Определение внутреннего сопротивления и ЭДС источника электрического тока

Приборы и принадлежности, используемые в работе:

1. Источник электрической энергии.
2. Амперметр.
3. Вольтметр.
4. Реостат.
5. Ключ.
6. Соединительные провода.

Цель работы:

1. Научится собирать, заданную электрическую схему.

2. Используя закон ОМА для всей цепи, определить опытным путём величину внутреннего сопротивления и ЭДС источника электрической цепи.

1.ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ.

Формула закона Ома для всей цепи имеет вид:

, (1)

где:

Е - ЭДС источника электрической энергии

R - сопротивление внешней части цепи

r - внутреннее сопротивление источника

I - сила тока в цепи.

Перепишем формулу (I) в виде:

(2)

Величина является напряжением на внешней части цепи. Тогда формула (2) примет вид:

(3)

Если в полной цепи менять внешнее сопротивление, то будут меняться величины I и U (ток в цепи и напряжение на внешней её части). Пусть при силе тока в цепи , напряжение на внешней цепи равно , а при силе тока равно . Тогда дважды запишем формулу (3).

(4)

Левые части у уравнений одинаковые, поэтому приравняем правые части:

откуда:

и получим формулу для нахождения г внутреннего сопротивления источника:

(5)

Подставив (5) в одно из уравнений системы (4), получим формулу для нахождения Е ЭДС источника:

;

(6)

2. ХОД РАБОТЫ.

1. Определить цену деления амперметра и вольтметра.

2. Собрать следующую схему:

При сборке схемы соблюдать следующие требования:

- Собирать схему только при разомкнутом ключе К.

- Приступать к включению схемы и измерениям только после того, как преподаватель или лаборант проверят, правильно ли собрана Ваша схема.

- При замыкании ключа особое внимание обратить на показания амперметра - он не должен зашкаливать.

3. Изменяя величину внешнего сопротивления реостатом, получить 7 различных значений силы тока и напряжения во внешней цепи.

4. По формуле (5) вычислить 7 различных значений внутреннего сопротивления источника.

5. По формуле (6) вычислить 7 различных значений ЭДС источника электрической энергии.

6. Результаты измерений I и U, а также вычислений r и Е занести в таблицу.

В таблице n - число делений, на которое отклонилась стрелка амперметра или вольтметра при очередном измерении.

В следующую колонку после n записывается сила тока или напряжение в цепи, которые вычисляются по формуле:

(цена деления);

U = n_V × (цена деления).

Таблица результатов измерений и вычислений

Цена одного деления амперметра =...

Цена одного деления вольтметра =...

№

Сила тока

Напряжение

Внутренние сопротивление

ЭДС источника

Дел

I

Дел

U

r

sr

E

sЕ

n

А

n

B

Ом

Ом

Ом

Ом

%

В

В

В

В

%

7. Вычислить погрешности с которыми определены внутреннее сопротивление и ЭДС источника электрической энергии, по формулам:[13]

; s_r = D r_ср/ r_ср × 100%

;

8. Значение погрешностей занести в таблицу и по результатам, полученным в лабораторной работе сделать вывод[14].

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПЕРВОГО УРОВНЯ.

1. Закон Ома для всей цепи (формула и формулировка).

2.Закон Ома при параллельном, последовательном и смешанном соединении одинаковых источников электрической энергии (формулы, схемы).

3. Определение цены деления многопредельного прибора.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ВТОРОГО И ТРЕТЬЕГО УРОВНЯ.

4.Закон Ома для участка цепи с ЭДС (3 случая и общий закон) и для всей цепи при нескольких ЭДС.

5.Что называется ЭДС источника электрической энергии? Единицы ЭДС.

6. Понятие внутреннего сопротивления источника.

7.Измерительные приборы вольтметр и амперметр[15].
Лабораторная работа № 8.