Закон Ома для полной цепи
У любой батарейки есть «скрытое» внутреннее сопротивление. Крути реостат, снимай показания приборов и по графику найди ЭДС и внутреннее сопротивление источника — как на настоящей лабораторной.
Цепь
R = ρL / S — сопротивление считается само. Спираль накаляется, если на ней выделяется большая мощность.
Показания
Измерения: график U(I)
| № | R, Ом | I, А | U, В |
|---|
Ход работы
Цель: проверить закон Ома для полной цепи I = ε / (R + r) и найти ε и r по графику.
- Не трогай ε и r — представь, что это «чёрный ящик» батарейки.
- Поставь R = 25 Ом, запиши точку. Затем 15, 10, 6, 3, 1 Ом.
- Посмотри на график U(I): почему он идёт вниз?
- Сравни найденные ε и r с настройками ползунков.
- Найди R, при котором мощность на реостате максимальна. Сравни с r.
- Переключись на «проволоку». Как меняется R при удвоении длины? При удвоении сечения? Сравни медь и нихром одинаковых размеров.
- Нажми «📄 Отчёт» — таблица, график U(I) и расчёт ε и r попадут в отчёт.
Вывод: чем больше ток, тем больше напряжения «теряется» внутри источника (I·r). Максимальная мощность во внешней цепи — при R = r, но КПД при этом всего 50%.
Вопросы для самопроверки
Что покажет вольтметр, если разомкнуть ключ?
Если вольтметр подключён прямо к источнику — его ЭДС. В нашей схеме он подключён к реостату, поэтому при разомкнутой цепи покажет 0: тока нет, и U = I·R = 0.
Что такое ток короткого замыкания?
Ток при R → 0: I = ε / r. Чем меньше внутреннее сопротивление, тем он больше — поэтому короткое замыкание опасно.
Почему амперметр включают последовательно, а вольтметр — параллельно?
Амперметр должен пропускать через себя весь ток участка, а вольтметр — «видеть» разность потенциалов на концах участка.
Для учителя
Скройте ползунки ε и r от класса (покажите только реостат) — тогда ученики честно находят параметры «неизвестной батарейки» по графику. Это готовая лабораторная из кодификатора ЕГЭ.