Номер 3, страница 139 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

3*. Принцип действия вольтметра, изображенного на рисунке 88, такой же, как и амперметра: угол поворота стрелки пропорционален силе тока. Градуируют такой вольтметр на основе закона Ома для участка цепи. Означает ли это, что рассмотренный в параграфе опыт нельзя считать доказательством справедливости закона Ома? Какие приборы вы предложили бы использовать для экспериментальной проверки закона Ома?

Означает ли это, что рассмотренный в параграфе опыт нельзя считать доказательством справедливости закона Ома?

Нет, не означает. Рассмотренный опыт является корректным экспериментальным подтверждением закона Ома для исследуемого проводника.

Ключевой момент заключается в том, что закон Ома при калибровке вольтметра применяется к его собственному, внутреннему участку цепи (рамка с большим добавочным сопротивлением $R_В$). В эксперименте же мы проверяем выполнение этого закона для совершенно другого, внешнего по отношению к прибору, элемента — исследуемого резистора.

Фундаментальный физический принцип, на котором основана работа как амперметра, так и вольтметра, — это зависимость силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, от величины этого тока. То есть прибор фактически измеряет силу тока ($I_В$), протекающего через него. Шкала вольтметра лишь пересчитывает это значение в вольты по формуле $U = I_В \cdot R_В$, где $R_В$ — постоянное и известное сопротивление самого вольтметра.

Таким образом, в ходе опыта мы измеряем две величины — ток $I$ через внешний резистор и напряжение $U$ на нем — и проверяем, связаны ли они линейной зависимостью. Подтверждение этой зависимости и является доказательством справедливости закона Ома для данного проводника. Это не является "порочным кругом" в логике, а стандартной научной практикой, где для проверки общей гипотезы используются инструменты, созданные на основе уже установленных частных случаев этого же закона.

Ответ: Нет, этот опыт можно считать доказательством справедливости закона Ома, так как закон проверяется для внешнего по отношению к вольтметру элемента цепи, а не для внутреннего сопротивления самого вольтметра.

Какие приборы вы предложили бы использовать для экспериментальной проверки закона Ома?

Для проведения экспериментальной проверки закона Ома, полностью исключающей даже видимость логической зависимости от самого этого закона, следует выбрать приборы, чьи принципы действия основаны на других физических явлениях.

Для измерения силы тока можно использовать стандартный магнитоэлектрический амперметр. Его работа основана на силовом действии магнитного поля на ток (сила Ампера), а угол отклонения стрелки пропорционален силе тока. Этот принцип не зависит от закона Ома.

Для измерения напряжения вместо стандартного вольтметра (который, по сути, является амперметром с большим сопротивлением) следует использовать один из следующих приборов:

- Электростатический вольтметр (электрометр). Принцип его действия основан на законе Кулона: он измеряет силу притяжения или отталкивания между заряженными пластинами, которая зависит от приложенного напряжения. Такой прибор почти не потребляет ток и его работа не связана с законом Ома.

- Потенциометр (компенсационный метод измерения). Этот метод позволяет с высокой точностью измерить напряжение путем его уравновешивания (компенсации) известным падением напряжения на калиброванном проводнике (реохорде). Измерение проводится в момент, когда ток через индикатор (гальванометр) равен нулю, что делает результат измерения независимым от проверяемого закона.

Использование такой комбинации приборов (например, амперметра и электростатического вольтметра) обеспечивает полностью независимое измерение тока и напряжения.

Ответ: Для наиболее строгой проверки закона Ома следует использовать магнитоэлектрический амперметр для измерения тока и электростатический вольтметр или потенциометр для измерения напряжения.