Номер №4, страница 221 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

Работа № 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СИЛЫ ТОКА ОТ НАПРЯЖЕНИЯ НА УЧАСТКЕ ЦЕПИ

Цель работы: измерить силу тока, напряжение, сопротивление на участке цепи.

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

Ход работы.

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

2. Соберите электрическую цепь по схеме, показанной на рис. 4.

3. Замкните цепь.

Рис. 4

4. Занесите показания приборов в таблицу при выбранных вами трех положениях ползунка реостата.

№ опыта I, (A) U, (B) R, (Ом)

1

2

3

5. Используя закон Ома, вычислите сопротивление резистора по формуле: $R = \frac{U}{I}$.

6. Результаты вычислений занесите в таблицу.

7. Сделайте вывод.

Задание: По результатам измерений постройте график зависимости силы тока от напряжения. Сделайте вывод.

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

Для определения цены деления измерительного прибора необходимо найти два ближайших оцифрованных штриха на шкале, вычесть из большего значения меньшее и полученную разность разделить на количество делений (промежутков) между ними.

Поскольку реальные приборы отсутствуют, примем для расчетов типичные параметры школьных приборов:

Амперметр: пусть диапазон измерений от 0 до 2 А. Возьмем два штриха с цифрами, например, 0 А и 1 А. Допустим, между ними 10 делений. Тогда цена деления амперметра ($C_I$) будет: $C_I = \frac{1 \text{ А} - 0 \text{ А}}{10} = 0.1 \text{ А}$.

Вольтметр: пусть диапазон измерений от 0 до 6 В. Возьмем два штриха с цифрами, например, 2 В и 4 В. Допустим, между ними 10 делений. Тогда цена деления вольтметра ($C_U$) будет: $C_U = \frac{4 \text{ В} - 2 \text{ В}}{10} = 0.2 \text{ В}$.

Ответ: Цена деления амперметра принята равной 0.1 А, цена деления вольтметра – 0.2 В. Эти значения зависят от конкретных используемых приборов.

2. Соберите электрическую цепь по схеме, показанной на рис. 4.

Электрическая цепь собирается в соответствии со схемой на рисунке 4. Источник тока, ключ, реостат, резистор и амперметр соединяются последовательно. Вольтметр подключается параллельно резистору для измерения напряжения на нем.

Ответ: Цепь собрана согласно схеме.

3. Замкните цепь.

Ключ в цепи замыкается, после чего по ней начинает течь электрический ток.

Ответ: Цепь замкнута.

4. Занесите показания приборов в таблицу при выбранных вами трех положениях ползунка реостата.

Изменяя положение ползунка реостата, мы изменяем сопротивление цепи, что приводит к изменению силы тока и напряжения на резисторе. Проведем три измерения и занесем их в таблицу. (Значения являются примерными и подобраны для наглядности. В реальном эксперименте они будут зависеть от параметров источника тока и резистора).

Ответ: Показания приборов и результаты вычислений занесены в таблицу.

5. Используя закон Ома, вычислите сопротивление резистора по формуле: $R = \frac{U}{I}$.

Выполним расчеты для каждого из трех опытов. Все данные уже представлены в системе СИ.

Опыт 1:

Дано:

$I_1 = 0.4$ А

$U_1 = 2.0$ В

Найти:

$R_1$ - ?

Решение:

Согласно закону Ома для участка цепи, сопротивление $R$ вычисляется по формуле: $R = \frac{U}{I}$.

Подставим значения для первого опыта:

$R_1 = \frac{U_1}{I_1} = \frac{2.0 \text{ В}}{0.4 \text{ А}} = 5.0 \text{ Ом}$

Опыт 2:

Дано:

$I_2 = 0.6$ А

$U_2 = 3.0$ В

Найти:

$R_2$ - ?

Решение:

$R_2 = \frac{U_2}{I_2} = \frac{3.0 \text{ В}}{0.6 \text{ А}} = 5.0 \text{ Ом}$

Опыт 3:

Дано:

$I_3 = 0.8$ А

$U_3 = 4.0$ В

Найти:

$R_3$ - ?

Решение:

$R_3 = \frac{U_3}{I_3} = \frac{4.0 \text{ В}}{0.8 \text{ А}} = 5.0 \text{ Ом}$

Ответ: Вычисленное сопротивление для всех трех опытов составило 5.0 Ом.

6. Результаты вычислений занесите в таблицу.

Результаты вычислений сопротивления $R$ для каждого опыта занесены в последний столбец таблицы в пункте 4.

Ответ: Результаты занесены в таблицу.

7. Сделайте вывод.

В ходе выполнения работы были проведены три измерения силы тока на резисторе и напряжения на нем. Для каждого измерения было вычислено сопротивление по закону Ома. Результаты вычислений ($R_1 = 5.0$ Ом, $R_2 = 5.0$ Ом, $R_3 = 5.0$ Ом) показывают, что сопротивление резистора остается постоянным (в пределах погрешности измерений). Это подтверждает, что отношение напряжения на концах проводника к силе тока в нем есть величина постоянная для данного проводника.

Ответ: Сопротивление проводника не зависит от силы тока в нем и напряжения на его концах.

Задание. По результатам измерений постройте график зависимости силы тока от напряжения. Сделайте вывод.

Для построения графика зависимости силы тока от напряжения ($I(U)$) отложим по оси абсцисс (горизонтальной) напряжение $U$ в вольтах (В), а по оси ординат (вертикальной) — силу тока $I$ в амперах (А).

Нанесем на график точки, соответствующие нашим измерениям:

• Точка 1: ($U=2.0$ В; $I=0.4$ А)

• Точка 2: ($U=3.0$ В; $I=0.6$ А)

• Точка 3: ($U=4.0$ В; $I=0.8$ А)

Соединив эти точки, мы увидим, что они лежат на одной прямой линии, которая проходит через начало координат (точку (0;0)). Такая графическая зависимость называется прямой пропорциональностью.

Вывод по графику:

График зависимости силы тока на участке цепи от напряжения на этом участке представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Это означает, что сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах при постоянном сопротивлении. Данный вывод является графическим подтверждением закона Ома для участка цепи.

Ответ: График зависимости силы тока от напряжения является прямой линией, проходящей через начало координат, что свидетельствует о прямой пропорциональной зависимости между силой тока и напряжением ($I \propto U$).