ID: 00018829
Ученику нужно провести лабораторную работу по исследованию зависимости мощности, выделяющейся в резисторе, от его сопротивления. Для этого ученик собрал электрические цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединённых резистора, очень хорошего амперметра и аккумулятора.
Какие две цепи из перечисленных в таблице необходимо выбрать, чтобы провести такое исследование? В ответе запишите номера выбранных электрических цепей.
| № электрической цепи | Сопротивление резистора | ЭДС аккумулятора | Сила постоянного тока в цепи |
|---|---|---|---|
| 1 | 5 Ом | 6 В | 1,17 А |
| 2 | 1 Ом | 10 В | 8,33 А |
| 3 | 2 Ом | 6 В | 2,86 А |
| 4 | 4 Ом | 12 В | 2,40 А |
| 5 | 2 Ом | 6 В | 2,40 А |
Источник: ФИПИ
Чтобы честно изучить, как мощность в резисторе зависит ТОЛЬКО от его сопротивления, нужно менять одно — сопротивление R, а всё остальное оставить прежним. «Всё остальное» — это сам источник: его ЭДС \varepsilon и внутреннее сопротивление r должны быть одинаковыми в обеих цепях. Только тогда разница в результатах будет «виновата» именно в R.
Сравнивать можно только цепи с одинаковой ЭДС. Таких троек: цепи 1, 3, 5 — у всех \varepsilon=6 В. (Цепи 2 и 4 со своими 10 В и 12 В отпадают как пара — менять заодно и ЭДС нельзя.)
Из закона Ома для полной цепи I=\dfrac{\varepsilon}{R+r} найдём внутреннее сопротивление r=\dfrac{\varepsilon}{I}-R:
Цепь 1: r=\dfrac{6}{1{,}17}-5\approx 0{,}13 Ом. Цепь 3: r=\dfrac{6}{2{,}86}-2\approx 0{,}10 Ом. Цепь 5: r=\dfrac{6}{2{,}40}-2=0{,}5 Ом.
У цепей 1 и 3 внутреннее сопротивление практически одинаковое (\approx 0{,}1 Ом) — это один и тот же аккумулятор, отличаются они только R (5 Ом против 2 Ом). А вот цепь 5 при тех же 6 В даёт другой ток, чем цепь 3 при том же R=2 Ом — значит, источник там другой, для пары не годится.
Подходят цепи 1 и 3: одинаковый источник (\varepsilon=6 В, r\approx0{,}1 Ом), различается только сопротивление резистора.
Ответ: 13