ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС И ВНУТРЕННЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА
Н АПРЯЖЕНИЯ
Цель работы: вычисление ЭДС и внутреннего сопротивление источника тока по результатам измерений силы тока в цепи и напряжения на участке цепи.
Студент должен:
уметь: решать задачи на определение силы с использованием законов Ома для полной цепи, формул работы и мощности электрического тока; обрабатывать результаты измерений; объяснять полученные результаты и делать выводы.
знать: физический смысл ЭДС, закон Ома для полной цепи.
Обеспеченность занятия
Приборы и материалы: источник постоянного тока, вольтметр, амперметр, два
резистора, соединительные провода.
Раздаточные материалы: методические рекомендации для выполнения лабораторных работ студентами по дисциплине «Физика».
Краткие теоретические материалы по теме лабораторной работы
Закон Ома для полной цепи - сила тока прямо пропорциональна ЭДС цепи, и обратно пропорциональна сумме сопротивлений источника и цепи , где ε – ЭДС, R- сопротивление цепи, r – внутреннее сопротивление источника.
Формулу закона Ома для полной цепи можно представить в другом виде. А именно: ЭДС источника цепи равна сумме падений напряжения на источнике и на внешней цепи.
Если к исследуемому источнику тока подключать поочередно два резистора с разными сопротивлениями, то, измеряя при этом силу тока в обоих случаях, можно записать два уравнения из которых легко вычислить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока:
|
|
|
I
=
e
R2 +
r
и
I1
=
e
R +
1
r
Решая совместно эти уравнения, получим:
I R + I r = I R
1 1 1 2 2
I R - I R
r = 2 I 2 - I 1 1 ;
1 2
e= I1 (R1 + r),
+
I2r;
или
U = IR
U
r = 2
I
1
e= U
2
-
-
+
U
1
I
2
I r
2
=
U1
+
I1r.
Электродвижущей силой (ЭДС) источника тока называют работу, которая требуется для перемещения единичного заряда между его полюсами.
КПД электрической цепи — это отношение полезного тепла к полному: η =
полезн
полн
=
Версия: 1.0
Без подписи документ действителен 8 часов после распечатки. Дата и время распечатки: 01.09.2016, 17:07
Стр. 47 из 67
Описание установки
Экспериментальная установка изображена на
рисунке 1. К источнику тока 1 подключается к резистору 2, амперметр 3 и ключ 4. ЭДС источника тока непосредственно измеряется вольтметром 5.
При разомкнутом ключе ЭДС источника тока равна напряжению на внешней цепи. В эксперименте источник тока замкнут на вольтметр, сопротивление которого должно быть много больше внутреннего
|
|
|
сопротивления источника тока r. Обычно сопротивление источника тока мало, поэтому для измерения напряжения можно использовать вольтметр со шкалой 0—6 В и сопротивлением Rв = 900 Ом (см. надпись под шкалой прибора). Так как сопротивление источника обычно мало, то действительно RB>> г. При этом отличие Е от U не превышает десятых долей процента, поэтому погрешность измерения ЭДС равна погрешности измерения напряжения. Внутреннее сопротивление источника тока можно измерить косвенно, сняв показания амперметра и вольтметра при замкнутом ключе, рассчитать из закона Ома для полной цепи.
Инструкция по выполнению лабораторной работы
1. Соберите электрическую цепь с резистором R1 по схеме,
представленной на рисунке 2. Измерьте силу тока.
I
=
e
R2 +
r
и
I1
=
e
R +
1
r
Решая совместно эти уравнения, получим:
I R + I r = I R
1 1 1 2 2
I R - I R
r = 2 I 2 - I 1 1 ;
1 2
e= I1 (R1 + r),
+
I2r;
или
U = IR
U
r = 2
I
1
e= U
2
-
-
+
U
1
I
2
I r
2
=
U1
+
I1r.
2. Замените резистор R1 на резистор R2 (удобнее просто подсоединить второй резистор
параллельно первому, так как они одинаковы) и измерьте новую силу тока.
|
|
|
3. Вычислите внутреннее сопротивление источника тока и его ЭДС.
4. Отключите от источника тока резистор и амперметр. Подключите вольтметр к
источнику тока и снимите его показания.
5. Сделайте вывод, согласуется ли между собой результаты прямых измерений напряжения на выходе источника. Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу. Оцените границы погрешностей измерений.
| I, А | U, B | R1, Ом | R2, Ом | r, Ом | e, В | Dr,Ом | De, В |
6. Ответьте на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
1. Что такое сторонние силы, каковы их природа и роль в электрической цепи?
2. Чему равно ЭДС источника при разомкнутой цепи?
3. Что понимают под ЭДС источника тока, разностью потенциалов и напряжением на участке цепи?
Версия: 1.0
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 368; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!