Задание №17 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

#59195Задание №17ФИПИ

Работа и мощность электрического токаПрактические работы

Используя источник тока, вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода и резистор, обозначенный R2, соберите экспериментальную установку для определения работы электрического тока на резисторе R2. При помощи реостата установите в цепи силу тока 0,4 А. Определите работу электрического тока за 6 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 экспериментальным заданием. Поскольку у нас нет возможности провести реальный эксперимент, мы опишем алгоритм выполнения и представим структуру ответа, которая требуется на экзамене.

1) Схема экспериментальной установки
Для измерения работы тока на резисторе $R_2$ необходимо собрать последовательную цепь, состоящую из источника тока, ключа, амперметра, реостата и исследуемого резистора. Вольтметр подключается параллельно резистору $R_2$ .
Описание схемы: Последовательно соединены источник тока, ключ, амперметр, реостат и резистор $R_2$ . Вольтметр присоединён к клеммам резистора $R_2$ .

2) Формула для расчёта работы электрического тока
Работа электрического тока $A$ на участке цепи равна произведению напряжения на этом участке, силы тока в цепи и времени, в течение которого протекал ток:
$A = U \cdot I \cdot t$

3) Результаты измерений
Согласно условию, силу тока необходимо установить равной $0,4 \text{ А}$ . Время эксперимента составляет $6 \text{ минут}$ . Переведём время в систему СИ:
$t = 6 \text{ мин} = 6 \cdot 60 \text{ с} = 360 \text{ с}$ .
Допустим, при проведении опыта вольтметр показал значение $4,0 \text{ В}$ (это значение может варьироваться в зависимости от конкретного оборудования в наборе). Запишем результаты 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 (без учёта погрешностей) в формулу:
$A = 4,0 \text{ В} \cdot 0,4 \text{ А} \cdot 360 \text{ с} = 576 \text{ Дж}$

Ответ: 1) Схема нарисована; 2) $A = U \cdot I \cdot t$ ; 3) $I = (0,40 \pm 0,02) \text{ А}$ , $U = (4,0 \pm 0,1) \text{ В}$ (пример); 4) $A = 576 \text{ Дж}$ .

Источник: ФИПИ