Лабораторная работа № 7. Определение внутреннего сопротивления и эдс источника электрического тока.
Приборы и принадлежности, используемые в работе:
Источник электрической энергии.
Амперметр.
Вольтметр.
Реостат.
Ключ.
Соединительные провода.
Цель работы:
1. Научится собирать, заданную электрическую схему.
2. Используя закон ОМА для всей цепи, определить опытным путём величину внутреннего сопротивления и ЭДС источника электрической цепи.
1.Теоретическое введение.
Формула закона Ома для всей цепи имеет вид:
,
(1)
где:
Е - ЭДС источника электрической энергии
R - сопротивление внешней части цепи
r - внутреннее сопротивление источника
I - сила тока в цепи.
Перепишем формулу (I) в виде:
(2)
Величина
является напряжением на внешней части
цепи. Тогда формула (2) примет вид:
(3)
Если в
полной цепи менять внешнее сопротивление,
то будут меняться величины I
и U
(ток в цепи и напряжение на внешней её
части). Пусть при силе тока в цепи
,
напряжение на внешней цепи равно
,
а при силе тока
равно
.
Тогда дважды запишем формулу (3).
(4)
Левые части у уравнений одинаковые, поэтому приравняем правые части:
откуда:
и получим формулу для нахождения г внутреннего сопротивления источника:
(5)
Подставив (5) в одно из уравнений системы (4), получим формулу для нахождения Е ЭДС источника:
;
(6)
2. Ход работы.
1. Определить цену деления амперметра и вольтметра.
2. Собрать следующую схему:
При сборке схемы соблюдать следующие требования:
- Собирать схему только при разомкнутом ключе К.
- Приступать к включению схемы и измерениям только после того, как преподаватель или лаборант проверят, правильно ли собрана Ваша схема.
- При замыкании ключа особое внимание обратить на показания амперметра - он не должен зашкаливать.
3. Изменяя величину внешнего сопротивления реостатом, получить 7 различных значений силы тока и напряжения во внешней цепи.
4. По формуле (5) вычислить 7 различных значений внутреннего сопротивления источника.
5. По формуле (6) вычислить 7 различных значений ЭДС источника электрической энергии.
6. Результаты измерений I и U, а также вычислений r и Е занести в таблицу.
В таблице n- число делений, на которое отклонилась стрелка амперметра или вольтметра при очередном измерении.
В следующую колонку после n записывается сила тока или напряжение в цепи, которые вычисляются по формуле:
(цена деления);
U = nV (цена деления).
Таблица результатов измерений и вычислений
Цена одного деления амперметра = ...
Цена одного деления вольтметра =...
№ |
Сила тока |
Напряжение |
Внутренние сопротивление |
ЭДС источника |
||||||||||
|
Дел |
I |
Дел |
U |
r |
|
|
|
r |
E |
|
|
|
Е |
n |
А |
n |
B |
Ом |
Ом |
Ом |
Ом |
% |
В |
В |
В |
В |
% |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. Вычислить погрешности с которыми определены внутреннее сопротивление и ЭДС источника электрической энергии, по формулам:13
;
r
=
rср/
rср
100%
;
8. Значение погрешностей занести в таблицу и по результатам, полученным в лабораторной работе сделать вывод14.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПЕРВОГО УРОВНЯ.
1. Закон Ома для всей цепи (формула и формулировка).
2.Закон Ома при параллельном, последовательном и смешанном соединении одинаковых источников электрической энергии (формулы, схемы).
3. Определение цены деления многопредельного прибора.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ВТОРОГО И ТРЕТЬЕГО УРОВНЯ.
4.Закон Ома для участка цепи с ЭДС (3 случая и общий закон) и для всей цепи при нескольких ЭДС.
5.Что называется ЭДС источника электрической энергии? Единицы ЭДС.
6. Понятие внутреннего сопротивления источника.