12-я Жаутыковская олимпиада (2016), экспериментальный тур

Угольная таблетка (15,0 балла)

В данной работе Вам необходимо исследовать зависимость электрического сопротивления таблетки активированного угля от механической нагрузки.

Приборы и принадлежности: таблетка активированного угля, две деревянные линейки с электрическими контактами, набор грузов на подвесе $6\times 100$ г, мультиметр, переменный резистор с максимальным сопротивлением $100$ Ом, постоянный резистор с сопротивлением $1$ Ом, источник постоянного напряжения $9$ В, соединительные провода. Сотрудники кафедры физики РФМШ собрали для Вас механическую часть установки — одна линейка закреплена, ко второй можно подвешивать грузы. Электрические схемы Вы должны собирать самостоятельно.
Часть 1. Закон Ома (7,0 балла).
1.1 Измерьте зависимость силы тока через угольную таблетку от приложенного к ней напряжения. Измерения проведите при двух значениях механической нагрузки $200$ и $400$ г (на таблетку). Постройте графики полученных зависимостей, укажите, можно ли считать сопротивление таблетки не зависящим от приложенного напряжения. Рассчитайте значения сопротивлений таблетки при заданных механических нагрузках, оцените их погрешности.
Обязательно изобразите схему электрической цепи, использованной вами при проведении измерений. В данной части эксперимента используйте мультиметр только в режиме вольтметра.
Часть 2. Напряжение и сопротивление (5,0 балла).
2.1 Измерьте зависимость сопротивления таблетки от приложенной к ней механической нагрузки (в граммах). Измерения проведите «в двух направлениях»: при последовательном увеличении нагрузки и ее последовательном уменьшении;
2.2. Постройте графики полученных зависимостей;
2.3 Предложите простую линеаризацию полученной зависимости. Постройте график линеаризованной зависимости;
Часть 3. Конструкторская (3,0 балла). В этой части Вам необходимо разработать схему электронных весов, в качестве основного элемента которых используется исследованная вами таблетка.
3.1 Предложите электрическую схему, в которой напряжение на одном из элементов примерно линейно зависит от массы подвешенного груза;
3.2 Постройте градуировочный график ваших весов, т.е. зависимость напряжения на выбранном вами элементе цепи от массы подвешенного груза.