Страница 236 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

№ 9 ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ И РАБОТЫ ТОКА В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЛАМПЕ

Цель работы

Измерить мощность и работу электрического тока в электрической лампе.

Приборы и материалы

Лабораторный источник питания (ЛИП), лампа на подставке, ключ, амперметр, вольтметр, часы, соединительные провода.

УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ

1. Начертите схему электрической цепи последовательного соединения источника питания, ключа и лампы. Подключите амперметр и вольтметр так, чтобы они измеряли силу тока в цепи и напряжение на лампе. Соберите цепь по схеме.

2. Измерьте силу тока в цепи и напряжение на лампе.

3. Обработка результатов измерений. Результаты прямых измерений силы тока и напряжения с учётом абсолютной погрешности, равной цене деления шкалы прибора, и вычислений запишите в таблицу 18.

Таблица 18

Сила тока $I, A$ Напряжение $U, B$ Мощность тока $P, \text{Вт}$ Время горения лампы $t, \text{с}$ Работа тока $A, \text{Дж}$

4. Рассчитайте мощность электрического тока в лампе по измеренным значениям силы тока и напряжения.

5. Измерьте время горения лампы и рассчитайте работу электрического тока в лампе.

6. Сделайте вывод.

1. Начертите схему электрической цепи последовательного соединения источника питания, ключа и лампы. Подключите амперметр и вольтметр так, чтобы они измеряли силу тока в цепи и напряжение на лампе. Соберите цепь по схеме.

Для выполнения работы необходимо собрать электрическую цепь. Источник питания, ключ, амперметр и лампа соединяются последовательно. Амперметр включается в разрыв цепи для измерения силы тока, проходящего через лампу. Вольтметр подключается параллельно лампе, его клеммы присоединяются к точкам до и после лампы для измерения падения напряжения на ней.

Схема цепи выглядит следующим образом:

• Положительный полюс источника питания соединяется с клеммой ключа.
• Другая клемма ключа соединяется с положительной клеммой амперметра.
• Отрицательная клемма амперметра соединяется с одним из контактов лампы.
• Другой контакт лампы соединяется с отрицательным полюсом источника питания, замыкая основную цепь.
• Вольтметр подключается параллельно лампе: его положительная клемма соединяется с контактом лампы, который ближе к положительному полюсу источника, а отрицательная клемма — с контактом, который ближе к отрицательному полюсу.

Ответ: Электрическая цепь собрана в соответствии со схемой, обеспечивающей последовательное подключение амперметра и параллельное подключение вольтметра к лампе.

2. Измерьте силу тока в цепи и напряжение на лампе.

После сборки цепи замыкаем ключ и с помощью измерительных приборов снимаем показания. Допустим, измерения показали следующие результаты:

• Сила тока в цепи, измеренная амперметром: $I = 0,5$ А.
• Напряжение на лампе, измеренное вольтметром: $U = 4,0$ В.

Ответ: Измеренная сила тока составляет $0,5$ А, измеренное напряжение — $4,0$ В.

3. Обработка результатов измерений. Результаты прямых измерений силы тока и напряжения с учётом абсолютной погрешности, равной цене деления шкалы прибора, и вычислений запишите в таблицу 18.

Абсолютная погрешность прямого измерения равна цене деления шкалы прибора. Примем, что цена деления амперметра составляет $0,1$ А, а вольтметра — $0,2$ В. Тогда:

• Абсолютная погрешность измерения силы тока: $\Delta I = 0,1$ А.
• Абсолютная погрешность измерения напряжения: $\Delta U = 0,2$ В.

Результаты измерений с учётом погрешности:

• Сила тока: $I = (0,5 \pm 0,1)$ А.
• Напряжение: $U = (4,0 \pm 0,2)$ В.

Эти данные, а также последующие вычисления, заносятся в таблицу.

Ответ: Результаты прямых измерений с учётом погрешности: $I = (0,5 \pm 0,1)$ А, $U = (4,0 \pm 0,2)$ В.

4. Рассчитайте мощность электрического тока в лампе по измеренным значениям силы тока и напряжения.

Дано:

$I = 0,5$ А

$U = 4,0$ В

Найти:

$P$ - ?

Решение:

Мощность электрического тока вычисляется по формуле:

$P = U \cdot I$

Подставим измеренные значения:

$P = 4,0 \text{ В} \cdot 0,5 \text{ А} = 2,0 \text{ Вт}$

Занесём полученное значение в таблицу.

Ответ: Мощность электрического тока в лампе составляет $2,0$ Вт.

5. Измерьте время горения лампы и рассчитайте работу электрического тока в лампе.

С помощью часов (секундомера) измерим время, в течение которого лампа была включена. Допустим, это время составило 2 минуты.

Дано:

$P = 2,0$ Вт

$t = 2 \text{ мин}$

Перевод в СИ:

$t = 2 \cdot 60 \text{ с} = 120 \text{ с}$

Найти:

$A$ - ?

Решение:

Работу электрического тока можно вычислить по формуле:

$A = P \cdot t$

Подставим значения:

$A = 2,0 \text{ Вт} \cdot 120 \text{ с} = 240 \text{ Дж}$

Заполним итоговую таблицу 18.

Ответ: Работа электрического тока в лампе за 120 секунд составила $240$ Дж.

6. Сделайте вывод.

В ходе выполнения лабораторной работы была собрана электрическая цепь для измерения характеристик работы электрической лампы. С помощью амперметра и вольтметра были измерены сила тока в цепи ($I = 0,5$ А) и напряжение на лампе ($U = 4,0$ В). На основе этих измерений была рассчитана потребляемая лампой мощность, которая составила $P = 2,0$ Вт. Также было измерено время работы лампы ($t = 120$ с) и рассчитана работа, совершённая электрическим током за это время, которая оказалась равна $A = 240$ Дж. Таким образом, были освоены методы измерения и расчёта мощности и работы электрического тока.

Ответ: Цель работы — измерение мощности и работы электрического тока в лампе — достигнута. Были получены значения мощности $P = 2,0$ Вт и работы тока $A = 240$ Дж за время $t = 120$ с.