Методические указания

1. При работе с аккумуляторами необ­ходимо учитывать, что их внутреннее сопротивление очень мало, например у кислотных — от 0,1 до 0,001 Ом. Поэтому лучше брать батарею аккумуляторов или гальванических элементов.

2. Учащимся следует разъяснить, почему электрическую цепь не рекомендуется оставлять замкнутой на длительный срок, особенно когда работа проводится с сухими элементами или батарейками для карманного фонаря.

Таблица 1

3. Если по каким-либо причинам отсутствуют вольтметры, ра­боту по определению ЭДС и внутреннего сопротивления источника электрической энергии можно провести, включая во внешнюю цепь поочередно известные сопротивления. Можно вместо сопротивлений взять реостат на 6—10 Ом и включить его вначале наполовину, а затем полностью.

Контрольные вопросы:

1. Укажите условия существования эле­ктрического тока в проводнике.

2. Какова роль источника электрической энергии в электричес­кой цепи?

3. Электродвижущую силу источника энергии часто определяют как сумму падений напряжений на внешнем и внутреннем сопротив­лениях замкнутой цепи. Дайте объяснение.

4. От чего зависит напряжение на зажимах источника электричес­кой энергии?

5. Как изменится сопротивление батарейки для карманного фонаря, если три ее элемента соединить не последовательно, а па­раллельно?

6. Определите сопротивление внешней части цепи, пользуясь ре­зультатами произведенных измерений.

Индивидуальное задание:

Решите 2 задачи на данную тему из сборника задач и вопросов по физике Р.А.Гладковой или ответите на 5 вопросов по данной теме.

Лабораторная работа 11

Тема Определение удельного сопротивления проводника

цель работы

• Научиться определять удельное сопротивление проводника.

Краткие теоретические сведения

Основной электрической характеристикой проводника является сопротивление. Для металлическою проводника сопротивление R прямо пропорционально его длине l и обратно пропорцио­нально площади поперечного сечения S : R = pl/S, где р — удельное сопротивление (выражается в Ом*м); оно выражает зависимость сопротивления от материала проводника, показывает, каким сопро­тивлением обладает проводник длиной 1 м и площадью сечения 1 м²:

p = RS/l

Рис 1. Рис 2.

В качестве исследуемого материала можно использовать обмот­ку реостата на 6 В (рис. 1).

Оборудование: 1. Реостат. 2. Масштабная линейка 3. Штанген­циркуль. 4. Амперметр. 5. Вольтметр. 6. Источник электрической энергии. 7. Ключ. 8. Соединительные провода.

Технология выполнения работы

1. Для измерения длины проволо­ки необходимо измерить диаметр D керамического цилиндра реос­тата и подсчитать число витков на нем п. Длина проволоки опре­деляется по формуле l= D n.

2. Для определения площади S поперечного сечения проволоки необходимо знать ее диаметр. Для этого следует измерить штанген­циркулем длину обмотки реостата L (рис. 1); зная число витков п, определить диаметр проволоки d (d=L/n) и площадь поперечного сечения S (S = d^z/4).

3. Результаты измерений и вычислений записать в табл. 1.

4. Составить цепь по схеме, изображен­ной на рис. 2.

5. После проверки преподавателей цепь замкнуть, измерить силу тока в реостате и напряжение на нем (когда реостат полно­стью введен в цепь). Пользуясь формулой закона Ома, определить R: R=U/I.

6. Учитывая, что провод реостата изготовлен из нихрома, сравнить результат опыта с табличным значени­ем удельного сопротивления нихрома и определить относительную - погрешность.

Рис 3.

Таблица 1

Методические указания

1. При отсутствии реостата можно ис­пользовать проволоку длиной 0,6—1 м из материала с большим удельным сопротивлением.

2. Если нет штангенциркулей и микрометров, работу можно про­вести с масштабной линейкой.

Контрольные вопросы:

1. Объяснить на основании электронной теории зависимость сопротивления проводника от его длины, площа­ди поперечного сечения и материала.

2. Удельное сопротивление фехраля 1,1-10^-6 Ом*м, Что это зна­чит? Где можно использовать этот материал?

3. Назвать известные вам методы определения сопротивления проводника.

4. Как изменится напряжение на участке ОВ электрической цепи (рис. 3), если медную проволоку на этом участке заменить ни­келиновой?

5. Определить сопротивление и длину медной проволоки мас­сой 89 г и сечением 0,1 мм².

Индивидуальное задание:

Решите 2 задачи на данную тему из сборника задач и вопросов по физике Р.А.Гладковой или ответите на 5 вопросов по данной теме.

Лабораторная работа 12

Тема Проверка законов последовательного и параллельного соединении проводников

цель работы

• Научиться проверять законы последовательного и параллельного соединения проводников.

Краткие теоретические сведения

Потребители электрической энергии — электрические лампочки, электронагревательные приборы, провода и т. п. — обладают определенным сопротивлением, поэтому их часто называют «проводниками» или резисторами Обычно электрическая цепь состо­ит из нескольких резисторов, соединенных последовательно, парал­лельно ил/и смешанно. Для простоты расчета электрических цепей все резисторы мысленно заменяют одним, при включении которого режим цепи не нарушился бы, т. е. и сила тока и напряжение оста­лись бы прежними. Сопротивление этого резистора называют экви­валентным общему сопротивлению нескольких резисторов, образую­щих цепь.

Оборудование: 1 Источник электрической энергии. 2 Резис­торы (проволочные спирали на панелях с клеммами. Сопротивление каждого резистора указано на панели). 3. Амперметр постоянною тока. 4. Вольтметр постоянного тока. 5. Реостат ползунковый. 6. Ключ. 7. Соединительные провода.

Технология выполнения работы

1.Последовательное соединение резисторов 1. Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 1.

2.После проверки преподавателем цепь замкнуть и измерить на­пряжения на отдельных резисторах. Для этого прикоснуться наконечниками проводов, идущих от вольтметра, к клеммам резисторов,

3.Измерить напряжение на концах всей группы резисторов (участок AВ).

4.Проверить соотношение для U_AB = U₁+U₂ + U₃ и сделать вывод.

5.По формуле I=U/R вычислить силу тока в каждом резисторе. Сравнить ее с показаниями амперметра и сделать вывод.

6.Вычислить эквивалентное сопротивление R_экв = U_AB/I. Про­верить справедливость формулы

R_экв = R₁+R₂+R₃ и сделать вывод.

7.Результаты измерений и вычислении записать в табл. 1.

Рис 1. Рис 2.

Параллельное соединение резисторов

1. Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 2.

2. После проверки преподавателем цепь замкнуть, с помощью реостата установить силу тока в цепи 1,5—2 А.

Таблица 1

Рис 3. Рис 4.

3.Переключить амперметр из магистрали в ту или иную ветвь и измерить силу тока 0 каждом резисторе. Проверить соотношение I = I₁ + I₂ +I₃ и сделать вывод.

4.Измерить напряженно на участке AВ и определить эквивален­тное сопротивление: . 23

5.Проверить справедливость формулы и сделать вывод.

6.Результаты измерений и вычислений записать в табл. 2.

Таблица 2

Методические указания

Чтобы обеспечить более плотный кон­такт, целесообразно использовать для вольтметра провода, имеющие с одной стороны клеммы с зажимами.

Контрольные вопросы:

1.Восемь резистором соединили по два последовательно в четыре параллельные ветви. Начертить схему сое­динения.

2.Потребители электрической энергии соединены так, как по­казано на рис 3. Определить эквивалентное сопротивление в этом случае, если Ом, Ом , Ом

3.Учащийся при измерении напряжения на лампочке включил по ошибке амперметр вместо вольтметра. Что при этом произойдет?

4.Изменится ли показание вольтметра (рис. 4), если в учас­ток, состоящий in нескольких параллельно соединенных резисторов, добавить еще один?

5.Что изменилось на данном участке цепи, если включенный по­следовательно с ним амперметр показал увеличение силы тока?

6.Как включены 10 ламп для освещения трамвайного вагона, рассчитанных на напряжение 120 В? Напряжение в трамвайной се­ти 600В.

Индивидуальное задание:

Решите 2 задачи на данную тему из сборника задач и вопросов по физике Р.А.Гладковой или ответите на 5 вопросов по данной теме.

Лабораторная работа 13

Тема Исследование зависимости мощности, потребляемой лампой накаливания от напряжения на ее зажимах

цель работы

• Научиться исследовать зависимости мощности, потребляемой лампой накаливания от напряжения на ее зажимах.

Краткие теоретические сведения

Мощность Р электрического тока на участке цепи равна отношению работы тока ко времени, за которое она совершается; Р=А/t. Используя формулы работы тока A=IUt и закон Ома для участка цепи I=U/R, мощность тока можно вычислить по любой из следующих формул:

P=IU; P=U²/R; P=I²R.

Мощность электрического то­ка выражается в ваттах (Вт).

Оборудование: 1. Электриче­ская лампа. 2. Источник постоян­ного напряжения на 36 В. 3. Рео­стат ползунковый. 4. Амперметр. 5. Вольтметр. 6. Омметр. 7. Ключ. 8. Соединительные провода.

Рис 1.