№4 зертханалық жұмыс. Тізбек бөлігі үшін ток күшінің кернеуге тәуелділігін зерттеу
Жұмыста реостаттың көмегімен резистордағы кернеуді өзгертіп, әр мән үшін ток күшін амперметрмен, кернеуді вольтметрмен өлшейді. Нәтижелер бойынша I(U) тәуелділігінің графигін — вольт-амперлік сипаттаманы — салып, резистордың кедергісін табады. Осылайша тізбек бөлігі үшін Ом заңы тәжірибе арқылы алынады.
Жұмыстың мақсаты. Тұрақты температурада металл өткізгіштегі (резистордағы) ток күшінің ондағы кернеуге тәуелділігін зерттеу, вольт-амперлік сипаттаманы салып түсіндіру және өлшеу қателіктерін ескеріп, өткізгіштің кедергісін анықтау.
Осы тақырыпқа ҚМЖ жасауОқу мақсаттары
- 8.4.2.5тұрақты температурада металл өткізгіштің вольт-амперлік сипаттамасын графикалық түрде бейнелеу және түсіндіру
- 8.1.3.1эксперименттен деректерін жинақ-тау, талдау және өлшеу және қателіктерін ескеріп жазу
- 8.1.3.3физика кабинетінде қауіпсіздік ережелерін білу және сақтау
Құрал-жабдықтар
- ток көзі (4–6 В)
- кілт
- реостат
- резистор (сымды)
- амперметр
- вольтметр
- жалғағыш сымдар
- график салуға арналған миллиметрлік қағаз
Жұмыс барысы
- 1
Сұлбаны сыз: ток көзі, кілт, реостат, резистор және амперметр тізбектей жалғанған, вольтметр резисторға параллель жалғанған.
- 2
Амперметр мен вольтметрдің бөлік құнын және өлшеу қателігін анықта.
- 3
Кілт ажыратулы кезде тізбекті құрастыр; реостат жүгіртпесін ең үлкен кедергі күйіне қой.
- 4
Мұғалім тексергеннен кейін кілтті тұйықтап, вольтметр U мен амперметр I көрсетулерін жаз.
- 5
Реостат жүгіртпесін жылжытып, кернеудің тағы 4–5 түрлі мәнін орнат және әрқайсысы үшін U мен I жаз.
- 6
Резистор қызып кетпеуі үшін өлшеулер арасында кілтті ажыратып отыр.
- 7
I(U) графигін сал: көлденең оське U, тік оське I мәндерін қой; координат басы арқылы түзу жүргіз.
- 8
Әр тәжірибе үшін R = U / I есептеп, орташа мәнін тап және қателігін бағала.
Қысқаша теория
Тізбек бөлігіндегі ток күші сол бөліктің ұштарындағы кернеуге тура пропорционал, ал оның кедергісіне кері пропорционал: I = U / R. Бұл — тізбек бөлігі үшін Ом заңы. Кедергі R оммен (Ом) өлшенеді: 1 Ом = 1 В / 1 А. Металл өткізгіштің кедергісі оның затына, ұзындығына, көлденең қимасының ауданына және температурасына тәуелді.
Ток күшінің кернеуге тәуелділік графигін вольт-амперлік сипаттама деп атайды. Тұрақты температурадағы металл өткізгіш үшін бұл — координат басынан өтетін түзу. Кедергі неғұрлым үлкен болса, түзудің кернеу осіне көлбеулігі соғұрлым аз болады. Өткізгіш шамның қылы сияқты қатты қызса, оның кедергісі артып, график түзуден ауытқиды, сондықтан тәжірибеде резистор және шағын ток алынады. Графиктің көлбеулігі бойынша кедергіні салыстыруға болады: бір кернеуде тогы аз өткізгіштің кедергісі үлкен.
Резистормен тізбектей жалғанған реостат тізбектегі ток күші мен резистордағы кернеуді біртіндеп өзгертуге мүмкіндік береді. Әр өлшеудің қателігі бар: тілді құралда ол бөлік құнының жартысына тең. Қателіктерге байланысты графиктегі нүктелер түзудің бойына дәл түспейді, сондықтан түзу координат басы арқылы барлық нүктелерге барынша жақын жүргізіледі.
Виртуалды тәжірибе
«Электр лабораториясы» симуляциясында «Ом заңы: резистордағы I(U)» сұлбасын аш. Реостаттың кедергісін өзгертіп, әр күйде амперметр мен вольтметрдің көрсетулерін жаз — барлығы 5–6 жұп мән. Солар бойынша дәптерге I(U) графигін салып, резистордың кедергісін есепте.
Осы тақырыптағы тағы бір симуляция: Тізбек бөлігі үшін Ом заңы
Өлшеу кестесі
№4 зертханалық жұмыс · Физика, 8 сынып. Тізбек бөлігі үшін ток күшінің кернеуге тәуелділігін зерттеу
Аты-жөні, сыныбы: ____________________ Күні: __________
| Тәжірибе № | U, В | I, А | R = U / I, Ом |
|---|---|---|---|
| 1 | |||
| 2 | |||
| 3 | |||
| 4 | |||
| 5 |
Есептеу және қорытынды
Кедергі: R = U / I. Мысалы, U = 1,0 В және I = 0,20 А болса, R = 1,0 / 0,20 = 5,0 Ом; U = 2,0 В және I = 0,40 А болғанда да R = 5,0 Ом.
Кедергінің орташа мәні барлық R мәндерінің қосындысын тәжірибелер санына бөлу арқылы табылады: (R₁ + R₂ + … + Rₙ) / n.
Қателік. Мысалы, ΔU = 0,1 В және ΔI = 0,01 А болса, салыстырмалы қателік ε ≈ ΔU / U + ΔI / I = 0,1 / 2,0 + 0,01 / 0,40 = 0,075, яғни шамамен 8 %. Онда ΔR ≈ 0,075 · 5,0 ≈ 0,4 Ом және R = (5,0 ± 0,4) Ом.
Барлық нүкте қателік шегінде координат басынан өтетін түзудің бойында жатса, ток күші кернеуге тура пропорционал.
Қорытынды үлгісі: Жұмыс барысында резистордағы ток күшінің кернеуге тәуелділігін зерттедім. I(U) графигі … арқылы өтетін … болып шықты. Демек, ток күші кернеуге … , Ом заңы … . Резистордың кедергісі R = (… ± …) Ом.
Бақылау сұрақтары
Тізбек бөлігі үшін Ом заңы қалай тұжырымдалады?
Жауабын көру
Тізбек бөлігіндегі ток күші оның ұштарындағы кернеуге тура пропорционал, ал бөліктің кедергісіне кері пропорционал: I = U / R.
Резистордың вольт-амперлік сипаттамасы неге түзу болады?
Жауабын көру
Тұрақты температурада металл өткізгіштің кедергісі өзгермейді, сондықтан ток күші кернеуге пропорционал өседі.
Кедергісі үлкен резистор алса, график қалай өзгереді?
Жауабын көру
Түзу жайпақ болып, U осіне жақындайды: сол кернеуде ток күші аз болады.
Тізбекте реостат не үшін керек?
Жауабын көру
Ол графиктің бірнеше нүктесін алу үшін тізбектегі ток күші мен резистордағы кернеуді біртіндеп өзгертуге мүмкіндік береді.
Қыздыру шамының вольт-амперлік сипаттамасы неге түзу емес?
Жауабын көру
Ток артқан сайын қыл қатты қызады, оның кедергісі көбейеді, сондықтан ток күші кернеуге қарағанда баяу өседі.
Қауіпсіздік техникасы
- Тізбекті тек кілт ажыратулы кезде құрастыр және өзгерт, мұғалім тексергеннен кейін ғана тұйықта.
- Тізбек тұйық кезде жалаңаш сымдар мен қысқыштарды ұстама.
- Тізбекті ұзақ тұйық қалдырма: резистор мен реостат қызады.
- Құрал тілі шкаланың соңына жетсе, кілтті бірден ажыратып, реостатпен кернеуді азайт.
Мұғалімге
Осы жұмыстың тақырыбына ҚМЖ мен БЖБ-ны Bilim Plus Ұстаз кабинетінде ЖИ оқу мақсаттарының коды бойынша жинайды. Симуляцияны сыныпқа беруге не тақтаға шығаруға болады.
Жиі қойылатын сұрақтар
- Жұмысты құралдарсыз орындауға бола ма?
- Иә, «Электр лабораториясы» симуляциясында «Ом заңы: резистордағы I(U)» сұлбасымен виртуалды зертханалық жұмыс жүргізуге болады. Нәтижені журналға мұғалімнің талабы бойынша жаз.
- Қорытындыны қалай жазу керек?
- I(U) графигінің түрін сипатта, ток күші кернеуге қалай тәуелді екенін айт және резистордың кедергісін қателігімен жаз.
- Неге графиктегі нүктелер түзудің бойына дәл түспейді?
- Құралдардың қателігі мен көрсетуді дәл оқымау салдарынан. Түзуді координат басы арқылы нүктелер оның екі жағында барынша жақын жататындай етіп жүргізеді.