ЭДС ИСТОЧНИКА
Цель: познакомиться с методами определения характеристик источника тока.
Приборы и принадлежности: исследуемый источник тока, «магазин сопротивлений», амперметр (лучше цифровой), ключ, проводники.
Сведения из теории
Подробно теоретические сведения для данной лабораторной работы изложены в разделе 3.2.2. Закон Ома (стр. 159-160 данного учебного пособия).
Теоретические основы определения «r» и « ε »
Связь между I, ε, r сформулирована в законе Ома для полной цепи
, (5.1)
где R – внешнее, r – внутреннее сопротивления цепи.
Закон Ома для однородного участка цепи с сопротивлением R записывается как
. (5.2)
Сравнивая (5.1) и (5.2), можно увидеть, что
.
Отсюда следует, что если по цепи течет ток, то (φ1 – φ2) < ε, а при разомкнутой цепи (R = ¥) ε = φ1 – φ2.
В данной работе для определения «r» и «ε» используются два сравнительно простых способа, основанных на простых измерениях (в замкнутой цепи) зависимости силы тока I от внешнего сопротивления R, т.е. на основе данных I 1, I 2, …, Ik, …, In, … при R 1, R 2, …, Rk, …, Rn, ….
1-й способ (по двум парам I и R).
Из полученных в ходе эксперимента данных выбираются две любые пары для I и R, Например, Ik, Rk и In, Rn и по ним вычисляется сначала «r»
(3)
а затем и
(или 
). (4)
Формула (3) получена после приравнивания правых частей выражений (4), следующих из (1).
2-й способ (графический).
Формулу (1) запишем в «перевернутом» виде
или
. (5)
Легко усмотреть, что зависимость 
носит линейный характер (рис.5.1). Если эту линию продолжить до точки пересечения с осями 
и R (точки А и В), то ясно, что отрезок ОА – есть не что иное, как внутреннее сопротивление источника «r» (точка А соответствует случаю, когда 
, а это может быть только при – R = r). Отрезок ОВ дает значение 
(точка В соответствует случаю R = 0).
Если 
(обозначим через «С») то, зная «r», легко вычислить 
.
Порядок выполнения работы
1. Путем осмотра познакомиться с приборами, предлагаемыми для выполнения работы.
2. По схеме (рис.5.2) собрать электрическую цепь. В качестве R используется «магазин сопротивлений» ‒ МС. На цифровой миллиамперметр («вольтметр») подать его рабочее напряжение 220 В, нажать кнопку диапазона «20», ключ «К» поставить в положение «разомкнуто».
3. Снять зависимость I = f (r). Для этого установить на МС некоторое R, например R = 700 Ом, замкнуть ключ «К» и измерить I. Уменьшая R (скажем, на 100 Ом) каждый раз измерить I. Результаты 5-7 измерений занести в таблицу
| R i, Ом | |||||||
| Ii, А | |||||||
 , А-1
|
< r >=…, <ε>=….
4. I-й способ.
Из полученных в п. 3 данных выбрать любые (но не стоящие рядом) две пары Ik, Rk и In, Rn и по формулам (3) и (4) вычислить «r 1» и «ε 1».
Эту операцию повторить не менее 3-х раз и вычислить средние значения < r 1>= …,< ε 1>=… («1» - первый способ).
5. II-й способ.
Для каждого I вычислить 
. Результаты занести в табл. 1. Построить график зависимости 
на миллиметровой бумаге формата А4 и по предложенному выше методу (см. теоретические основы) определить r 2 и ε2 («2» - второй способ).
Сравнить < r 1> и < r 2> = r 2, <ε1> и <ε2> = ε2, вычислив расхождения, полученные по I-му и II-му способам.
, 
.
Контрольные вопросы
1. Что такое электрический ток?
2. Что называется силой тока, плотностью тока?
3. Что такое ЭДС источника тока, сторонние силы?
4. Сформулировать закон Ома для замкнутой цепи.
5. В чем состоит экспериментальная часть в данной работе?
6. Каковы теоретические основы определения r и ε по I способу?
7. Каковы теоретические основы определения r и ε по II способу?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
