Номер 3, страница 20 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Шабусов, Дубина

Лабораторная работа № 3

Сборка электрической цепи и измерение силы тока в ней (урок 29)

Немного теории

Электрический ток — это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Обратите внимание. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц, однако в металлах основными носителями тока являются электроны, которые движутся в противоположную сторону.

Сила тока — скалярная физическая величина, которая обозначается буквой $\text{I}$ и численно равна электрическому заряду $\text{q}$, прошедшему через поперечное сечение проводника за единицу времени $\text{t}$:

$$I = \frac{q}{t}$$

Данная формула позволяет посчитать значение электрического заряда: $q = It$.

Единица силы тока в СИ — 1 ампер (1 А).

Электрическая цепь — совокупность устройств и элементов, предназначенных для протекания электрического тока. Обязательными элементами электрической цепи являются источник тока, нагрузка, ключ и соединительные провода.

Знакомство с амперметром

Амперметр — прибор для измерения силы тока в цепи. Включается в цепь последовательно и, чтобы не влиять на другие элементы, должен обладать очень маленьким электрическим сопротивлением.

Амперметр имеет две клеммы (обозначены символами «+» и «–»), которыми он включается в электрическую цепь.

Обратите внимание. При включении амперметра в цепь необходимо соблюдать полярность: к клемме «+» подключается провод, идущий от положительной клеммы источника тока, к клемме «–» — провод от отрицательной клеммы источника.

Амперметры, которые обычно используются в школе, изображены на рис. 1 и 2.

Рис. 1

Рис. 2

Амперметр на рис. 1 имеет верхний предел измерения*, равный $I_{\text{max}} = 2,0$ А.

Цена деления данного амперметра:

$$C_A = \frac{0,5\text{ А}}{10\text{ дел.}} = 0,05 \frac{\text{А}}{\text{дел.}}$$

Таким образом, минимальное значение силы тока, измеренное данным прибором: $I_{\text{min}} = 0,05$ А.

На рис. 2 изображен амперметр, имеющий две шкалы: верхнюю и нижнюю.

Для нижней шкалы: верхний предел измерения $I_{\text{max}} = 1,0$ А; цена деления $C_A = 0,04 \frac{\text{А}}{\text{дел.}}$.

Для верхней шкалы: верхний предел измерения $I_{\text{max}} = 3,0$ А; цена деления $C_A = 0,1 \frac{\text{А}}{\text{дел.}}$.

Не забудьте уточнить у учителя, какой шкалой амперметра вы будете пользоваться.

Собираем электрическую цепь

При сборке электрической цепи обратите внимание на следующие детали:

Соединение проводов с клеммами приборов должно быть прочным и надежным.

При подключении амперметра соблюдайте полярность: клемма «+» амперметра должна соединяться (не обязательно напрямую — можно через несколько узлов) с клеммой «+» источника тока, а клемма «–» с клеммой «–» источника (рис. 3).

Рис. 3

После измерения силы тока (например, $I_1 = 0,24$ А) нужно изменить направление тока в цепи. При этом сила тока в цепи измениться не должна (например, $I_2 = 0,24$ А). Иначе вы что-то сделали не так.

Обратите внимание. Когда будете изменять направление тока на противоположное, нужно поменять местами провода, подключенные не только к клеммам источника, но и к клеммам амперметра.

Сила тока на разных участках цепи

Для измерения силы тока на других участках цепи необходимо отключить амперметр от цепи, соединить место разрыва, включить амперметр на новое место. Если вы все проделали правильно, то показания амперметра не изменятся, так как через любой участок цепи за одно и то же время проходит одинаковый электрический заряд.

Изменяем нагрузку

В инструкции к данной работе предлагается заменить лампочку резистором на панельке, а затем — резистором на держателе. Сложно сказать, чем эти резисторы отличаются. Скорее всего, у вас в школьном оборудовании будет просто два разных резистора. Назовем их: резистор 1 и резистор 2.

После замены лампочки на резистор 1, а потом на резистор 2 изменится электрическое сопротивление цепи, потому изменится и сила тока.

Полученные значения занесите в таблицу. Например:

Пишем выводы

В работе необходимо было не только собрать электрическую цепь и измерить силу тока, но и определить характеристики амперметра, которые нужно отразить в выводах.

При этом желательно указать результаты, которые были получены в ходе работы.

Например: «В ходе работы мы познакомились с амперметром и определили его характеристики ($I_{\text{max}} = 2,0$ А, $C_A = 0,05 \frac{\text{А}}{\text{дел.}}$). Собрали электрическую цепь и измерили силу тока в ней ($I_1 = 0,24$ А). При изменении направления тока в цепи сила тока и свечение лампочки не изменились. На разных участках цепи сила тока одинаковая ($I_1 = I_3 = I_4$). При замене лампочки резисторами сила тока увеличилась (уменьшилась)».

Модернизация цепи, или Чем опасно короткое замыкание?

Если провод 3 с клеммы С ключа (рис. 4) перенести на клемму В, а дополнительным проводом соединить клемму С с клеммой «+» источника, то получим схему, изображенную на рис. 5.

Рис. 4

Рис. 5

Теперь даже при разомкнутом ключе электрический ток будет идти по цепи, а лампочка будет гореть. Однако, если замкнуть ключ, ток пойдет уже не через лампочку, а в обход — через клемму С по дополнительному проводу. Таким образом, мы уберем из цепи нагрузку и возникнет опасность короткого замыкания — ситуации, когда электрическое сопротивление в цепи очень маленькое. В этом случае ток возрастет многократно, амперметр зашкалит, а источник сильно нагреется. Быстро разомкните цепь, чтобы приборы не вышли из строя!