Номер №5, страница 221 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

Работа № 5. ИЗУЧЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ

Цель работы: проверить закон последовательного соединения проводников.

Оборудование: источник тока, два резистора, реостат, два амперметра, три вольтметра, ключ, соединительные провода.

Ход работы.

1. Рассмотритешкалы амперметра и вольтметра, определите цену одного деления.

2. Соберите электрическую цепь по схеме (рис. 5).

3. Снимите показания вольтметров $V_1, V_2, V$, ($U_1, U_2, U_{\text{общ}}$).

4. Вычислите общее напряжение по формуле $U_{\text{общ}} = U_1 + U_2$ и сравните полученный результат с показаниями вольтметра. Сделайте вывод.

Рис. 5

5. Снимите показания амперметров $A_1, A_2$, ($I_1, I_2$).

6. Сравните результаты. Сделайте вывод.

7. Вычислите общее сопротивление участка цепи по формулам: $R'_{\text{общ}} = \frac{U_{\text{общ}}}{I}$, $R_1 = \frac{U_1}{I_1}$, $R_2 = \frac{U_2}{I_2}$, $R_{\text{общ}} = R_1 + R_2$. Сравните результаты $R'_{\text{общ}}, R_{\text{общ}}$ и сделайте вывод.

8. Результаты измерений занесите в таблицу и сделайте выводы. $I_1, (\text{A})$ $I_2, (\text{A})$ $U_1, (\text{B})$ $U_2, (\text{B})$ $U_{\text{общ}}, (\text{B})$ $R_1, (\text{Ом})$ $R_2, (\text{Ом})$ $R'_{\text{общ}}, (\text{Ом})$ $R_{\text{общ}}, (\text{Ом})$

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

Для определения цены деления шкалы измерительного прибора необходимо выполнить следующие действия:
1. Найти на шкале два ближайших подписанных числовых значения.
2. Вычесть из большего значения меньшее.
3. Подсчитать количество малых делений (промежутков) между этими двумя значениями.
4. Разделить разность значений на количество делений. Полученное число и будет ценой деления шкалы.
Например, если на шкале вольтметра есть отметки 2 В и 4 В, а между ними 10 делений, то цена деления будет: $$(4 \text{ В} - 2 \text{ В}) / 10 \text{ дел.} = 0.2 \text{ В/дел.}$$ Аналогично поступают и с амперметром.
Ответ: Цена деления определяется путем деления разности двух соседних оцифрованных отметок на количество делений между ними.

2. Соберите электрическую цепь по схеме (рис. 5).

Электрическая цепь собирается в соответствии со схемой, представленной на рисунке 5. Источник тока, ключ, реостат R, амперметр А₂, резистор R₂, резистор R₁ и амперметр А₁ соединяются последовательно. Вольтметр V₁ подключается параллельно резистору R₁, вольтметр V₂ — параллельно резистору R₂, а вольтметр V — параллельно участку цепи, содержащему оба резистора (R₁ и R₂).
Ответ: Цепь собрана согласно схеме на рис. 5.

3. Снимите показания вольтметров V₁, V₂, V, (U₁, U₂, Uобщ).

После замыкания цепи и установления тока с помощью реостата, снимаются показания с трех вольтметров. Предположим, что в результате измерений были получены следующие значения (с учетом погрешностей, реальные значения могут немного отличаться):
Напряжение на первом резисторе: $U_1 = 4.0 \text{ В}$.
Напряжение на втором резисторе: $U_2 = 6.0 \text{ В}$.
Общее напряжение на двух резисторах: $U_{общ} = 10.0 \text{ В}$.
Ответ: Показания вольтметров: $U_1 = 4.0 \text{ В}$, $U_2 = 6.0 \text{ В}$, $U_{общ} = 10.0 \text{ В}$.

4. Вычислите общее напряжение по формуле Uобщ = U₁ + U₂ и сравните полученный результат с показаниями вольтметра. Сделайте вывод.

Используя снятые показания $U_1$ и $U_2$, вычислим общее напряжение теоретически: $$U_{общ_{расч}} = U_1 + U_2 = 4.0 \text{ В} + 6.0 \text{ В} = 10.0 \text{ В}$$ Сравним это значение с показанием вольтметра V, который измеряет общее напряжение $U_{общ_{изм}} = 10.0 \text{ В}$.
Результаты совпадают: $U_{общ_{расч}} = U_{общ_{изм}}$.
Вывод: Общее напряжение на участке цепи с последовательно соединенными проводниками равно сумме напряжений на каждом из проводников. Эксперимент подтверждает справедливость закона о сложении напряжений при последовательном соединении.
Ответ: Расчетное общее напряжение $10.0 \text{ В}$ совпадает с измеренным $10.0 \text{ В}$, что подтверждает закон сложения напряжений для последовательного соединения.

5. Снимите показания амперметров A₁, A₂, (I₁, I₂).

Одновременно с вольтметрами, снимаются показания с двух амперметров, включенных в разные участки цепи. Предположим, что в результате измерений были получены следующие значения:
Показание амперметра А₁: $I_1 = 2.0 \text{ А}$.
Показание амперметра А₂: $I_2 = 2.0 \text{ А}$.
Ответ: Показания амперметров: $I_1 = 2.0 \text{ А}$, $I_2 = 2.0 \text{ А}$.

6. Сравните результаты. Сделайте вывод.

Сравнивая показания двух амперметров, видим, что $I_1 = I_2 = 2.0 \text{ А}$.
Вывод: Сила тока во всех участках цепи при последовательном соединении проводников одинакова. Эксперимент подтверждает справедливость этого закона. Небольшие расхождения в реальном эксперименте могут быть вызваны погрешностью измерений.
Ответ: Показания амперметров равны ($I_1 = I_2$), что доказывает, что сила тока одинакова во всех частях последовательной цепи.

7. Вычислите общее сопротивление участка цепи по формулам: R'_общ = U_общ / I, R₁ = U₁ / I₁, R₂ = U₂ / I₂, R_общ = R₁ + R₂. Сравните результаты R'_общ, R_общ и сделайте вывод.

Используя измеренные значения силы тока и напряжения, вычислим сопротивления. В качестве силы тока $I$ для расчета общего сопротивления $R'_{общ}$ возьмем среднее значение показаний амперметров $I = (I_1 + I_2)/2 = (2.0 + 2.0)/2 = 2.0 \text{ А}$.
Вычислим сопротивление первого резистора: $$R_1 = \frac{U_1}{I_1} = \frac{4.0 \text{ В}}{2.0 \text{ А}} = 2.0 \text{ Ом}$$ Вычислим сопротивление второго резистора (в задании формула для $R_2$ пропущена, но она аналогична формуле для $R_1$): $$R_2 = \frac{U_2}{I_2} = \frac{6.0 \text{ В}}{2.0 \text{ А}} = 3.0 \text{ Ом}$$ Вычислим общее сопротивление как сумму сопротивлений: $$R_{общ} = R_1 + R_2 = 2.0 \text{ Ом} + 3.0 \text{ Ом} = 5.0 \text{ Ом}$$ Вычислим общее сопротивление по закону Ома для всего участка цепи: $$R'_{общ} = \frac{U_{общ}}{I} = \frac{10.0 \text{ В}}{2.0 \text{ А}} = 5.0 \text{ Ом}$$ Сравним результаты: $R_{общ} = 5.0 \text{ Ом}$ и $R'_{общ} = 5.0 \text{ Ом}$. Значения совпадают.
Вывод: Общее сопротивление цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений отдельных проводников. Эксперимент подтверждает этот закон.
Ответ: Расчетное общее сопротивление $R_{общ} = 5.0 \text{ Ом}$ совпадает с экспериментально найденным $R'_{общ} = 5.0 \text{ Ом}$, что подтверждает закон сложения сопротивлений при последовательном соединении.

8. Результаты измерений занесите в таблицу и сделайте выводы.

Заполним таблицу на основе полученных и вычисленных данных.

Общие выводы:
1. В ходе лабораторной работы были экспериментально проверены законы последовательного соединения проводников.
2. Установлено, что сила тока во всех участках последовательной цепи одинакова ($I_1 \approx I_2$).
3. Установлено, что полное напряжение в цепи равно сумме напряжений на её отдельных участках ($U_{общ} \approx U_1 + U_2$).
4. Установлено, что полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений её отдельных участков ($R_{общ} \approx R_1 + R_2$).
Результаты эксперимента, с учётом возможных погрешностей измерений, полностью подтверждают теоретические законы для последовательного соединения проводников.
Ответ: Результаты занесены в таблицу. Эксперимент подтвердил законы последовательного соединения: сила тока постоянна, напряжения и сопротивления складываются.