Лабораторные работы II семестра
Лабораторная работа № 1
Измерение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока
Цель:изучить метод измерения электродвижущей силы и внутреннего сопротивления источника тока, основанный на использовании вольтметра, амперметра и реостата.
Краткое теоретическое обоснование
К источнику тока с ЭДС и внутренним сопротивлением r подключают в качестве внешнего сопротивления реостат и дважды измеряют силу тока и напряжение при различных его сопротивлениях. Как следует из закона Ома для замкнутой цепи и закона Ома для участка цепи , при сопротивлении реостата R1 , будет выполняться равенство:
(1)
Аналогично при сопротивлении реостата R2:
(2)
Значения I1, I2, U1 и U2 определяют по показаниям приборов в ходе проведения опыта.
Система двух уравнений (1) и (2) содержит две неизвестные величины и r.
Решая её относительно этих неизвестных получают расчетные формулы для определения ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока:
(3)
(4)
Оборудование:Источник постоянного тока типа ВУ-4 (можно использовать аккумулятор или батарейку от карманного фонарика), амперметр лабораторный, вольтметр лабораторный, лабораторный реостат, ключ, соединительные провода.
Порядок выполнения работы
1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений:
I1, A | I1 , A | U1, B | U1, B | I2, A | I2 , A | U2, B | U2, B |
2. Начертите в тетради схему электрической цепи экспериментальной установки.
3.Соберите электрическую цепь. Перед монтажом цепи ползун реостата пере водят в такое положение, при котором его сопротивление максимально.
4. Убедитесь в том, что ползун реостата находится в положении, при котором сопротивление реостата максимально.
5. Включите источник тока, замкните ключ и измерьте силу тока I1 и
напряжение U1.
6. Отключите цепь от источника и переведите движок резистора в среднее положение U1
7. Еще раз замкните ключ и измерьте силу тока I2 и напряжение U2
8. Отключите источник тока от электросети и разберите установку.
9.Определите, используя формулы (3)и (4), значения ЭДС и внутреннего сопротивления источника.
10.Вычислите границы абсолютных погрешностей прямых измерений силы тока и напряжения. Абсолютная погрешность, например, силы тока определяется по формуле D I1=½I1-Iср½, где Iср= (I1+I2) / 2
11.Вычислите границы относительных и абсолютных погрешностей определения ЭДС и r . Запишите полученные значения ЭДС и r с учетом погрешностей:
и .
Контрольные вопросы
1. Раскройте физический смысл понятия «электродвижущая сила источника тока»
2. Почему, определяя пригодность к использованию гальванического элемента,
недостаточно ограничиться лишь измерением его ЭДС?
З. Верно ли утверждение о том, что внутреннее сопротивление аккумулятора
Может изменяться с течением времени?
Лабораторная работа № 2