Описание экспериментальной установки. Схема экспериментальной установки приведена на рис
Схема экспериментальной установки приведена на рис. 34. Химический источник тока, в качестве которого используется аккумулятор, подключается последовательно через амперметр на магазин сопротивлений. В магазине расположено три сопротивления (R1–R3) и три ключа (К1–К3). Два из них (R1 и R2) используются для определения электродвижущей силы и внутреннего сопротивления, последнее (R3), которое много меньше первых двух, – определения емкости. Значения сопротивлений измерены достаточно точно, и являются константой установки.
А
К1 К2 К3
ε, r R1 R2 R3
Рис. 34. Схема экспериментальной установки
Порядок выполнения работы
1. Приготовить в лабораторном журнале по одной таблице по форме табл. 32–34.
2. Подключить к магазину сопротивлений амперметр и источник тока.
3. Включить в цепь сопротивление R1, замкнув ключ К1 и измерить силу тока. Результат занести в табл. 32.
4. Включить в цепь сопротивление R2, замкнув ключ К2 и измерить силу тока. Результат занести в табл. 32.
5. Включить в цепь параллельно сопротивления R1 и R2, замкнув ключи К1 и К2. Измерить силу тока. Результат занести в табл. 32.
6. Повторить измерения еще четыре раза, занося результаты в таблицу.
7. Вычислить для каждой пары серий опытов электродвижущую силу и внутреннее сопротивление по формуле:
. | (122) |
Таблица 32
Результаты измерения силы тока для определения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока
№ Опыта | R1= Ом | R2= Ом | Ом |
I, A | I, A | I, A | |
Таблица 33
Результаты расчета ЭДС и внутреннего сопротивления
Расчет по R1 и R2 | Расчет по R1 и R | Расчет по R2 и R | |||
r, Ом | ε, В | r, Ом | ε, В | r, Ом | ε, В |
8. Вычислить среднее значение по всем пятнадцати рассчитанным значениям внутреннего сопротивления и электродвижущей силы. Определить абсолютную и относительную погрешности опыта статистическим методом.
9. Вычислить ток короткого замыкания .
10. Подготовить секундомер. Подключить к источнику тока сопротивление R3, замкнув ключ К3, и одновременно включив секундомер. Зафиксировать изменение силы тока в цепи в течение 10 минут с шагом одна минута. Результаты записывать в табл. 34.
Таблица 34
Зависимость силы тока от времени при разряде гальванического элемента
ti, мин | ||||||||||
Ii, мА | ||||||||||
ti, ч | ||||||||||
ln Ii | ||||||||||
ln Ii· ti |
11. Провести экстраполяцию методом наименьших квадратов зависимость силы тока (в миллиамперах) от времени (в часах) к теоретической зависимости:
. | (123) |
После логарифмирования (123) имеем . Согласно методике, описанной в лабораторной работе №9 на с.43:
, |
где N – количество экспериментов, в данном случае N=10; , , и .
12. Вычислить значение емкости источника тока по формуле:
. | (124) |
13. Сделать выводы о проделанной работе.