Pētnieciskais darbs

3.1.

1. A variants
Izmanto ideju, ka EDS \(\mathscr{E}\) un iekšējā pretestība \(r\) nemainās. 
Darba gaita: 
1) uzzīmē eksperimenta shēmu; 
2) saslēdz elektrisko ķēdi; 
3) maina rezistorus (pretestību \(R\)) un mēra strāvas stiprumu \(I\); 
4) fiksē pretestību \(R\) un strāvas stiprumu \(I\) tabulā;
5) aprēķina baterijas iekšējo pretestību (skatīt formulu zemāk).

Apzīmējumi: pretestībai \(R_1\) atbilst stāvas stiprums \(I_1\), pretestībai \(R_2\) atbilstoši \(I_2\). 
Pielietojot Oma likuma formulu pilnai ķēdei: \(I_1=\frac{\mathscr{E}}{R_1+r}\) un \(I_2=\frac{\mathscr{E}}{R_2+r}\).
Izsaka no formulām EDS: \(\mathscr{E}=I_1(R_1+r)\) un \(\mathscr{E}=I_2(R_2+r)\).
Pielīdzina vienādojumu labās puses: \(I_1(R_1+r)=I_2(R_2+r)\).
Izsaka no vienādojuma strāvas avota iekšējo pretestību \(r\):
\(I_1R_1+I_1r=I_2R_2+I_2r\)
\(I_1r-I_2r=I_2R_2-I_1R_1\)

\(r=\frac{I_2R_2-I_1R_1}{I_1-I_2}\)

1. B variants
Izmanto ideju, ka EDS \(\mathscr{E}\) un iekšējā pretestība \(r\) nemainās. 
Darba gaita: 
1) uzzīmē eksperimenta shēmu; 
2) saslēdz elektrisko ķēdi; 
3) maina rezistorus (pretestību \(R\)) un mēra strāvas stiprumu \(I\); 
4) maina rezistorus (pretestību \(R\)) un mēra spriegumu \(U\) starp rezistora spailēm;
5) fiksē strāvas stiprumu \(I\) un spriegumu \(U\) tabulā;
6) aprēķina baterijas iekšējo pretestību (skatīt formulu zemāk).

Apzīmējumi: pirmajam rezistoram atbilst stāvas stiprums \(I_1\) un spriegums \(U_1\)1, otrajam – \(I_2\) un \(U_2\) atbilstoši. 
Pielietojot Oma likuma formulu pilnai ķēdei: \(I_1=\frac{\mathscr{E}}{R_1+r}\) un \(I_2=\frac{\mathscr{E}}{R_2+r}\).
Izsaka no formulām EDS: \(\mathscr{E}=I_1(R_1+r)\) un \(\mathscr{E}=I_2(R_2+r)\).
Pielīdzina vienādojumu labās puses: \(I_1(R_1+r)=I_2(R_2+r)\).
Ievērojot, ka \(I_1R_1=U_1\) un \(I_2R_2=U_2\), iegūst: \(I_1r-I_2r=U_2-U_1\)
Izsaka no vienādojuma strāvas avota iekšējo pretestību: \(r=\frac{U_2-U_1}{I_1-I_2}\).

2.A variants
Zina, ka ar voltmetru, kas tieši pievienots pie strāvas avota spailēm, var izmērīt strāvas avota EDS.
Darba gaita: 
1) ar voltmetru nosaka baterijas EDS \(\mathscr{E}\); 
2) uzzīmē slēguma shēmu; 
3) saslēdz elektrisko ķēdi; 
4) mēra strāvas stiprumu \(I\) ķēdē; 
5) ar voltmetru izmēra spriegumu \(U_\mathrm{ār}\) uz rezistora spailēm;
6) fiksē baterijas EDS \(\mathscr{E}\), strāvas stiprumu \(I\)  un spriegumu \(u_\mathrm{ār}\) uz rezistora spailēm tabulā;
7) aprēķina baterijas iekšējo pretestību (skatīt formulu zemāk).
Apzīmējumi: rezistora pretestība \(R\), strāvas stiprums ķēdē \(I\); spriegums starp rezistora spailēm \(U_\mathrm{ār}\).
Pielieto Oma likuma formulu pilnai ķēdei: \(I=\frac{\mathscr{E}}{R+r}\).
No formulas izsaka EDS: \(\mathscr{E}=I(R+r)\).
Pārveido formulu: \(\mathscr{E}=IR+Ir=U_\mathrm{ār}+Ir\).
Izsaka strāvas avota iekšējo pretestību: \(r=\frac{\mathscr{E}-U_\mathrm{ār}}{I}\).
 

3.2. Iespējami vairāki varianti eksperimenta iekārtas elektriskā slēguma shēmai. Var izmantot vienu rezistoru, divus vai trīs rezistorus. Shēmai jāsatur ierīces no dotā saraksta: baterija, voltmetrs, ampērmetrs, rezistors, slēdzis, vadi. Voltmetru var neslēgt, ja izmanto formulu, kurā nav spriegums nepieciešams. 

Būtiskās kļūdas elektriskā slēguma shēmas zīmēšanā: 

• Voltmetrs ieslēgts nepareizi. 
• Ampērmetrs ieslēgts nepareizi. 
• Ķēde nav noslēgta. 
• Izmantoti nepareizi apzīmējumi, piemēram, baterijas vietā uzzīmēts kondensators. 

Nebūtiskās kļūdas – vērtējumu nesamazina: 

• Slēdzis nav iezīmēts. 
• Iezīmēts voltmetrs, kaut gan spriegums aprēķina formulā neparādās, 
• Nav norādīts rezistora apzīmējums.

Uzdevuma izpilde eksāmenā – 44%.

Vērtēšanas kritēriji

3.1.

Izstrādā pētījuma plānu/darba gaitu, ietverot atbilstošās aprēķinu formulas un mērāmos lielumus – 3 punkti.
Izstrādā pētījuma plānu/darba gaitu, ietverot atbilstošus mērāmos lielumus – 2 punkti.
Izstrādā pētījuma plānu/darba gaitu, pieļauj vairākas kļūdas – 1 punkts. 
Darbu nav iespējams veikt pēc dotā plāna – 0 punkti. 
 

3.2.

Uzzīmē eksperimenta shēmu atbilstošajai darba gaitai – 2 punkti.
Shēmā pieļauj vienu kļūdu – 1 punkts.
Shēmā pieļauj divas vai vairāk kļūdas – 0 punkti.
3.3.

1.A variants: tabulā divi lielumi (\(R\) un \(I\)) vai trīs lielumi (\(R\), \(I\) un \(r\)) – 1 punkts. 

1.B variants: tabulā divi lielumi (\(U\) un \(I\)) vai trīs lielumi (\(U\), \(I\) un \(r\)) – 1 punkts. 

2. variants: fiksē lielumus \(\mathscr{E}\), \(I\) un \(U_\mathrm{ār}\) tabulā vai ir lielums \(r\) –1 punkts.