Обозначим показания амперметра в первом, втором и третьем случаях как $I_1$, $I_2$ и $I_3$ соответственно. Теоретически, $I_1 = I_2 = I_3$.

Результаты измерений заносятся в таблицу 1. Поскольку реальные измерения не проводились, заполним таблицу, исходя из теоретических положений, обозначив измеряемую силу тока как $I_0$.

Таблица 1

Все три схемы (рис. 1, 2, 3) являются изображением одной и той же собранной цепи.

Ответ: При последовательном соединении сила тока в любой точке цепи одинакова. Поэтому показания амперметра во всех трех случаях будут равны: $I_1 = I_2 = I_3$.

5. Соберите электрическую цепь из последовательно соединенных источника тока, двух резисторов и ключа.
6. Замкните цепь и измерьте напряжение $U_1, U_2$ на концах каждого резистора и напряжение $U$ на участке цепи, состоящем из двух резисторов.
7. Рассчитайте $U_1 + U_2$ и сравните с напряжением $U$.
8. Заполните таблицы 1 и 2.

Для выполнения этого задания собирается цепь, состоящая из последовательно соединенных источника тока, ключа и двух резисторов (обозначим их сопротивления как $R_1$ и $R_2$).

Для измерения напряжений вольтметр подключается параллельно участку цепи, на котором измеряется напряжение:

• Для измерения $U_1$ вольтметр подключается параллельно первому резистору $R_1$.
• Для измерения $U_2$ вольтметр подключается параллельно второму резистору $R_2$.
• Для измерения общего напряжения $U$ вольтметр подключается параллельно участку, содержащему оба резистора ($R_1$ и $R_2$) вместе.

Согласно второму закону Кирхгофа (или закону для напряжений при последовательном соединении), общее напряжение на участке цепи равно сумме напряжений на отдельных элементах этого участка. Таким образом, теоретически должно выполняться равенство: $U = U_1 + U_2$.

Заполним таблицу 2, исходя из теоретических положений. Отметим, что в заголовке таблицы, вероятно, допущена опечатка, и под $U_3$ подразумевается общее напряжение $U$.

Таблица 2

При расчете суммы $U_1 + U_2$ и сравнении с измеренным значением $U$ получится, что эти величины равны (с учетом погрешности измерений).

Ответ: Общее напряжение на последовательно соединенных резисторах равно сумме напряжений на каждом из них: $U = U_1 + U_2$.

9. Сделайте вывод.

На основе проделанной лабораторной работы можно сформулировать следующие выводы, подтверждающие законы последовательного соединения проводников:

1. Сила тока во всех участках электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных элементов, одинакова:
$I_{общ} = I_1 = I_2 = \dots = I_n$

2. Полное напряжение в цепи (или на ее участке) при последовательном соединении равно сумме напряжений на отдельных участках (элементах) этой цепи:
$U_{общ} = U_1 + U_2 + \dots + U_n$

Ответ: Экспериментально подтверждено, что при последовательном соединении сила тока во всех частях цепи одинакова, а общее напряжение равно сумме напряжений на отдельных участках цепи.