Определение электродвижущей силы и внутреннего

сопротивления источника электрической энергии

Цель работы: Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока ВУ-4М опытным путем на основе закона Ома для полной цепи

Оборудование:

1. источник тока ВУ-4М;

2. амперметр и вольтметр;

3. соединительные провода;

4.  выключатель,

5.  резистор

Инструкция по охране труда при проведении лабораторной работы.

1. Общие требования безопасности.

1.1.Для проведения лабораторной работы допускаются учащиеся, прошедшие инструктаж по охране труда.

1.2.Опасные производственные факторы:

-поражение электрическим током при работе с электроприборами.

1.3. При получении учащимся травмы оказать первую помощь пострадавшему, сообщить об этом администрации учреждения иродителям пострадавшего, при необходимости отправить его в ближайшее лечебное учреждение.

1.4. Учащиеся должны соблюдать правила поведения во время лабораторной работы, не поворачиваться к учащимся, которые сидят за ними.

1.5. После окончанию лабораторной работы тщательно вымыть руки с мылом.

Требованию безопасности перед началом работы.

2.1. Внимательно изучить содержание и порядок выполнения работы, а также безопасные приёмы выполнения.

2.2. Подготовить рабочее место к работе, убрать посторонние предметы. Провести размещение приборов и оборудования таким образом, чтобы исключить их падение.

Требования безопасности во время работы.

3.1.Точно выполнять указания учителя при проведении работы, без его разрешения не выполнять никаких работ. При выполнении работ приборы нельзя оставлять у края стола. Их необходимо располагать так, чтобы было удобно вести измерения, не перегибаясь через них и соединительные провода.

3.2. При сборке экспериментальных установок используйте провода (с наконечниками и предохранительными чехлами) с прочной изоляцией без видимых повреждений.
3.3. При сборке электрической цепи избегайте пересечения проводов. Запрещается пользоваться проводником с изношенной изоляцией и выключателем открытого типа (при напряжении выше 42 В).
3.4. Источник тока электрической цепи подключайте в последнюю очередь. Собранную цепь включайте только после проверки и с разрешения учителя. Наличие напряжения в цепи можно проверять только с помощью приборов или указателей напряжения.
3.5. Не прикасайтесь к находящимся под напряжением элементам цепей, лишенным изоляции. Не производите пересоединения в цепях и смену предохранителей доотключении источника электропитания.
3.6. При проведении опытов не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов.

3.7. По окончании работы отключите источник электропитания, после чего разберите электрическую цепь.
3.8. Не уходите с рабочего места без разрешения учителя.
3.9. Обнаружив неисправность в электрических устройствах, находящихся под напряжением, немедленно отключите источник электропитания и сообщите об этом учителю.
3.10. Для присоединения потребителей к сети пользуйтесь штепсельными соединениями.

Требования безопасности в аварийных ситуациях.

4.1. При получении травмы, оказать первую помощь пострадавшему, сообщить об этомадминистрации учреждения, при необходимости отправить пострадавшего в ближайшее лечебноеучреждение.

5. Требования безопасности по окончании работы.

5.1. Сдать учителю приборы, оборудование, материалы.

5.2. Привести в порядок рабочее место и тщательно вымыть руки с мылом.

 

Теоретические сведения.

Для получения электрического тока в проводнике необходимо создать и поддерживать на его концах разность потенциалов (напряжение). Для этого используют источник тока. В электрической цепи, состоящей из источника тока и проводников с электрическим сопротивлением R, электрический ток совершает работу не только на внешнем, но и на внутреннем участке цепи. Электрическое сопротивление источника тока называется внутренним сопротивлением.

Возникновение разности потенциалов на полюсах любого источника тока является результатом разделения в нем положительных и отрицательных зарядов. Это разделение происходит благодаря работе, совершаемой сторонними силами. Сторонние силы – силы, действующие против электрического поля и выполняющие работу за счет какой-либо энергии, подведенной извне.

При разомкнутой цепи энергия, затраченная в процессе работы сторонних сил, превращается в энергию источника тока. При замыкании электрической цепи запасенная в источнике тока энергия расходуется на работу по перемещению зарядов во внешней и внутренней частях цепи с сопротивлениями соответственно R и r.

Величина, численно равная работе, которую совершают сторонние силы при перемещении единичного заряда внутри источника тока, называется электродвижущей силой источника тока e:

Закон Ома для полной (замкнутой цепи) связывает силу тока I в цепи, ЭДС источника тока e, его внутреннее сопротивление r и сопротивление внешней цепи R соотношение

    (1)

 

Это соотношение позволяет опытным путем определить параметры источника тока.

Порядок выполнения работы.

1. Соберите электрическую цепь (рис. 1). При разомкнутом выключателе В источник замкнут на вольтметр, сопротивление которого много больше внутреннего сопротивления источника. В этом случае ток от источника очень мал, можно пренебречь значением Ir и ЭДС источника с пренебрежимо малой погрешностью равна напряжению на его зажимах U ₁, которое измеряется вольтметром, т. е.

Таким образом, ЭДС источника определяется по показаниям вольтметра U ₁ при разомкнутом выключателе В.

2. Замкните выключатель В, измерьте ток и напряжение U ₂, оцените погрешности измерения , результаты измерений внести в таблицу 1.

 

 

Рис. 1

3. Замкните выключатель В, измерьте ток и напряжение U ₂, оцените погрешности измерения , результаты измерений внести в таблицу 1.

Внутреннее сопротивление источника можно измерить косвенно по полученным ранее показаниям приборов по формуле

             (2)

4. Оцените погрешности измерений   по формулам (3) и (4):

        (3)

 

       (4)

 

5. Внести в таблицу 1 результаты измерения ЭДС  и внутреннего сопротивления  источника тока.

Таблица 1.

 

Контрольные вопросы:

1. Каков физический смысл ЭДС? Дать определение вольту.

2. Какова роль источника тока в электрической цепи?

3. Сформулируйте закон Ома для участка и полной цепи

4. Какова физическая суть электрического сопротивления?

5. От чего зависит напряжение на зажимах источника тока?

 

Лабораторная работа №10