Лаб. 4. Измерение электрического напряжения и сопротивления проводника

0. Проверьте себя.

Как включается в цепь вольтметр и что он измеряет?

Ответ: вольтметр включается в цепь параллельно участку, напряжение на котором необходимо измерить. Он измеряет напряжение (разность потенциалов).

Какую зависимость выражает закон Ома?

Ответ: закон Ома выражает прямую зависимость силы тока от напряжения при неизменном сопротивлении.

1. Знакомство с основными характеристиками вольтметра.

1. Какова цена деления шкалы вольтметра?

$C = \dfrac{2 В - 1 В}{5} = 0,2$ В/дел.

2. Какие максимальное Umax и минимальное Umin напряжения можно измерить данным вольтметром?

$V_{min} = 0.2$ В;

$V_{max} = 6$ В.

3. Каким должно быть сопротивление вольтметра по сравне­нию с сопротивлением амперметра? Почему они так сильно различаются?

Сопротивление вольтметра должно быть большим, чтобы не влиять на значение тока в цепи.

2. Измерение напряжения.

1. Соберите электрическую цепь согласно рисунку 1. После проверки ее учите­лем замкните ключ, определите и запишите в таблицу значе­ние силы тока $I_1$, в резисторе.

2. Разомкнув цепь, включите параллельно резистору вольт­метр. Замкните цепь, определите и запишите в таблицу значе­ния напряжения $U$ на резисторе и силы тока $I_2$ в нем. Начертите схе­му данной электрическойцепи.

$I_1 = 0.65$ A;

$U = 3$ В;

$I_2 = 0.65$ A.

3. Сравните значения силы токов $I_1$ и $I_2$ в опытах 1 и 2. Как отра­зилось на силе тока включение в цепь вольтметра? Почему?

$I_1 = I_2$. Сила тока не изменилась потому, что сопротивление вольтметра очень большое и не отразится на значение тока в цепи.

3. Измерение сопротивления проводника.

1. Используя результаты предыдущего опыта, определите по закону Ома и запишите в таблицу значение сопротивления $R$ резистора.

$R = \dfrac{U}{I}$; $R = \dfrac{3 В}{0.65} = 4$ Ом.

2. Запишите в таблицу паспортное значение сопротивления $R_п$ резистора, указанное на панельке. Сравните $R_п$ и $R$, найденное по закону Ома, сделайте вывод.

$R_U = 4$ Ом; $R_I = 4$ Ом; $R_U = R_I$ (равны).

3. Замените в цепи резистор лампочкой, измерьте и запишите в таблицу значения силы тока Iл в спирали лампочки, напря­жения $U_л$ на ней. Определите и запишите в таблицу значение сопротивления $R_л$ спирали лампочки.

$I_1 = 0.25$;

$U_л = 3.8$;

$R_л = \dfrac{3.8}{0.25} = 13$ Ом.

4. Запишите в таблицу номинальные силу тока $I_н$ и напряже­ние $U_н$, указанные на цоколе данной лампочки. Вычислите по этим данным и запишите в таблицу значение номинального сопротивления $R_н$ спирали лампочки.

$I_н = 0,26$; $U_н = 3.5$; $R_н = \dfrac{3.5}{0.26} = 13$ Ом.

5. Сравните определенное экспериментально $R_л$ и номинальное $R_н$ сопротивления спирали лампочки, сделайте вывод.

$R_л = 13$ Ом; $R_н = 13$ Ом; $R_л = R_н$.

Резистор Лампочка $I_1$, А $I_2$, А $U$, В $R$, Ом $R_п$ $I_л$, А $U_л$, В $R_л$, Ом $I_н$, А $U_н$, В $R_н$, Ом 0,75 0,75 3 4 4 0,25 3,8 13 0,26 3,5 13

4. Суперзадание.

Измерьте сопротивление резистора $R$, используя измененную схему (рис. 2). Сравните результат с результатом, полу­ченным в п. 1. Оцените достоинства и недостатки применяемых методов.

$R = \dfrac{U}{I}$.