Uczniowie przeprowadzili doświadczenie, w którym badali zależność natężenia prądu \(\displaystyle{ I}\)
płynącego przez żarówkę od napięcia \(\displaystyle{ U}\) przyłożonego do niej. W tym celu budowali obwody
elektryczne składające się z badanej żarówki, baterii, amperomierza, woltomierza, opornicy
suwakowej i przewodów łączących. Rozpatrywali cztery obwody przedstawione poniżej
i oznaczone jako \(\displaystyle{ 1–4}\).
Uwaga. Doskonały woltomierz ma bardzo duży opór (nie płynie przez niego prąd),
a doskonały amperomierz – bardzo mały opór (napięcie na nim jest zaniedbywalne). Jeden
z mierników, którymi dysponowali uczniowie, był jednak niedoskonały.
a)
Ukryta treść:
Napięcie na żarówce ma być zmieniane od zera do wartości maksymalnej. Amperomierz jest
doskonały, ale woltomierz – nie (dokładna wartość oporu woltomierza jest nieznana).
Zaznacz, który z obwodów wybrany spośród 1–4 należy zastosować, aby najdokładniej
wykonać pomiary.
b)
Ukryta treść:
Napięcie na żarówce ma być zmieniane od zera do wartości maksymalnej. Tym razem
woltomierz jest doskonały, ale amperomierz – nie (dokładna wartość oporu amperomierza jest
nieznana).
Zaznacz, który z obwodów wybrany spośród 1–4 należy zastosować, aby najdokładniej
wykonać pomiary.
AU
J1Cc63S.png (9.69 KiB) Przejrzano 1280 razy
Pojawia się problem. Odpowiedzią do a) jest \(\displaystyle{ 4}\), a do b) jest \(\displaystyle{ 3}\). Jednak jak to uzasadnić w obu przypadkach? Jak dla mnie możliwą odpowiedzią do a) mógłby być też obwód \(\displaystyle{ 2}\)(na amperomierzu nie ma spadku napięcia więc dajemy go przy żarówce bo w innej pozycji nie uwzględni tego, że część prądu odpłynie na woltomierz), a do b) obwód \(\displaystyle{ 1}\) (amperomierz daję przed woltomierzem, by woltomierz nie zmierzył spadku napięcia na nim). Moje uzasadnienia dla odpowiedzi, które ja bym wybrał pasują też do odpowiedzi modelowych. Więc w czym ta odpowiedź modelowa jest lepsza, co ona jeszcze uwzględnia?
Więc w czym ta odpowiedź modelowa jest lepsza, co ona jeszcze uwzględnia?
Uwzględnia położenie rezystora suwakowego.
W obu przypadkach położenie jest w przybliżeniu podobne. Zresztą nie ma znaczenia to w jakim położeniu jest na rysunku skoro i tak to będzie przesuwane.
W tym zadaniu w sumie są dwie kluczowe sprawy do wybory. Najpierw wybierasz, czy używasz układu z poprawnie mierzonym napięciem czy układu z poprawnie mierzonym prądem. Potem musisz się zastanowić jaki wpływ na pomiar napięcia przyłożonego do żarówki i pomiar prądu ma wpływ ten rezystor (przy regulacji od zera do wartości maksymalnej). Ten rezystor pełni kluczową rolę w tej części zadania, do której doszedłeś.
Dlaczego tak działają te obwody? Ja rozumiem tak jak na rysunku, że w szeregowym można regulować napięcie na żarówce, a w równoległym napięciem, jak na rysunku. Dlaczego jest na odwrót?
