Вопросы и задания для контроля

Лабораторная работа 2.3 «Компенсационный метод определения ЭДС »

Теоретические основы

Основные понятия, определения и формулы

1. Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц или макроскопических тел.

2. Необходимые условия, для протекания электрического тока: наличие свободных зарядов и электрическое поле.

3. Сторонние силы – это силы, действие которых поддерживает электрическое поле в цепи; по своей природе это могут различные силы, кроме электростатических.

4. Закон Ома для однородного участка цепи:

5. Электродвижущая сила (ЭДС) – величина, численно равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда: = .

6. Закон Ома для замкнутой неоднородной цепи: I=

Цель работы — ознакомиться с компенсационным методом определения ЭДС; применяя его, экспериментально определить ЭДС источника тока.

Вопросы для допуска к лабораторной работе

1. Сформулируйте цель работы.

2. Дайте определение электродвижущей силы (ЭДС).

3. Какие силы называются сторонними? Приведите примеры сторонних сил различной природы.

4. В каких единицах измеряется электродвижущая сила?

5. В чем состоит различие однородных и неоднородных участков электрической цепи?

6. Дайте определение понятия напряжения на любом участке цепи.

Методика и порядок измерений

Дана электрическая цепь, схема которой представлена на рисунке 1. Здесь ab — реохорд — тонкая длинная однородная проволока. По ней может скользить подвижный контакт c. Сопротивление реохорда R. ЭДС источника и его внутреннее сопротивление r. По реохорду течет ток .

Падение напряжения между точками bc , где — сопротивление участка bc.

Дополним схему гальваническим элементом с ЭДС и нульгальванометром Г (рис. 2). Его показания зависят от соотношения величин ЭДС и падения напряжения между точками b и c. Если , ток потечет от c к b и стрелка нульгальванометра отклонится в одну сторону. Если же, > U_bc ток потечет от b к c и стрелка нульгальванометра отклонится в другую сторону.


Рис. 1	Рис. 2

Поскольку , то, перемещая подвижный контакт, можно найти точку такую, что = U_bc и ток на участке b c (через нульгальванометр) будет равен нулю. В этом случае ЭДС элемента компенсируется падением напряжения U_bc, т. е. , где R₁ — сопротивление участка реохорда при условии компенсации.

Если вместо включить другой элемент с ЭДС , то, рассуждая аналогично, получим . Тогда . Учтем, что R_i= , где R_i – сопротивление i-гоучастка реохорда, l_i длина соответствующего участка реохорда, – удельное сопротивление материала из которого сделан реохорд, S – площадь поперечного реохорда. В результате получим

Используя вместо элемента нормальный элемент Вестона, ЭДС которого известна и равна , можно из последнего равенства определить ЭДС неизвестного элемента , а именно , где — длина участка при условии компенсации ЭДС нормального элемента Вестона падением напряжения на этом участке.

Измерения

При выполнении данной работы необходимо соблюдать следующие условия:

· к одному концу реохорда необходимо присоединить одинаковые полюсы всех трех элементов;

· цепь должна замыкаться на очень короткое время, достаточное только для обнаружения наличия или отсутствия тока в цепи гальванометра (во избежание нагрева реохорда и поляризации источников);

· замыкание цепи с источником должно предшествовать замыканию цепи гальванометра (это достигается с помощью двойного ключа К).

1. Ознакомьтесь с принципиальной схемой лабораторной установки, проверьте правильность ее сборки (рис 3).


Рисунок 3 — Принципиальная схема и общий вид лабораторной установки. — элемент Вестона, — исследуемый элемент, — источник постоянного тока, Г — нульгальванометр, К₁ — ключ, К — двойной ключ, ab— реохорд

2. Ключ К₁ поставьте в нейтральное положение.

3. Включите в сеть источник постоянного тока . Если он регулируемый, установите напряжение 3¸5 В.

4. Ключом К₁ включите в цепь элемент . Замыкая на очень короткое время ключ К и перемещая подвижный контакт , добейтесь отсутствия тока через гальванометр. Запишите в таблицу значение .

5. Ключом К₁ включите в цепь элемент . Замыкая на очень короткое время ключ К и перемещая подвижный контакт , добейтесь отсутствия тока через гальванометр. Запишите в таблицу значение .

6. Повторите измерения (пп. 4–5) не менее 10 раз.

7. Рассчитайте значения для каждого измерения, среднее значение , абсолютную и относительную погрешности.

№ измерения	, см	, см	, В	, В
1

10
Среднее

8.Сформулируйте вывод по проделанной работе.

Вопросы и задания для контроля

I уровень

1. Запишите закон Ома для однородного участка цепи.

2. Что такое электрический ток?

3. Назовите характеристики электрического тока и их единицы измерения.

4. Назовите условия, выполнение которых необходимо для протекания в цепи электрического тока.

5. Какие силы по своей природе не могут быть сторонними?

6. Чему равна циркуляция вектора напряженности поля сторонних сил?

7. Какой участок цепи называется неоднородным?

8. Запишите обобщенный закон Ома

9. Что называется силой электрического тока,

10. Что называется плотностью электрического тока?

11. Запишите закон Ома для замкнутой неоднородной цепи.

12. Каким прибором измеряется напряжение? Как он подключается? Какую величину внутреннего сопротивления должен иметь этот прибор?

13. Каким прибором измеряют силу электрического тока? Как он подключается? Какую величину внутреннего сопротивления должен иметь этот прибор?

14. Для чего в работе используется нормальный элемент Вестона?

II уровень

15. Каковы условия существования тока в электрической цепи?

16. Какова связь ЭДС, действующей в замкнутой цепи, с вектором напряженности поля сторонних сил?

17. Какие превращения энергии происходят в электрической цепи?

18. Почему метод измерения ЭДС называется компенсационным? В чем физическая сущность метода?

19. На что расходуется работа сторонних сил при протекании тока по замкнутой цепи?

20. Совершает ли работу электрическое поле при протекании тока по замкнутой цепи?

Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 326; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!