Решение: Исследование закона Ома
Используя источник тока, вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода и резистор $R_1$, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы электрического тока в резисторе от напряжения на его концах. Абсолютная погрешность измерения силы тока равна $\pm 0{,}02\ \mathrm{А}$, напряжения — $\pm 0{,}1\ \mathrm{В}$.
Представьте электрическую схему установки, результаты трёх измерений при силе тока $0{,}3\ \mathrm{А}$, $0{,}4\ \mathrm{А}$ и $0{,}5\ \mathrm{А}$ с учётом погрешностей, а также сформулируйте вывод о зависимости силы тока от напряжения.
Решение по шагам
4 шагаСобирают замкнутую цепь из источника тока, ключа, реостата, амперметра и резистора $R_1$, соединённых последовательно. Вольтметр подключают параллельно резистору $R_1$.
С помощью реостата поочерёдно устанавливают силу тока $0{,}3\ \mathrm{А}$, $0{,}4\ \mathrm{А}$ и $0{,}5\ \mathrm{А}$ и для каждого значения измеряют напряжение на резисторе. Один из допустимых наборов результатов:
При $I = (0{,}30 \pm 0{,}02)\ \mathrm{А}$ можно получить $U = (3{,}0 \pm 0{,}1)\ \mathrm{В}$; при $I = (0{,}40 \pm 0{,}02)\ \mathrm{А}$ — $U = (4{,}0 \pm 0{,}1)\ \mathrm{В}$; при $I = (0{,}50 \pm 0{,}02)\ \mathrm{А}$ — $U = (5{,}0 \pm 0{,}1)\ \mathrm{В}$.
$$R_1 = \dfrac{U}{I} \approx 10\ \Omega$$При увеличении напряжения сила тока также увеличивается. Отношение $U/I$ во всех измерениях примерно постоянно, поэтому сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах резистора.
$$I = \dfrac{U}{R_1}$$Амперметр включают последовательно, вольтметр — параллельно $R_1$. Например: $I=(0{,}30\pm0{,}02)\ \mathrm{А}$, $U=(3{,}0\pm0{,}1)\ \mathrm{В}$; $I=(0{,}40\pm0{,}02)\ \mathrm{А}$, $U=(4{,}0\pm0{,}1)\ \mathrm{В}$; $I=(0{,}50\pm0{,}02)\ \mathrm{А}$, $U=(5{,}0\pm0{,}1)\ \mathrm{В}$. Сила тока прямо пропорциональна напряжению.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Включают вольтметр последовательно с резистором.
Включают амперметр параллельно резистору.
Не указывают абсолютные погрешности измерений.
Формулируют вывод только о возрастании тока, не указывая прямую пропорциональность.
Приводят измерения, для которых отношение $U/I$ заметно не является постоянным.