Задание №17 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

#59109Задание №17ФИПИ

Работа и мощность электрического токаПрактические работы

Используя источник тока, вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода и резистор, обозначенный R1, соберите экспериментальную установку для определения работы электрического тока на резисторе R1. При помощи реостата установите в цепи силу тока 0,4 А. Определите работу электрического тока за 10 минут. Абсолютная погрешность измерения силы тока равна ±0,02 А, абсолютная погрешность измерения напряжения равна ±0,1 В.

В бланке ответов $№$ 2:

1) нарисуйте электрическую схему эксперимента;

2) запишите формулу для расчёта работы электрического тока;

3) укажите результаты измерения напряжения и силы тока с учётом абсолютных погрешностей измерений;

4) запишите значение работы электрического тока.

Ваше решениедо 3 баллов

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение.

Данная задача является описанием лабораторной работы. Поскольку реальные измерения проводятся на месте с использованием конкретного оборудования, в данном решении приведены типовые значения, которые соответствуют условию задачи (установленная сила тока $0,4 \text{ А}$ ) и стандартным параметрам школьного оборудования.

1) Схема экспериментальной установки
Для измерения работы тока необходимо собрать последовательную цепь, состоящую из источника тока, ключа, амперметра, исследуемого резистора $R_1$ и реостата. Вольтметр подключается параллельно резистору $R_1$ .
Описание схемы: Последовательно соединены источник, ключ, амперметр, резистор $R_1$ и реостат. Вольтметр присоединён к клеммам резистора $R_1$ .

2) Формула для расчёта работы электрического тока
Работа электрического тока $A$ на участке цепи определяется как произведение напряжения на этом участке, силы тока в цепи и времени прохождения тока:
$A = U \cdot I \cdot t$

3) Результаты измерений
Дано по условию:
Сила тока: $I = 0,4 \text{ А}$
Погрешность силы тока: $\Delta I = 0,02 \text{ А}$
Погрешность напряжения: $\Delta U = 0,1 \text{ В}$
Время: $t = 10 \text{ мин} = 600 \text{ с}$

Предположим, что при силе тока $0,4 \text{ А}$ вольтметр показал значение $4,0 \text{ В}$ (точное значение зависит от конкретного резистора в наборе, для примера возьмём типичное значение).
Запишем результаты измерений с учётом погрешностей:
$I = (0,40 \pm 0,02) \text{ А}$
$U = (4,0 \pm 0,1) \text{ В}$

4) Расчёт значения работы электрического тока
Подставим измеренные значения в формулу (используем средние значения величин):
$A = 4,0 \text{ В} \cdot 0,4 \text{ А} \cdot 600 \text{ с} = 960 \text{ Дж}$

Ответ: Схема нарисована; $A = U \cdot I \cdot t$ ; $I = (0,40 \pm 0,02) \text{ А}$ , $U = (4,0 \pm 0,1) \text{ В}$ ; $A = 960 \text{ Дж}$ .

Источник: ФИПИ