Самостоятельная работа по физике

Тема: «Изучение закона Ома для участка электрической цепи»

1. Цель работы

Изучить закон Ома для участка электрической цепи, установить зависимость силы электрического тока от напряжения и сопротивления проводника, научиться применять закон Ома при решении задач и определять сопротивление проводника по результатам измерений.

2. Оборудование

Для выполнения практической работы необходимы источник постоянного тока, амперметр, вольтметр, резистор, соединительные провода, ключ (выключатель) и реостат или регулируемый источник напряжения.

3. Теоретические сведения

Закон Ома для участка цепи — один из основных законов электричества. Он был открыт немецким физиком Георгом Симоном Омом в 1827 году.

Закон Ома формулируется следующим образом:

Сила тока на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его электрическому сопротивлению.

Математическая запись закона Ома:

Где:

• $I$ — сила электрического тока, измеряется в амперах (А).

• $U$ — электрическое напряжение, измеряется в вольтах (В).

• $R$ — электрическое сопротивление, измеряется в омах (Ом).

Из этой формулы можно получить ещё две:

Для определения напряжения:

Для определения сопротивления:

Таким образом, зная две электрические величины, можно вычислить третью.

4. Зависимость силы тока от напряжения и сопротивления

Зависимость силы тока от напряжения.

Если сопротивление проводника остаётся постоянным, то при увеличении напряжения сила тока также увеличивается. Например, если напряжение увеличить в два раза, то и сила тока возрастёт в два раза.

Зависимость силы тока от сопротивления.

Если напряжение остаётся постоянным, то при увеличении сопротивления сила тока уменьшается. Например, если сопротивление увеличить в три раза, то сила тока уменьшится в три раза.

Закон Ома в такой форме справедлив для омических проводников при неизменных физических условиях, прежде всего температуре.

5. Ход самостоятельной работы

1. Собрать электрическую цепь, состоящую из источника тока, амперметра, резистора и выключателя.

2. Подключить амперметр последовательно с резистором, а вольтметр — параллельно резистору.

3. Замкнуть электрическую цепь и установить определённое напряжение.

4. Измерить силу тока с помощью амперметра и напряжение с помощью вольтметра.

5. Изменить напряжение и повторить измерения несколько раз.

6. Записать полученные результаты в таблицу.

7. Рассчитать электрическое сопротивление по формуле $R=U/I$.

8. Сравнить полученные результаты и сделать вывод.

Все соединения необходимо выполнять при отключённом источнике питания. Нельзя подключать амперметр непосредственно к полюсам источника тока.

6. Таблица результатов

Ниже приведён пример расчётных данных для резистора сопротивлением 100 Ом. При выполнении реального опыта в таблицу необходимо внести показания измерительных приборов.

Из таблицы видно, что при увеличении напряжения сила тока возрастает пропорционально, а сопротивление остаётся постоянным.

7. Выполнение расчётов

Пример 1. Напряжение на участке цепи равно 2 В, а сила тока составляет 0,02 А. Определить сопротивление.

Дано:

$U=2$ В

$I=0{,}02$ А

Решение:

Ответ: сопротивление составляет 100 Ом.

Пример 2. Сопротивление проводника составляет 100 Ом, напряжение равно 5 В. Найти силу тока.

Дано:

$R=100$ Ом

$U=5$ В

Решение:

Ответ: сила тока равна 0,05 А.

Пример 3. Через проводник сопротивлением 20 Ом проходит ток силой