Измерение эдс внутреннего сопротивления тока. Определение электродвижущей силы и внутреннего сопротивления источника тока (лабораторная работа)

Цель: Ознакомиться с методами ис-следования источников тока, определе-ния главных их характеристик.

Оборудование: Источники питания (галь-ванические элементы и аккумуляторы, лабораторные источники тока и др.); ре-остат лабораторный; набор проволочных резисторов с известными сопротивления-ми (1, 2 и 4 Ома); магазин резисторов; амперметр лабораторный на 2 А; вольт-метр лабораторный на 6 В; выключатель; соединительные проводники.

Выполнение работы:

Рассмотрим несколько приме-ров решения поставленных в ра-боте заданий.

1. Сначала необходимо выбрать метод ре-шения задачи. Для этого ищут уравнения, в которые входят ис-комые величины. Очевидно, что после поисков вы остановитесь на законе Ома для полной цепи: I = Ɛ / (R + r) . Отсюда легко найти электродвижущую силу Ɛ = IR+ Ir.

Однако имеется одно уравнение, а неизвестных величин — две: Ɛ и r. Можете сделать вывод о необхо-димости иметь, по крайней мере, два уравнения:

Имея рабочую формулу для определения внутреннего сопро-тивления, можете спланировать опыт. Необходимо составить элект-рическую цепь, схема которой показана на рис. 5.24. В этом случае в цепи может и не быть вольтметра, а нужен лишь ампер-метр для измерения сил тока при присоединении к цепи двух ре-зисторов с известными сопротив-лениями R 1 а затем R 2 .

Измерения сводятся к двум опе-рациям: при R 1 = , I 1 = , а при R 2 = , I 2 = .

2. Если отсутствуют резисторы с известными сопротивлениями, то можно составить цепь с рео-статом, амперметром и вольтмет-ром. Имея в виду, что IR = U — на-пряжение на внешней части цепи, которую показывает вольтметр, по-лучаете уравнения

Ɛ = U 1 + I 1 r;

Ɛ = U 2 + I 2 r,

из которых и определяете r = (U 1 — U 2) / (I 2 — I 1) и Ɛ .

Измеряете U 1 = и I 1 = , а также U 2 = и I 2 = при двух положениях ползунка реостата и производите вычисления.

3. Этот метод выполнения по-зволяет полнее исследовать источ-ник тока. Назовем данный вари-ант работы «Исследование зависи-мости напряжения на внешней части цепи от силы тока в ней».

Эффективным и наглядным спо-собом отображения закономернос-тей в физике является построение графиков. В данном случае вам предлагается построить график зависимости напряжения от силы тока в цепи, схема которой по-казана на рис. 5.24. Для построе-ния такого графика необходимо измерить 5—7 значений напряже-ний при соответствующих значе-ниях сил тока. Данные вносятся в таблицу. Строите график (рис. 5.25).

I , А

U , В

R , Ом

P , Вт

КПД

График является от-резком прямой, что вытекает и из закона Ома для однородного участка цепи. Если график про-длить до оси напряжений, то на пересечении с ней получите мак-симальное значение напряжения на полюсах, когда электрическая цепь разомкнута (ток в цепи от-сутствует). Это максимальное зна-чение сопротивления равно значе-нию электродвижущей силы источ-ника тока. Материал с сайта

Если график продлить до оси токов, то в точке пересечения на-йдете максимальное значение силы тока в цепи I max = Ɛ / r — ток короткого замыкания (внешнее со-противление цепи стремится к нулю). Если электродвижущую си-лу источника Ɛ поделить на ток короткого замыкания I max , то по-лучите значение внутреннего со- противления источника: r = Ɛ / I max , если R → 0.

Таким образом, вы нашли элект-родвижущую силу источника, его внутреннее сопротивление и ток короткого замыкания.

Дополнительные задания:

1. По-стройте график зависимости мощ-ности тока во внешней части це-пи (полезной мощности) от сопро-тивления внешней части цепи (P, Вт от R, Ом). При каком значе-нии сопротивления нагрузки мощ-ность максимальна? Сравните это сопротивление нагрузки с внутрен-ним сопротивлением источника.

2. Постройте график зависи-мости коэффициента полезного действия данной электрической цепи от сопротивления нагрузки (внешней части цепи), имея в виду, что

КПД = U / Ɛ .

Выполнив задания (с дополни-тельными), вы практически осу-ществите комплексное исследова-ние источника тока, что является обязательным в технике.

На этой странице материал по темам:

Лабораторная работа №4 по физике 10 класс (ответы) - Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока

1. Данные измерений и вычислений занесите в таблицу.

Ε ср = (E 1 + E 2 + E 3 + E 4 + E 5)/5 = (4.3 + 4.3 + 4.3 + 4.3 + 4.3)/5 = 4.3 В

2. Замкните ключ K. Измерьте силу тока I в цепи не менее пяти раз. Вычислите среднее значение . Данные измерений и вычислений занесите в таблицу.

= (I 1 + I 2 + I 3 + I 4 + I 5)/5 = (0.65 + 0.65 + 0.65 + 0.65 + 0.65)/5 = 0.65 А.

3. Рассчитайте среднее значение внутреннего сопротивления источника тока. Данные занесите в таблицу.

= E/I - R; R = 4; 4.3/0.65 - 4 = 6.62 - 4 = 2.62 Ом.

4. Рассчитайте абсолютную погрешность прямых измерений ЭДС источника тока и силы тока в цепи.

ΔE = Δ и E + Δ о E; ΔE = 0.15 В + 0,18 В = 0,26 В;

ΔI = Δ и I + Δ о I; ΔI = 0.05 А + 0,025 А = 0,075 А.

5. Приняв абсолютную погрешность измерения сопротивления резистора ΔR = 0,12 Ом, вычислите относительную погрешность косвенных измерений внутреннего сопротивления.

E r = 0.25/4.3 + 0.075/0.65 + 0.1/4 = 0.06 + 0.12 + 0.025 = 0.21 В.

6. Вычислите абсолютную погрешность косвенных измерений внутреннего сопротивления источника тока.

Δr = 0.21 В · 2,62 Ом = 0,55 Ом.

7. Запишите значение ЭДС и относительную погрешность ее прямых измерений в виде:

E = (4.3 ± 0.25) В; ε E = 21%.

8. Запишите значение внутреннего сопротивления и относительную погрешность его косвенных измерений в виде.

r = (2.62 ± 0.55) Ом; ε r = 55%.

Ответы на контрольные вопросы

1. Почему вольтметр включают в цепь параллельно потребителю? Что произойдет, если вольтметр включить в цепь последовательно?

Вольтметр включают параллельно участку цепи, на котором измеряют напряжение. Напряжение на измеренном участке и напряжение на вольтметре будет одним и тем же, т.к. вольтметр и напряжение на вольтметре подключены к общим точкам.

Т.к. вольтметр обладает большим сопротивлением, то при его последовательном подключении к электрической цепи увеличится внешнее сопротивление цепи, а, значит, сила тока в цепи значительно уменьшится.

2. Почему сопротивление амперметра должно быть значительно меньше сопротивления цепи, в которой измеряют ток? Что произойдет, если амперметр включить параллельно потребителю?

Поскольку включение амперметра в электрическую цепь не должно изменять силу тока в ней, то сопротивление амперметра должно быть как можно меньше.

Сопротивление амперметра гораздо меньше сопротивления потребителя, поэтому при таком неправильном подключении почти весь ток пойдёт через амперметр. В итоге «зашкалит» и может перегореть, если вовремя не отключить. Такое включение амперметра недопустимо.

3. Почему показания вольтметра при разомкнутом и замкнутом ключе различаются?

Потому что у источника питания появляется нагрузка в виде резистора. Вольтметр, подключённый к полюсам источника питания ЭДС источника ε. При подключении нагрузки (резистора) напряжение на источнике будет падать, т.к. источник не идеальный.

4. Как можно повысить точность измерения ЭДС источника тока?

Самый простой способ - взять вольтметр с меньшей приборной погрешностью, т.е. более высокого класса точности.

Также повысить точность можно путём совершенствования методики измерения и обработки результатов, таким образом можно уменьшить систематические погрешности.

5. При каком значении КПД будет получена максимальная полезная мощность от данного источника тока? Каким должно быть при этом сопротивление внешней цепи по отношению ко внутреннему сопротивлению источника тока?

Коэффициент полезного действия источника тока определяется как отношение полезной мощности к полной, и зависит от сопротивления нагрузки и внутреннего сопротивления источника тока. Можно доказать, что КПД оказывается равным 50%.

Мы пришли к выводу, что для поддержания постоянного тока в замкнутой цепи, в нее необходимо включить источник тока. Подчеркнем, что задача источника заключается не в том, чтобы поставлять заряды в электрическую цепь (в проводниках этих зарядов достаточно), а в том, чтобы заставлять их двигаться, совершать работу по перемещению зарядов против сил электрического поля. Основной характеристики источника является электродвижущая сила 1 (ЭДС) − работа, совершаемая сторонними силами по перемещению единичного положительного заряда

Единицей измерения ЭДС в системе единиц СИ является Вольт. ЭДС источника равна 1 вольт, если он совершает работу 1 Джоуль при перемещении заряда 1 Кулон

 Для обозначения источников тока на электрических схемах используется специальное обозначение (рис. 397).

рис. 397
 Электростатическое поле совершает положительную работу по перемещению положительного заряда в направлении уменьшения потенциала поля. Источник тока проводит разделение электрических зарядов − на одном полюсе накапливаются положительные заряды, на другом отрицательный. Напряженность электрического поля в источнике направлена от положительного полюса к отрицательному, поэтому работа электрического поля по перемещению положительного заряда будет положительной при его движения от «плюса» к «минусу». Работа сторонних сил, наоборот, положительна в том случае, если положительные заряды перемещаются от отрицательного полюса к положительному, то есть от «минуса» к «плюсу».
В этом принципиальное отличие понятий разности потенциалов и ЭДС, о котором всегда необходимо помнить.
Таким образом, электродвижущую силу источника можно считать алгебраической величиной, знак которой («плюс» или «минус») зависит от направления тока. В схеме, показанной на рис. 398,

рис. 398
вне источника (во внешней цепи) ток течет 2 от «плюса» источника к «минусу», в внутри источника от «минуса» к «плюсу». В этом случае, как сторонние силы источника, так и электростатические силы во внешней цепи совершают положительную работу.
 Если на некотором участке электрической цепи помимо электростатических действуют и сторонние силы, то над перемещением зарядов «работают» как электростатические, так и сторонние силы. Суммарная работа электростатических и сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда называется электрическим напряжением на участке цепи

 В том случае, когда сторонние силы отсутствуют, электрическое напряжение совпадает с разностью потенциалов электрического поля.
 Поясним определение напряжения и знака ЭДС на простом примере. Пусть на участке цепи, по которому протекает электрический ток, имеются источник сторонних сил и резистор (рис. 399).

рис. 399
 Для определенности будем считать, что φ o > φ 1 , то есть электрический ток направлен от точки 0 к точке 1 . При подключении источника, как показано на рис. 399 а, Сторонние силы источника совершают положительную работу, поэтому соотношение (2) в этом случае может быть записано в виде

 При обратном включении источника (рис. 399 б) внутри него заряды движутся против сторонних сил, поэтому работа последних отрицательна. Фактически силы внешнего электрического поля преодолевают сторонние силы. Следовательно, в этом случае рассматриваемое соотношение (2) имеет вид

 Для протекания электрического тока по участку цепи, обладающему электрическим сопротивлением, необходимо совершать работу, по преодолению сил сопротивления. Для единичного положительного заряда эта работа, согласно закону Ома, равна произведению IR = U которое, естественно совпадает с напряжением на данном участке.
 Заряженные частицы (как электроны, так и ионы) внутри источника движутся в некоторой окружающей среде, поэтому со стороны среду на них также действуют тормозящие силы, которые также необходимо преодолевать. Заряженные частицы преодолевают силы сопротивления благодаря действию сторонних сил (если ток в источнике направлен от «плюса» к «минусу») либо благодаря электростатическим силам (если ток направлен от «минуса» к «плюсу»). Очевидно, что работа по преодолению этих сил не зависит от направления движения, так как силы сопротивления всегда направлены в сторону, противоположную скорости движения частиц. Так как силы сопротивления пропорциональны средней скорости движения частиц, то работа по их преодолению пропорциональна скорости движения, следовательно, силе тока силе. Таким образом, мы можем ввести еще характеристику источника − его внутренне сопротивление r , аналогично обычному электрическому сопротивлению. Работа по преодолению сил сопротивления при перемещении единичного положительного заряда между полюсами источника равна A/q = Ir . Еще раз подчеркнем, эта работа не зависит от направления тока в источнике.

1 Название этой физической величины неудачно − так электродвижущая сила является работой, а не силой в обычном механическом понимании. Но этот термин настолько устоялся, что изменять его не «в наших силах». К слову, сила тока то же не является механической силой! Не говоря уж о таких понятиях «сила духа», «сила воли», «божественная сила» и т.д.
2 Напомним, за направление движения электрического тока принято направление движения положительных зарядов.

Транскрипт

1 Лабораторная работа Определение внутреннего сопротивления и ЭДС источника. Цель: познакомиться с методами определения характеристик источника тока. Приборы и принадлежности: исследуемый источник тока, «магазин сопротивлений», амперметр (лучше цифровой), ключ, проводники. Теоретические сведения Электрический ток это направленное движение электрических зарядов. В металлических проводниках этими зарядами являются электроны. За направление тока принято считать направление движения положительно заряженных частиц (электроны в металлах движутся против тока) Характеристиками тока являются две величины сила тока и плотность тока j. Под силой тока понимают скалярную величину численно равную заряду, протекающему через поперечное сечение проводника в dq единицу времени (). Плотность тока это вектор, направленный по dt току и численно равный силе тока, приходящейся на единицу площади S поперечного сечения проводника (j dq). Чтобы по проводнику S Sdt (имеющему свободные заряды) длительное время шел электрический ток, необходимо все это время между концами проводника поддерживать разность потенциалов (φ φ 2). А это значит заряды, приходящие в точку 2 (рис. а), необходимо каким-то образом перемещать обратно в точку, где потенциал φ (φ > φ 2). Силы электрического поля, имеющего место внутри проводника, сделать это не могут, т.к. оно (поле) направлено к точке 2.

2 2 Следовательно, работу по перемещению положительных зарядов из точки 2 в точку могут совершать только внешние силы, силы a) б) 2 j j 2 ma Рис. неэлектрического происхождения (например, механические силы, силы химической природы). Эти силы называются сторонними силами. На практике часто в качестве сторонних сил (химической природы) используются силы, работающие внутри источника тока. Именно они перемещают заряды от точки с меньшим потенциалом («-» клемма) к точке с большим потенциалом (клемма) (рис. б), увеличивая, кстати, их энергию. Важной характеристикой источника тока, связанной с работой сторонних сил, является величина называемая электродвижущей силой (ЭДС) источника. ЭДС () источника численно равна работе, которую совершают сторонние силы при перемещении единицы положительного заряда с «-» клеммы на клемму. Ясно, что чем больше ЭДС источника, тем большую работу может совершить электрический ток на внешнем участке цепи, где поле создается за счет работы сторонних сил. ЭДС источника тока измеряется в Дж вольтах (В). Кл Другой характеристикой источника тока является величина, называемая внутренним сопротивлением источника (), измеряемая, как В всегда в Омах (Ом). А Связь между, сформулирована в законе Ома для полной цепи (рис. б)

3 3, () где внешнее сопротивление цепи. Кстати, закон Ома для однородного участка цепи с сопротивлением записывается как Сравнивая () и (2) можно увидеть, что j j2. (2) j j 2. Откуда следует, что если по цепи течет ток, то (φ φ 2)<, а при разомкнутой цепи (=) = φ φ 2. Теоретические основы определения и В данной работе для определения и используются три сравнительно простых способа, основанных на простых измерениях (в замкнутой цепи) зависимости силы тока от внешнего сопротивления, т.е. на основе данных, 2, k, n, при, 2, k, n,. I й способ (по двум парам и). Из полученных в ходе эксперимента данных выбираются две любые пары для и, Например, k, k и n, n и по ним вычисляется сначала а затем и n n k k, (3) k n () (или)). (4) k k n (n Формула (3) получена после приравнивания правых частей выражений (4), следующих из ().

if ($this->show_pages_images && $page_num doc["images_node_id"]) { continue; } // $snip = Library::get_smart_snippet($text, DocShare_Docs::CHARS_LIMIT_PAGE_IMAGE_TITLE); $snips = Library::get_text_chunks($text, 4); ?>

4 4 Можно, конечно, из (4) сначала исключить и получить формулу для вычисления, а затем для вычисления. II й способ (графический). или Формулу () запишем в «перевернутом» виде. (5) Легко усмотреть, что зависимость f () носит линейный характер (рис. 2). Если эту линию продолжить до, A - B C= A O, Oм Рис. 2 точки пересечения с осями и (точки А и В), то ясно, что отрезок ОА есть не что иное, как внутреннее сопротивление источника (точка А соответствует случаю, когда 0, а это может быть только при =). Отрезок ОВ дает значение (точка В соответствует случаю = 0). Если C (обозначим через «С») то, зная легко вычислить. C Порядок выполнения работы. Путем осмотра познакомиться с приборами, предлагаемыми для выполнения работы.

5 5 2. По схеме (рис. б) собрать электрическую цепь. В качестве используется «магазин сопротивлений» - МС, на цифровой миллиамперметр («вольтметр») подать его рабочее напряжение 220 В, нажать кнопку диапазона «20», ключ «К» поставить в положение «разомкнуто». 3. Снять зависимость = f(). Для этого установить на МС некоторое, например =700 Ом, замкнуть ключ «К» и измерить. Уменьшая (скажем, на 00 Ом) каждый раз измерить. Результаты 5-7 измерений занести в табл.., Ом Табл.., А, А - <>=, <>=. 4. I-й способ. Из полученных в п. 3 данных выбрать любые (но не стоящие рядом) две пары k, k и n, n и по формулам (3) и (4) вычислить и. Эту операцию повторить не менее 3-х раз и вычислить средние значения < >=,< >= (- первый способ). 5. II-й способ.

6 6 Для каждого вычислить. Результаты занести в табл.. Построить график зависимости f () и по предложенному выше методу (см. теоретические основы) определить 2 и 2 («2» - второй способ). Сравнить < > и < 2 > = 2, < > и < 2 > = 2, вычислив расхождения, полученные по I-му и II-му способам %, 00%. Контрольные вопросы. Что такое электрический ток? 2. Что называется силой тока, плотностью тока? 3. Что такое ЭДС источника тока, сторонние силы? 4. Сформулировать закон Ома для замкнутой цепи. 5. В чем состоит экспериментальная часть в данной работе? 6. Каковы теоретические основы определения и по I способу? 7. Каковы теоретические основы определения и по II способу? Составил: доц. Лоскутов К.Н. Компьютерная верстка: Коновалова М.А.

Определение удельного сопротивления проводника. Введение. Электрическим током называют упорядоченное движение заряженных частиц. Сами эти частицы называются носителями тока. В металлах и полупроводниках

Лабораторная работа 3.4 ЗАКОН ОМА ДЛЯ НЕОДНОРОДНОГО УЧАСТКА ЦЕПИ 3.4.1. Цель работы Целью работы является знакомство с компьютерным моделированием цепей постоянного тока и экспериментальное подтверждение

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4 ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ, СОДЕРЖАЩЕГО ЭДС Цель работы изучение зависимости разности потенциалов на участке цепи, содержащем ЭДС, от силы тока; определение электродвижущей

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 73 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ПРОВОДНИКА 1. Цель и содержание работы. Целью работы является ознакомление с методом измерения удельного сопротивления металлических

РАЗДЕЛ II ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК Лекц ия 0 Постоянный электрический ток Вопросы. Движение зарядов в электрическом поле. Электрический ток. Условия возникновения электрического тока. Закон Ома для

3 Цель работы: углубление понимания закона Ома для полной цепи и для участка цепи. Задача: экспериментально убедиться в справедливости закона Ома для замкнутой неразветвленной цепи. Приборы и принадлежности:

КАРТА СХЕМА ПРОРАБОТКИ ТЕМЫ ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА УРАВНЕНИЕ НЕПРЕРЫВНОСТИ И УСЛОВИЕ СТАЦИОНАРНОСТИ ТОКОВ Характеристики тока Сила тока J Вектор плотности тока j Связь J и j Закон Ома для неоднородного

Государственное высшее учебное заведение «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра физики ОТЧЁТ по лабораторной работе 49 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОЩНОСТИ И КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО

Лабораторная работа.3 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ИСТОЧНИКА ТОКА Цель работы: изучение зависимостей тока, полной и полезной мощностей, коэффициента полезного действия источника от сопротивления нагрузки;

«ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА». Электрическим током называют упорядоченное направленное движение заряженных частиц. Для существования тока необходимы два условия: Наличие свободных зарядов; Наличие внешнего

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра «Общая физика и физика нефтегазового производства»

Лабораторная работа 3 ИЗУЧЕНИЕ ОБОБЩЁННОГО ЗАКОНА ОМА И ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ Цель работы: изучение зависимости разности потенциалов на участке цепи, содержащем ЭДС, от силы

Лабораторная работа 0 ПОСТОЯННЫЙ ТОК. ЗАКОН ОМА. Цель и содержание работы Целью работы является анализ закона Ома для участка цепи, содержащего проводник и источник тока. Работа заключается в измерении

Иркутский государственный технический университет Кафедра общеобразовательных дисциплин ФИЗИКА Лабораторная работа 3.3. «Определение неизвестных сопротивлений при помощи мостовой схемы» доц. Щепин В.И.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3-7: ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩИХ СИЛ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ Студент группа Допуск Выполнение Защита Цель работы: ознакомление с методами компенсации и применение

Государственное высшее учебное заведение «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра физики ОТЧЁТ по лабораторной работе 50 ИЗМЕРЕНИЕ ЭДС И ВНУТРЕННЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ПОСТОЯННОГО ТОКА

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 10 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ОЙ МОЩНОСТИ, ПОЛЕЗНОЙ МОЩНОСТИ И К.П.Д. ИСТОЧНИКА ТОКА ОТ НАГРУЗКИ. Цель работы: Научиться определять зависимость полной мощности, полезной мощности и К.П.Д.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический университет» (УГТУ) 8 Определение электропроводности

ЛАБОРОТОРНАЯ РАБОТА 3-7: ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩИХ СИЛ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ Студент группа Допуск Выполнение Защита Цель работы: ознакомление с методами компенсации и применение

Методические указания к выполнению лабораторной работы.1.3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОЩНОСТИ И КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ БАТАРЕИ ЭЛЕМЕНТОВ ОТ СИЛЫ ТОКА В ЦЕПИ Филимоненкова Л.В. Электростатика

Юльметов А. Р. Постоянный электрический ток. Электрические измерения Методические указания к выполнению лабораторных работ Оглавление P3.2.4.1. Амперметр как омическое сопротивление в цепи.............

Тема.1. Электрический ток. Сила тока. ЭДС. Вопросы темы. 1. Электрический ток. Сила тока. змерение силы тока и напряжения.. Электродвижущая сила и её источники. Энергия и мощность источника. 3. Электрическое

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

Государственное высшее учебное заведение «ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра физики ОТЧЁТ по лабораторной работе 7 ИССЛЕДОВАНИЕ АПЕРИОДИЧЕСКОГО РАЗРЯДА КОНДЕНСАТОРА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕГО

Лабораторная работа ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Цель работы: Используя закон Ома для цепи переменного тока, определить активное, индуктивное, емкостное и полное сопротивление цепи, индуктивность

Методические указания к выполнению лабораторной работы.1.7 ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ Аникин А.И., Фролова Л.Н. Электрическое сопротивление металлов: Методические указания к выполнению лабораторной

Федеральное агентство по образованию РФ Ухтинский государственный технический университет 4 Измерение сопротивления на постоянном токе Методические указания к лабораторной работе для студентов всех специальностей

Лабораторная работа Измерение сопротивления проводников мостиком Уитстона Оборудование: реохорд, набор неизвестных сопротивлений, гальванометр, источник постоянного тока, два ключа, магазин сопротивлений.

Лабораторная работа 4 Исследование характеристик источника постоянного тока Методическое руководство Москва 04 г. . Цель лабораторной работы Исследование характеристик источника постоянного тока, определения

Pdf - файл pitf.ftf.nstu.ru => Преподаватели => Суханов И.И. Лабораторная работа 11 Изучение работы источника постоянного тока Цель работы для цепи «источник тока с нагрузкой» экспериментально получить

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО- СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра физики ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Лабораторная работа 78 Методические указания

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ПРОТЕКАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА Методические указания к лабораторной работе Иркутск 1994 Печатается по решению научно-методического совета

Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова Физический факультет Кафедра общей физики Л а б о р а т о р н ы й п р а к т и к у м п о о б щ е й ф и з и к е (электричество и магнетизм) Лабораторная

Лабораторная работа 2.27 ЭФФЕКТ ХОЛЛА Л.Ю. Фетисов, Ю.К. Фетисов Цель работы: изучение эффекта Холла в полупроводниках. Задание: измерить зависимости холловской разности потенциалов от индукции магнитного

Лабораторная работа 2.4. Применение закона Ома для цепей постоянного тока (см также с.106 «Практикума») 1 Экспериментальные задачи, поставленные в работе: - определить значения двух неизвестных сопротивлений

Федеральное агентство по образованию РФ Ухтинский государственный технический университет 5 Иccледование зависимости полезной мощности и к.п.д. аккумулятора от нагрузки. Методические указания к лабораторной

Измерение мощности и работы тока в электрической лампе. Цель работы: Научиться определять мощность и работу тока в лампе. Оборудование: Источник тока, ключ, амперметр, вольтметр, лампа, секундомер. Ход

Сафронов В.П. 0 ПОСТОЯННЫЙ ТОК - - Глава ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК.. Основные понятия и определения Электрическим током называется упорядоченное движение зарядов. Считается, что ток течет от плюса к

Министерство образования Российской Федерации Томский политехнический университет Кафедра теоретической и экспериментальной физики УТВЕРЖДАЮ Декан ЕНМФ Ю.И. Тюрин 003 г. ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА. Методические

Работа 3-4 Измерение сопротивления проводников с помощью амперметра и вольтметра. Цель работы: познакомиться с основными методами измерения сопротивления проводников. Приборы и принадлежности: источник

Лабораторная работа 3.3 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МОЩНОСТИ И КПД ИСТОЧНИКА ПОСТОЯННОГО ТОКА ОТ ВНЕШНЕЙ НАГРУЗКИ 3.3.. Цель работы Целью работы является знакомство с компьютерным моделированием цепей постоянного

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2.04 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОДИЖУЩЕЙ СИЛЫ ИСТОЧНИКА ТОКА МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ Цель работы Целью работы является изучение законов постоянного электрического тока и ознакомление с компенсационным

Тема 12. Постоянный электрический ток 1. Электрический ток и сила тока Имеющиеся в веществе свободные носители заряда (электроны и/или ионы) в обычном состоянии движутся хаотично. Если создать внешнее

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический университет» (УГТУ) 1 Расширение пределов

Физика 8.1-8.2. Примерный банк заданий Часть 1. Постоянный ток 1. На рисунке приведён участок электрической цепи, по которому течёт ток. В каком из проводников сила тока наименьшая? 1) 1 2) 2 3) 3 4) 4

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 66 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА ХОЛЛА 1. Цель работы Целью работы является изучение эффекта Холла в полупроводниках, определение коэффициента Холла, концентрации и подвижности носителей тока.

Изучение распределения магнитного поля вдоль оси соленоида. Введение. Источником и объектом действия магнитного поля являются движущиеся заряды (электрические токи). Покоящиеся заряды магнитного поля не

65 7. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК 7. Электрический ток, сила и плотность тока Электрическим током называется упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов. Сила тока скалярная физическая

Лабораторная работа 32 ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ Цель работы - определение температурного коэффициента сопротивления меди. Приборы и принадлежности: исследуемый медный

Лабораторная работа 2.14 ИЗМЕРЕНИЕ УДЕЛЬНОГО ЗАРЯДА ЭЛЕКТРОНА МЕТО- ДОМ МАГНЕТРОНА Ю.Н. Епифанов, Т.Ю. Любезнова Цель работы: исследование движения электронов в магнитном поле, созданном внутри соленоида.

Лабораторная работа.04 ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОЩ- НОСТИ ИСТОЧНИКА ТОКА ОТ НАГРУЗКИ Е.В. Козис Цель работы: изучение законов постоянного тока. Задание: исследовать зависимости мощности и КПД

Ярославский государственный педагогический университет им. К. Д. Ушинского Лабораторная работа 2 Измерение ЭДС гальванических элементов методом компенсации Ярославль 2008 Оглавление 1. Цель работы.............................

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МАМИ» Л. В. Волкова, Н. И. Кунавин

Работа 36 Измерение электродвижущей силы источника тока и градуировка термоэлемента У п р а ж н е н и е Определение ЭДС источника тока методом компенсации Оборудование: нормальный элемент, 3 аккумулятора,

Тест по электротехнике. Вариант 1. 1.Какие приборы изображены на схеме? а) электрическая лампочка и резистор; б) электрическая лампочка и плавкий предохранитель; в) источник электрического тока и резистор.

Лабораторная работа 11 ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДИКИ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЭКСПЕ- РИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ Цель работы: ознакомиться с методами обработки результатов эксперимента и применить их к расчету удельного сопротивления

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тихоокеанский государственный университет» ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДУКТИВНОСТИ КАТУШКИ Методические

НПО УЧЕБНОЙ ТЕХНИКИ «ТУЛАНАУЧПРИБОР» МЕТОДИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ ФЭЛ-3 ИЗУЧЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ СОЛЕНОИДА С ПОМОЩЬЮ ДАТЧИКА ХОЛЛА. Тула, 007 г ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ИЗУЧЕНИЕ

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ВТОРОГО ТУРА ОЛИМПИАДЫ ПО ЭЛЕКТРОНИКЕ 0 КЛАСС Для расширения диапазона измеряемых в электронных схемах напряжений к вольтметру подключают добавочные сопротивления Если подключить некоторое

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5.6 ИЗУЧЕНИЕ ЭФФЕКТА ХОЛЛА В ПОЛУПРОВОДНИКАХ Цель работы: исследование зависимости ЭДС Холла в полупроводниках от индукции магнитного поля. Определение концентрации и подвижности основных

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ДИЗАЙНА И ТЕХНОЛОГИИ НОВОСИБИРСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

0300. Исследование электрической цепи источника ЭДС. Цель работы: определение электродвижущей силы источника (ЭДС), внутреннего сопротивления источника ЭДС, исследование зависимостей полезной и полной

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2.03 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА Цель работы Целью данной работы является изучение законов электростатики и одного из методов измерения емкости конденсатора. Краткая теория Конденсатором

С1.1. На фотографии изображена электрическая цепь, состоящая из резистора, реостата, ключа, цифровых вольтметра, подключенного к батарее, и амперметра. Используя законы постоянного тока, объясните, как

Глава 9 Постоянный электрический ток 75 Электрический ток, сила и плотность тока Электродинамика это раздел электричества, в котором рассматриваются процессы и явления, обусловленные движением электрических

Лекция 8 Постоянный электрический ток Понятие об электрическом токе Электрический ток упорядоченное (направленное) движение электрических зарядов Различают: Ток проводимости (ток в проводниках) движение

Работа 41 Изучение эффекта Холла, определение концентрации и подвижности носителей заряда в полупроводнике Цель работы На основании измерений постоянной Холла и электропроводности определить концентрацию

Лабораторная работа 2.18 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ЗАРЯДКИ И РАЗРЯДКИ КОНДЕНСАТОРА. Бугров Г.Э., Филимонов В.В. Цель работы: изучение кривых зарядки конденсатора при различных параметрах RC электрической цепи

Вариант 1 1. Два точечных электрических заряда q и 2q на расстоянии r друг от друга притягиваются с силой F. С какой силой будут притягиваться заряды 2q и 2q на расстоянии 2r? Ответ. 1 2 F. 2. В вершинах

Лабораторная работа 1 Электрический конденсатор. Цель работы: исследование зависимости заряда конденсатора от разности потенциалов между пластинами. Расчет емкости конденсатора. Изучение процесса зарядки

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра физики ОПРЕДЕЛЕНИЕ

РБОТ 23 ИЗМЕРЕНИЕ РЗНОСТИ МГНИТНЫХ ПОТЕНЦИЛОВ Цель работы. Научиться измерять магнитодвижущие силы и магнитные напряжения, а также определять число витков катушки с помощью магнитного пояса Роговского.

Лабораторная работа 10 Электрический конденсатор. Цель работы: исследование зависимости заряда конденсатора от разности потенциалов между пластинами. Расчет емкости конденсатора. Изучение процесса зарядки

Лабораторная работа

«Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока»

Дисциплина Физика

Преподаватель Виноградов А.Б.

Нижний Новгород

2014 г.

Цель работы: сформировать умение определения ЭДС и внут­реннего сопротивления источника тока с помощью амперметра и вольтметра.

Оборудование: выпрямитель ВУ-4М, амперметр, вольтметр, соединительные провода, элементы планшета №1: ключ, ре­зистор R 1 .

Теоретическое содержание работы .

Внутреннее сопротивление ис­точника тока.

При прохождении тока по замкнутой цепи, электрически заряженные ча­стицы перемещаются не только внутри проводников, соединяющих полюса источника тока, но и внутри самого источ­ника тока. Поэтому в замкнутой электрической цепи раз­личают внешний и внутренний участки цепи. Внешний уча­сток цепи составляет вся та совокупность проводников, которая подсоединяется к полюсам источника тока. Вну­тренний участок цепи - это сам источник тока. Источник тока, как и любой другой проводник, обладает сопротивле­нием. Таким образом, в электрической цепи, состоящей из источника то­ка и проводников с электриче­ским сопротивлением R , элек­трический ток совершает работу не только на внешнем, но и на внутреннем участке цепи. Напри­мер, при подключении лампы накаливания к гальванической батарее карманного фонаря элек­трическим током нагреваются не только спираль лампы и под­водящие провода, но и сама ба­тарея. Электрическое сопротивле­ние источника тока называется внутренним сопротивлением. В электромагнитном генераторе внутренним сопротивлением яв­ляется электрическое сопротивле­ние провода обмотки генератора. На внутреннем участке электри­ческой цепи выделяется коли­чество теплоты, равное

где r - внутреннее сопротивле­ние источника тока.

Полное количество теплоты, выделяющееся при протекании постоянного тока в замкнутой цепи, внешний и внутренний участки которой имеют сопротивления, соответственно равные R и r , равно

. (2)

Всякую замкнутую цепь можно представить как два последовательно соединенных резистора с эквивалентными сопротивлениями R и r . Поэтому сопротивление полной це­пи равно сумме внешнего и внутреннего сопротивлений:

. Поскольку при последовательном соединении сила тока на всех участках цепи одинакова, то через внеш­ний и внутренний участок цепи проходит одинаковый по величине ток. Тогда по закону Ома для участка цепи паде­ние напряжений на ее внешнем и внутреннем участках бу­дут соответственно равны:


и

(3)

Электродвижущая сила.

Пол­ная работа сил электростати­ческого поля при движении за­рядов по замкнутой цепи по­стоянного тока равна нулю. Сле­довательно, вся работа электри­ческого тока в замкнутой элек­трической цепи оказывается со­вершенной за счет действия сто­ронних сил, вызывающих разде­ление зарядов внутри источника и поддерживающих постоянное напряжение на выходе источника тока. Отношение работы

, совершаемой сторонними силами по перемещению заряда q вдоль цепи, к значению этого заряда называется электродвижущей си­лой источника (ЭДС) :


, (4)

где

- переносимый заряд.

ЭДС вы­ражается в тех же единицах, что и напряжение или разность по­тенциалов, т. е. в вольтах:

.

Закон Ома для полной цепи.

Если в результате прохождения постоянного тока в замкнутой электрической цепи происходит только нагревание проводников, то по закону сохранения энергии полная работа электрического то­ка в замкнутой цепи, равная работе сторонних сил источни­ка тока, равна количеству тепло­ты, выделившейся на внешнем и внутреннем участках цепи:


. (5)

Из выражений (2), (4) и (5) получаем:



. (6)

Так как

, то


, (7)

или


. (8)

Сила тока в электрической цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источ­ника тока и обратно пропор­циональна сумме электрических сопротивлений внешнего и внут­реннего участков цепи. Выраже­ние (8) называется законом Ома для полной цепи.

Таким образом, с точки зрения физики Закон Ома выражает закон сохранения энергии для замкнутой цепи постоянного тока.

Порядок выполнения работы .

    Подготовка к выполнению работы.

Перед вами на столах находится минилаборатория по электродинамике. Её вид представлен в л. р. № 9 на рисунке 2.

Слева находятся миллиамперметр, выпрямитель ВУ-4М, вольтметр, амперметр. Справа закреплен планшет № 1 (см. рис. 3 в л. р. № 9). В задней секции корпуса размещаются соединительные провода цветные: красный провод использу­ют для подключения ВУ-4М к гнезду «+» планшета; белый провод - для подключения ВУ-4М к гнезду «-»; желтые провода - для подключения к элементам планшета измерительных приборов; синие - для соединения между собой элементов планшета. Секция закрыта откидной площадкой. В рабочем положении площадка располагается горизонтально и используется в качестве рабочей поверхности при сборке экспериментальных установок в опытах.

2. Ход работы.

В ходе работы вы освоите метод измерения основных характеристик источника тока, используя закон Ома для полной цепи, который связывает силу тока I в цепи, ЭДС источника тока , его внутреннее сопротивление r и сопротивление внешней цепи R соотношением:



. (9)

1 способ.

Схема экспериментальной установки показана на рисунке 1.

Рис.1.

Внимательно изучите её. При разомкну­том ключе В источник замкнут на вольтметр, сопротивление которого много больше внутреннего сопротивления источника (r << R ). В этом случае ток в цепи настолько мал, что можно пренебречь значением падения на­пряжения на внутреннем сопротивлении источника

, и ЭДС источника с пренеб­режимо малой погрешностью равна напря­жения на его зажимах , которое измеряется вольтметром, т.е.


. (10)

Таким образом, ЭДС источника определяется по показаниям вольтметра при разомкнутом ключе В.

Если ключ В замкнуть, вольтметр покажет падение напряжения на резисторе R :


. (11)

Тогда на основании равенств (9), (10) и (11) можно утверждать, что


(12)

Из формулы (12) вид­но, что для определения внутреннего сопротивления источника тока необходимо, кроме его ЭДС, знать силу тока в цепи и напря­жение на резисторе R при замкнутом ключе.

Силу тока в цепи можно измерить при помощи амперметра. Проволочный резистор изготовлен из нихромовой проволоки и имеет сопротивление 5 Ом.

Соберите цепь по схеме, показанной на рисунке 3.

После того, как цепь будет собрана, необходимо поднять руку, позвать учителя, чтобы он проверил правильность сборки электрической цепи. И если цепь собрана правильно, то приступайте к выполнению работы.

При разомкну­том ключе В снимите показания вольтметра и занесите значение напряжения в таблицу 1. Затем замкните ключ В и опять снимите показания вольтметра, но уже и показания амперметра. Занесите значение напряжения и силы тока в таблицу 1.

Вычислите внутреннее сопротивление источника тока.

Таблица1.

, В

, В

I , А

, В

r , Ом

2 способ.

Сначала соберите экспериментальную установку, изображенную на рисунке 2.

Рис. 2.

Измерьте силу тока в цепи при помощи амперметра, результат запишите в тетрадь. Сопротивление резистора =5 Ом. Все данные заносятся в таблицу 2. , Ом

Контрольные вопросы :

    Внешний и внутренний участки цепи.

    Какое сопротивление называются внутренним? Обозначение.

    Чему равно полное сопротивление?

    Дайте определение электродвижущей силы (ЭДС). Обозначение. Единицы измерения.

    Сформулируйте закон Ома для полной цепи.

    Если бы мы не знали значения сопротивлений проволочных резисторов, то можно ли было бы использовать второй способ и что для этого надо сделать (может нужно, например, включить в цепь какой-нибудь прибор)?

    Уметь собирать электрические цепи, используемые в работе.

Литература

    Кабардин О. Ф.. Справ. Материалы: Учеб. Пособие для учащихся.-3-е изд.-М.:Просвещение,1991.-с.:150-151.

    Справочник школьника. Физика/ Сост. Т. Фещенко, В. Вожегова.–М.: Филологическое об-щество «СЛОВО», ООО «Фирма» «Издательство АСТ», Центр гуманитарных наук при ф-те журна-листики МГУ им. М. В. Ломоносова, 1998. - с.: 124,500-501.

    Самойленко П. И.. Физика (для нетехнических специальностей): Учебн. для общеобразоват. учреждений сред. Проф. Образования/ П. И.Самойленко, А. В. Сергеев.-2-е изд., стер.-М.: Издательский центр «Академия», 2003-с.: 181-182.

Похожие статьи