Лабораторная работа № 5 «Измерение ЭДС источника тока и его внутреннего сопротивления»

«Измерение ЭДС источника тока и его внутреннего сопротивления»

Цель работы: измерить ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.

Оборудование: цифровой датчик дифференциального напряжения и силы тока, компьютер с программным обеспечением «Лаборатория», реостат, регулируемый источник тока, ключ, соединительные провода.

Гипотеза:если______________________________________________________________________,то_______________________________________________________________.

Основные сведения (краткие теоретические сведения)[1]:

Полная цепь – цепь, содержащая источник тока (источник ЭДС). Для наглядного примера возьмем самый простой вариант – цепь с одним источником ЭДС и одним потребителем (рисунок 1).

Внешняя цепь (участок полной цепи без источника) характеризуется своим сопротивлением R. Источник же характеризуется своей ЭДС, а также сопротивлением r (внутренним сопротивлением источника тока).

ЭДС равна сумме падений напряжения на внешней цепи и на самом источнике:                                       ε = U + U_r,                                           (1)

где U – напряжение на внешней цепи;

      U_r – падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника тока.

К внешней цепи можно применить закон Ома для участка цепи:

                                                                                    U = I ∙ R.                                                (2)

Через источник проходит точно такой же ток, поэтому

                                                                                    U_r = I ∙ r.                                                 (3)

Подставим (2) и (3) в уравнение (1):                         ε = I ∙ R + I ∙ r,

или                                                                                         I =                                           (4)  

Выражение (4) именуется законом Ома для полной цепи.

Используя закон Ома для полной цепи, напряжение на полюсах источника тока можно выразить через ЭДС источника ε, силу тока в цепи I и внутреннее сопротивление источника r с помощью соотношения:                                                 U =  ε – I ∙ r.                                             (5)

Из этой формулы следует, что график зависимости U(I) представляет собой прямую, которая пересекает оси координат в точках (0; ε) и (; 0).

Максимальное напряжение на полюсах источника равно ε. Это имеет место при I=0. Сила тока равна нулю, когда полюса источника разомкнуты (в этом случае внешнее сопротивление цепи является бесконечно большим).

Следовательно, напряжение между разомкнутыми полюсами источника равно ЭДС этого источника.

Минимальное же напряжение между полюсами источника равно нулю. Это имеет место при коротком замыкании, когда внешнее сопротивление R = 0. В этом случае сила тока максимальна. Её называют силой тока короткого замыкания.

ТБ: приступая к работе, внимательно ознакомьтесь с заданием и оборудованием. Слушайте и выполняйте все требования учителя. Не пользуйтесь приборами без его разрешения.

Выполнение работы.

3. Начертим оси координат I и U, нанесем полученные на опыте точки на координатную плоскость.

Проведем прямую через отмеченные точки прямую так, чтобы отклонения точек от прямой были наименьшими.

4. ВЫВОД: ____________________________________________________________________________

Контрольные вопросы.

1.  Детально изложите суть и содержание закона Ома для участка полной цепи.

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________

3. Объясните, чем обусловлено наличие внутреннего

сопротивления источника тока?_________________________________

______________________________________________________________________

Ответ:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Скачано с www.znanio.ru