Методичні вказівки та інструкції

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ТА ІНСТРУКЦІЇ

ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

З ФІЗИКИ

Електродинаміка

 

 

 

 

Т. В. ГУЛЯЄВА

 

 

Автор: Т.В.Гуляєва – викладач фізики Запорізького авіаційного колледжу ім. О. Г. Івченка, квадіфікаційна категорія –вища.

 

Методичні вказівки та інструкції до лабораторних робіт з фізики. Електро-динаміка. Механічні коливання. Оптика. Розроблено для студентів ІІ курсу ЗАК.

 

Методичні вказівки містять повний комплект інструкцій для виконання лабораторних робіт з фізики студентами I куpcy, передбачених чинною программ МОИ України. Bci роботи мають чітку структуру та мету, обладнання, таблиці. Кожна робота добре ілюстрована i мае малюнки i схеми, які допомагають скласти установку i провести эксперимент.

Основне призначення лабораторних робіт – сприяти формуванню у студентів основних понять, законів, теорій, розвитку мислення, самостійносгі, практичних вмінь i навичок, в тому числі вмінь спостерігати фізичні явища, виконувати досліди, вимірювання, спілкуватись з матеріалами i приладами, аналізувати результати, робити висновки.

Bci роботи передбачають певні види навчальної діяльності, які можна розділити на:

1. Спостереження i вивчення |фізичних явищ.

2.Спостереження i вивч«ення властивостей тіл.

3. Вивчення будови, принципа дії вимірювальних приладів i правил роботи з ними.

4.Вимірювання фізичних величин.

5.Спостереження залежностей між фізичними величинами.

6.Підтвердження фізичних законів.

7.Експериментальні завдання.

 

Активізація розумової діяльності досягається шляхом постановки розвиваль-них запитань протягом виконання роботи. Запитання звертають увагу студентів на важливі сторони явищ, які вивчаються, примушують ix усвідомлювати свої дії i отрмані результати.

 

 

Розробив викладач ____________ (Гуляєва Т.В.)

Розглянуто та затверджено

На засіданні ПЦК

_ фізико-математичних дисциплін _

Протокол № ____ від _______________ 2012

Голова ПЦК ___________ (Костенко Л. І.)

МІНЕСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ЗАПОРІЗЬКИЙ АВІАЦІЙНИЙ КОЛЕДЖ

ІМ. О. Г. ІВЧЕНКА

 

Затверджую

Заступник директора з НВР

 

_____________В. І. Сніжко

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ТА ІНСТРУКЦІЇ

ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

З ФІЗИКИ

 

 

електродинаміка

 

Т. В. ГУЛЯЄВА

 

 

Зміст

 

Інструкції з техніки безпеки ………………………………………………….…... 5

Правила оформлення звіту по лабораторній роботі ……………….…….…….. 10

Вказівки до лабораторних робіт ……………………………………………….... 11

Позначення лабораторних і практичних робіт ……………………………….... 12

Додаток А …………………………………………………………………….….. 13

Критерії оцінювання навчальних досягнень студентів при виконанні лабораторних та практичних робіт …………………………………………….…..… 14

Лабораторна робота Визначення питомого опору провідника ………………. 15

Лабораторна робота Визначення ЕРС і внутрішнього опору джерела струму..19

Лабораторна робота Дослідження залежності потужності споживача від наруги на затискачах ……………………………………………………..………….. 22

Лабораторна робота Послідовне і паралельне з'єднання провідників ………. 25

Лабораторна робота Вивчення явища електромагнітної індукції .………… ……. 29

 

Додаток Б Інструментальні похибки деяких приладів ………………………… 36

Додаток В Удельное сопротивление и температурный коэффициент сопротивления металлических проволок ……………………………………………. 37

Додаток Г Таблиця Менделеєва ………………………………………………… 37

Додаток Д Елементи теорії похибок ……………………………………………. 39

 

Література ………………………………………………………………………... 47

 

ІНСТРУКЦІЯ З ТЕХНИКИ БЕЗПЕКИ ПІД ЧАС ПРОВЕДЕННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ З ФІЗИКИ

 

Затверджую

Заступник директора з НВР

 

_____________В. І. Сніжко

Загальне положення

Інструкція з безпеки поширюється на всіх учасників навчально- і виховного процесу під час виконання демонстраційних дослідів, лабораторних робіт і робіт фізичного практикуму.

 

Вимоги безпеки перед початком роботи

· З'ясуйте порядок і правила безпечного проведення досліду.

· Звільніть робоче місце від усіх не потрібних для роботи предметів і матеріалів.

· Перевірте наявність обладнання, необхідного для виконання досліду.

· Починайте виконувати завдання тільки з дозволу вчителя

 

Вимоги безпеки в екстремальних ситуаціях

· У разі травмування (поранення, опіки тощо) або при нездужанні негайно повідомте вчителя.

· У разі виникнення непередбачуваного загоряння, пожежі тощо терміново повідомте про це вчителя.

 

Правила оформлення звіту по лабораторній роботі

1. До виконання лабораторних робіт допускаються тільки ті студенти, які володіють змістом виконуваної роботи, мають коректно підготовлений звіт роботи та письмові відповіді на контрольні запитання!!!!!

 

2. Результати лабораторних poбiт оформляють у вигляді звітів на бланках, виготовлених типографським способом або вручну (формат А4, ГОСТ 2.301). Пишуть звіти пастою або чернилами черного чи темно-синього кольору. Аркуші оформляють рамкою та основним надписом згідно з ГОСТ 2.104-68.

 

3. В звіт обов'язково включають такі роздділи:

– Назва i номер роботи

– Мета роботи

– Завдання

– Обладнання та інструменти

– Зміст роботи

– Результати вимірювань (спостережень) та обробка одержаних даних

– Висновки

 

4. Креслення, схеми, рисунки, таблиці, графики виконуютъ олівцем. Графічні результати лабораторної роботи доцільно показувати кольоровими лініями на міліметрівці.

 

5. Оформления журналу лабораторних робіт розпочинаеться з титульного листа (дивись додаток А).

 

Виконання роботи

Переходьте до виконання роботи тільки після того, як усвідомите сутність запропонованого методу вимірювання. У разі необхідності звертайтеся до підручника. Результати всіх вимірювань відразу ж записуйте в зошит. Під час проведення експерименту суворо дотримуйтеся правил техніки безпеки.

 

Опрацювання результатів

У шкільному експерименті отримати високу точність результатів дуже складно, тому в роботах визначаються похибки вимірювань не стільки для їх точного врахування, скільки для ознайомлення з різними методами оцінювання похибок.

І

Аналіз результатів

Завжди аналізуйте хід експерименту та його результати. Формулюючи висновок, намагайтеся наводити відповіді на всі запитання; обов'язково зазначайте чинники, що найбільше впливають на точність отриманих результатів.

 

Успіхів і натхнення!

Вид документу

ЛР – Лабораторна робота

ПР- Практична робота

РГЗ- Розрахунково-графічне завдання

Код предмету

01 – Фізика, астрономія

02 – Хімія

03 – Основи інформатики та обчислювальної техніки

Код спеціальності

5.05110201 - Виробництво авіаційних двигунів

5.05050302 - Обробка матеріалів на верстатах та автоматичних лініях

5.05050202 - Обслуговування верстатів з ПУ та РК

5.05040201 - Ливарне виробництво чорних та кольорових металів

5.05010201 - Обслуговування комп’ютерних та інтелектуальних систем

5.03060101 - Організація виробництва

5.03050401 - Економіка підприємства

 

Додаток А

МІНЕСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ЗАПОРІЗЬКИЙ АВІАЦІЙНИЙ КОЛЕДЖ

ІМ. О. Г. ІВЧЕНКА

 

Спеціальність ____________________

шифр спеціальності

 

Журнал лабораторних робіт

з предмету _________________________________________

назва предмету

 

студента ________ курсу групи _________

 

 

спеціальності ___________________________________________

___________________________________________________________________________________________________________________

повна назва спеціальності

 

 

Розробив ________ (____________________)

підпис прізвище

 

Керівник:

Викладач ________ (____________________)

підпис прізвище

 

№ п/п ЛР	Відмітка про залік	№ п/п ЛР	Відмітка про залік

 

м. Запоріжжя
Критерії оцінювання

навчальних досягнень студентів при виконанні лабораторних та практичних робіт

 

Оцiнювання рiвня володiння студентами практичними умiннями та навичками здiйснюється за результатами виконання фронтальних лабораторних робiт та експериментальних задач. При цьому необхiдно враховувати вмiння студента:

- планувати проведення дослiдiв чи спостережень;

- збирати установку за схемою;

- проводити спостереження, знiмати покази приладiв;

- оформляти результати дослiдження (складати таблицi, будувати графiки тощо);

- визначати та обчислювати похибки вимiрювання;

- робити проведеного експерименту чи спостереження.

Основна частина лабораторних робiт виконується пiсля вивчення вiдповiдного навчального матерiалу на етапi закрiплення та узагальнення знань i вмiнь студентів або пiд час тематичного оцінювання.

Рiвнi складностi лабораторних робiт можуть задаватися:

- через змiст та кiлькiсть додаткових завдань i запитань вiдповiдно до теми роботи;

- через рiзний рiвень самостiйностi виконання роботи (за постiйної допомоги викладача, виконання за зразком, докладною або скороченою iнструкцiєю, без iнструкцiї);

- органiзацiєю нестандартних ситуацiй (формулювання студентом мети роботи, складання ним особистого плану роботи, обґрунтування його, визначення приладiв та матерiалiв, потрiбних для її виконання, самостiйне виконання роботи та оцiнка її результатiв).

Обов’язковим при оцiнюваннi для всiх рiвнiв є врахування дотримання студентами правил технiки безпеки пiд час виконання фронтальних лабораторних робiт. При оцiнюваннi практичних знань та вмiнь студентiв потрiбно користуватися характеристиками рiвнiв оволодiння цими умiннями, поданими нижче.

Критерiї оцiнювання навчальних досягнень студентiв при виконаннi лабораторних та практичних робiт

Рiвнi навчальних досягнень учнів	Критерiї оцiнювання навчальних досягнень учнiв
Початковий рiвень (1 - 3 бали)	Студент демонструє вмiння користуватися окремими приладами, може скласти схему дослiду лише з допомогою викладача, виконує частину роботи, порушує послiдовнiсть виконання роботи, вiдображену в iнструкцiї, не робить самостiйно висновки за отриманими результатами.
Середнiй рiвень (4 - 6 балiв)	Студент виконує роботу за зразком (iнструкцiєю) або з допомогою викладача, результат роботи студента дає можливiсть зробити правильнi висновки або їх частину, пiд час виконання роботи допущенi помилки.
Достатнiй рiвень (7 - 9 балiв)	Студент самостiйно монтує необхiдне обладнання, виконує роботу в повному обсязi з дотриманням необхiдної послiдовностi проведення дослiдiв та вимiрювань. У звiтi правильно і акуратно виконує записи, таблицi, схеми, графiки, розрахунки, самостiйно робить висновок.
Високий рiвень (10 - 12 балiв)	Студент виконує всi вимоги, передбаченi для достатнього рiвня, виконує роботу за самостiйно складеним планом, робить аналiз результатiв, розраховує похибки (якщо потребує завдання). Бiльш високим рiвнем вважається виконання роботи за самостiйно складеним оригiнальним планом або установкою, їх обґрунтування.

 

Лабораторна робота

Теоретичні положення

 

Електричний струм в речовині виникає під дією електричного поля. Електричне поле змушує рухатися вільні носії заряду: електрони, дірки чи іони. Узгоджений рух носіїв заряду в зовнішньому електричному полі називається дрейфовим струмом.

Електричний струм виникає також під дією відмінних від електричного поля причин. У таких випадках говорять, що електричний струм зумовлений сторонніми силами. Кількісною характеристикою здатності сторонніх сил створювати електричний струм є так звана електрорушійна сила, або скорочено ЕРС.

Розглянемо кілька різних прикладів створення струму сторонніми силами.

Дифузійний струм виникає тоді, коли носії заряду розпроділені в речовині неоднорідно. Дифузійний струм важливий для роботи напівпровідникових приладів, зокрема транзисторів.

У гальванічних елементах, батарейках, акумуляторах електричний струм виникає внаслідок хімічних перетворень, які відбуваються на межі електродів з електролітом.

У термоелектричних джерелах струму електричний струм виникає внаслідок градієнту температури.

Електричний струм викликається також змінним магнітним полем. Зміна магнітного потоку створює вихрове електричне поле, яке й призводить до руху носіїв заряду.

Закон Ома для ділянки кола: сила струму на однорідній ділянці кола прямо пропорційна напрузі на кінцях цієї ділянки і обернено пропорційна її опору.

(1)

Рисунок 1. Схема електричного кола

Електропровідність– властивість тіла проводити електричний струм та яка кількісно характеризує цю властивість. (2) Опір провідника: (3) Перетворюючи формули (1) і (3), отримуємо вираз для питомого опору: (4)

Питома електропровідність:

(5)

Густина струму:

(6)

Закон Ома в загальному вигляді:

(7)

Перетворюючи формули (6) і (7), отримуємо вираз для напруженості електричного поля всередині провідника:

(8)

Середнє значення і похибки вимірювань визначаються за такими формулами:

ρ_сер = (15)

(16)

(17)

 

Порядок виконання роботи

Перед початком виконання роботи: визначити ціну поділки шкали кожного вимірювального приладу, накреслити схеми електричного кола для кожного з завдань

Завдання 1. Визначити питомий опір та матеріал провідника..

 

1. Скласти електричне коло за схемою на рис. 1. Зробити схему.

2. За допомогою амперметра і вольтметра зняти значення сили струму і напруги на опорі. Результат занести до табл. 1. Дослід виконати 5 разів, переміщуючи повзунок реостату.

3. За формулою (4) розрахувати питомий опір. Результат занести до табл. 1.

 

 

Таблиця 1.1. Результати вимірів і розрахунків

№ п/п	I, A	U, B	S, м^2	l, м	ρ, Ом*м	ρсер, Ом*м	Матеріал
…

 

4. Розрахувати похибки вимірювань.

Таблиця 1.2. Похибки вимірювань.

Iсер, A	ΔIсер, A	εI, %	Uсер, B	ΔUсер, B	εU, %	Δρсер, Ом*м	ερ, %	ρ = ρсер+Δρсер

 

Завдання 2. Визначити електропровідність провідника та питому електропровідність речовини, з якої виготовлено провідник.

 

1. За формулами (2, 5) розрахувати електропровідність і питому електропровідність речовини провідника. Результат занести до табл. 3.

Таблиця 2.1. Результати розрахунків

ρсер, Ом*м	Gсер, См	σсер, 1/См	Iсер, А	Uсер, В	Sсер, м^2	jсер, А/м^2	Eсер, В/м

 

2. За формулами (7, 8) розрахувати густині струму та напруженість електричного поля в середині провідника. Результат занести до табл. 3.

 

Завдання 3. Виявити залежність опору провідника від його довжини.

 

1. Скласти електричне коло за схемою на рис. 1

2. За допомогою амперметра і вольтметра зняти значення сили струму і напруги на опорі, змінюючи його довжину.

Таблиця 3.1. Результати вимірів і розрахунків

№ п/п	I, A	U, B	R, Ом	S, м^2	l, м	ρ, Ом*м	Δρ, Ом*м	ε, %	Матеріал
…

 

3. Побудувати графік залежності опору провідника від його довжини. Перекона-тися у його лінійності. За кутом нахилу визначити питомий опір та порівняти його з попереднім.

Висновок:

1. Яку фізичну величину Ви визначали? Описати, яким чином Ви це робили.

2. Дати аналіз отриманим даним. Для чого Ви розраховували похибки?

 

Контрольні запитання

1. Що таке питомий опір? Від яких величин він залежить? Формула. Одиниці вимірювання.

2. Чому для виготовлення нагрівальних приладів використовують провідники з великим питомим опором, а для з’єднувальних проводів – з малим?

3. Від чого залежить опір провідників?

4. Сформулювати закон Ома для ділянки кола і в загальному вигляді.

5. Що таке електропровідність і питома електропровідність речовини? Від яких величин він залежить? Формула. Одиниці вимірювання.

6. Розв’яжіть задачу:

Визначте масу нікелінового провідника, якщо через переріз діаметром 0,25 мм² протягом 2 хв проходить заряд 30 мКл. Різниця потенціалів на кінцях провідника 6 В, його довжина 50 см. Як зміниться отримане значення, якщо:

– збільшити довжину провідника у 10 разів;

– зменшити діаметр провідника у 2 рази;

– замість нікелінового провідника взяти мідний;

7. Заповніть таблицю.

Запишіть фізичні величини, які необхідно виміряти, щоб експериментально визначити питомий опір, а також назви приладів, які вам знадобляться.

Фізична величина	Позначення	Одиниці вимірювання	Прилад для вимірювання фізичної величини

Лабораторна робота

Теоретичні положення

Закон Ома справедливий для провідників, виготовлених із матеріалів, у яких є вільні носії заряду: електрони провідності, дірки або йони. Якщо до таких провідників прикласти напругу, то в провідниках виникає електричне поле, що змушуватиме носії заряду рухатися. Під час цього руху носії заряду прискорюються й збільшують свою кінетичну енергію. Проте зростання енергії носіїв заряду обмежене зіткненнями між собою, зі зміщеними з положень рівноваги внаслідок теплового руху атомами матеріалу, з домішками. При таких зіткненнях надлишкова кінетична енергія носіїв струму передається коливанням кристалічної ґратки, виділяючись у вигляді тепла.

В середньому носії заряду мають швидкість, яка визначається частотою зіткнень. Математичною характеристикою таких зіткнень є час розсіяння і зв'язана із ним довжина вільного пробігу носіїв заряду. Обчислення показують, що середня швидкість носіїв заряду пропорційна прикладеному електричному полю, а отже й напрузі.

Таким чином, у матеріалах із вільними носіями заряду сила струму пропорційна напруженості електричного поля. Проходження струму через матеріал супроводжується виділеннями тепла. Детальніше про це у статті закон Джоуля-Ленца.

У сильних електричних полях закон Ома часто не виконується навіть для гарних провідників, оскільки фізична картина розсіяння носіїв заряду змінюється. Розігнаний до великої швидкості носій заряду може іонізувати нейтральний атом, породжуючи нові носії заряду, які теж у свою чергу вносять вклад у електричний струм. Електричний струм різко, іноді лавиноподібно, наростає.

У деяких матеріалах при низьких температурах процеси розсіяння носіїв заряду гасяться завдяки особливій взаємодії між ними та коливаннями кристалічної ґратки — фононами. В такому випадку виникає явище надпровідності

Закон Ома для повного кола: сила с струму у замкненому колі визначається відношенням електрорушійної сили до повного опору кола.

Рисунок 1. Схема електричного кола для вивчення характеристик джерела струму

(1) Струм короткого замикання: (2) Закон Ома для ділянки кола: (3)

 

Порядок виконання роботи

Перед початком виконання роботи: визначити ціну поділки шкали кожного вимірювального приладу, накреслити схеми електричного кола для кожного з завдань

Завдання 1. Визначення ЕРС і внутрішнього опору джерела струму.

1. Зібрати електричне коло за схемою на рис. 1.

2. Послідовно змінювати положення повзунка реостату. Знімати покази амперметра і вольтметра. Результат занести до табл. 1.

Таблиця 1. Результати вимірів і розрахунків

№ п/п	I, A	U, B	Imax, A	ЕРС, В	r, Ом
…

 

3. За даними табл. 1 побудувати графік залежності напруги від сили струму.

4. За даними графіка визначити ЕРС джерела струму (продовжити графік до перетину з віссю U), струм короткого замикання (продовжити графік до перетину з віссю І) і його внутрішній опір за формулою (2). Результат занести до табл. 1.

5. Розрахувати похибки вимірювань:

Висновок:

1. Яку фізичну величину Ви визначали? Описати, яким чином Ви це робили.

2. Дати аналіз отриманим даним. Для чого Ви розраховували похибки?

Контрольні запитання

1. Що таке ЕРС джерела струму? Від яких величин він залежить? Формула. Одиниці вимірювання.

2. Сформулювати закон Ома для повного кола. За яких умов він не виконується? Пояснити.

3. Які основні характеристики джерела струму?

4. Записати закон Ома для повного кола для послідовного і паралельного з’єднання джерел струму.

5. Вивести формулу для розрахунку зовнішнього опору для повного кола. Чому дорівнює опір реостата?

6. Розв’яжіть задачі:

а) ЕРС джерела струму дорівнює 1,5 В. При замиканні джерела опором 2 Ом сила струму становить 0,3 А. Визначити силу струму короткого замикання.

б) Якщо у колі резистор з опором 2 Ом, то амперметр показує 1,2 А, а коли резистор з опором 4,5 Ом, то амперметр показує 0,6 А. Визначити ЕРС і внутрішній опір джерела струму.

7. Заповніть таблицю.

Запишіть фізичні величини, які необхідно виміряти, щоб експериментально визначити ЕРС та внутрішній опір джерела струму, а також назви приладів, які вам знадобляться.

Фізична величина	Позначення	Одиниці вимірювання	Прилад для вимірювання фізичної величини

 

 

Лабораторна робота

Теоретичні положення

Потужність — робота, що виконана за одиницю часу, або енергія, передана за

одиницю часу.

Потужність струму:

P = IU (1)

Корисна потужність — потужність, що віддається пристроєм у певній формі та з певною метою.

Коефіціє́нт ко́ри́сної ді́ї - відношення виконаної роботи до загальних енергетичних затрат на її виконання. Безрозмірна велична, яка вимірюється у відсотках. Є важливою характеристикою машин та двигунів.

При виконанні будь-якої корисної роботи, частина зусиль витрачається на подолання опору й втрачається, переходячи у тепло. Проходження електричного струму через провідник теж супроводжується нагріванням провідника, при цьому втрачається частина корисної енергії.

Рисунок 1. Схема електричного кола для вивчення залежності потужності споживача від напруги на затискачах

Рисунок 2. Схема електричного кола для вивчення залежності ККД джерела струму

ККД електричного кола:

(2)

Порядок виконання роботи

Перед початком виконання роботи: визначити ціну поділки шкали кожного вимірювального приладу, накреслити схеми електричного кола для кожного з завдань.

Завдання 1. Дослідити залежність потужності споживача від напруги на його затискачах

1. Зібрати електричне коло, зображене на рис. 1.

2. Виміряйте кілька разів силу струму на лампі та напругу на ній, змінюючи положення повзунка реостату.

3. Для кожного досліду визначте фактичну потужність лампи та порівняйте її з номінальною.

Таблиця 1.1

№ п/п	Сила струму І, А	Напруга U, В	Потужність лампи, Вт
фактична Рф	номінальна Рн
…

4. Побудувати графік залежності напруги від сили струму та за графіком експериментально визначити потужність лампи. Порівняти іі з фактичним значенням.

5. Розрахувати похибки вимірювань.

Таблиця 1.2

Ісер, А	ΔІ, А	Uсер, В	Δ U, В	Рф сер, Вт	Рф екс, Вт	εРф, %	Δ Рф, Вт	Рф Δ Рф

 

Завдання 2. Визначити залежність ККД джерела струму від зовнішнього навантаження.

1. Зібрати електричне коло, зображене на рис. 1.

2. Переміщуючи повзунок реостата, виміряти значення сили струму та напруги на джерелі струму.

3. Використовуючи отримані дані, розрахувати значення потужності електричного струму за формулою (1) і ККД даного електричного кола за формулою (2).

Таблиця 1.2. Результати вимірів і розрахунків

№ п/п	I, A	U, B	R, Ом	P, Вт	ή, %
…

4. За даними табл. 1.2 побудувати графік залежності потужності струму у зовнішній частині кола від опору зовнішньої ділянки та ККД джерела струму від опору навантаження.

Висновок:

1. Яку фізичну величину Ви визначали? Описати, яким чином Ви це робили.

2. Дати аналіз отриманим даним. Для чого Ви розраховували похибки?

Контрольні запитання

 

1. Що таке потужність струму? Від яких величин він залежить? Формула. Одиниці вимірювання.

2. При якому значенні опору навантаження потужність максимальна? Порівняти цей опір з внутрішнім опором джерела.

3. Що таке номінальна та фактична потужності приладу?

4. Що таке ККД струму та за якою формулою він визначається?

5. Переведіть 1 кВт*год, 36 кВт*год, 5,4 кВт*год у джоулі.

6. Розв’яжіть задачі:

а) Визначити потужність нагрівника електрочайника, якщо в ньому за 10 хв мо-жна закіп’ятити 2 л води, початкова температура якої 20 ⁰С. ККД нагрівника 70 %.

б) Для нагрівання 4,5 л води від 23 ⁰С до кипіння нагрівник споживає 0,5 кВт*год електричної енергії. Чому дорівнює ККД нагрівника?

7. Заповніть таблицю.

Запишіть фізичні величини, які необхідно виміряти, щоб експериментально визначити потужність струму та ККД джерела струму, а також назви приладів, які вам знадобляться.

Фізична величина	Позначення	Одиниці вимірювання	Прилад для вимірювання фізичної величини

 

Лабораторна робота

Послідовне і паралельне з'єднання провідників.

Мета роботи: перевірити закони постійного струму для послідовного та паралельного з’єднань провідників

Завдання:

1. Перевірити закони постійного струму для послідовного з’єднання провідників

2. Перевірити закони постійного струму для паралельного з’єднання провідників

Обладнання та інструменти: джерело струму, амперметр, вольтметр, два резисториз відомим опором, з’єднувальні провідники

Вказівки на теоретичний матеріал:

1. Закони постійного струму

2. Послідовне і паралельне з'єднання провідників

 

Теоретичні положення

Рисунок 1. Схеми для перевірки законів постійного струму при послідовному з’єднанні провідників

 

І = І₁ = І₂ (1)

U = U₁ + U₂ (2)

R = R₁ + R₂ (3)

 

Закон Ома для ділянки кола:

(4)

Звідси для опору: R = U/I (5)

Рисунок 2. Схеми для перевірки законів постійного струму при паралельному з’єднанні провідників

 

І = І₁ + І₂ (6)

U = U₁ = U₂ (7)

1/R = 1/R₁ + 1/R₂ (8)

Розрахування похибок вимірювань.

(9)

ΔR = R*ε

(10)

(11)

 

Порядок виконання роботи

 

Перед початком виконання роботи: визначити ціну поділки шкали кожного вимірювального приладу, накреслити схеми електричного кола для кожного з завдань

 

Завдання 1. Дослідження послідовного з’єднання.

 

1. Зібрати схему, зображену на рис. 1.

2. Виміряти напругу і силу струму на кожному з резисторів, переміщуючи повзунок реостату. Результат записати до табл. 1.

3. За формулою (5) визначити опір провідника для кожного випадку.

4. Перевірити вірність формул (1) – (3)

Таблиця 1.1.

№ п/п	I1, A	I2, A	I, A	U1, В	U2, В	U, В	R1, Ом	R2, Ом	R, Ом	Rтеор, Ом
						середнє

 

5. Розрахувати похибки вимірювань за формулами (9 – 11)

 

Таблиця 1.2 Похибки для послідовного з’єднання

ΔR1, Ом	ΔR2, Ом	ΔR, Ом	ε1, %	ε2, %	ε, %	R1=R1сер + ΔR, Ом	R2=R2сер + ΔR, Ом	R=Rсер + ΔR, Ом

6. Порівняти отримане значення еквівалентного опору, отриманого експеримен-тально, з теоретичним значенням.

Завдання 2. Дослідження паралельного з’єднання.

 

1. Зібрати схему, зображену на рис. 2.

2. Виміряти напругу і силу струму на кожному з резисторів, переміщуючи повзунок реостату. Результат записати до табл. 3.

3. За формулою (5) визначити опір провідника для кожного випадку.

4. Перевірити вірність формул (6) – (8)

Таблиця 2.1.

№ п/п	I1, A	I2, A	I, A	U1, В	U2, В	U, В	R1, Ом	R2, Ом	R, Ом	Rтеор, Ом
						середнє

 

5. Розрахувати похибки вимірювань за формулами (9 – 11)

Таблиця 2.2 Похибки для паралельного з’єднання

ΔR1, Ом	ΔR2, Ом	ΔR, Ом	ε1, %	ε2, %	ε, %	R1=R1сер + ΔR, Ом	R2=R2сер + ΔR, Ом	R=Rсер + ΔR, Ом

6. Порівняти отримане значення еквівалентного опору, отриманого експеримен-тально, з теоретичним значенням.

 

Висновок:

1. Яку фізичну величину Ви визначали? Описати, яким чином Ви це робили.

2. Дати аналіз отриманим даним. Для чого Ви розраховували похибки?

 

Контрольні запитання

1. Дати характеристику для послідовного з’єднання провідників.

2. Дати характеристику для паралельного з’єднання провідників.

3. Розв’яжіть задачі:

а) Електричний чайник має в нагрівнику дві секції. Якщо вони з’єднані паралельно, то вода в чайнику закипає за 8 хв, а якщо послідовно – то за 50 хв. За який час закипить вода, якщо ввімкнено одну з секцій?