Лабораторная работа №3, страница 281 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Лабораторная работа № 3.

Сборка электрической цепи. Измерение силы тока и напряжения на различных ее участках

Цель работы: убедиться в том, что сила тока в различных участках цепи, состоящей из последовательно соединенных приборов, одинакова. Научиться измерять напряжение на различных участках цепи.

Оборудование: источник тока, лампа, проволочный резистор, ключ, соединительные провода, амперметр, вольтметр.

Задание 1. Измерение силы тока.

Указания к работе

1. Определите цену деления амперметра, полученный результат занесите в таблицу:

Рис. 2. Схемы подключения амперметров в цепь

2. Соберите цепь по первой схеме, изображенной на рисунке 2. Замкните ключ. Снимите показания амперметра $I_1$, результат занесите в таблицу.

3. Изменяя положение амперметра в цепи в соответствии со второй и третьей схемой рисунка 2, снимите его показание для каждого случая $I_2$, $I_3$.

4. Сравните полученные результаты, запишите вывод.

Задание 2. Измерение напряжения.

Указания к работе

1. Определите цену деления вольтметра, результат занесите в таблицу:

2. Соберите первую цепь, схема которой изображена на рисунке 3.

3. Замкните цепь, определите показание вольтметра $U_1$, результат запишите в таблицу.

4. Изменяя положение вольтметра в цепи, согласно схемам, изображенным на рисунке 3, снимите показания $U_2$, $U_3$.

5. Снимите показание вольтметра $\text{U}$, подключив его к участку цепи, состоящей из лампы и резистора (рис. 4).

Рис. 3. Схемы подключения вольтметра

Рис. 4. Подключение вольтметра к участку цепи, состоящей из двух приборов

6. Сравните показание вольтметра $\text{U}$ с суммой напряжений $U_1 + U_2$.

7. Сравните значение напряжений на участках цепи: $U_1$ и $U_2$, $U_1$ и $U_3$; какое предположение вы можете сделать по поводу разных значений напряжений?

8. Сделайте выводы, ответив на вопросы: на каком участке цепи напряжение наибольшее, на каком участке цепи напряжение имеет ничтожно малое значение, можно ли утверждать, что напряжение на двух участках цепи равно сумме напряжений на каждом из них?

Задание 1. Измерение силы тока.

1. Определите цену деления амперметра, полученный результат занесите в таблицу:

Для определения цены деления амперметра ($C_A$) необходимо выбрать на шкале два соседних штриха с числовыми значениями, найти их разность и разделить на число делений между ними. Например, если между отметками «0,4 А» и «0,6 А» находится 10 делений, то цена деления будет: $C_A = (0.6 \text{ А} - 0.4 \text{ А}) / 10 = 0.02$ А/дел. Это значение заносится в таблицу.

2. Соберите цепь по первой схеме, изображенной на рисунке 2. Замкните ключ. Снимите показания амперметра I₁, результат занесите в таблицу.

3. Изменяя положение амперметра в цепи в соответствии со второй и третьей схемой рисунка 2, снимите его показание для каждого случая I₂, I₃.

Цепь собирается из последовательно соединенных источника тока, ключа, лампочки и резистора. Амперметр поочередно включается в разрыв цепи в трех разных точках, как показано на схемах. После каждого подключения и замыкания ключа снимаются показания силы тока. Результаты измерений ($I_1, I_2, I_3$) для всех трех положений амперметра заносятся в таблицу.

4. Сравните полученные результаты, запишите вывод.

Сравнивая результаты измерений, видим, что $I_1 = 0,50$ А, $I_2 = 0,50$ А и $I_3 = 0,50$ А. В пределах погрешности измерений все три значения совпадают. Это подтверждает закон для последовательного соединения проводников: сила тока во всех участках цепи одинакова.

Ответ: Сила тока в различных участках цепи, состоящей из последовательно соединенных приборов, одинакова: $I_1 = I_2 = I_3$.

Задание 2. Измерение напряжения.

1. Определите цену деления вольтметра, результат занесите в таблицу:

Цена деления вольтметра ($C_V$) определяется аналогично. Если между отметками «2 В» и «4 В» находится 10 делений, то цена деления: $C_V = (4 \text{ В} - 2 \text{ В}) / 10 = 0,2$ В/дел.

2. Соберите первую цепь, схема которой изображена на рисунке 3.

3. Замкните цепь, определите показание вольтметра U₁, результат запишите в таблицу.

4. Изменяя положение вольтметра в цепи, согласно схемам, изображенным на рисунке 3, снимите показания U₂, U₃.

5. Снимите показание вольтметра U, подключив его к участку цепи, состоящей из лампы и резистора (рис. 4).

В той же цепи, что и в первом задании, проводятся измерения напряжения. Вольтметр подключается параллельно к различным элементам: к лампе (для измерения $U_1$), к резистору ($U_2$), к соединительному проводу ($U_3$), и к участку, содержащему лампу и резистор вместе ($U$). Результаты всех измерений заносятся в таблицу.

6. Сравните показание вольтметра U с суммой напряжений U₁ + U₂.

Выполним сложение измеренных напряжений на лампе и резисторе: $U_1 + U_2 = 2,5 \text{ В} + 3,5 \text{ В} = 6,0 \text{ В}$. Это значение совпадает с измеренным общим напряжением $U = 6,0 \text{ В}$. Таким образом, в пределах погрешности измерений можно считать, что $U = U_1 + U_2$.

7. Сравните значение напряжений на участках цепи: U₁ и U₂; U₁ и U₃; какое предположение вы можете сделать по поводу разных значений напряжений?

Сравнение напряжений показывает:

- $U_2 (3,5 \text{ В}) > U_1 (2,5 \text{ В})$. Напряжения на лампе и резисторе различны.

- $U_1 (2,5 \text{ В}) \gg U_3 (\approx 0 \text{ В})$. Напряжение на лампе значительно больше, чем на проводе.

Предположение: падение напряжения на участке цепи ($U$) прямо пропорционально его электрическому сопротивлению ($R$). Это следует из закона Ома для участка цепи $U = I \cdot R$. Так как сила тока $I$ для последовательного соединения одинакова на всех участках, то на участке с большим сопротивлением будет и большее падение напряжения. Следовательно, сопротивление резистора больше сопротивления лампы, а сопротивление провода пренебрежимо мало.

8. Сделайте выводы, ответив на вопросы: на каком участке цепи напряжение наибольшее, на каком участке цепи напряжение имеет ничтожно малое значение, можно ли утверждать, что напряжение на двух участках цепи равно сумме напряжений на каждом из них?

На основе эксперимента можно сделать следующие выводы:

- Наибольшее напряжение ($U_2 = 3,5$ В) приходится на элемент с наибольшим сопротивлением — проволочный резистор.

- Ничтожно малое напряжение ($U_3 \approx 0$ В) — на участке с минимальным сопротивлением, то есть на соединительных проводах.

- Да, можно утверждать, что общее напряжение на двух (или более) последовательно соединенных участках цепи равно сумме напряжений на этих участках. Эксперимент это подтверждает: $U \approx U_1 + U_2$.

Ответ: Наибольшее напряжение зафиксировано на резисторе. Напряжение на соединительных проводах ничтожно мало. Утверждение о том, что общее напряжение на последовательно соединенных потребителях равно сумме напряжений на них, является верным.