Прилади не можна розбирати та розгвинчувати. 5 страница
Лабораторна робота №5
Тема
Визначення електрорушійної сили і внутрішнього опору джерела електричної енергії
2 Мета і завдання
2.1 Ознайомитися з одним із методів вимірювання ЕРС і внутрішнього опору джерела струму.
3 Інформаційне забезпечення
3.1 Л. С. Жданов, Г. Л. Жданов. Фізика (§§ 16.1 – 16.5).
4 Технічне забезпечення
4.1 Джерело електричної енергії; реостат; амперметр; вольтметр; вимикач; з’єднувальні провідники.
Не починати виконувати роботу, якщо в інструкції що-небудь залишилось незрозумілим.
З приладами поводитися дуже обережно, не можна їх розбирати чи розгвинчувати навіть коли здається, що вони несправні. У такому випадку слід звертатися до викладача.
При монтуванні електричної схеми забороняється користуватися провідниками з пошкодженою ізоляцією та з відсутніми клемами.
Вимірювальні прилади вмикати відповідно до їхньої полярності.
Складену схему перед початком вимірювань обов’язково надати на перевірку викладачу.
Забороняється торкатись до оголених частин електричного кола під час експерименту.
При надмірному нагріванні окремих частин кола або при появі запаху чи диму негайно вимкнути джерело струму та доповісти викладачеві.
5 Теоретичні відомості
Для існування електричного струму необхідно виконання трьох основних умов: 1) наявність замкненого електричного кола; 2) наявність в ньому вільних носіїв зарядів; 3) наявність електричного поля.
В електричному колі прилад, який створює і підтримує різницю потенціалів, тобто саме електричне поле, є джерелом електрорушійної сили (ЕРС).
Із закону Ома для повного кола: 
(1). Звідси ЕРС джерела: 
(2), де
R - опір зовнішньої ділянки кола; r - внутрішній опір джерела струму.
В електричному колі опором з’єднувальних проводів можна знехтувати. Тоді опір реостата R1 і є зовнішнім опором (див. рисунок 5.1). Сила електричного струму I вимірюється амперметром P2, а напруга U – вольтметром P1.
Для того, щоб розрахувати ЕРС джерела 
, треба спочатку знайти його внутрішній опір r. Це можна зробити, розв’язавши відносно r два однотипних рівняння (2) з різними R і I: 
і 
. Порівняємо праві частини цих рівнянь: 
.
Враховуючи, що: 
, 
.
Маємо: 
, або: 
, чи 
,
звідки: 
(3). Розрахувавши внутрішній опір r джерела струму і підставивши його значення в формулу (2) для будь-якого значення R, можна знайти значення ЕРС самого джерела.
Виконання роботи
6.1 Проведення досліду
6.1.1 
Зібрати електричне коло за схемою (див. рисунок 5.1) і представити на перевірку викладачу.
6.1.2 Ввімкнути джерело струму e1 і визначити ЕРС за показами вольтметра P2 при розімкненому вимикачі S1.
6.1.3 Встановити на реостаті R1 перше значення опору R1.
6.1.4 Замкнути коло вимикачем S1 та визначити силу струму I1 і напругу U1 за показами амперметра P1 і вольтметра P2.
6.1.5 Розімкнути вимикач S1 та встановити на реостаті друге (більше за R1) значення опору R2.
6.1.6 Замкнути коло та визначити силу струму I2 і напругу U2 за показами амперметра і вольтметра.
6.1.7 Всі отримані дані занести до таблиці 1.
6.2 Опрацювання результатів досліду
6.2.1 За даними таблиці 1 обчислити внутрішній опір r джерела струму за формулою (3).
6.2.2 Розрахувати ЕРС джерела e1 і e2 для двох значень R1 і R2 згідно формули (2).
6.2.3 Порівняти отримані значення e1 і e2 з показами вольтметра e при розімкнутому колі.
6.2.4 Розрахувати середнє значення ЕРС джерела eсер.
6.2.5 Обчислити відносну похибку:
.
6.2.6 Всі результати обчислень занести до таблиці 1 і зробити висновки.
Таблиця 1. Результати досліду
 , В | R1, Ом | I1, А | U1, В | R2, Ом | I2, А | U2, В | r, Ом | 1, В | 2, В | сер, В | d, % |
Висновок
Контрольні запитання
1. Умови існування струму у провіднику.
2. Що таке сторонні сили? Яка роль джерела струму в електричному колі?
3. Фізичний зміст електрорушійної сили.
4. ККД джерела струму.
Лабораторна робота № 6
Тема
Дослідження залежності потужності споживаної лампою розжарювання, від напруги на її затискачах
2 Мета і завдання
2.1 Визначити залежність потужності, що споживається лампою розжарювання, від напруги, яка на неї подається.
2.2 Побудувати графік залежності потужності від напруги.
3 Інформаційне забезпечення
3.1 Л. С. Жданов, Г. Л. Жданов. Фізика (§§ 17.1 – 17.4; 18.1 – 18.5).
4 Технічне забезпечення
4.1 Лампа розжарювання; джерело постійного струму; реостат; вольтметр; амперметр; з’єднувальні провідники; вимикач.
Не починати виконання роботи, якщо в інструкції що-небудь залишилось незрозумілим.
З приладами поводитися дуже обережно, не можна їх розбирати чи розгвинчувати навіть коли здається, що вони несправні. В такому випадку слід звертатися до викладача.
Особливо обережними треба бути при роботі з електролампочками, щоб не отримати опіків та не розбити їх.
При монтуванні електричної схеми забороняється користуватися провідниками з пошкодженою ізоляцією та з відсутніми клемами.
Вимірювальні прилади вмикати відповідно до їхньої полярності. Вмикати коло можна тільки після обов'язкової перевірки монтажу викладачем.
Забороняється під час експерименту торкатись до оголених частин кола, особливо до металевих частин реостату.
При надмірному нагріванні окремих частин кола або при появі запаху чи диму негайно вимкнути джерело струму та доповісти викладачеві.
5 Теоретичні відомості
Величина струму залежить від електричних властивостей самого споживача, тобто від його електричного опору R і напруги U, яка подається на споживач.
Якщо опір споживача залишається постійним, то потужність струму, що проходить у провіднику, залежить лише від напруги на його затискачах і сили електричного струму I, що проходить через нього. Тому:
(1).
У даній роботі в якості споживача використовується електрична лампа розжарювання. В схемі (див. рисунок 6.1) послідовно до лампи розжарювання EL1 ввімкнений реостат R1, яким можна змінювати загальний опір кола, що дозволяє змінювати напругу на лампі. Напруга на лампі вимірюється паралельно підключеним до неї вольтметром P1. Послідовно до електричної лампи в схему ввімкнено амперметр P2, яким вимірюється сила електричного струму, що протікає через споживач. 
Таким чином, при зміні напруги на лампі, змінюється сила електричного струму. Отже, змінюється і потужність струму, що споживається лампою. Підставивши декілька значень напруги і струму у формулу (1), можна отримати залежність потужності струму, що споживається лампою, від напруги, яка на неї подається.
Виконання роботи
6.1 Проведення досліду
6.1.1 
Зібрати електричне коло (див. рисунок 6.1).
6.1.2 За допомогою реостату R1 встановити найбільше значення опору і представити схему на перевірку викладачу.
6.1.3 Увімкнути коло за допомогою вимикача S1.
6.1.4 Поступово зменшуючи за допомогою реостату опір, за показами вольтметра P1 зняти декілька значень напруги U, що подається на лампу, починаючи з 12В до 24 В.
6.1.5 Для кожного значення напруги U на лампі за показами амперметра P2 зняти значення сили струму I, що споживається лампою.
6.1.6 Всі отримані дані занести до таблиці 1.
6.2 Опрацювання результатів досліду
6.2.1 Для кожного значення напруги U і сили струму I обчислити потужність струму, яку споживає лампа розжарювання за формулою (1).
6.2.2 Побудувати графік залежності потужності споживаної лампою розжарювання, від напруги на її затискачах, і зробити висновок.
6.2.3 Всі результати обчислень занести до таблиці 1.
Таблиця 1. Результати досліду
| U, B | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 24 |
| I, A | |||||||
| P, Вт |
Висновок
Контрольні запитання
1. Розкрити фізичний зміст питомого опору провідника.
2. Що таке температурний коефіцієнт опору?
3. Що таке електрична потужність, які її одиниці вимірювання? Види потужності.
4. Закон Ома для ділянки і повного кола.
8 Місце для розрахунків та креслень
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Наши рекомендации |