Как определить показания вольтметра (см. задачу)?
Помогите решить задачу по физике для 9 класса. Вольтметр с внутренним сопротивлением 800 Ом подключен так, как показано на схеме и показывает 32 В. Источник тока идеальный, а сопротивления R1 = 240 Ом, R2 = 200 Ом. Определить показания вольтметра в этой схеме, если бы он был идеальным. Схема приложена
Я в школе учился давно, поэтому не совсем уверен, что правильно понимаю термины "идеальный вольтметр" и " идеальный источник тока". Возможно это означает, что сопротивление вольтметра — бесконечно, а внутреннее сопротивление источника тока равно нулю. Если это так, то задачу можно решать так:
В приведённой схеме резистор R2 и сопротивление вольтметра (обозначим его R3, хотя оно и не очень нужно, просто для ясности) соединены параллельно. Их эквивалентное сопротивление (R) определяется по формуле 1/R=1/R2+1/R3, Получаем, что R=160 Ом. Ток в цепи равен 32/160=0,2 А. Полное сопротивление цепи 160+240=400 Ом, ЭДС источника*0,2=80 В.
Если сопротивление вольтметра R3 — бесконечное, то он не влияет на параметры цепи. Тогда полное сопротивление цепи равно 240+200=440 Ом, Ток в цепи равен 80/440=(2/11) А, Падение напряжения на резисторе R2 (именно это и покажет вольтметр) составит (2/11)*200=400/11 В, или приблизительно 36,(36) В. (36) обозначает 36 в периоде, т.е. 36,36363636. , или округлённо 36,37 В.
Формирование умения снимать показания измерительных приборов
В 7-м классе, после знакомства с измерительными приборами, я выделяю дополнительно один-два урока (в зависимости от уровня математической подготовки класса) для формирования умения снимать показания измерительных приборов, имеющих шкалу. Можно использовать демонстрационное и лабораторное оборудование (измерительные цилиндры с различной ценой деления, термометры, амперметры, вольтметры и т.д.), а также рисунки шкал приборов в учебниках, задачниках, дидактических карточках.
В процессе эвристической беседы ученики, рассматривая различные измерительные приборы, выделяют их общие признаки и делают записи в тетрадях:
«Шкальный измерительный прибор имеет:
1) шкалу;
2) указатель, перемещающийся по шкале;
3) обозначение единиц измерения физической величины, которую измеряет данный прибор».
Затем они приходят к выводу (и записывают порядок действий в тетрадь), что для снятия показаний приборов необходимо выполнить следующие действия:
1) определить, какая физическая величина измеряется данным прибором;
2) определить цену деления прибора;
3) определить показания прибора.
Далее следует мотивационный этап – я вызываю у учеников затруднение: на доске или на экране (с помощью кодоскопа) демонстрирую шкалу и прошу определить показание.
К сожалению, обычно немногие могут быстро и правильно выполнить это простое задание (хотя определять цену деления семиклассники уже должны уметь из курса математики). Ученик, давший правильный ответ, подробно объясняет, как он рассуждал. Затем семиклассники оформляют рисунок в тетрадях и делают вычисления (один из учеников комментирует). Я показываю записи на экране – для проверки:
Далее я сообщаю: «Сегодня мы будем учиться снимать показания с любой (!) самой сложной шкалы любого (даже незнакомого!) прибора», – и показываю на экране (или на доске) новую шкалу:
Ученики аккуратно делают рисунок в тетрадях и получают учебные инструкционные карты с очень подробным алгоритмом снятия показаний прибора. В инструкционной карте I – два задания. Для выполнения задания 1 необходима таблица (она висит на стене), задание 2 можно пока пропустить или выполнить устно.
Один из учеников читает вслух задания и способы их выполнения. Класс делает записи в тетрадях, я пишу на доске (или использую кодоскоп):
1) °С, температура.
2) Цена деления:
3) Показания прибора: c + n • d.
t = 12 °С + 5 • 0,5 °С = 14,5 °С.
Далее можно начать оформлять задачу № 31 (рис. 9) из задачника В.И.Лукашика (для 7–8-го классов).
Поясняю, что достаточно изобразить участок шкалы, на котором снимают показания (рисовать полностью измерительные цилиндры слишком долго). Затем ученики продолжают работать самостоятельно, по необходимости пользуясь инструкционными картами или с помощью учителя.
На дом дается аналогичное задание: снять показания изображенных на рисунках приборов.
Обычно на отработку и закрепление умения требуется еще один урок (я использую часы из резерва). За это время каждый ученик выполняет разное количество заданий (они могут быть различными и по уровню сложности), что позволяет осуществлять дифференцированный подход. Учитель и сильные ученики оказывают помощь тем, у кого возникают затруднения. Оценивать классные и домашние работы можно выборочно.
На следующем уроке проводится лабораторная работа № 1. Теперь ученики используют полученные знания и умения на практике, работая с реальными физическими измерительными приборами. А учитель, проверяя работу, сможет судить о сформированности навыка снятия показаний.
Лабораторная работа № 1
Цель работы: определить цену деления измерительного цилиндра и научиться определять с его помощью объем жидкости.
Оборудование: измерительный цилиндр с водой.
Задание 1. Определить цену деления измерительного цилиндра.
Задание 2. Определить объем жидкости в измерительном цилиндре.
Цена деления измерительного цилиндра: d = . см 3 = . м 3 .
Объем жидкости в измерительном цилиндре: V = . см 3 = . м 3 .
Перевод единиц из см 3 в м 3 обычно вызывает затруднения. Необходимо обсудить с семиклассниками, как это делается. Сильные ученики быстро выполняют работу и берут измерительные цилиндры с другой ценой деления (или другие приборы). Таким образом, за 2–3 урока удается сформировать обобщенное умение снимать показания со шкальных измерительных приборов и повысить интерес к предмету. Больше к этому вопросу в старших классах мы не возвращаемся.
Снятие показаний приборов
Учебная инструкционная карта I
Задание 1: определить, какая физическая величина измеряется данным прибором.
1) найдите на шкале обозначение единицы физической величины;
2) установите по таблице наименование единицы физической величины, измеряемой данным прибором;
3) установите по таблице, какую физическую величину измеряет данный прибор;
4) прочитайте значения физических величин, указанные на шкале прибора.
Задание 2: определить пределы измерения прибора.
1) определите наименьшее значение физической величины, указанное на шкале прибора. Запишите: «Нижняя граница измерения прибора равна. »;
2) определите наибольшее значение физической величины, указанное на шкале. Запишите: «Верхняя граница измерения прибора равна. »
Учебная инструкционная карта II
Задание: определить цену деления шкалы прибора.
1) выберите участок шкалы, на котором будете определять цену деления (по ближайшим от указателя делениям, возле которых проставлены цифры);
2) укажите наибольшее значение измеряемой физической величины на этом участке: b = . ;
3) укажите наименьшее значение измеряемой физической величины на этом участке: c = . ;
4) подсчитайте число делений (т.е. число промежутков между черточками) на участке от c до b. Запишите: a = . ;
5) вычислите цену деления шкалы прибора:
Ценой деления прибора называют значение физической величины, приходящееся на наименьшее деление данного участка шкалы прибора:
b – верхняя граница участка шкалы;
c – нижняя граница участка шкалы;
a – число делений, т.е. число промежутков между черточками от c до b.
Учебная инструкционная карта III
Задание: определить показания прибора.
1) определите наименьшее значение измеряемой величины на участке шкалы, для которого определялась цена деления: c = . ;
2) подсчитайте число делений от c до указателя (стрелки): n = . ;
3) вычислите показание: c + n • d = . , где d – цена деления.
Полученный результат соответствует значению измеряемой физической величины.
Внимание! Не забывайте при вычислениях указывать единицы физических величин!
Как найти показания вольтметра?
Между точкой «+» и «3» падает 140 вольт. Следовательно, в точке «1» получается плечо делителя из R1 = 20 Ом и параллельного соединения 20 Ом и 30 Ом = 12 Ом.
Получается, что на комбинированном плече делителя падает 140*(12/32) = 52.5 Ом. Скобки поставил для наглядности. Это напряжение делится пополам делителем R2+R4. Получаем 26.25 вольта.
Теперь отнимаем их от 140 и получаем 113.75.
Вуаля.
А про звезду с треугольником — не понял. Простите.
Если про делитель напряжения на сопротивлениях непонятно, то либо продолжайте изучать закон Ома, либо в поиск.
Можно в личку.
сумма сопрот w=R2+R3+R4 = 50. напротив узла 1:
r1= R2*R3/w =300/50 = 6;
2: r2 = 4.5; 3: r3 = 6;
Это сопротивления звезды .
Цепочка : R1;r2;r3 (r1 для напряжения V роли не играет)
V = U*(R1+r2)/(R1+r2+r3) = 112.4590164
Лично меня всегда учили сначала «разворачивать» схему более удобно (в сложных задачах)
Выбираем самую длинную «дорогу»(от + к -) и рисуем на 2 схеме ее прямо, обозначаем узлы и ответвления
Дальше легко, по закону ома.
У меня получилось так же, как и у Алексея ответ
Правда я решал там «числами» и плохо понятно.