Лабораторна робота № 2 визначення внутрішнього опору джерела струму та опору ділянки кола методом амперметра і вольтметра
Обладнання: джерело струму (ЛИП-90); реостат РПШ; провідник, опір якого треба визначити; амперметр; вольтметр–2; вимикач; з’єднувальні провідники.
Теоретичні відомості
Метод амперметра і вольтметра по визначенню внутрішнього опору джерела струму та опору ділянки кола не досить точний, але відрізняється простотою. Розглянемо схему рис. 11.
Рис. 11
Запишемо закон Ома для ділянки 1-2:
, (2.1)
де
– потенціали точок 1 і 2. Оскільки
,
де
– напруга, яку показує вольтметр, то
попередній вираз перепишеться у вигляді:
(2.2)
Змінимо струм у
колі до значення
:
(2.3)
З рівнянь (2.2) і (2.3) отримаємо (2.4):
. (2.4)
Цей метод дає задовільні результати для джерел з великим внутрішнім опором. При невеликих значеннях струму треба враховувати струм, що споживається вольтметром.
Найпростіший метод вимірювання опорів ґрунтується на застосуванні закону Ома для ділянки кола. Принципову схему вимірювання опорів побічним методом за допомогою вольтметра і амперметра наведено на рис. 12.
Рис. 12
Невідомий опір обчислюється за формулою:
,
(2.5)
де
– сила струму, що проходить через
вольтметр;
– опір вольтметра;
– сила струму, що проходить через
амперметр;
– напруга, яку показує вольтметр.
Якщо опір
(саме цей випадок реалізується в нашому
дослідженні), сила струму набагато
менша, ніж сила струму, що проходить
через невідомий опір, і нею можна
знехтувати.
Тоді:
(2.6)
Опір, обчислений за цією наближеною формулою, буде меншим, ніж насправді.
Порядок виконання роботи
1. Скласти електричне коло за схемою рис. 11.
2. Ввімкнувши коло, записати покази амперметра і вольтметра.
3. Перемістивши повзунок реостата (рис. 13), зняти нові покази амперметра і вольтметра. Визначити внутрішній опір джерела ЕРС за формулою (2.4).
4. Розрахувати
відносну похибку вимірювань, скориставшись
співвідношенням
.
5. Скласти електричне коло за рис. 12.
6. Зняти покази амперметра і вольтметра і розрахувати опір провідника за формулою (2.6).
7. Розрахувати
відносну похибку вимірювань за формулою
та абсолютну похибку вимірювань.
Рис. 13
Контрольні запитання
1. Який фізичний зміст ЕРС?
2. Сформулюйте закон Ома для ділянки кола в інтегральній та диференціальній формі та закон Ома для повного кола.
3. Дайте означення вольта.
4. Що таке “коротке замикання”?
5. Збираючи схему за рис. 11, студент поміняв місцями амперметр і вольтметр. Як працюватиме схема?
6. Яка швидкість струму у провіднику?
7. Яка швидкість напрямленого руху електронів у провіднику при проходженні в ньому струму?
Лабораторна робота № 3 визначення питомого опору провідника
Обладнання: реохорд або дріт, натягнутий на дерев’яну планку; лабораторний амперметр; лабораторний вольтметр; джерело живлення; ключ; реостат на 6...10 Ом і 2 А; мікрометр; лінійка з ціною поділки 1 мм/под; з’єднувальні провідники.