Решение

Городская олимпиада (3-й этап) 2011 9 класс № Э1

Для проведения измерений удобно использовать следующую схему.
При переключении ключа измеряются:

  • напряжение на резисторе с известным сопротивлением ;
  • напряжение на исследуемом участке цепи .
    По измеренному напряжению и известному сопротивлению рассчитывается сила тока в цепи

Часть 1. Электрическая лампочка.

Таблица результатов измерений зависимости силы тока через лампочку от напряжения на ней представлены в таблице 1. График ВАХ лампочки показан на рис. 1.

Таблица 1.

мВ мА
18 7
35 13
65 25
104 34
135 40
212 47
343 53
562 62
744 70
934 78
1082 84
1381 93
1608 100
1805 107
1972 111
2210 120

При увеличении силы тока нить накаляется, ее сопротивление возрастает, поэтому сила тока возрастает медленнее, чем по линейному закону.

Часть 2. Светодиод.

Таблица результатов измерений зависимости силы тока через светодиод от напряжения на ней представлены в таблице 1. График ВАХ светодиода показан на рис. 2.

Таблица 2.

мВ мА
0 0
100 0
500 0
1368 6
1502 14
1616 22
1742 31
1832 39
1888 45
1970 53
2070 64
2140 71
2210 80
2300 88
2350 95
2390 101
2530 114
2600 122
2750 138

Часть 3. Параллельное соединение.

При параллельном соединении напряжения на обоих элементах одинаковы, а измеряемая сила тока равна сумме токов через каждый элемент. Поэтому для расчета ВАХ параллельно соединенных элементов необходимо на одном бланке построить ВАХ лампочки (1), ВАХ светодиода (2) и сложить их «вертикально», то есть при одном напряжении просуммировать силы токов
лсд
Результат такого построения показан на рисунке (4). На этом же графике представлены результаты измерений (4). Незначительные расхождения вполне объяснимы погрешностями измерений. Возможно также проявление зависимости сопротивления проволочного резистора от силы тока через него (из-за нагрева).

Часть 4. Последовательное соединение.

Аналогичную процедуру можно применить и для расчета ВАХ последовательно соединенных лампочки и светодиода. Только в этом случае из ВАХ следует складывать «горизонтально», то есть при одном и том же значении силы тока складывать напряжения на элементах. Результаты расчетов и проведенных измерений показаны на рис. 4. Все обозначения аналогичны обозначениям на рис. 3.