Номер №6, страница 222 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

Работа № 6. ИЗУЧЕНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ

Цель работы: проверить закон параллельного соединения проводников.

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

Ход работы.

1. Соберите электрическую цепь по схеме (рис. 6).

2. Снимите показания вольтметров $V_1, V_2, (U_1, U_2)$.

3. Сравните показания вольтметров.

4. Снимите показания амперметров $A_1, A_2, A (I_1, I_2, I_{общ})$.

5. Вычислите $I_{общ} = I_1 + I_2$.

6. Сравните полученный результат и сделайте соответствующий вывод.

7. Вычислите общее сопротивление участка цепи по формулам: $R'_{общ} = \frac{U_{общ}}{I_{общ}}$ $R_1 = \frac{U_1}{I_1}$ $R_2 = \frac{U_2}{I_2}$ $\frac{1}{R_{общ}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}$

Рис. 6

8. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу. $I_1, (А)$ $I_2, (А)$ $I_{общ}, (А)$ $U_1, (В)$ $U_2, (В)$ $R_1, (\Omega)$ $R_2, (\Omega)$ $R'_{общ}, (\Omega)$ $R_{общ}, (\Omega)$

9. Сделайте выводы.

Это лабораторная работа по проверке законов параллельного соединения проводников. Для ответа на поставленный вопрос необходимо выполнить все шаги, описанные в "Ходе работы", используя гипотетические, но физически корректные данные, как если бы эксперимент был проведен в реальности.

Предположим, что после сборки цепи по схеме (рис. 6) и проведения измерений были получены следующие данные.

Дано:

Показания измерительных приборов:

Сила тока в ветви с резистором $R_1$: $I_1 = 0.60$ А

Сила тока в ветви с резистором $R_2$: $I_2 = 0.40$ А

Общая сила тока в цепи (показание амперметра A): $I_{общ.изм} = 1.00$ А

Напряжение на первом резисторе (показание вольтметра $V_1$): $U_1 = 6.0$ В

Напряжение на втором резисторе (показание вольтметра $V_2$): $U_2 = 6.0$ В

Далее выполним все пункты работы на основе этих данных.

3. Сравните показания вольтметров.

Сравниваем показания вольтметров $V_1$ и $V_2$: $U_1 = 6.0$ В и $U_2 = 6.0$ В. Мы видим, что $U_1 = U_2$. Это наблюдение соответствует первому закону параллельного соединения проводников: напряжение на всех параллельно соединенных участках цепи одинаково.

Ответ: Показания вольтметров $U_1$ и $U_2$ равны, что подтверждает теоретическое положение о равенстве напряжений на параллельных участках цепи.

5. Вычислите $I_{общ} = I_1 + I_2$.

Рассчитаем общую силу тока как сумму токов в параллельных ветвях, используя показания амперметров $A_1$ и $A_2$.

$I_{общ.расч} = I_1 + I_2 = 0.60 \text{ А} + 0.40 \text{ А} = 1.00 \text{ А}$

Ответ: Расчетная общая сила тока $I_{общ.расч}$ составляет $1.00$ А.

6. Сравните полученный результат и сделайте соответствующий вывод.

Сравним расчетное значение общей силы тока ($I_{общ.расч} = 1.00$ А) с показанием амперметра А, измеряющего общий ток в цепи ($I_{общ.изм} = 1.00$ А).

Значения полностью совпадают: $I_{общ.расч} = I_{общ.изм}$. Это подтверждает второй закон параллельного соединения проводников: сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединенных проводниках.

Ответ: Измеренная и рассчитанная общая сила тока равны, что подтверждает справедливость закона для токов при параллельном соединении.

7. Вычислите общее сопротивление участка цепи по формулам.

Найти: $R_1, R_2, R'_{общ}, R_{общ}$.

Решение:

1. Вычислим сопротивления каждого резистора по закону Ома, используя данные для каждой ветви:

$R_1 = \frac{U_1}{I_1} = \frac{6.0 \text{ В}}{0.60 \text{ А}} = 10.0 \text{ Ом}$

$R_2 = \frac{U_2}{I_2} = \frac{6.0 \text{ В}}{0.40 \text{ А}} = 15.0 \text{ Ом}$

2. Вычислим общее сопротивление $R'_{общ}$ по закону Ома для всего участка, используя общие значения напряжения и тока ($U_{общ} = U_1 = U_2 = 6.0$ В, $I_{общ} = 1.00$ А):

$R'_{общ} = \frac{U_{общ}}{I_{общ}} = \frac{6.0 \text{ В}}{1.00 \text{ А}} = 6.0 \text{ Ом}$

3. Вычислим теоретическое общее сопротивление $R_{общ}$ по формуле для параллельного соединения, используя вычисленные значения $R_1$ и $R_2$:

$\frac{1}{R_{общ}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} = \frac{1}{10.0 \text{ Ом}} + \frac{1}{15.0 \text{ Ом}} = \frac{3+2}{30.0 \text{ Ом}} = \frac{5}{30.0 \text{ Ом}} = \frac{1}{6.0 \text{ Ом}}$

Следовательно, $R_{общ} = 6.0 \text{ Ом}$.

Сравнение показывает, что $R'_{общ} = R_{общ}$, то есть общее сопротивление, найденное из общих показаний тока и напряжения, равно общему сопротивлению, вычисленному по формуле параллельного соединения.

Ответ: $R_1 = 10.0$ Ом, $R_2 = 15.0$ Ом, $R'_{общ} = 6.0$ Ом, $R_{общ} = 6.0$ Ом.

8. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

9. Сделайте выводы.

На основании проведенной работы и анализа полученных данных можно сделать следующие выводы, подтверждающие законы параллельного соединения проводников:

1. Напряжение на концах всех параллельно соединенных проводников одинаково ($U_1 = U_2$).

2. Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных ветвях ($I_{общ} = I_1 + I_2$).

3. Общее сопротивление цепи при параллельном соединении всегда меньше наименьшего из сопротивлений, входящих в цепь ($R_{общ} < R_1$ и $R_{общ} < R_2$). В нашем случае $6.0 \text{ Ом} < 10.0 \text{ Ом}$.

4. Величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников ($\frac{1}{R_{общ}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}$).

В реальном эксперименте результаты могут незначительно отличаться из-за погрешностей измерительных приборов, однако общие закономерности должны сохраняться.

Ответ: Цель работы достигнута, законы параллельного соединения проводников проверены и подтверждены экспериментально.