Решение

Городская олимпиада (3-й этап) 2013 9 класс № Э2
1.1

1.1 В результате измерений получено значение В

Примечание. Данное значение может быть иным, в зависимости от типа ЛИП или свежести батарейки.

1.2

1.2 Для измерения сопротивления необходимо одновременно измерить напряжение на реостате и силу тока через него. Схема для таких измерений очевидна и показана на рисунке.
В результате измерений получено Ом.

Примечание. Данное значение может быть иным, в зависимости от реостата.

1.3

1.3 Для выполнения заданий необходимо измерять напряжение на реостате и силу тока через него. Тогда сопротивление реостата можно рассчитать по закону Ома

Схема такой цепи также традиционна и показана на рисунке.

2.1

2.1 Не сложно подсчитать, что напряжение на нагрузке должно быть равно (если считать напряжение источника постоянным):

Соответственно, максимально напряжение на нагрузке будет при отключенном резисторе в цепи питания (при )

А минимальное напряжение при полностью включенном резисторе в цепи питания (при Ом)

2.2

2.2 Измерения проводились в следующей последовательности: Устанавливалось некоторое значение сопротивление резистора (в порядке убывания); устанавливалось максимальное сопротивление резистора в цепи нагрузки, при этом измерялись

значение напряжения через резистор () и силы тока через него (); не изменяя сопротивления , сопротивление резистора устанавливалось минимальным (нулевым) и проводились измерения напряжения и силы тока через резистор (, соответственно). Сопротивление рассчитывалось, как по максимальным (), так и по минимальным () напряжения и силы тока. Ввиду недостаточной точности измерения эти величины незначительно различались, поэтому в качестве окончательного значения использовалось среднее значение . Также в таблице приведены теоретические значения минимального и максимального напряжений.

Все эти результаты приведены в Таблице 1.

Таблица 1.

, В , А , В , А , Ом , Ом , Ом теор, В теор, В
1,600 0,250 2,950 0,460 6,400 6,413 6,407 3,7 1,851
1,400 0,275 2,800 0,550 5,091 5,091 5,091 3,7 1,639
1,200 0,300 2,600 0,675 4,000 3,852 3,926 3,7 1,407
1,000 0,325 2,400 0,800 3,077 3,000 3,038 3,7 1,191
0,800 0,350 2,200 0,945 2,286 2,328 2,307 3,7 0,980
0,620 0,375 2,000 1,150 1,653 1,739 1,696 3,7 0,775
0,590 0,360 1,800 1,175 1,639 1,532 1,585 3,7 0,735
0,410 0,390 1,600 1,275 1,051 1,255 1,153 3,7 0,565
0,400 0,400 1,400 1,350 1,000 1,037 1,019 3,7 0,508
0,300 0,410 1,200 1,525 0,732 0,787 0,759 3,7 0,392
0,210 0,420 1,000 1,675 0,500 0,597 0,549 3,7 0,292
0,180 0,430 0,800 1,775 0,419 0,451 0,435 3,7 0,235
2.3

2.3 Графики полученных зависимостей показаны на рисунке.

2.4

2.4 Во всем диапазоне теоретические значения напряжений заметно превышают измеренный значения. Единственная возможная причина — уменьшение напряжения источника при увеличении силы тока через него.

Теоретическое дополнение (от участников олимпиады не требуется!)

Объяснение полученных зависимостей не сложно, если знать такие характеристики источника, как ЭДС и внутреннее сопротивление. Однако эти понятия не входят в программу курса физики 9 класса, поэтому и дано такое краткое объяснение.

С учетом внутреннего сопротивления источника Ом и его ЭДС В минимальное и максимальное значения напряжения рассчитываются по формулам


На рисунке приведены результаты расчетов по этим формулам, для наглядности оставлены экспериментальные данные.

Как видно, наблюдается вполне приличное соответствие.

3.1

3.1 При постоянном напряжении источника в данной схеме цепи питания напряжение на нагрузке должно изменяться от нуля до .

3.2

3.2 Измерения подтверждают, что минимальное значение напряжения на нагрузке равно нулю, поэтому эти данные не приводятся. Методика измерения аналогично той, которая описана в части 2. Результаты измерений и расчетов приведены в Таблице 2. По этим данным построен соответствующий график. Для экономии места теоретическое постоянное значение В не приведено (не поместилось!).

Таблица 2.

, В , А , Ом
2,400 0,375 6,400
2,300 0,450 5,111
2,200 0,550 4,000
2,000 0,710 2,817
1,800 0,875 2,057
1,600 1,050 1,524
1,400 1,175 1,191
1,200 1,375 0,873
1,000 1,450 0,690
0,800 1,750 0,457
0,400 1,925 0,208

3.4

3.4 В этой схеме максимально возможное значение напряжения значительно меньше теоретического. Основная причина та же – падение напряжения (точнее ЭДС источника).

Дополнение. Можно провести точные расчет верхней границы напряжения с учетом ЭДС и внутреннего сопротивления источника. Результаты этих расчетов хорошо согласуются с экспериментальными данными.

Э2 «Закороченный» реостат

Оборудование: амперметр, вольтметр, реостат трёхклеммный с полным сопротивлением Ом, два источника питания (батарейка квадратная, В, 2шт) …

 Городская3-й этап 2024 9 кл. Закон ОмаГрафик как физический инструмент: наклон, площадь, пересечение и касательнаяРасчёт резистивных цепей У Р Б П ≈3/5 Э2 Горячий резистор

Приборы и материалы: исследуемый маломощный резистор (примерно 1,0 Ом); эталонный резистор 0,51 Ом (считайте, что это значение точное); проволочный …

 РеспубликанскаяРесп. 2026 9 кл. МощностьЗакон ОмаПравила Кирхгофа и методы расчёта цепей У Р Б П ≈3/5 Э1 Знаете ли Вы закон Ома?

Для измерения электрического напряжения и силы тока Вам необходимо использовать электронный мультиметр. См. Инструкцию.
Задания.
Приборы и …

 Городская3-й этап 2015 9 кл. Закон ОмаЭлектрическое сопротивление, удельное сопротивлениеЭДС и внутреннее сопротивление источника У Р Б П ≈3/5 Э2 Балансировка электрического моста

Оборудование: мультиметр, два одинаковых постоянных резистора, проволочный резистор, источник постоянного напряжения 4,5 В, соединительные провода …

 Городская3-й этап 2020 10 кл. Закон ОмаЭлектрическое сопротивление, удельное сопротивлениеПравила Кирхгофа и методы расчёта цепей У Р Б П ≈3/5 Э1 Вольтамперная характеристика воды

Приборы и оборудование: сосуд с чистой водой и двумя электродами (медный и алюминиевый), мультиметр, реостат, постоянный резистор с известным …

 Городская3-й этап 2015 11 кл. Закон ОмаЭДС и внутреннее сопротивление источникаНелинейные элементы, ВАХ У Р Б П ≈4/5 Э2 Правду ли нам говорят?

Приборы и материалы: источник питания В, амперметр стрелочный А, вольтметр стрелочный В, пять последовательно соединенных проволочных …

 Городская3-й этап 2016 9 кл. Закон ОмаЭлектрическое сопротивление, удельное сопротивлениеПравила Кирхгофа и методы расчёта цепей У Р Б П ≈4/5
← Подсказки Оценить своё решение →