Treść:

Uczniowie chcieli sprawdzić doświadczalnie, że przy ustalonym polu przekroju opór przewodnika jest proporcjonalny do jego długości. Przygotowali 4 kawałki cienkiego miedzianego drutu o różnych długościach i jednakowej grubości oraz zestawili układ elektryczny przedstawiony obok. Jako źródła napięcia użyli
pojedynczego ogniwa. Pomiędzy punkty A i B obwodu włączali po kolei przygotowane kawałki drutu i mierzyli natężenie prądu w obwodzie.

Rozumowali następująco: skoro opór przewodnika jest proporcjonalny do jego długości, to zwiększenie długości przewodnika np. 2 razy pociągnie za sobą taki sam wzrost oporu. Na podstawie prawa Ohma wzrost oporu powinien skutkować odpowiednim zmniejszaniem się natężenia prądu. 

Po wykonaniu doświadczenia z użyciem woltomierza wyniki przedstawiały się następująco:

długość drutu l, m	0,50	1,00	1,50	2,00
natężenie prądu I, A	3,67	3,60	3,53	3,46
napięcie U, V	0,031	0,061	0,090	0,118
opór drutu R,  $\Omega$

Do dwóch ogniw o oporach wewnętrznych 

$R_{\text{w1}}=0,3\Omega$  

$R_{\text{w2}}=0,4\Omega$  

dołączono oporniki regulowane. Zmieniano opór oporników, mierząc przy tym natężenie prądu i napięcie na nich, a ponadto obliczano moc użyteczną (w dołączonym oporniku wydzielaną w postaci ciepła). Otrzymano wykresy przedstawione obok.

Czy te wykresy potwierdzają tezę, że maksymalna moc użyteczna występuje dla oporu zewnętrznego równego oporowi wewnętrznemu źródła? Napisz odpowiedź i ją uzasadnij.

---

 Uzasadnienie: 

Naszym zadaniem jest ustalenie czy wykresy potwierdzają podaną tezę oraz uzasadnienie odpowiedzi.

Odczytujemy z wykresów opór zewnętrzny odpowiadający maksymalnej mocy dla wykresu 1:

$R_{\text{z1}}=0,3\Omega$  

Oraz dla wykresu 2:

$R_{\text{z2}}=0,4\Omega$  

Wartości te są równe odpowiednim oporom wewnętrznym danych ogniw. Teza mówiąca, że maksymalna moc użyteczna występuje dla oporu zewnętrznego równego oporowi wewnętrznemu źródła jest zatem prawdziwa.

 Odpowiedź: 

Odczytane z wykresów wartości oporów zewnętrznych odpowiadające maksymalnej mocy są równe odpowiednim oporom wewnętrznym danych ogniw, zatem teza jest prawdziwa.