Соберите экспериментальную установку для определения работы электрического тока, совершаемой в резисторе, используя источник тока, вольтметр, амперметр, ключ, реостат, соединительные провода и резистор, обозначенный R3. При помощи реостата установите в цепи силу тока 0,5 А. Определите работу электрического тока в резисторе в течение 5 мин. Абсолютную погрешность измерения напряжения с помощью вольтметра принять равной ±0,2 В, абсолютная погрешность измерения силы тока равна ±0,02 А. На отдельном листе: 1) нарисуйте электрическую схему эксперимента; 2) запишите формулу для расчёта работы электрического тока; 3) укажите результаты измерения напряжения при силе тока 0,5 А; 4) запишите численное значение работы электрического тока.

Решение:

1. Электрическая схема эксперимента:

[Изображение электрической схемы, включающей источник тока, амперметр, ключ, реостат, резистор R3 и вольтметр, подключенный параллельно резистору R3. На схеме указаны приборы: источник тока (батарея), амперметр (А), ключ (К), реостат (R_реост), резистор (R3), вольтметр (V).]

2. Формула для расчёта работы электрического тока:

Работа электрического тока \( A \) определяется по формуле:

\[ A = U \cdot I \cdot t \]

где \( U \) — напряжение на резисторе, \( I \) — сила тока, \( t \) — время.

Также, учитывая закон Ома \( U = I \cdot R \), работу можно выразить как:

\[ A = I^2 \cdot R \cdot t \]

или

\[ A = \frac{U^2}{R} \cdot t \]

Для данной задачи удобнее использовать первую формулу, так как измеряются напряжение, сила тока и время.

3. Результаты измерения напряжения при силе тока 0,5 А:

Согласно условию, абсолютная погрешность измерения напряжения составляет \( \Delta U = \pm 0,2 \) В, а сила тока \( I = 0,5 \) А.

Напряжение на резисторе \( U \) должно быть измерено экспериментально. Пусть, например, измеренное значение напряжения будет \( U_{изм} \).

Тогда результат измерения напряжения будет записан как:

\[ U = U_{изм} \pm \Delta U \]

где \( U_{изм} \) — численное значение измеренного напряжения.

4. Численное значение работы электрического тока:

Сначала переведём время из минут в секунды:

\[ t = 5 \text{ мин} = 5 \times 60 \text{ с} = 300 \text{ с} \]

Сила тока в цепи \( I = 0,5 \) А.

Предположим, что в результате эксперимента было измерено напряжение \( U_{изм} \).

Тогда численное значение работы электрического тока будет:

\[ A = U_{изм} \cdot I \cdot t = U_{изм} \cdot 0,5 \text{ А} \cdot 300 \text{ с} \]

\[ A = 150 \cdot U_{изм} \text{ Дж} \]

Примечание: Для получения конкретного численного значения работы необходимо знать измеренное значение напряжения \( U_{изм} \).

Пример расчета:

Если предположить, что измеренное значение напряжения составило \( U_{изм} = 10 \) В, то:

\[ A = 10 \text{ В} \cdot 0,5 \text{ А} \cdot 300 \text{ с} = 1500 \text{ Дж} \]

Ответ: 1) Нарисована электрическая схема. 2) Формула: \( A = U \cdot I \cdot t \). 3) Результаты измерения напряжения: \( U = U_{изм} \pm 0,2 \) В. 4) Численное значение работы: \( A = 150 \cdot U_{изм} \) Дж (где \( U_{изм} \) — измеренное значение напряжения).