Условие

Городская олимпиада (3-й этап) 2012 10 класс № Э1

Приборы и оборудование: источник тока (ЛИП, или батарейка В), мультиметр, резистор сопротивлением кОм, ключ двухполюсный, соединительные провода, две канцелярских скрепки, две полоски картона, тарелка одноразовая, стакан, чайная ложка, секундомер, линейка, вода, соль кухонная, скотч, салфетки бумажные, ножницы.

10 Класс. Задание 1. Диффузия соли.

Намокший картон является проводником электрического тока. Если его посолить, то его электрическое сопротивление заметно падает. Вам предстоит измерить сопротивление картона. Также по измерению изменяющегося сопротивления изучить процесс диффузии соли в мокром картоне.

Внимание! Эксперимент по изучению диффузии длится не менее 20 минут. Планируйте свое время!

Для измерения сопротивления используйте электрическую схему, показанную на рисунке. Здесь - резистор с известным сопротивлением, - измеряемое сопротивление.

Часть 0. Запишите формулу, по которой вы будете рассчитывать неизвестное сопротивление в приведенной схеме. Укажите, какие величины вы будете измерять.

Картонные полоски подключайте в цепь, используя канцелярские скрепки в качестве контактов. Следите, чтобы они были крепко прижаты к картону. При измерениях картонную полоску размещайте в тарелке. После каждой серии экспериментов с солью промывайте и протирайте тарелку, следите, чтобы ни соль, ни вода в тарелке не оставались.

Часть 1. Сопротивление мокрого картона.

Хорошо намочите полоску картона длиной см в чистой воде. Для этого можете налить воду в тарелку и погрузить в нее полоску. Время намокания должно быть не менее - минут. Не забудьте слить воду перед измерениями сопротивления. Сначала проведите все измерения этой части, а потом приступайте к их обработке – иначе полоска высохнет.

1.1 Измерьте зависимость сопротивления полоски картона от расстояния между контактами (скрепками). Постройте график полученной зависимости. Рекомендуем передвигать только одну скрепку, оставляя вторую на месте. Начинайте измерения с малых расстояний.

1.2 После того, как расстояние между скрепками стало максимальным посолите ее по всей длине – соли не жалейте. Измерьте сопротивление соленой полоски длиной

максимальной длины. После того, как вы насыпали соли, подождите несколько минут – дайте соли впитаться.

В этом пункте расстояние между контактами изменять не надо.

1.3 По полученным данным рассчитайте с максимальной точностью сопротивление одного сантиметра мокрой, но не соленой полоски.

1.4 Рассчитайте сопротивление одного сантиметра мокрой и соленой картонной полоски. Не забудьте оценить погрешности ваших результатов!

Часть 2.

Внимательно ознакомьтесь с заданием этой части: повторного эксперимента может и не быть! Разберитесь с тем, что вам нужно будет делать и, только после этого, приступайте к измерениям!

Используйте вторую полоску. Хорошо намочите ее, подключите к ней контакты (скрепки) на расстоянии около 5 см. Положите ее на дно тарелки и почти полностью закройте ее скотчем, но так, чтобы на середине полоски оставалась небольшая щель шириной около 2 мм.

2.1 Измерьте электрическое сопротивление полоски после ее закрепления на дне

Капните на щель немного воды, так, чтобы она покрыла ее. Насыпьте на щель горочку соли, так, чтобы она полностью накрыла щель.

2.2 Измерьте зависимость сопротивления между контактами от времени (не мене 20 минут).

2.3 Постройте график полученной зависимости. Качественно объясните его поведение.

При диффузии, расстояние , на которое смещаются диффундирующие частицы (в данном случае – ионы соли) связано со временем приближенным уравнением

2.4 Проверьте выполнимость этого закона в проведенном вами эксперименте. Оцените коэффициент диффузии соли .

Здесь можно обойтись без оценки погрешности.

Примечания

  1. 1. , Всвоихизмерениямыиспользовалистабилизированныйисточникпоэтомуданныеприведенытолькодля напряжения U , расчеты проведены по формуле (2). x ↩
  2. 1. В своих измерениях мы использовали стабилизированный источник, поэтому данные приведены только для напряжения , расчеты проведены по формуле (2). ↩
Смотреть решение →

Оригинал в архиве олимпиады