Цел на работата
Целта на работата е да проучи законите на постоянното електрическо ток и запознаване с метода на компенсация за измерване електрическа сила Източник на ток.
Електромотиви (EMF) Източният източник се нарича скаларна физическа стойност, измерена чрез работа на сили на трети страни, когато се движи едно положително зареждане на веригата или затворена верига, съдържаща този източник на ток. ЕМП на тока източник е равен на потенциалната разлика между нейните полюси с отворена външна верига.
Измерването на ЕМП, използващо конвенционален волтметър, е приблизително, тъй като тече през волтметъра и източника и свидетелното свиване, равно на спада на напрежението върху вътрешното устойчивост на уреда, се различават от стойността на ЕМП чрез спад на напрежението във вътрешното съпротивление на източника. В същото време топлината се разпределя на вътрешната съпротива на източника под закона на джаул-Ленца.
Най-точната е метод на компенсация . Този метод е, че неизвестната ЕМП се компенсира чрез добре известна потенциална разлика. В същото време липсва текущият източник и неизвестната ЕМП е равна на компенсираща разлика. Диаграмата на електрическата верига е показана на фиг. 7.
До Rukohdu. AU. с предложение Д. , батериите на батерията са прикрепени Д. . Токът на батерията, протичащ покрай проводника на Ruokda, създава потенциална разлика в нея. Местоположение на АД. Също така създава потенциална разлика, равна на спада на напрежението в тази област. Мащабът на тази потенциална разлика може да бъде променен чрез преместване на двигателя от нула (точка НО ) до mcimumu (точка В ).
Този метод за измерване на разликата в потенциала се нарича потенциометричен и самата ReoCorord, която е покрита по този начин, се нарича потенциометър.
Към точки А. и Д. Присъединете се към полюсите на текущия източник с неизвестен EDC Д. Х.чрез галванометър или потенциален измервател. В този документ като потенциален измервателен метър се използва цифров волтметър. В същото време до точката НО Свързани са полюси от източниците Д. и Д. х.Със затворен ключ К. Можете да намерите тази позиция на двигателя на Rooter, в която стрелата на галванометъра не се отклонява и токът на парцела AE. Х. Д. отсъстващ. В този случай потенциалната разлика между точките Д. и Г. равен на нула и източника на ЕМП Д. Х. компенсиран от спад на напрежението на сайта АД. руххорд.
От закона на ома, можете да напишете:
където I. – текуща мощност в батерията Д. ; R. 1Ad.- Устойчивост на изследване АД. Rehohd, при който ЕМП се компенсира Д. х.
Измерване на текущата сила I. не може да се направи, защото в същото време са направени допълнителни грешки и използвайте калибровъчния опит и елемент с известна ЕМП. За това вместо източник Д. Х. Трябва да активирате елемент с известен EDC Д. 0 и намерете нова позиция на двигателя Д. в която няма ток във веригата на галванометъра.
В същото време, състоянието е подобно на изразяването (2.04.1) може да бъде записано
където R. 2а -устойчивост на парцела АД. при които ЕМП се компенсира Д. 0 .
Ако токът чрез галванометъра отсъства, токът във веригата на източника Д. Тя ще бъде същата, независимо от позицията на двигателя Rosokda. След това, разграничаване на изрази един на друг (2.04.1) и (2.04.2), ние получаваме:
Съпротива R. 1Ad. и R. 2а. пропорционални на дължините на съответните области на рехорта l 1. и l 2. от общия му край НО до движещ се контакт Д. , така
Оттук накрая имаме:
Когато провеждате преживявания, трябва да имате предвид това Д. трябва да бъде постоянно и по-магнитуд, отколкото Д. 0 и Д. хтъй като само в този случай е възможно да се намери двигател на Rootold Д. където можете да направите компенсация. Веригата трябва да бъде затворена за кратко време за откриване на присъствието или не ток чрез галванометър, в противен случай могат да възникнат нагревателни проводници, като променят тяхната резистентност, както и по време на продължителен поток на ток през елемента има промяна в неговата ЕМП поради поляризацията явления.
В тази статия известният EDC трябва да се измерва с помощта на цифров волтметър.
Методът на компенсация за измерване на потенциалната разлика се прилага от правилния електрически потенциометър на Outlook, електрическа верига което е показано на фиг. 8. Ако потенциалната разлика в сайт за референтното съпротива R. (потенциометър) между точките м. и н. Напълно компенсира потенциалната разлика между заземени електроди М. и Н. , Токът през галванометъра ще бъде нула. Потенциометърът е снабден с скала, на която се преброява стойността на измереното напрежение.
В геофизиката се използва устройство, наречено електрическо проучване автокомпенсатор, при което компенсационната разлика се създава автоматично с помощта на електронна верига. Това улеснява извършването на текущи измервания в захранващата верига и потенциалната разлика между приемащите електроди.
Завършване на работата
Необходими устройства: Кръгова тръстика, цифров волтметър, превключвател С. 1 , набор от съпротива R. 1 , R. 2 , R. 3 предназначени за промяна на текущата сила чрез реуза, източник Д. постоянно напрежение, източник Д. Х. с неизвестен ЕФР, източник Д. 0 с известния ЕФР. Всички елементи на схемата, с изключение на цифровия волтметър, се събират в лабораторната стойка.
Работната схема на опита е показана на фиг. 9 и на панела за щанд.
Плащане чрез обезщетение
Цел: Разгледайте метода на компенсация за измерване на ЕМП на текущия източник. Мярка EMF.
Инструменти и оборудване: Инсталация за измерване на ЕМП на тока източник чрез компенсация или лабораторна стойка.
Теоретична информация
Електрическият ток се нарича насочено движение на електрически заряди. Електрическият ток е направен за характеризиране на силата на тока - скаларната стойност, равна на заряда, преминаваща през напречното сечение на проводника на единица време. Единица на ток - усилвател (а):
Ако за някакви равни интервали от времето през напречното сечение на проводника преминават същото количество електричество, тогава такъв ток се нарича постоянен.
За посоката на тока се приема посоката на движение на положителни заряди.
Физическото количество, определено от мощността на текущото преминаване през единицата на напречното сечение на проводника, перпендикулярно на посоката на тока, се нарича плътност:
Текуща плътност - вектор. Посоката на вектора съвпада с посоката на поръчаното движение на положителни заряди.
През 1826 г., G.S. експериментално установих, че текущата мощност в хомогенен проводник е пряко пропорционална на напрежението в своите краища и обратно пропорционална на съпротивлението на проводника:
където u е напрежение в края на проводника; R е съпротивлението на проводника.
Съпротивлението зависи от материала, от който е направен проводникът, неговите линейни размери и форми:
където u е специфична електрическа устойчивост; л.- дължината на проводника; S-Местоположение. В този случай ρ е коефициентът на пропорционалност, характеризиращ естествения материал. Зад неговата единица съпротивлението на проводника с дължина 1м и напречно сечение от 1 m 2 се приема в системата. Единица специфична електрическа устойчивост - ома; - метър (OM-M). 1 Омм - това е специфична електрическа устойчивост на проводника, имаща електрическо съпротивление на 1М с дължина 1м и напречно сечение на 1м 2.
Опитът показва, че зависимостта на съпротивата (и следователно, съпротивата) и температурата е описана от линейния закон
p t \u003d p 0 (1 + αt °);
R t \u003d R 0 (1 + αt °), (5) \\ t
където ρ t и ρ o, r t и r о са специфичните електрически съпротивления и устойчивост на проводника при Т ° С и 0 ° С; α е температурен коефициент на съпротива.
При температури близо до абсолютна нула (-273 ° C), съпротива, много проводници също са склонни към нула, т.е. Диригентът преминава в свръхпроводящо състояние.
Ако в изразяването (3) заместител (4) и да се помисли за това
където Е е силата на полето вътре в проводника, ние получаваме закона на OMA в диференциална форма:
където е специфичната електрическа проводимост на проводния материал (y). Устройството за неговото измерване е Siemens на метър (виж / m). Като се има предвид това - напрежение
електрическо поле в диригент (е) и плътност на тока (j), след това
Тъй като превозвачите на зареждане във всяка точка се движат по посока на вектора, посоките и съвпадат. Следователно, формулата J \u003d е, може да бъде записана във векторна форма:
Това е изразът на закона за ома в диференциална форма.
За да се поддържа токът в диригента, дълго време е достатъчно дълго, трябва от края на диригента с по-малко потенциал (считам, че превозвачите на зареждане с положителни) непрекъснато разпределят признатите обвинения и до края с. \\ T по-голям потенциал да бъде непрекъснат, т.е. Необходимо е да се създаде обращение на такси, в което те ще се движат по затворена траектория.
В затворената верига има области, в които таксите преминават към увеличаване на потенциала, т.е. срещу електростатичното поле. Движението на обвиненията върху тях е възможно само с помощта на сили на неелектростатичен произход, наречени трети страни. Така, за поддържане на текущите сили на трети страни, действащи или в цялата верига, са необходими или в някои раздели. Те могат да се дължат на химически, дифузионни процеси, променливи магнитни полета и т.н.
Основната характеристика на силата на трети страни е тяхната електромоторна сила, EMF, т.е. Физическото количество е числено равно на работата на силите на трети страни относно движението на еднократна такса. От определението на ЕФР следва това
(9)
където 
- Област на трета страна.
От формула (9) може да се види, че измерението ε съвпада с размера на потенциала и се измерва в SI системата в Volt (B).
Ако източникът на тока е затворен на външния товар, равномерно разпределен над контура, тогава потенциалът ще падне според линейния закон, тъй като той се отстранява от положителния електрод на батерията (фиг. 1). При завъртане на силата на електрическия ток във вътрешния проводник се загрява.
J. Joule и E.lenz експериментално установиха, че количеството топлина, издадено в проводника, се определя с формулата
Q \u003d I 2 RT, (10)
където аз съм ток в диригента; R - съпротивлението на проводника; T Продължителност: Текущо движение.
Знаейки закона на Ома и закона на Joule-Lenza, човек може да оттегли закона на OMA за нехомогенната част на веригата, т.е. Това, при което обвиненията действат както електростатични, така и сили на трети страни.
Нека нехомогенна верига (фиг. 2).
Съгласно закона за енергоспестяване, количеството на топлината, разпределено в стойността, е равно на размера на работата на силата на електрическото поле и работата на гражданите на източниците на трети страни: \\ t
Q \u003d Al.pol + Ast.pol
където e ел. поли \u003d q (φ a -φ б) е работата на силата на електростатичното поле; Св. Силите \u003d ± qε - работата на силите на трети страни (положителни, виж фиг. 2А; отрицателен, виж фиг. 2, б).
Като се има предвид, че Q \u003d I 2 (R + D) t,
където аз съм ток във веригата; R е съпротивлението на външната част на веригата (натоварване); R е вътрешното съпротивление на източника, получаваме следния израз:
I 2 (R + R) t \u003d q (φ a -φ b) ± qε.
Като се има предвид, че i \u003d, последният израз може да бъде написан като:
I (R + R) Q \u003d Qφ A --φ b) ± qε.
Рязане до q, ние получаваме
I (R + R) \u003d (φ A - φ b) ± ε (11)
Изразът (11) е закон за ома за нехомогенна част на веригата, където аз (R + R) е капка за напрежение в участъка на веригата U R + R; (φ A - φ b) - Потенциалната разлика се обозначава с буквата U без индекс.
Когато се използва този закон, е необходимо да се вземе предвид правилото за знаците: посоката на отчитане на секцията на веригата определя индексирането на потенциали от точки А и V.
Капка в напрежение I (R + R) се приема с "плюс", ако посоката на тока съвпада с посоката на байпаса на веригата.
EMF на източника Е също е взета с "плюс" знак, ако напрежението на полето трета страна съвпада с посоката на байпаса на веригата.
Ако веригата е затворена, т.е. φ A \u003d φ в и φ A - φ in \u003d 0, тогава
Израз (12) е закон за ома за затворена верига: ако резистентността на натоварването е нула (R \u003d 0), тогава токът на късо съединение се изчислява по формулата
Един от най-удобните методи за определяне на електромоторните сили е методът на компенсация. Схемата, която се отразява, е изобразена на фиг. 3.
(ε 0 - допълнителен източник на ток с EDC, съзнателно превъзхождащ източника на изследвания източник и известния EDC ε n на нормалния елемент).
С помощта на превключвателя, към който можем да се свържем с веригата или изучаването на източника или нормалния елемент. R, запис, - мобилен контакт тел, опънат на владетел с скала (вместо тел, може да се използва спирална пръчка).
Включва източник във веригата. Ние пишем закона на OMA за нехомогенната част на веригата:
I r r \u003d (φ c -φ a) -ε x, (14) \\ t
където I r - ток идващ на галванометъра; R е съпротивлението на целия нехомогенен обект.
Чрез преместване на контакт с Rogue, ние ще променим разликата в потенциала φ C -φ A. Тъй като (φ c -φ A)\u003e ε x, тогава тази позиция може да бъде намерена в която
(φ c - φ a) \u003d εh (15)
При това условие I R \u003d 0; Дясната страна на равенството (14) ще обжалва нула. Стойността на ε x се компенсира от разликата в потенциала φ X -φ A.
Когато се свържете с контакта с x до и потенциалната разлика (φ B - A) ще бъде по-малка от ε x и токът ще промени и посоката.
Замяна на източника на тест върху нормалния елемент, като се използва превключвателят, за да компенсира неговия ЕМП (поради движението на контакт С до позиция N). Състоянието трябва да се извърши
φ n -φ a \u003d εh (16)
Обърнете внимание на факта, че компенсацията на ЕМП е възможна само ако спомагателният източник и компенсираните източници или са включени в едноименните полюси един към друг.
Разделяме равенството (15) на (16):
Като се има предвид това 
и \u003d, според закона на ома за хомогенни участъци на веригата HA и NA
къде е съпротивата на парцела от сено; R N - съпротивление на сайта на на NA.
Токът, който идва през серен, е същото. Намален до мен, ние получаваме
Съпротивата на обекта е пряко пропорционална на дължината му.
Следователно,
където е дължината на областта Ах; - Дължина на раздел Ан.
Последната формула има формата
Ro Resistance се използва за промяна на чувствителността на микроволтамера и го предпазва от висок ток.
Процедура за извършване на работа
1. Вземете допускане до учителя. Активиране на инсталацията.
2. Използване на клавиша до 1 свържете източника.
3. Превключвателят към компенсационната верига за свързване на източника (стойността е дадена на стойката. За да запазите стабилността на елемента и веригата да включва за кратко време).
11. Разгледайте границата на доверието на измерванията:
11. Препоръчвайте да пишете във формуляра
1.Какво е електричество, Текуща сила, плътност на тока?
2. Да изтегли закона на Ом за пълната верига.
3. Какво е физическото значение на EDC? Какво представлява силата на трета страна? Какви са те
стойност?
4 Какво се компенсира за неизвестен ЕМП, когато галванометърът е достигнат нулевото свидетелство?
б. Ако в схемата за компенсация, източникът се заменя с друг източник със същия ЕФР, но с голяма вътрешна съпротива, след това в каква посока трябва да се премести редюдиращият двигател, за да възстанови компенсацията?
Лабораторна работа номер 22
Определяне на електромоторната сила на текущия източник в характеристика на волта
Цел на работата: Определете ЕМП на източника и нейната вътрешна съпротива.
Инструменти и аксесоари: Трансформатор, магазин за съпротивление, амперметър, волтметър, ключ.
Методически инструкции
Електромоторната сила (EMF) на източника на текущия се нарича физическа стойност, числено равна на работата, която се извършва при преместване на един положителен заряд върху затворен контур поради неелектрически форми на енергия:
Помислете за веригата на веригата (фиг. 1).
 |
|
|
 |
Както във всяка затворена верига с един източник, сегашната сила се определя от закона на ома:
(2)
Тук? - Електромоторната сила на тока източник, R е нейната вътрешна резистентност и RVNesh. - устойчивост на външната верига, състояща се в този случай, от паралелно на съпротивлението на R и волтметър с резистентност на RV. Мащабът на външната съпротива е от израз за тяхната обща проводимост:
(3)
От изразяването (2) следва: \\ t
Следователно, U \u003d I · RVNSH - спадът в потенциала на външния спрямо източника на веригата, измерен чрез волтметър.
Заключението, което може да бъде направено от равенство (4), е този източник на ЕМП? Би било числено равно на тестовия метър, ако токът на тока бях нула. При опит това условие е невъзможно. В действителност, токът на текущото намалява като съпротива на река R, но дори и с R \u003d?, Какво съответства на счупване на веригата, външната резистентност е равна на RV:
Но това, което е невъзможно да се извърши експериментално (постигане i \u003d 0), може да се получи с помощта на метода екстраполация, т.е. Разсмяването на зависимостта, получена за площта на измерените стойности, в този случай продължава зависимостта u \u003d u (i) към стойността на текущата сила, равна на нула.
За да се определи ЕМР на източника в този метод, е необходимо да се конструира характеристика на волта - зависимостта на напрежението на източниците на клипове (т.е. напрежението u на външната устойчивост на RVNSH.) От текущата сила през Източник I, както е показано на фиг. 2. екстраполация (продължение) на тази зависимост от ос на напрежението, т.е. Към стойността i \u003d 0, тя отрязва тази ос желаната стойност на EMF източника. Използвайки го в израз (4), можете да определите вътрешното съпротивление на тока източник:
(5)
Екстраполация до i \u003d 0
Интервални измерени стойности i
Процедура за извършване на работа
1. Съберете електрическа верига Съгласно схемата на фиг. един.
2. Чрез промяна на текущата сила във веригата, отстранете характеристиката на волта, т.е. Зависимостта на свидетелствата на волтметъра (U) върху показанията на амметъра (I), стремеж към равномерно разпределение на 6-8 измервания в целия диапазон на промените в текущата сила I. Данните, получени едновременно с таблица 1:
маса 1
1. Според таблицата, изградете характерна характеристика на волта (фиг. 2).
Сайтът на характеристиките, построен съгласно експерименталните данни (твърда линия), е екстраполиран до пресечка с ос на напрежението (пунктирана част от характеристиките на графиката). Точката на пресичане на топсовата характеристика на волта с оста на напрежението ще даде желаната величина на електромоторната сила?
2. Според намерената стойност? Изчислете вътрешното съпротивление на източника за всички текущи и напрежение по формулата:
3. Изчислете средната стойност вътрешна съпротива ř и средно отклонение?
Запишете резултата във формуляра: R \u003d ř ±?.
Контролни въпроси
1. Какво е захранването на текущия източник?
2. Защо измерването на волтметъра дава възможност да се дефинира EMF на текущия източник?
3. Каква е разликата между свидетелските показания на волтметъра, свързан към източника на текущия от ЕМП на този източник?
4. Какво се нарича символна характеристика на ток?
5. Защо точката на пресичане на тока на волтъра с оста на напрежението дава стойността на ЕМП?
Литература
1. Frish s.e., Timorneva A.V. Обща физика. T.II, CH.18.
2. zisman ta, todes o.m. Обща физика. T.II, § 16.
3. Grabovsky r.i. Курс на физика, § 84.
