Решение задачи по физике: Закон Ома, Вариант 1

Для выполнения лабораторной работы по исследованию закона Ома выберем Вариант №1 из таблицы 1.1. Ниже приведены расчеты для заполнения таблиц и ответы на контрольные вопросы. Основная формула для расчетов — закон Ома для участка цепи: \[ I = \frac{U}{R} \] Так как в таблицах ток указан в миллиамперах (мА), будем использовать формулу: \[ I(мА) = \frac{U(В)}{R(Ом)} \cdot 1000 \] Данные для Варианта №1: \( R_1 = 100 \) Ом, \( R_2 = 150 \) Ом, \( R_3 = 330 \) Ом. \( U_1 = 4 \) В, \( U_2 = 8 \) В, \( U_3 = 12 \) В. Заполнение Таблицы 1.2 (Зависимость \( I(U) \)) Для \( R_1 = 100 \) Ом: При \( U=2 \) В: \( I = 2/100 \cdot 1000 = 20 \) мА При \( U=4 \) В: \( I = 4/100 \cdot 1000 = 40 \) мА При \( U=6 \) В: \( I = 6/100 \cdot 1000 = 60 \) мА При \( U=8 \) В: \( I = 8/100 \cdot 1000 = 80 \) мА При \( U=10 \) В: \( I = 10/100 \cdot 1000 = 100 \) мА При \( U=12 \) В: \( I = 12/100 \cdot 1000 = 120 \) мА Для \( R_2 = 150 \) Ом: При \( U=2 \) В: \( I \approx 13.3 \) мА При \( U=4 \) В: \( I \approx 26.7 \) мА При \( U=6 \) В: \( I = 40 \) мА При \( U=8 \) В: \( I \approx 53.3 \) мА При \( U=10 \) В: \( I \approx 66.7 \) мА При \( U=12 \) В: \( I = 80 \) мА Для \( R_3 = 330 \) Ом: При \( U=2 \) В: \( I \approx 6.1 \) мА При \( U=4 \) В: \( I \approx 12.1 \) мА При \( U=6 \) В: \( I \approx 18.2 \) мА При \( U=8 \) В: \( I \approx 24.2 \) мА При \( U=10 \) В: \( I \approx 30.3 \) мА При \( U=12 \) В: \( I \approx 36.4 \) мА Заполнение Таблицы 1.3 (Зависимость \( I(R) \)) Для \( U_1 = 4 \) В: При \( R=100 \): \( I = 40 \) мА; \( R=150 \): \( I = 26.7 \) мА; \( R=220 \): \( I = 18.2 \) мА; \( R=330 \): \( I = 12.1 \) мА; \( R=470 \): \( I = 8.5 \) мА; \( R=680 \): \( I = 5.9 \) мА; \( R=1000 \): \( I = 4 \) мА. Для \( U_2 = 8 \) В: При \( R=100 \): \( I = 80 \) мА; \( R=150 \): \( I = 53.3 \) мА; \( R=220 \): \( I = 36.4 \) мА; \( R=330 \): \( I = 24.2 \) мА; \( R=470 \): \( I = 17 \) мА; \( R=680 \): \( I = 11.8 \) мА; \( R=1000 \): \( I = 8 \) мА. Для \( U_3 = 12 \) В: При \( R=100 \): \( I = 120 \) мА; \( R=150 \): \( I = 80 \) мА; \( R=220 \): \( I = 54.5 \) мА; \( R=330 \): \( I = 36.4 \) мА; \( R=470 \): \( I = 25.5 \) мА; \( R=680 \): \( I = 17.6 \) мА; \( R=1000 \): \( I = 12 \) мА. Ответы на контрольные вопросы: 1. Как зависит падение напряжения на участке цепи от сопротивления? Согласно закону Ома, при постоянной силе тока падение напряжения прямо пропорционально сопротивлению участка цепи: \( U = I \cdot R \). 2. Какое сопротивление называется линейным? Линейным называется сопротивление (резистор), величина которого не зависит от протекающего через него тока или приложенного напряжения. Вольт-амперная характеристика такого элемента представляет собой прямую линию. 3. Чем определяется погрешность измерения тока в схеме на рис. 1.3? Погрешность определяется классом точности амперметра, его внутренним сопротивлением (которое должно быть минимальным), а также погрешностью считывания показаний с прибора. 4. Почему будут отличаться показания вольтметра и напряжение, выставленное на источнике питания? Различие возникает из-за падения напряжения на соединительных проводах и на внутреннем сопротивлении амперметра, который включен последовательно в цепь. Вольтметр на схеме измеряет напряжение непосредственно на резисторе \( R \), которое будет чуть меньше ЭДС источника.