Измерения с… — Задание 10 Физика 8 Класс №00050320
Измерения с Учётом Погрешности
№2. Задание 10
ID: 00050320
Федя взял стрелочный вольтметр, рассчитанный на измерение напряжения не более $5\text{ В}$, и решил увеличить его предел измерений до $20\text{ В}$. Для этого Федя припаял к одному из выходов вольтметра дополнительный резистор и переградуировал шкалу прибора, получив тем самым вольтметр с увеличенным внутренним сопротивлением и расширенным диапазоном измерений. То есть, когда вольтметр по старой шкале показывал значение напряжения $5\text{ В}$, на новой шкале стрелка указывала на деление в $20\text{ В}$.
1) Если напряжение на последовательно соединённых вольтметре и дополнительном резисторе составляет $20\text{ В}$, а напряжение на вольтметре составляет $5\text{ В}$, то чему равно напряжение на резисторе?
2) Если считать, что внутреннее сопротивление вольтметра составляет $3\text{ кОм}$, то чему равно сопротивление дополнительного резистора, который Федя припаял к вольтметру?
3) Точность изготовления резисторов на заводе составляет $\pm5\%$. В каком диапазоне может лежать суммарная величина напряжения на резисторе и вольтметре, если вольтметр по старой шкале показывает $3\text{ В}$? Считайте показания вольтметра по старой шкале точными.
Напишите полное решение этой задачи.
Источник: ВПР 2024
Решение
Вольтметр выдерживает только $5\text{ В}$, а Федя хочет мерить до $20\text{ В}$. Лишнее напряжение берёт на себя резистор, стоящий последовательно с прибором. Разберёмся, какой резистор нужен и как его неточность влияет на показания.
Вопрос 1. При последовательном соединении напряжения складываются:
$$U_R=20-5=15\text{ В}$$
Вопрос 2. Ток в вольтметре и резисторе один. По закону Ома для вольтметра ($3$ кОм — это $3000$ Ом):
$$I=\dfrac{5}{3000}\text{ А}$$
Тогда сопротивление резистора:
$$R=\dfrac{15}{5/3000}=\dfrac{15\cdot3000}{5}=9000\text{ Ом}=9\text{ кОм}$$
Вопрос 3. Теперь вольтметр показывает $3$ В, и это число точное. Заметь: ток задаёт сам вольтметр, поэтому разброс резистора на него не влияет:
$$I=\dfrac{3}{3000}=0{,}001\text{ А}$$
Пять процентов от $9000$ Ом — это $450$ Ом, поэтому резистор имеет от $8550$ до $9450$ Ом. Напряжение на нём:
$$0{,}001\cdot8550=8{,}55\text{ В},\quad 0{,}001\cdot9450=9{,}45\text{ В}$$
Прибавим $3$ В самого вольтметра: сумма лежит от $11{,}55$ В до $12{,}45$ В.
Проверим себя: новая шкала вчетверо крупнее старой ($20:5=4$), значит, при точном резисторе было бы $12$ В, середина нашего промежутка.
Ответ
Другие задания по теме «Измерения с Учётом Погрешности» (8)
- Задание 10 №00050329 — Яков нашёл среди книг прадедушки практическое пособие для ремесленных училищ и…
- Задание 10 №00050323 — Исследуя параметры неизвестной батарейки, экспериментатор собрал электрическую…
- Задание 10 №00050322 — Сопротивление спирали нагревателя, рассчитанного на напряжение U равно 220В,…
- Задание 10 №00050321 — Спиртовку располагают под стаканчиком с водой массой m индекс в равно 250г. За…
- Задание 10 №00050319 — Лёша нашёл в кабинете физики отполированный цилиндрик и заинтересовался, из…
- Задание 10 №00050318 — Веня взял свой стрелочный амперметр, рассчитанный на измерение силы тока не…
- Задание 10 №00050317 — Борис нашёл среди книг прадедушки практическое пособие для ремесленных училищ и…
- Задание 10 №00050316 — Паша готовил доклад по истории физики и обнаружил, что кроме шкалы Цельсия,…