Задачи › Амперметры, вольтметры, мосты

Нагревание батарейки

  1. Нагревание батарейки

    ВсОШ 2018/19, 9 кл.
    5/10

    В этой задаче вам предстоит исследовать, как изменяется напряжение на батарейке при её нагреве (охлаждении).

    Оборудование: две одинаковые батарейки АА; мультиметр; три провода с разъёмами типа «крокодил»; два батарейных отсека; термостойкий пакет; ёмкость для воды; нитка; горячая вода (по требованию); термометр.

    Немного теории. Напряжение на батарейке зависит от температуры: \(U(T) = U_0 + \Delta U\), где \(U_0\) — напряжение при комнатной температуре. При планировании эксперимента учтите, что изменение напряжения \(\Delta U\) мало по сравнению с \(U_0\).

    Задание.

    1. Измерьте \(U_0\).

    2. Измерьте зависимость \(\Delta U\) от температуры.

    3. Постройте график измеренной зависимости \(U(T)\).

    4. Предложите функцию, описывающую зависимость \(\Delta U\) от температуры. Определите параметры предложенной функции.

    5. Возрастает или уменьшается напряжение при росте температуры?

    Примечание. Батарейки не должны непосредственно контактировать с водой и не должны быть мокрыми. Используйте пакет.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Изменение напряжения при нагреве составляет доли процента от \(U_0\), поэтому прямое измерение плохо различимо. Подумайте, как измерить разность напряжений двух батареек, из которых одна нагревается, а другая остаётся при комнатной температуре.

    Ответ

    1) \(U_0 = 1{,}615\) В;  2) \(\Delta U < 0\);  3) см. график;  4) зависимость \(\Delta U(T)\) линейная, угловой коэффициент \(\approx 0{,}13\) мВ/°C (со знаком минус: \(\Delta U\) убывает с ростом \(T\));  5) уменьшается.

    Решение

    Измерим напряжение батарейки при комнатной температуре: \(U_0 = 1{,}615\) В.

    При нагревании батарейку нужно положить в пакет, чтобы избежать её контакта с горячей водой. Изменение напряжения батарейки очень мало: при нагревании до 70 °C оно составляет всего около 5 мВ. Поэтому нужно собрать дифференциальную схему с двумя батарейками, включёнными так, как показано на рисунке, и греть одну из них. Тогда можно использовать вольтметр в диапазоне 200 мВ и измерять десятые доли мВ.

    Рисунок

    Результаты измерения зависимости \(U\) от \(T\) показаны на графике. Видно, что \(\Delta U < 0\), то есть напряжение батарейки уменьшается при повышении температуры.

    Рисунок

    Зависимость \(\Delta U\) от температуры линейная. Угловой коэффициент равен \(0{,}13\) мВ/°C.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи

наверх