Визначення електрорушійної сили і внутрішнього опору джерела електричної енергії
Мета: Експериментальне визначення основних характеристик джерела постійного струму.
Обладнання: 1. Джерело електричної енергії. 2. Реостат на 6-10 Ом. 3. Амперметр.
4.Вольтметр. 5.Ключ. 6.З'єднувальні провідники.
В результаті виконання лабораторної роботи студент повинен
знати: як з допомогою вольтметра визначити ЕРС джерела; що показує вольтметр, під'єднаний до полюсів джерела струму при розімкнутому і замкнутому колі;
вміти: збирати просте електричне коло; правильно вмикати в коло амперметр і вольтметр; визначати ціну поділки приладів, знімати покази з приладів; використовувати закон Ома для проведення розрахунків.
Рекомендації.
1 .При виконанні роботи електричне коло не рекомендується залишати замкнутим на тривалий час.
2.Потрібно враховувати, що внутрішній опір акумулятора малий від 0,01 до 0,1 Ом.
Теорія. Для підтримання струму в провіднику необхідно, щоб різниця потенціалів на його кінцях була незмінною. Для цього використовується джерело струму. Різниця потенціалів на його полюсах утворюється внаслідок поділу зарядів на додатні та від'ємні. Роботу по поділу зарядів виконують сторонні сили.
Величина,
що вимірюється роботою, виконаною
сторонніми силами при переміщенні
одиничного позитивного заряду всередині
джерела струму, називається електрорушійною
силою джерела струму (ЕРС)
і виражається у вольтах.
Коли коло замикається, розділені в джерелі струму заряди утворюють електричне поле, яке переміщує заряди по зовнішньому колу, всередині джерела струму заряди рухаються назустріч полю під дією сторонніх сил. Таким чином, енергія, нагромаджена в джерелі струму, витрачається на роботу по переміщенню заряду в колі із зовнішнім R і внутрішнім r опорами.
А= ; =IR+Ir, =U+Ir (1).
ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ
1. Познайомитись із вимірювальними приладами і визначити ціну поділки шкали амперметра та вольтметра.
2. Скласти електричне коло за схемою.
3
.
Після перевірки
схеми викладачем, замкнути коло і,
користуючись реостатом, встановити в
колі силу струму, що відповідає кільком
поділкам шкали
амперметра.
Зняти покази амперметра і вольтметра,
завести їх в таблицю. Коло розімкнути.
4. Знову замкнути коло і, змінюючи опір кола з допомогою реостата, отримати нові покази амперметра і вольтметра. Результати вимірювань занести до таблиці. Коло розімкнути.
5.Обчислити ЕРС і внутрішній опір джерела струму, використовуючи співвідношення (1).
6. Виміряти напругу на затискачах джерела електричної енергії при розімкнутому зовнішньому колі. Порівняти покази вольтметра з ЕРС, обчисленою за результатами досліду. Зробити висновок.
7.
Визначити відносну похибку вимірювання.
=
100%
8. Результати вимірювань та обчислень занести до таблиці.
Номер досліду |
Сила струму в колі I, А |
Напруга зовнішнього кола U, В |
ЕРС, , В |
Середнє значення ЕРС , В |
Внутрішній опір r, Ом |
Відносна похибка ,% |
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
Контрольні запитання.
1 .Вказати умови, існування електричного струму в провіднику.
2. Яка роль джерела електричної енергії в електричному колі?
3. Електрорушійну силу джерела енергії часто визначають як суму падіння напруги на зовнішньому і внутрішньому опорах замкнутого кола. Дати пояснення.
4. Від чого залежить напруга джерела електричної енергії?
5. Як зміниться опір батарейки для кишенькового ліхтаря, якщо три його елементи з'єднати не послідовно, а паралельно?
6. Визначити опір зовнішньої частини кола, користуючись результатами проведених вимірювань.
Домашнє завдання.
Розв'язати задачі [2] №12.100, №12.103.
Лабораторна робота № 6