Описание экспериментальной установки

Измерительная схема установки представлена на рис. 4.1.

Исследуемый источник напряжения представляет собой два последовательно соединенных источника тока с ЭДС e ₁ и e ₂. Для искусственного увеличения внутреннего сопротивления между e ₁ и e ₂ включается добавочное сопротивление r.

Рис. 4.1.

 

Миллиамперметр служит для измерения тока в цепи. Вольтметром измеряется напряжение во внешней цепи. Сопротивление внешнего участка цепи R изменяется с помощью магазина резисторов. ЭДС исследуемого источника тока и внутреннее сопротивление определяют по графику зависимости . Внутреннее сопротивление источника определяют, также, по графикам зависимости и . По графикам зависимости , оцениваются потери мощности источника тока при некоторых значениях внешнего сопротивления (конкретное значение внешнего сопротивления указывает преподаватель).

 

Порядок выполнения работы

 

1. Собрать рабочую цепь по схеме рис. 4.1.

2. Включить магазин резисторов в цепь. Замыкая ключ K, измерить ток I в цепи и падение напряжения U_R на внешнем участке цепи R при возможных различных значениях сопротивления резистора, изменяя R с шагом 50 Ом до 1000 Ом.

4. Данные занести в табл.4.1.

 

Таблица 4.1

№	, В	rдоб,Ом	R, Ом	I, A	UR, В	P, Вт	PR, Вт	h, %

 

5. Построить график зависимости падения напряжения от тока , который должен иметь вид линейной зависимости

 

Рис. 4.2

 

6. По графику определить электродвижущую силу источника и её значение занести в таблицу.

7. По графику определить внутреннее сопротивление источника тока

.

8. Вычислить и занести в табл.4.1 полную мощность , мощность, выделенную во внешней цепи P_R=IU_R и КПД источника . Вычисления произвести для всех значений R, взятых в эксперименте.

9. Построить графики зависимости КПД источника тока, полной мощности и мощности, выделенной во внешней цепи, от внешнего сопротивления. (Оба графика мощности , выполнить на одном чертеже).

10. По графикам и определить внутреннее сопротивление исследуемого источника тока, воспользовавшись тем, что при R = r КПД источника равен 50%, а мощность, выделенная во внешней цепи, максимальна.

11. По графикам , оценить потери мощности внутри источника тока при двух-трех значениях внешнего сопротивления, указанных преподавателем.

 

Контрольные вопросы

1. Что называется ЭДС источника тока?

2. Почему при измерении ЭДС источника тока с помощью вольтметра надо выбрать вольтметр с большим внутренним сопротивлением?

3. Как определяется и от чего зависит мощность, выделяемая во внешней цепи? При каком условии она максимальна?

4. При каком условии максимальна полная мощность источника?

5. Вывести закон Ома для неоднородного участка цепи в интегральной форме. Получить из него выражения закона Ома для замкнутой (полной) цепи и однородного участка.

6. При каких R мощность на нагрузке равна половине полной мощности?

7. Какие силы называются сторонними? Привести примеры сторонних сил.

8. Как возникает ЭДС в гальванических элементах?

9. Какими величинами можно характеризовать источник тока и его действие в цепи?

10. Как можно измерить ЭДС источника тока?

 

Библиографический список

1. Курс физики: Учебник для вузов: В 2 т. Т. 1./ ред. В. Н. Лозовский. – СПб.: Лань, 2007. – § 2.28, 2.31, 2.33

2. Савельев, И.В. Курс общей физики в 3-х т. Т. 2 / И. В. Савельев. – М.: Наука, 2005. –§ 34, 37, 38.

3. Трофимова, Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. – М.: Высш. шк., 2001. – § 97, 98, 99.