Задание, страница 147 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

ЗАДАНИЕ

Предложите способ определения длины проволоки в катушке, не разматывая её. Какие приборы для этого вам понадобятся?

Существует несколько способов определения длины проволоки в катушке без её разматывания. Ниже приведены два метода, основанных на различных физических законах.

Способ 1: Через массу и плотность

Идея этого метода заключается в том, чтобы найти объем проволоки через её массу и плотность, а затем, зная площадь поперечного сечения, рассчитать длину.

Необходимые приборы и материалы:

• Весы для точного измерения массы.
• Микрометр или штангенциркуль для измерения диаметра проволоки.
• Справочник физических величин для определения плотности материала.

Порядок выполнения работы:

1. С помощью весов измеряем массу катушки с проволокой ($m_{общ}$).
2. Измеряем массу пустой катушки ($m_{кат}$). Если пустой катушки нет, её массу можно узнать из технической документации.
3. Вычисляем массу самой проволоки: $m_{пров} = m_{общ} - m_{кат}$.
4. Определяем материал, из которого изготовлена проволока (например, медь), и находим в справочнике его плотность $\rho$.
5. С помощью микрометра измеряем диаметр проволоки $d$. Для большей точности следует провести измерения в нескольких разных местах и взять среднее значение.
6. Объем всей проволоки можно найти по формуле $V = \frac{m_{пров}}{\rho}$.
7. С другой стороны, объем проволоки как цилиндра равен произведению площади её поперечного сечения $S$ на длину $L$: $V = S \cdot L$.
8. Площадь поперечного сечения вычисляется как $S = \frac{\pi d^2}{4}$.
9. Приравниваем два выражения для объема: $\frac{m_{пров}}{\rho} = \frac{\pi d^2}{4} \cdot L$.
10. Из полученного равенства выражаем искомую длину проволоки $L$:

$L = \frac{4 m_{пров}}{\pi \rho d^2}$

Ответ: Для определения длины проволоки необходимо измерить её массу и диаметр, а также знать плотность материала, из которого она сделана. Понадобятся весы, микрометр (или штангенциркуль) и таблица плотностей. Длина рассчитывается по формуле, связывающей массу, плотность и диаметр.

Способ 2: Через электрическое сопротивление

Этот метод подходит для проволок из проводящих материалов и основан на прямой зависимости электрического сопротивления проводника от его длины.

Необходимые приборы и материалы:

• Омметр или мультиметр в режиме измерения сопротивления.
• Микрометр или штангенциркуль для измерения диаметра.
• Справочник физических величин для определения удельного электрического сопротивления.

Порядок выполнения работы:

1. С помощью омметра измеряем полное электрическое сопротивление $R$ всей проволоки, подключив щупы прибора к её концам.
2. Определяем материал проволоки и находим в справочнике его удельное электрическое сопротивление $\rho_e$.
3. Микрометром измеряем диаметр проволоки $d$.
4. Используем формулу сопротивления проводника: $R = \rho_e \frac{L}{S}$, где $L$ — длина, а $S$ — площадь поперечного сечения.
5. Площадь поперечного сечения $S$ равна $\frac{\pi d^2}{4}$.
6. Подставляем выражение для площади в формулу сопротивления: $R = \frac{\rho_e L}{\pi d^2 / 4} = \frac{4\rho_e L}{\pi d^2}$.
7. Из этой формулы выражаем искомую длину $L$:

$L = \frac{R \pi d^2}{4 \rho_e}$

Ответ: Для определения длины проволоки необходимо измерить её полное электрическое сопротивление и диаметр, а также знать удельное электрическое сопротивление материала. Понадобятся омметр (или мультиметр), микрометр (или штангенциркуль) и таблица удельных сопротивлений. Длина рассчитывается по формуле, связывающей сопротивление, удельное сопротивление и диаметр.