Лабораторная работа по физике закон ома для полной цепи. Закон ома для полной цепи

Цель работы:

Углубление знаний о законе Ома для участков цепи и о законе Ома для полной цепи. Применения правил Кирхгофа для расчета цепей постоянного тока.

Оборудование : учебно-лабораторный стенд «Законы постоянного тока», мультиметр, три-четыре резистора с известными сопротивлениями, два гальванических элемента разных типов, соединительные провода.

Введение

Постановка задачи о расчете цепи постоянного тока: «Зная величины действующих в цепи э.д.с., внутренние сопротивления источников тока и сопротивления всех элементов цепи, рассчитать силы токов на каждом участке цепи и падение напряжения на каждом элементе».

При решении этой задачи используются:

закон Ома для участка цепи

I – сила тока, U – напряжение на участке цепи, R – сопротивление участка;

закон Ома для полной цепи

I – сила тока, e - э.д.с. источника тока, R – сопротивление внешней цепи, r – внутреннее сопротивление источника тока.

Непосредственный расчет разветвленных цепей, содержащих несколько замкнутых контуров и несколько источников тока, производится с помощью двух правил Кихгофа.

Любая точка в разветвленной цепи, в которой сходится не менее трех проводников с током, называется узлом . При этом ток, входящий в узел, считается положительным, а ток, выходящий из узла, - отрицательным.

Первое правило Кирхгофа : алгебраическая сила токов, сходящихся в узле, равна нулю:

Второе правило Кирхгофа : в любом замкнутом контуре, произвольно выбранном в разветвленной цепи, алгебраическая сумма произведений сил токов на сопротивления соответствующих участков этого контура равна алгебраической сумме э.д.с., встречающихся в контуре:

(4)

Описание стенда «Законы постоянного тока»

В работе используется стенд, состоящий из двух источников тока (гальванических элементов), набора из четырёх резисторов с известными сопротивлениями, мультиметра и набора соединительных проводов.

1. При сборке электрических цепей необходимо обеспечить хороший контакт в каждом соединении.

2. Соединительные провода закручиваются под клеммы по часовой стрелке .

3. При измерении сил токов и напряжений щупы мультиметра должны быть плотно прижаты к клеммам.

4. Измерения производятся при кратковременном замыкании цепи кнопкой.

5. Не следует длительное время оставлять цепь в собранном состоянии.

Прежде всего, изучите правила измерений с помощью универсального электроизмерительного прибора – мультиметра.

Измерение, обработка и представление результатов измерений

Задание 1.

Э.д.с. источника тока можно с достаточно большой степенью точности измерить непосредственно с помощью вольтметра. Но при этом следует иметь в виду, что при этом измеряемое напряжение меньше истинного значения э.д.с. на величину падения напряжения на самом источнике тока.

, (5)

где U – показания вольтметра.

Разница между истинным значением э.д.с. и измеренным напряжением при этом равна:

. (6)

При этом относительная погрешность измерения э.д.с. равна:

(7)

Обычно сопротивление источника тока (гальванического элемента) равно несколько Ом (например, 1Ом ). Если даже сопротивление вольтметра мало (например, 100 Ом ), то и в этом случае погрешность прямого измерения э.д.с. составляет всего » 1%. Хороший вольтметр, в том числе используемый в мультиметре, имеет сопротивление порядка 10 6 Ом . Ясно, что при использовании такого вольтметра можно считать, что показание вольтметра практически равно измеряемой э.д.с источника тока.

1. Подготовьте мультиметр к измерению постоянного напряжения до 2 В .

2. Не вынимая гальванические элементы из креплений, измерьте и запишите их э.д.с. с точностью до сотых долей вольта.

3. Э.д.с. величина всегда положительная. Соблюдайте полярность при подключении мультиметра к источникам тока. Красный щуп мультиметра присоединяется к «+» источника тока.

Задание 2.

Внутреннее сопротивление источника тока можно вычислить с помощью закона Ома:

1. Подготовьте мультиметр для измерения силы постоянного тока до 10(20) А .

2. Составьте электрическую цепь из последовательно соединенного источника тока, резистора (одного из набора) и амперметра.

3. Измерьте силу тока в цепи.

4. Рассчитайте и запишите величину внутреннего сопротивления источника.

5. Аналогичные измерения проделайте для другого элемента.

Задание 3. Расчёт электрической цепи постоянного тока

1. Соберите электрическую цепь по схеме, предложенной преподавателем (схемы 1-7).

2. Зачертите схему в отчет по работе и укажите номиналы выбранных резисторов.

3. С помощью правил Кирхгофа рассчитайте силы токов во всех ветвях цепи. Вычислите падения напряжений на каждом резисторе.

4. С помощью мультимета измерьте силу тока в доступном для измерения месте. Измерьте падение напряжения на каждом резисторе.

5. В выводе сравните измеренные и расчетные значения и укажите причины возможных расхождений.

Задание 4. Соединение источников тока в батареи

1. Источники тока могут соединятся в батареи двумя основными способами: параллельно и последовательно. Если источники соединяются последовательно, то их э.д.с. и внутренние сопротивления складываются:

При параллельном соединении одинаковых источников тока общая э.д.с. батареи равна э.д.с. одного источника, а внутреннее сопротивление батареи в n раз меньше внутреннего сопротивления одного источника тока:

(10)

Соберите цепи по схемам 8, 9, в которых реализуются обе схемы соединения. Рассчитайте и измерьте силу тока в цепи при этих соединениях. В выводе сравните расчетные и измеренные значения.

Отчет по лабораторной работе № 3

Изучение применения закона Ома для расчета цепей постоянного тока

выполненной учащимся школы «Поиск»

…………………………………………………………………………………

«…….»………….. 200….

Задание 1. Определение э.д.с. источников тока

Первый источник тока e 1 = ……… В

Второй источник тока e 2 = ……… В

Задание 2. Измерение внутреннего сопротивления источников тока

Первый источник тока

R = ……… Ом, I = ……… А, r 1 = ……… Ом

Второй источник тока

R = ……… Ом, I = ……… А, r 2 = ……… Ом

Таблица 1

Вывод: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

В электротехнике существуют термины: участок и полная цепь.

Участком называют:

часть электрической схемы внутри источника тока или напряжения;

всю внешнюю или внутреннюю, подключенную к источнику цепочку из электрических элементов или ее какой-то фрагмент.

Термином «полная цепь» пользуются для обозначения схемы со всеми собранными цепочками, включая:

источники;

потребители;

соединительные проводники.

Такие определения помогают лучше ориентироваться в схемах, понять их особенности, анализировать работу, искать повреждения и неисправности. Они заложены в закон Ома, который позволяет решать эти же вопросы для оптимизации электрических процессов под нужды человека.

Фундаментальные исследования Георга Симона Ома применяют на практике к любому или полной схеме.

Как действует закон Ома для полной цепи постоянного тока

Для примера возьмем гальванический элемент, который в народе принято называть батарейкой, с разностью потенциалов U между анодом и катодом. Подключим к его выводам лампочку накаливания, которая обладает обыкновенным резистивным сопротивлением R.

Через нить накала потечет ток I=U/R, созданный движением электронов в металле. Контур, образованный выводами батарейки, соединительными проводами и лампочкой относится к внешнему участку цепи.

Во внутреннем участке между электродами батарейки тоже будет протекать ток. Его носителями станут положительно и отрицательно заряженные ионы. На катод будут притягиваться электроны и от него отталкиваются положительные ионы к аноду.

На катоде и аноде таким способом накапливаются положительные и отрицательные заряды, создается разность потенциалов между ними.

Полноценному движению ионов в электролите мешает , обозначаемое «r». Оно ограничивает отдачу тока во внешнюю цепь и снижает его мощность до определенной величины.

В полной цепи электрической схемы ток проходит по внутреннему и внешнему контуру, преодолевая последовательно суммарное сопротивление R+r обоих участков. На его величину оказывает влияние сила, приложенная к электродам, которую называют электродвижущей или сокращенно ЭДС и обозначают индексом «Е».

Ее величину можно замерить вольтметром на выводах батарейки при холостом ходе (без внешнего контура). При подключенной нагрузке на этом же месте вольтметр показывает напряжение U. Другими словами: без нагрузки на клеммах батарейки U и Е совпадают по величине, а при протекании тока по внешнему контуру U

Сила Е формирует движение электрических зарядов в полной цепи и определяет его величину I=E/(R+r).

Это математическое выражение определяет закон Ома для полной цепи постоянного тока. Его действие более детально иллюстрирует правая часть картинки. Она показывает, что вся полная цепь состоит из двух отдельных контуров для тока.

Также видно, что внутри батарейки всегда, даже при отключенной нагрузке внешней цепи, происходит движение заряженных частиц (ток саморазряда), а, следовательно, идет ненужный расход металла у катода. Энергия батарейки за счет внутреннего сопротивления тратится на нагрев и его рассеивание в окружающую среду, а с течением времени просто исчезает.

Практика показала, что снижение конструктивными методами внутреннего сопротивления r экономически не оправдано из-за резко возрастающей стоимости конечного изделия и довольно высокого ее саморазряда.

Выводы

Для поддержания работоспособности батарейки ее нужно использовать только по назначению, подключая внешний контур исключительно на период работы.

Чем больше сопротивление подключенной нагрузки, тем выше ресурс батарейки. Поэтому ксеноновые лампы накаливания с меньшим током потребления, чем заполненные азотом, при одинаковом световом потоке обеспечивают более длительную эксплуатацию источников питания.

При хранении гальванических элементов прохождение тока между контактами внешней цепи должно быть исключено надежной изоляцией.

В случае когда у батарейки сопротивление внешнего контура R значительно превышает внутреннюю величину r, ее считают источником напряжения, а при выполнении обратного соотношения - источником тока.

Как используется закон Ома для полной цепи переменного тока

Электрические системы, работающие на переменном токе, наиболее распространены в энергетике. В этой отрасли они достигают огромной протяженности за счет транспортировки электроэнергии по линиям электропередач.

При увеличении длины ЛЭП возрастает ее электрическое сопротивление, которое создает нагрев проводов и повышает потери энергии на передачу.

Знание закона Ома помогло энергетикам уменьшить лишние затраты на транспортировку электричества. Для этого они воспользовались расчетом составляющей потерь мощности в проводах.

За основу вычислений была взята величина произведенной активной мощности P=E∙I, которую необходимо качественно передать удаленным потребителям и преодолеть суммарные сопротивления:

внутреннее r у генератора;

внешнего R от проводов.

Величина ЭДС на зажимах генератора определяется как Е=I∙(r+R).

Потери мощности Pп на преодоление сопротивления полной цепи выразятся формулой, показанной на картинке.

Из нее видно, что затраты мощности растут пропорционально длине/сопротивлению проводов, а уменьшить их при транспортировке энергии можно увеличением ЭДС генератора или напряжения на линии. Этот способ используют включением в схему повышающих трансформаторов на генераторном конце ЛЭП и понижающих - на приемном пункте электрических подстанций.

Однако этот метод ограничен:

сложностью технических устройств по противодействию возникновения коронных разрядов;

необходимостью отдалять и изолировать провода ЛЭП от поверхности земли;

увеличением излучения энергии ВЛ в пространство (возникновение эффекта антенны).

Современные потребители промышленной высоковольтной и бытовой трехфазной/однофазной электрической энергии создают не только активные, но и реактивные нагрузки с явно выраженными индуктивными или емкостными характеристиками. Они приводят к сдвигу фаз между векторами приложенных напряжений и проходящих в цепи токов.

В этом случае для математической записи временны́х колебаний гармоник применяют , а для пространственного представления используют векторные графики. Ток, передаваемый по ЛЭП, записывается формулой: I=U/Z.

Математическая запись комплексными числами основных составляющих закона Ома позволяет программировать алгоритмы электронных устройств, используемых для контроля и работы сложных технологических процессов, постоянно происходящих в энергосистеме.

Наравне с комплексными числами применяется дифференциальная форма записи всех соотношений. Она удобна для анализа электропроводящих свойств материалов.

Действие закона Ома для полной цепи могут нарушать определенные технические факторы. К ним относятся:

высокие частоты колебаний, когда начинает сказываться инерционность носителей зарядов. Они не успевают двигаться со скоростями изменения электромагнитного поля;

состояния сверхпроводимости определенного класса веществ при низкой температуре;

повышенный нагрев тоководов электрическим током. когда вольтамперная характеристика теряет прямолинейный характер;

пробой изоляционного слоя высоковольтным разрядом;

среда газонаполненных или вакуумных электронных ламп;

полупроводниковые приборы и элементы.

При проектировании и ремонте схем различного назначения обязательно учитывается закон Ома для полной цепи. Поэтому тем, кто собирается этим заниматься, для лучшего понимания процессов этот закон надо знать. Законы Ома разделяют на две категории:

• для отдельного участка электрической цепи;
• для полной замкнутой цепи.

В обоих случаях учитывается внутреннее сопротивление в структуре источника питания. В вычислительных расчетах используют закон Ома для замкнутой цепи и другие определения.

Простейшая схема с источником ЭДС

Чтобы понять закон Ома для полной цепи, для наглядности изучения рассматривается самая простая схема с минимальным количеством элементов, ЭДС и активной резистивной нагрузки. Можно прибавить в комплект соединительные провода. Для питания идеально подходит автомобильный аккумулятор 12В, он рассматривается как источник ЭДС со своим сопротивлением в элементах конструкции.

Роль нагрузки играет обычная лампа накаливания с вольфрамовой спиралью, которая имеет сопротивление в несколько десятков Ом. Данная нагрузка преобразует электрическую энергию в тепловую. Всего несколько процентов расходуются на излучение потока света. При расчете таких схем применяют закон Ома для замкнутой цепи.

Принцип пропорциональности

Экспериментальными исследованиями в процессе измерений величин при разных значениях параметров полной цепи:

• Силы тока – I А;
• Суммы сопротивлений батареи и нагрузки – R+r измеряют в омах;
• ЭДС – источник тока, обозначают как Е. измеряется в вольтах

было замечено, что сила тока имеет прямо пропорциональную зависимость относительно ЭДС и обратную пропорциональную зависимость относительно суммы сопротивлений, которые замыкаются последовательно в контуре цепи. Алгебраически это сформулируем следующим образом:

Рассматриваемый пример схемы с замкнутым контуром цепи – с одним источником питания и одним внешним элементом сопротивления нагрузки в виде лампы со спиралью накаливания. При расчете сложных схем с несколькими контурами и множеством элементов нагрузки применяют закон Ома для всей цепи и другие правила. В частности надо знать законы Киргофа, понимать, что такое двухполюсники, четырехполюсники, отводящие узлы и отдельные ветви. Это требует детального рассмотрения в отдельной статье, раньше этот курс ТЭРЦ (теория электро- радиотехнических цепей) в институтах учили не менее двух лет. Поэтому ограничиваемся простым определением только для полной электрической цепи.

Особенности сопротивлений в источниках питания

Важно! Если сопротивление спирали на лампе мы видим на схеме и в реальной конструкции, то внутреннего сопротивления в конструкции гальванической батарейки, или аккумулятора, не видно. В реальной жизни, даже если разобрать аккумулятор, найти сопротивление невозможно, оно не существует как отдельная деталь, иногда его отображают на схемах.

Внутреннее сопротивление создается на молекулярном уровне. Токопроводящие материалы аккумулятора или другого источника питания генератора с выпрямителем тока не обладают 100% проводимостью. Всегда присутствуют элементы с частицами диэлектрика или металлов другой проводимости, это создает потери тока и напряжения в батарее. На аккумуляторах и батарейках нагляднее всего отображается влияние сопротивления элементов конструкции на величину напряжения и тока на выходе. Способность источника выдавать максимальный ток определяет чистота состава токопроводящих элементов и электролита. Чем чище материалы, тем меньше значение r, источник ЭДС выдает больший ток. И, наоборот, при наличии примесей ток меньше, r увеличивается.

В нашем примере аккумулятор имеет ЭДС 12В, к нему подключается лампочка, способная потреблять мощность 21 Вт, в этом режиме спираль лампы раскаляется до максимально допустимого накала. Формулировка проходящего через нее тока записывается как:

I = P\U = 21 Вт / 12В = 1,75 А.

При этом спираль лампы горит в половину накала, выясним причину этого явления. Для расчетов сопротивления общей нагрузки (R + r ) применяют законы Ома для отдельных участков цепей и принципы пропорциональности:

(R + r) = 12\ 1,75 = 6,85 Ом.

Возникает вопрос, как выделить из суммы сопротивлений величину r. Допускается вариант – измерить мультиметром сопротивление спирали лампы, отнять его от общего и получить значение r – ЭДС. Этот способ будет не точен – при нагревании спирали сопротивление значительно изменяет свою величину. Очевидно, что лампа не потребляет заявленной в ее характеристиках мощности. Ясно, что напряжение и ток для накаливания спирали малы. Для выяснения причины измерим падение напряжения на аккумуляторе при подключенной нагрузке, к примеру, оно будет 8 Вольт. Предположим, что сопротивление спирали рассчитывается с использованием принципов пропорциональности:

U/ I = 12В/1,75А = 6,85 Ом.

При падении напряжения сопротивление лампы остается постоянным, в этом случае:

• I = U/R = 8В/6,85 Ом = 1,16 А при требуемом 1.75А;
• Потери по току = (1,75 -1.16) = 0,59А;
• По напряжению = 12В – 8В = 4В.

Потребляемая мощность будет Р = UxI = 8В х 1.16А = 9,28 Вт вместо положенных 21 Вт. Выясняем, куда уходит энергия. За пределы замкнутого контура не может, остаются только провода и конструкция источника ЭДС.

Сопротивление ЭДС – r можно вычислить, используя потерянные величины напряжения и тока:

r = 4В/0.59А = 6,7 Ом.

Получается внутреннее сопротивление источника питания «сжирает» половину выделяемой энергии на себя, и это, конечно, не нормально.

Такое бывает в старых отработавших свой срок или бракованных аккумуляторах. Сейчас производители стараются следить за качеством и чистотой применяемых токоведущих материалов, чтобы снизить потери. Для того чтобы в нагрузку отдавалась максимальная мощность, технологии изготовления источников ЭДС контролируют, чтобы величина не превышала 0,25 Ом.

Зная закон Ома для замкнутой цепи, используя постулаты пропорциональности, можно легко вычислить необходимые параметры для электрических цепей для определения неисправных элементов или проектирования новых схем различного назначения.

Видео

Лабораторная работа.

Изучение закона Ома для полной цепи.

Цель работы:

Измерить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.

Оборудование:

Источник питания (выпрямитель). Реостат (30 Ом, 2 А). Амперметр. Вольтметр. Ключ. Соединительные провода.

Экспериментальная установка показана на фото 1.

К источнику тока 1 подключаем реостат 2, амперметр 3, ключ 4.

Непосредственно к источнику тока подключаем вольтметр 5.

Электрическая схема данной цепи приведена на рисунке 1.

Согласно закону Ома, сила тока в замкнутой цепи с одним источником тока определяется выражением

У нас IR=U – падение напряжения на внешнем участке цепи, которое измеряется вольтметром при включённой цепи.

Формулу (1) запишем так

Можно найти ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока используя значения тока и напряжения двух опытов (например 2 и 5).

Запишем формулу (2) для двух опытов.

Из уравнения (4) находим

И для любого опыта по формуле (2) находим Э. Д.С.

Если вместо реостата взять резистор сопротивлением порядка 4 Ом, то внутреннее сопротивление источника можно найти используя формулу (1)

Порядок выполнения работы.

Собрать электрическую цепь. Измерить вольтметром ЭДС источника тока при разомкнутом ключе К. Замкните ключ К. Устанавливая с помощью реостата силу тока в цепи: 0,3; 0,6; 0,9; 1,2; 1,5; 1,8 А. Запишите показания вольтметра для каждого значения силы тока. Рассчитайте внутреннее сопротивление источника тока по формуле (3).

Найдите среднее значение rср.
Значения ε, I, U, r, rср. запишите в таблицу.

Класс точности школьных приборов 4%, (т. е. к=0,04.) Таким образом абсолютная погрешность при измерении напряжения и ЭДС равна

погрешность при измерении силы тока

Запишите окончательный результат измерения ε

Найдите относительную погрешность измерения внутреннего сопротивления источника тока,

Найдите абсолютную погрешность измерения внутреннего сопротивления

Запишите окончательный результат измерения r

rср ±Δr=…..

Найдите внутреннее сопротивления источника по формуле (5) Заменив в цепи реостат на резистор, и используя формулу (6), найдите внутреннее сопротивление источника тока.

Требования к отчету:

Название и цель работы. Нарисовать схему электрической цепи. Написать расчетные формулы и основные расчеты. Заполнить таблицу. Нарисовать график U=f(I) (беря во внимание, что при I=0 U=ε)

Ответы на вопросы:

1. Сформулировать закон Ома для полной цепи.

2. Что такое ЭДС?

3. От чего зависит КПД цепи?

4. Как определить ток короткого замыкания?

5. В каком случае КПЛ цепи имеет максимальное значение?

6. В каком случае мощность на внешней нагрузке максимальна?

7. В проводнике сопротивлением 2 Ом, подключенном к элементу с ЭДС 2,2 B, идет ток силой 1 A. Найдите ток короткого замыкания элемента.

8. Внутреннее сопротивление источника 2 Ом. Сила тока в цепи 0,5 А. Напряжение на внешнем участке цепи 50 В. Определите ток короткого замыкания.

При использовании материалов этого сайта - и размещение баннера -ОБЯЗАТЕЛЬНО!!!

Творческая лаборатория по теме «Графическое изучение закона Ома для полной цепи »

Материалы предоставил: Юрий Максимов

email: [email protected]

Цели урока:

• дидактические – создать условия для усвоения нового учебного материала, используя исследовательский метод обучения;
• образовательные - формировать понятия о ЭДС, внутреннем сопротивлении и токе короткого замыкания.
• развивающие – развивать графические умения учащихся, формировать навыки обращения с источниками тока.
• воспитательные – прививать культуру умственного труда.

Тип урока : урок усвоения нового материала.

Оборудование: комплект «Электричество-1 и 2» из набора оборудования «L – микро», источник тока – плоская батарейка.

ХОД УРОКА.

1.Оргмомент.(1-2 мин.)

2.Актуализация знаний.(5 мин.)

Для достижения целей сегодняшнего урока нам необходимо вспомнить изученный ранее материал. В ходе ответов на вопросы мы будем записывать основные выводы и формулы в тетрадях и на доске.

• Закон Ома для участка цепи и его график.
• Понятие вольт – амперной характеристики.
• Понятие ЭДС, внутреннего сопротивления, тока короткого замыканияЗакон Ома для замкнутой цепи.
• Формула для вычисления внутреннего сопротивления.
• Формула для вычисления ЭДС через силу тока и сопротивления резисторов (задача 2 на стр.40 после §11)
• Формула для вычисления ЭДС через напряжение и сопротивления резисторов.

Постановка учебной задачи. Формулировка темы и цели урока.

1. Измерит ЭДС, внутреннее сопротивление и ток короткого замыкания несколькими способами.
2. Изучить физический смысл ЭДС.
3. Найти наиболее точный способ определения ЭДС

Выполнение работы.

Первый способ – прямое измерение ЭДС.

Основано на законе Ома для замкнутой цепи, после преобразования которой получим следующую формулу:

U= E - I r.

При I=0 получим формулу расчета ЭДС: E=U . Вольтметр, подключенный к зажимам источника тока показывает значение ЭДС.

По показанию вольтметра, запишем значение ЭДС: Е=4,9 В. и ток короткого замыкания: Iк.з = 2, 6 А

Внутреннее сопротивление вычислим по формуле:

r = (E – U) / I = 1, 8 Ом

Второй способ – косвенное вычисления

1.по показаниям амперметра.

Соберем электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных источника тока, амперметра, резистора (сначала 2 Ом, потом 3 Ом) и ключа, как показано на рисунке.

По формуле: r = (I2R2 – I1R1) / (I1 – I2) вычислим внутреннее сопротивление: r = 3 Ом

По формуле: Е = I1R1 – I1 r находим ЭДС: Е =6 В.

По формуле Iкз. = Е / r определяем ток короткого замыкания: Iкз =2 А.

2.по показаниям вольтметра.

По показаниям вольтметра и учитывая значения сопротивлений резисторов, получим следующие результаты:

r = 1 Ом, Е =3 , 8 В. Iкз =3 , 8 А.

Третий способ – графическое определение.

В задаче 5 (стр.40) домашнего задания спрашивается построить графики зависимости силы тока от сопротивления и электрического напряжения от сопротивления. Данная задача приводит к идее изучения закона Ома для полной цепи через график зависимости величины, обратной силе тока от внешнего сопротивления.

Перепишем данную формулу в другом виде:

1 / I = (R+ r) / Е.

Из данной записи видно, что зависимость 1 / I от R является линейной функцией, т.е. графиком является прямая.

Соберем электрическую цепь, состоящую из последовательно соединенных источника тока, амперметра, резистора и ключа. Меняя резисторы, запишем их значения и показания амперметра в таблицу. Вычисляем величину, обратную силе тока.

Построим график зависимости величины, обратной силе тока от внешнего сопротивления и продолжим его до пересечения с осью R.

Анализ полученного графика.

• Точка А на графике соответствует условию 1 / I = 0 , или R= ∞, которое возможно при R= r
• Точка В получена при сопротивлении R=0, т.е. она показывает ток короткого замыкания.
• Отрезок АД равен сумме сопротивлений R+ r
• Отрезок КД - это 1 / I.

Из преобразованной в начале работы формулы: 1 / I = (R+ r) / Е, находим:

1 / Е = (1 / I) / (R + r) = tg α

Отсюда находим ЭДС:

Е = сtg α = (АД) / (КД)

Результаты вычислений:

r = 1, 9 Ом, Е =4, 92 В. Iкз =2, 82 А.

Обобщение результатов измерений.

Основные выводы и анализ результатов.

• ЭДС источника тока равна сумме падений напряжений на внешнем и внутреннем участках цепи: Е = IR + Ir =Uвнеш + Uвнутр.
• ЭДС измеряют высокоомным вольтметром без внешней нагрузки: U =E при R .
• Ток короткого замыкания опасно при малом значении внутреннего сопротивления источника тока.
• Более точные результаты получаются при прямом измерении и графическом определении.
• При выборе источника питания необходимо учитывать ряд факторов, определяемых условиями эксплуатации, свойствами нагрузки, временем разрядки.

Творческая лаборатория по теме «Графическое изучение закона Ома для полной цепи»

Понравилось? Отблагодарите, пожалуйста, нас! Для Вас это бесплатно, а нам - большая помощь! Добавьте наш сайт в свою социальную сеть: