Вопросы для самоконтроля

1. Что называется контактной разностью потенциалов?

2. Что называется работой выхода электрона из металла?

3. При каких условиях возможен выход электрона из металла?

4. Против каких сил должен совершить работу электрон, чтобы покинуть пределы металла?

5. Какими причинами обусловлена контактная разность потенциалов?

6. От чего зависит контактная разность потенциалов?

7. В каком направлении будут двигаться свободные электроны при тесном контакте двух металлов, у которых А₂>А₁?

8. Как действует электрическое поле, обусловленное КРП, на переход электронов из одного металла в другой?

9. Будет ли происходить движение свободных электронов из одного металла в другой при установившемся значении КРП?

10. Что называется термо-ЭДС?

11. Запишите формулу термо-ЭДС.

12. В чем состоит физический смысл удельной термо-ЭДС? В каких единицах она измеряется?

13. Что такое термопара?

14. Для чего применяется термопара в медицине?

15. Каковы преимущества измерения температуры термопарой?

16. Что значит проградуировать термопару?

План выполнения работы

Последовательность действий		Способ выполнения задания
1. Подготовка термопары к работе.		1. Проверьте схему в соответствии с рис.1. 2. Поместите спаи термопары и термометры в сосуды с водой.
2. Исследование зависимости термоэлектродвижущей силы от разности температур.		1. Через некоторое время, когда спаи термопары примут температуру воды в сосудах, отсчитайте показания термометров T1 и T2 и гальванометра (n - число делений). 2. Включите нагреватель. Через каждые 100 отсчитайте показания термометра T2 и гальванометра n. Измерения повторите до 80 - 900. Полученные данные занесите в таблицу.
№ п/п	Т1 (с)		Т2 (с)	Т= Т1-Т2 (С)	n (дел.)	(В)
1 2 3 и т.д.
		3. Запишите цену деления  C гальванометра, его сопротивление Rг и дополнительное сопротивление  Rg  (сопротивление соединительных проводов значительно меньше Rg, поэтому его значением можно пренебречь).
3. Обработка результатов измерений.		По закону Ома рассчитайте термоэлектродвижущую силу для каждого измерения. = I (Rг +Rg) =с n (Rг+Rg)
4. Построение графика.		По полученным данным постройте график зависимости =f(Т) на миллиметровой бумаге.
5. Определение удельной термо-ЭДС.		1. Учитывая, что =0Т, определите значение E0: а) исходя из построенного графика; б) исходя из табличных данных
6. Вывод.		Сделайте вывод о проделанной работе.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

Тема: «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ»

МОТИВАЦИЯ ЦЕЛИ. Метод компенсации относится к точным методам физических измерений, применяемых в области медицинских и биологических наук. Изучение природы ЭДС важно для понимания образования в живом организме потенциалов.

ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ. Испытуемый элемент; эталонный элемент; аккумулятор; реохорд; гальванометр; магазин сопротивлений.

ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ

1. Определение ЭДС источника тока.

2. Природа сторонних сил.

3. Закон Ома для полной цепи.

4. Потенциал и его характеристика.

5. Правила Кирхгофа.

6. Измерение ЭДС источника тока методом компенсации.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Необходимым условием существования электрического тока в цепи является: наличие свободных электрических зарядов, электрического поля, замкнутой цепи.

Чтобы создать электрическое поле, необходимо на концах проводника поддерживать разность потенциалов. Это осуществляется источниками тока. Разделение зарядов на "+" и "-" в источнике тока происходит под действием сил, получивших название сторонних (F_cт). По природе сторонние силы могут быть химического, электромагнитного, механического и другого происхождения, кроме сил электростатических.

Сторонние силы совершают работу.

ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛОЙ (ЭДС) источника тока называют величину, численно равную работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда по всей цепи:

[]=1 B (измеряется в Вольтах). Энергетической характеристикой электрического поля является потенциал.

ПОТЕНЦИАЛОМ () называется физическая величина, численно равная работе по перемещению единичного положительного заряда из бесконечности в данную точку:

.

РАЗНОСТЬЮ ПОТЕНЦИАЛОВ между двумя точками называют работу, совершенную силами поля по перемещению единичного положительного заряда из одной точки поля в другую:

,

где  ₁ и ₂ - потенциалы в т. 1 и 2 поля.

НАПРЯЖЕНИЕМ называют величину, противоположную разности потенциалов:

ПАДЕНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ  называется произведение силы тока на сопротивление:

Расчет токов, сопротивления и ЭДС в разветвленных цепях производится по правилам Кирхгофа. Первое правило относится к узлам.

УЗЛОМ ЦЕПИ  называют место соединения более двух проводов.

1-е правило: Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна 0.

.

2-е правило: Алгебраическая сумма ЭДС в замкнутом контуре равна сумме падений напряжений в этом контуре.

.

Величина тока в полной цепи определяется законом Ома:

,

где:

- ЭДС источника тока,

r - его внутреннее сопротивление,

R - сопротивление внешней части цепи.

В этом случае ЭДС равно сумме падений напряжений на внешнем и внутреннем участках цепи:

Отсюда следует, что напряжение на зажимах источника тока в замкнутой цепи всегда меньше, чем его ЭДС на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении (Ir). Поэтому измерение ЭДС вольтметром, потребляющим ток, не дает истинного значения.

В этой лабораторной работе используется метод определения ЭДС, когда ток через исследуемый элемент не проходит. Принципиальная схема метода компенсации приводится на рисунке 1.

Рис. 1.

Если замкнуть ключ К₁, гальванометр покажет какой-то ток (ЭДС аккумулятора должна быть больше, чем ЭДС исследуемого элемента). Перемещая контакт C вдоль струны реохорда, всегда можно найти такое его положение, когда в цепи исследуемого элемента тока не будет. Это произойдет в том случае, когда разность потенциалов между точками A и C, создаваемая аккумулятором ₁, по абсолютному значению равна, а по знаку противоположна ЭДС элемента _x, т.е. наблюдается явление компенсации.

Применяя второе правило Кирхгофа к контуру AC мы получим:

(1),

где R₁ - сопротивление участка AC₁. Заменяя исследуемый элемент эталонным (нормальным элементом), можно добиться компенсации при некотором другом положении движка реохорда - C₂. В этом случае:

(2),

где:

R₂ - сопротивление участка  AC₂,

_N - ЭДС нормального элемента.

Сравнивая уравнения (1) и (2), получим:

,

и учитывая, что для однородной струны отношение сопротивлений можно заменить отношением соответствующих длин: l₁ /l₂, получим:

.