Лабораторные работы — с. 233
Лабораторная работа № 5. Сборка электрической цепи и измерение силы тока в её различных участках. Цель работы: Собрать электрическую цепь. Измерить силу тока в различных участках цепи с помощью амперметра. Приборы и материалы: Лабораторный источник питания (ЛИП), лампа на подставке, ключ, амперметр, соединительные провода. Указания к работе:
1. Начертите схему электрической цепи, показанной на рисунке 178, а. Соберите цепь по схеме. [на рисунке 178: три сборки из ЛИП, лампы на подставке, ключа и амперметра, соединённых проводами последовательно: а) ЛИП — лампа — амперметр — ключ; б) ЛИП — амперметр — лампа — ключ; в) ЛИП — амперметр — ключ — лампа.] Примечание. При сборке цепи ключ должен быть разомкнут. Обязательно проверьте правильность подключения амперметра в цепь: клемма, обозначенная знаком «+», должна быть соединена с проводом, идущим от положительного полюса источника тока.
2. Замкните цепь. Измерьте силу тока I₁.
3. Обработка результатов измерений. Результаты прямых измерений с учётом абсолютной погрешности, равной цене деления шкалы амперметра, запишите в таблицу 15. [Таблица 15: Сила тока I₁, А; Сила тока I₂, А; Сила тока I₃, А.] 4. Начертите схему электрической цепи для случаев, показанных на рисунке 178, б и в.
5. Измерьте силу тока для каждого случая.
6. Сделайте вывод о значении силы тока в различных последовательно соединённых участках цепи.
Ход работы.
1. Схема а. Условные обозначения: источник (длинная черта — положительный полюс), лампа (круг с крестом), амперметр (круг с буквой А), ключ. Соединяем последовательно: ЛИП (+) — лампа — амперметр — ключ — ЛИП (−). Собираем цепь при разомкнутом ключе. Клемму амперметра «+» присоединяем к проводу, идущему от положительного полюса источника через лампу. На ЛИП устанавливаем напряжение около 3,5 В (по номинальному напряжению лампы).
2. Цена деления шкалы амперметра (предел 2 А): между отметками 0 и 0,5 А пять делений, значит C = 0,5 А / 5 = 0,1 А. Абсолютная погрешность измерения ΔI = 0,1 А. Показываем собранную цепь учителю, затем замыкаем ключ. Лампа горит, стрелка стоит ближе к отметке 0,3 А: I₁ = 0,3 ± 0,1 А.
3. Схемы б и в начертены на рисунке (в схеме б амперметр стоит сразу за источником, лампа — после него; в схеме в амперметр стоит за источником, затем ключ и лампа). Для каждой схемы размыкаем цепь, переставляем амперметр или другие элементы, снова проверяем полярность и замыкаем ключ. Измеряем: схема б: I₂ = 0,3 ± 0,1 А; схема в: I₃ = 0,3 ± 0,1 А. Результаты внесены в таблицу 15.
4. Сравнение. Показания во всех трёх случаях совпали: I₁ = I₂ = I₃ = 0,3 А; различия в пределах погрешности (±0,1 А) не обнаружены. Яркость лампы при этом не менялась.
Вывод. В последовательной цепи сила тока одна и та же во всех её участках: до лампы и после неё, до ключа и после него, и не зависит от порядка, в котором включены элементы: I₁ = I₂ = I₃. Это объясняется тем, что заряды в неразветвлённой цепи нигде не накапливаются и не исчезают: за одно и то же время через любое сечение проходит одинаковый заряд. Амперметр можно включать в любое место неразветвлённой цепи, но обязательно последовательно с проверяемым участком.
Оговорка: числовые значения получены для типичного оборудования и могут отличаться (цена деления амперметра принята 0,1 А; порядок элементов на рис. 178 принят по рисунку).
1. Схема а. Условные обозначения: источник (длинная черта — положительный полюс), лампа (круг с крестом), амперметр (круг с буквой А), ключ. Соединяем последовательно: ЛИП (+) — лампа — амперметр — ключ — ЛИП (−). Собираем цепь при разомкнутом ключе. Клемму амперметра «+» присоединяем к проводу, идущему от положительного полюса источника через лампу. На ЛИП устанавливаем напряжение около 3,5 В (по номинальному напряжению лампы).
2. Цена деления шкалы амперметра (предел 2 А): между отметками 0 и 0,5 А пять делений, значит C = 0,5 А / 5 = 0,1 А. Абсолютная погрешность измерения ΔI = 0,1 А. Показываем собранную цепь учителю, затем замыкаем ключ. Лампа горит, стрелка стоит ближе к отметке 0,3 А: I₁ = 0,3 ± 0,1 А.
3. Схемы б и в начертены на рисунке (в схеме б амперметр стоит сразу за источником, лампа — после него; в схеме в амперметр стоит за источником, затем ключ и лампа). Для каждой схемы размыкаем цепь, переставляем амперметр или другие элементы, снова проверяем полярность и замыкаем ключ. Измеряем: схема б: I₂ = 0,3 ± 0,1 А; схема в: I₃ = 0,3 ± 0,1 А. Результаты внесены в таблицу 15.
4. Сравнение. Показания во всех трёх случаях совпали: I₁ = I₂ = I₃ = 0,3 А; различия в пределах погрешности (±0,1 А) не обнаружены. Яркость лампы при этом не менялась.
Вывод. В последовательной цепи сила тока одна и та же во всех её участках: до лампы и после неё, до ключа и после него, и не зависит от порядка, в котором включены элементы: I₁ = I₂ = I₃. Это объясняется тем, что заряды в неразветвлённой цепи нигде не накапливаются и не исчезают: за одно и то же время через любое сечение проходит одинаковый заряд. Амперметр можно включать в любое место неразветвлённой цепи, но обязательно последовательно с проверяемым участком.
Оговорка: числовые значения получены для типичного оборудования и могут отличаться (цена деления амперметра принята 0,1 А; порядок элементов на рис. 178 принят по рисунку).