Эксперимент в классе, страница 164 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Убедитесь в выполнении законов последовательного соединения. Соберите цепь из источника тока, ключа, двух соединенных последовательно резисторов и амперметра. Измерение напряжений на резисторах и общего напряжения проведите тремя вольтметрами (рис. 112).

Рис. 112. Измерение напряжения на последовательно соединенных проводниках

Цель данного эксперимента — практическая проверка законов последовательного соединения проводников. Для этого необходимо собрать электрическую цепь, показанную на рисунке, и провести измерения силы тока и напряжений.

Порядок выполнения эксперимента и проверка законов

1. Соберите электрическую цепь, состоящую из источника тока, ключа, амперметра (А) и двух резисторов ($R_1$ и $R_2$), соединенных последовательно. Амперметр включается в цепь последовательно, чтобы измерять общую силу тока.

2. Параллельно первому резистору $R_1$ подключите вольтметр $V_1$ для измерения напряжения на нем ($U_1$).

3. Параллельно второму резистору $R_2$ подключите вольтметр $V_2$ для измерения напряжения на нем ($U_2$).

4. Параллельно участку цепи, содержащему оба резистора ($R_1$ и $R_2$), подключите вольтметр $V$ для измерения общего напряжения на этом участке ($U$).

5. Замкните ключ и запишите показания всех измерительных приборов: силы тока $I$ с амперметра А, напряжения $U_1$ с вольтметра $V_1$, напряжения $U_2$ с вольтметра $V_2$ и общего напряжения $U$ с вольтметра $V$.

Проверка законов последовательного соединения

На основе полученных данных необходимо проверить выполнение двух основных законов для последовательного соединения.

1. Закон для силы тока.

При последовательном соединении сила тока во всех участках цепи одинакова. $I = I_1 = I_2$ В данной схеме один амперметр измеряет ток, который протекает через оба резистора, так как нет разветвлений. Таким образом, показание амперметра $I$ и есть сила тока на первом и втором резисторах.

2. Закон для напряжения.

Общее напряжение на участке цепи при последовательном соединении равно сумме напряжений на отдельных проводниках. $U = U_1 + U_2$ Для проверки этого закона необходимо сравнить показание вольтметра $V$, измеряющего общее напряжение $U$, с суммой показаний вольтметров $V_1$ и $V_2$, измеряющих напряжения $U_1$ и $U_2$. С учетом погрешности измерений, равенство должно выполняться: $U \approx U_1 + U_2$. Если это так, закон считается подтвержденным.

3. Закон для сопротивления.

Общее сопротивление цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений отдельных проводников. $R_{общ} = R_1 + R_2$ Этот закон можно проверить косвенно, используя закон Ома ($U=IR$, откуда $R=U/I$) и полученные данные.

Вычисляем сопротивления:

Сопротивление первого резистора: $R_1 = U_1 / I$

Сопротивление второго резистора: $R_2 = U_2 / I$

Общее сопротивление участка: $R_{общ} = U / I$

Затем проверяем, выполняется ли равенство: $R_{общ} \approx R_1 + R_2$. Подставив формулы для сопротивлений, получим:

$U/I \approx (U_1/I) + (U_2/I)$

Умножив обе части на $I$, мы снова приходим к проверке закона для напряжений: $U \approx U_1 + U_2$. Таким образом, подтверждение закона для напряжений автоматически подтверждает и закон для сопротивлений.

Вывод: Эксперимент позволяет убедиться в справедливости законов последовательного соединения проводников путем прямого измерения напряжений и сравнения общего напряжения с суммой напряжений на отдельных участках цепи.

Ответ: Для проверки законов последовательного соединения необходимо собрать цепь согласно схеме, измерить силу тока $I$ и напряжения $U_1$, $U_2$, $U$. Затем следует убедиться, что с учетом погрешностей измерений выполняется основное равенство для напряжений: $U \approx U_1 + U_2$. Выполнение этого равенства подтверждает законы для напряжения и сопротивления при последовательном соединении.