Лабораторная работа № 7, страница 217 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 7. Электрический ток. Параграф 53. Электрическое напряжение. Вольтметр. Задание 49 - страница 217.

Условие.

Лабораторная работа № 7

Измерение напряжения на различных участках электрической цепи

Цель работы:

научиться включать вольтметр в цепь, измерять напряжение на различных участках цепи.

Приборы и материалы:

лабораторный источник питания, две лампочки на подставке, ключ, амперметр, вольтметр, соединительные провода.

Порядок выполнения работы

1. Соберите электрическую цепь (рис. 175).

Рис. 175

2. Присоедините вольтметр к одной из ламп, измерьте напряжение на ней.

3. Присоедините вольтметр к другой лампе и измерьте напряжение на ней.

4. Измерьте напряжение на двух лампах.

5. Начертите схемы всех собранных электрических цепей.

6. Результаты измерения напряжения запишите в таблицу 29 с учётом абсолютной погрешности измерения, равной половине цены деления шкалы вольтметра.

Таблица 29

Напряжение $U_1$, В	Напряжение $U_2$, В	Напряжение $U_3$, В

Решение.

5. Начертите схемы всех собранных электрических цепей.

Для выполнения лабораторной работы собираются три варианта электрической цепи для проведения трех измерений. Основная схема (представленная на Рис. 175 в задании) состоит из последовательно соединенных источника тока, ключа, амперметра и двух ламп (обозначим их Л1 и Л2). Вольтметр для измерения напряжения подключается параллельно к разным участкам этой схемы.

Схема 1: Измерение напряжения $U_1$ на первой лампе.
Вольтметр подключается параллельно к выводам лампы Л1. Положительная клемма вольтметра соединяется с проводом, идущим к лампе от положительного полюса источника, а отрицательная — с проводом, соединяющим Л1 и Л2.

Схема 2: Измерение напряжения $U_2$ на второй лампе.
Вольтметр отключается от лампы Л1 и подключается параллельно к выводам лампы Л2. Положительная клемма вольтметра соединяется с проводом между Л1 и Л2, а отрицательная — с проводом, идущим от Л2 к амперметру.

Схема 3: Измерение напряжения $U_3$ на двух лампах.
Вольтметр подключается параллельно участку цепи, содержащему обе лампы (Л1 и Л2). Один щуп вольтметра подключается к клемме перед первой лампой, а второй – к клемме после второй лампы.

Ответ: Схемы представляют собой базовую последовательную цепь с вольтметром, который для трех измерений поочередно подключается параллельно: 1) первой лампе; 2) второй лампе; 3) обеим лампам вместе.

6. Результаты измерения напряжения запишите в таблицу 29 с учётом абсолютной погрешности измерения, равной половине цены деления шкалы вольтметра.

Решение:

Для заполнения таблицы необходимо сначала определить абсолютную погрешность измерения. Предположим, что используется школьный лабораторный вольтметр, у которого цена деления шкалы составляет $C_V = 0.2$ В.

Абсолютная погрешность измерения напряжения $\Delta U$ равна половине цены деления: $ \Delta U = \frac{C_V}{2} = \frac{0.2 \text{ В}}{2} = 0.1 \text{ В} $

Поскольку реальные измерения не могут быть проведены, смоделируем их результаты. Предположим, что в ходе эксперимента были получены следующие значения напряжений:
Напряжение на первой лампе: $U_1 = 2.1$ В.
Напряжение на второй лампе: $U_2 = 2.2$ В.
Напряжение на двух лампах вместе: $U_3 = 4.3$ В.
Занесем результаты в таблицу, указав их в формате $(U_{изм} \pm \Delta U)$, В.

Таблица 29. Результаты измерений напряжения

Напряжение $U_1$, В	Напряжение $U_2$, В	Напряжение $U_3$, В
$ (2.1 \pm 0.1) $	$ (2.2 \pm 0.1) $	$ (4.3 \pm 0.1) $

Ответ: Результаты гипотетических измерений с учетом погрешности занесены в таблицу 29.

Вывод по результатам работы

На основе полученных данных проверим справедливость закона для последовательного соединения проводников: общее напряжение на участке цепи равно сумме напряжений на отдельных его элементах ($U_{общ} = U_1 + U_2$).

Найдем сумму измеренных напряжений на первой и второй лампах: $ U_1 + U_2 = 2.1 \text{ В} + 2.2 \text{ В} = 4.3 \text{ В} $

Сравним полученную сумму с измеренным общим напряжением $U_3$: $ 4.3 \text{ В} = 4.3 \text{ В} $

Результаты совпадают в пределах погрешности измерений. Сумма напряжений на отдельных лампах равна общему напряжению на них, что подтверждает теоретическое положение. Таким образом, цель лабораторной работы достигнута: мы научились включать вольтметр в цепь для измерения напряжения на различных ее участках и подтвердили закон сложения напряжений при последовательном соединении.

Ответ: Экспериментально подтверждено, что при последовательном соединении потребителей общее напряжение на них равно сумме напряжений на каждом из потребителей ($U_{общ} = U_1 + U_2$).