Сопротивление резистора
6/10Определите сопротивление резистора.
Оборудование: источник тока, резистор известного сопротивления \(R_1\), резистор неизвестного сопротивления \(R_2\), стаканчик (стеклянный на 100 мл), термометр, часы (можно использовать свои наручные), миллиметровая бумага, кусок пенопласта, сосуд с водой.
▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(R_2 = R_1\dfrac{\Delta t_2\,\Delta\tau_1}{\Delta t_1\,\Delta\tau_2}\).
РешениеСобираем последовательную цепь, подключаем её к источнику тока (см. рис. 17), погружаем резистор \(R_1\) в воду и контролируем с помощью термометра \(T\) изменение температуры \(\Delta t_1\) воды в течение времени \(\Delta\tau_1\). Для достаточно малых промежутков времени \(\Delta\tau\) можно пренебречь потерями тепла. Запишем для этого случая уравнение теплового баланса: \[I_1^2R_1\Delta\tau_1 = c_{\text{в}}m\Delta t_1,\] где \(c_{\text{в}}\) — удельная теплоёмкость воды, \(m\) — её масса.
Затем, погрузив в воду резистор \(R_2\) вместо \(R_1\), повторяем эксперимент при той же силе тока \(I_1\). В этом случае уравнение теплового баланса будет иметь вид: \[I_1^2R_2\Delta\tau_2 = c_{\text{в}}m\Delta t_2,\] где \(\Delta t_2\) — изменение температуры воды за время \(\Delta\tau_2\).
Взяв отношение количеств теплоты, получим искомую величину: \[R_2 = R_1\dfrac{\Delta t_2\Delta\tau_1}{\Delta t_1\Delta\tau_2}.\]
Примечание. Трудность опыта состоит в том, что пренебречь теплообменом с окружающей средой можно только при малой разности температур. Но измерить эту разность обычным термометром можно лишь с большими погрешностями.
Похожие задачи
- КПД схемы с нагревателем ВсОШ 1991/92, 9 кл.
- Источник питания и лампочки МОШ 2009/10, 10 кл.
- Лампочка с вольфрамовой нитью МОШ 2011/12, 11 кл.
- Два кипятильника в сети СПбГУ 2011/12, 10 кл.
- Два кипятильника в сети СПбГУ 2011/12, 11 кл.
- Мощность на резисторе от батарейки Курчатов 2012/13, 8-9 кл.