Вопросы, на которые Вы должны ответить в отдельных рамках – их всего 10!

Молодой, но талантливый физик Федя решил экспериментально проверить закон Ома. Для этого он «добыл» отличный современный источник электрического тока, цифровой вольтметр, три постоянных резистора с сопротивлениями , , и старенький школьный стрелочный амперметр, рассчитанный на измерения силы тока до 2 Ампер. Качественные соединительные провода в домашней лаборатории Феди были в избытке.

Далее Федя занялся теоретической подготовкой. Он подсчитал, что, комбинируя имеющиеся резисторы, он сможет провести измерения при 17 различных значениях сопротивлений цепи.

1. Как Феде удалось насчитать 17 возможных комбинаций? Укажите их и Вы! Рассчитывать сопротивления всех комбинаций не надо, просто приведите все возможные типы соединений.
2. Сколько в действительности различных сопротивлений можно собрать из имеющегося набора?

Однако Федя решил ограничиться (для простоты расчетов) только комбинациями, сопротивления, которых равны целому числу Омов. Тем более, что по его разумному мнению при малых сопротивлениях амперметр может выйти из строя.

Далее Федор собрал электрическую цепь, схема которой показана на рисунке и провел измерения, результаты которых привел в Таблице 1.

Таблица 1.

Результаты крайне удивили Федю: почему меняется напряжение? Неужели источник забарахлил? Но это не страшно – ведь закон Ома гласит, что сила тока пропорциональна напряжению! Для проверки этого Федя построил график зависимости силы тока от напряжения!? Результат поверг Федю в полное недоумение, он даже решил начать учить шведский язык, чтобы поехать в Швецию за Нобелевской премией, ведь, как известно: «Чем дальше эксперимент от теории, тем ближе он к Нобелевской премии!»

1. Постройте и Вы график зависимости силы тока от напряжения по данным Фединых измерений.
2. Какую ошибку допустил Федя в формулировке закона Ома?

Но, поразмыслив, Федор решил видоизменить схему эксперимента и собрал другую схему (см. рис.) И провел новые измерения, результаты которых представил в Таблице 2.

Таблица 2.

Нет, источник в порядке, выдает указанное в его описании напряжение с высокой точностью!

Вот теперь можно проверить и закон Ома. Напряжение постоянно, следовательно, сила тока обратно пропорциональна сопротивлению – но лучше проверить «наоборот»: построить зависимость величины, обратной току от сопротивления. Результат обнадежил, но полной ясности не внес!

1. Постройте график зависимости величины от сопротивления .
2. Подтверждает ли этот график закон Ома?

После длительных размышлений Федор понял, в чем заключалась его главная ошибка – он не учел важной характеристики одного из своих приборов! Ему даже не пришлось проводить новых измерений! Используя данные Таблицы 1, после небольших расчетов он построил график зависимости силы тока от напряжения, который полностью подтвердил закон Ома: «Все-таки, сила тока прямо пропорциональна напряжению!»

1. Какую характеристику не учел Федор при проведении своих исследований?
2. На основании данных Таблиц 1 и 2 покажите, что закон Ома выполняется, постройте график, на котором сила тока прямо пропорциональна напряжению.
3. Определите численное значение не учтенной заранее характеристики.
4. Приведите формулы, которые правильно описывают построенные вами графики.

УТВЕРЖДАЮ
Заместитель председателя оргкомитета заключительного этапа
Республиканской олимпиады Заместитель Министра образования
В.А. Будкевич
«__» ноября 2014 г.

Республиканская физическая олимпиада 2015 год.
(III этап)

Теоретический тур