Расчет тока и мощности в цепи: решение задачи

Для выполнения лабораторной работы выберем Вариант №1 из таблицы 4.1. Дано для варианта №1: ЭДС источника \( E = 8 \) В. Сопротивление нагрузки \( R = 100 \) Ом. Внутреннее сопротивление источника \( r = 220 \) Ом. Задание требует рассчитать значения тока \( I \) и мощности \( P \) для различных значений напряжения \( U \), указанных в таблице 4.2. Формулы для расчета: 1. Сила тока через резистор по закону Ома: \[ I = \frac{U}{R} \] Так как в таблице ток указан в мА, будем использовать формулу: \( I(мА) = \frac{U}{R} \cdot 1000 \). 2. Мощность, потребляемая резистором: \[ P = U \cdot I \] Где \( P \) выражается в Ваттах (Вт). Заполним таблицу 4.2 для \( R = 100 \) Ом: 1. При \( U = 0 \) В: \( I = 0 / 100 = 0 \) мА \( P = 0 \cdot 0 = 0 \) Вт 2. При \( U = 2 \) В: \( I = 2 / 100 \cdot 1000 = 20 \) мА \( P = 2 \cdot 0,02 = 0,04 \) Вт 3. При \( U = 3 \) В: \( I = 3 / 100 \cdot 1000 = 30 \) мА \( P = 3 \cdot 0,03 = 0,09 \) Вт 4. При \( U = 4 \) В: \( I = 4 / 100 \cdot 1000 = 40 \) мА \( P = 4 \cdot 0,04 = 0,16 \) Вт 5. При \( U = 6 \) В: \( I = 6 / 100 \cdot 1000 = 60 \) мА \( P = 6 \cdot 0,06 = 0,36 \) Вт 6. При \( U = 8 \) В: \( I = 8 / 100 \cdot 1000 = 80 \) мА \( P = 8 \cdot 0,08 = 0,64 \) Вт (Значения для 10, 12 и 14 В рассчитываются аналогично, если источник позволяет выдать такое напряжение на данном сопротивлении). Итоговая таблица для тетради (Вариант 1): Напряжение \( U \), В: 0 | 2 | 3 | 4 | 6 | 8 Ток \( I \), мА: 0 | 20 | 30 | 40 | 60 | 80 Мощность \( P \), Вт: 0 | 0,04 | 0,09 | 0,16 | 0,36 | 0,64 Произведение \( U \cdot I \), Вт: 0 | 0,04 | 0,09 | 0,16 | 0,36 | 0,64 Построение графика P(U): Для построения графика в тетради начертите оси координат. По горизонтальной оси (абсцисс) отложите напряжение \( U \) (В), по вертикальной (ординат) — мощность \( P \) (Вт). Отметьте точки из таблицы. График будет представлять собой параболу, выходящую из начала координат, так как мощность пропорциональна квадрату напряжения: \[ P = \frac{U^2}{R} \] Вывод: В ходе эксперимента установлено, что при постоянном сопротивлении нагрузки ток растет линейно в зависимости от напряжения, а потребляемая мощность растет квадратично. Результаты произведения \( U \cdot I \) полностью совпадают с расчетной мощностью \( P \).