Визначення електрорушійної сили та внутрішнього опору джерела електричної енергії
Мета роботи:закріпити вміння складати електричне коло, вимірювати силу струму, напругу, регулювати силу струму в колі реостатом; навчитися вимірювати ЕРС і внутрішній опір джерела струму; ознайомитись із залежністю напруги від струму для даного джерела.
Обладнання: досліджуване джерело струму; амперметр; вольтметр; з'єднувальні провідники.
Теоретичні відомості
Електрорушійна сила (ЕРС), що діє в колі вимірюється роботою, виконаною при переміщенні одиничного позитивного заряду по замкненому колу.
Кожне джерело струму чинить деякий опір r, який називається внутрішнім опором джерела. ЕРС та внутрішній опір залежить від типу джерела струму і з часом змінюється.
В цій роботі визначення ЕРС і внутрішнього опору джерела ґрунтується на законі Ома для повного кола:
(1)
де І – сила струму в полі, яка визначається амперметром. З формули (1) знаходимо:
ε = IR + Ir
де IR =U – спад напруги на зовнішній ділянці кола, що вимірюється вольтметром при замкненому вимикачі К. Отже:
ε = U + Ir (2)
Зробивши два вимірювання напруги і сили струму при зміні зовнішнього опору кола за допомогою реостата одержуємо систему рівнянь:
(3)
Звідки:
(4)
Формула (4) є робочою для визначення внутрішнього опору джерела струму. Для обчислення ЕРС у другу формулу системи (3) підставляємо рівняння (4) і отримуємо:
(5)
Абсолютна похибка знаходиться так:
∆ε = εдж – ε (6)
Відносна похибка вимірювання буде:
Хід роботи
1. Скласти електричне коло за схемою (рис.1), розімкнути вимикач. Записати показ вольтметра. Це значення напруги дорівнює εдж.
2. Замкнути вимикач К і увімкнути реостат на повний опір. Записати показ амперметра та вольтметра.
3. Зменшити опір кола реостатом R (пересуваючи повзунок вліво) і знову записати покази на приладах.
4. Дослід повторити ще 4 рази, зменшувати опір зовнішньої частини кола реостата R.
5. За отриманими даними побудувати графік залежності напруги на зовнішній опір та від струму в колі.
U = f(I)
6. Результати вимірювань та обчислень занести в таблицю.
| № | εдж, В | U1, B | I1, A | U2, B | I2, A | r, Ом | R, Ом | ε, В | ∆ε, В | δ,% |
____
____
____
____
____
____
____
____
____
____
____
____
____
____
____
____
____
____
____
____
____
____
____
Висновки:_______________________________________________________
____
____
____
____
____
Підпис студента:________________________
Підпис викладача:________________________
Контрольні запитання
1. Що таке ЕРС і внутрішній опір джерела струму?
2. Сформулювати і пояснити закон Ома.
3. Як можна виміряти ЕРС джерела струму?
Лабораторна робота №8