Номер 1209, страница 277 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

1209. Как, используя источник постоянного тока, весы с разновесом, электролитическую ванну, заполненную раствором медного купороса, секундомер и соединительные провода, проверить правильность показаний амперметра?

Решение

Для проверки правильности показаний амперметра необходимо сравнить его показания со значением силы тока, рассчитанным на основе первого закона Фарадея для электролиза. Эксперимент проводится следующим образом:

1. Собирают электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных источника постоянного тока, проверяемого амперметра и электролитической ванны с раствором медного купороса ($CuSO_4$) и медными электродами.

2. Катод (электрод, соединенный с отрицательным полюсом источника) тщательно очищают, просушивают и взвешивают на весах с разновесом. Записывают его начальную массу $m_1$.

3. Катод опускают в электролитическую ванну. Замыкают цепь и одновременно включают секундомер. В течение всего эксперимента поддерживают постоянную силу тока и записывают ее значение $I_{амп}$ по показаниям амперметра.

4. По истечении определенного промежутка времени $t$, измеренного секундомером, цепь размыкают.

5. Катод аккуратно вынимают из раствора, промывают, высушивают и снова взвешивают, получая его конечную массу $m_2$.

6. Находят массу меди, осевшей на катоде: $\Delta m = m_2 - m_1$.

7. Рассчитывают силу тока $I_{расч}$, которая должна была протекать в цепи, по первому закону Фарадея: $\Delta m = kIt$. Отсюда получаем формулу для расчета силы тока:

$I_{расч} = \frac{\Delta m}{k \cdot t}$

В этой формуле $\Delta m$ — это найденная масса меди, $t$ — время прохождения тока, а $k$ — электрохимический эквивалент меди, который является известной справочной величиной ($k_{Cu} \approx 3.29 \cdot 10^{-7}$ кг/Кл).

8. Сравнивают рассчитанное значение силы тока $I_{расч}$ с показанием амперметра $I_{амп}$. Если эти значения близки (в пределах погрешности измерений), то показания амперметра верны. Если различие существенно, то амперметр неточен.

Ответ:

Необходимо собрать электрическую цепь, включающую амперметр и электролитическую ванну с раствором медного купороса. Затем измерить массу катода до и после пропускания через него тока в течение точно измеренного времени. Используя первый закон Фарадея, $\Delta m = kIt$, рассчитать силу тока по формуле $I_{расч} = \frac{\Delta m}{k \cdot t}$, где $\Delta m$ - прирост массы катода, $t$ - время, $k$ - электрохимический эквивалент меди. Сравнить полученное значение $I_{расч}$ с показанием амперметра $I_{амп}$. Совпадение значений (с учетом погрешности) будет свидетельствовать о правильности показаний амперметра.