Физический практикум для инженерного класса, практическая работа № 6 "Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока"

Практическая работа № 6

Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС И ВНУТРЕННЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ТОКА

Цель: закрепить умения составлять электрические цепи; из­мерять силу тока, напряжение; регулировать силу тока в цепи с помощью реостата; научиться измерять ЭДС и внутреннее со­противление источника тока.

Оборудование и материалы: исследуемый источник посто­янного тока, амперметр, вольтметр, реостат, ключ, соединитель­ные провода.

Теоретические сведения

ЭДС источника тока ε можно измерить, присоединив к клем­мам источника тока вольтметр. При этом его показанием будет U₁. Если внутреннее сопротивление источника тока r, то по за­кону Ома для замкнутой цепи ε =U₁+I₁r, (1) где I, — сила тока в цепи.

Силу тока можно найти, зная сопротивление вольтметра r_v , согласно его показаниям U₁:

(2)

Подставив формулу (2) в формулу (1), получим (3).

Для того чтобы измерить внут­реннее сопротивление источника тока r, соберите электрическую цепь, состоящую из последователь­но соединенных: источника тока, ключа, амперметра, реостата. К источнику тока параллельно подсоедините вольтметр (рис. 2.1). Тогда для некоторого положения ползунка реостата с показа­ниями амперметра 1₂ и вольтметра U₂ в соответствии с законом Ома для замкнутой цепи получим: (4).

Порядок выполнения работы

Результаты измерений и вычислений заносите в таблицу 2.1.

1. Соберите электрическую цепь по схеме (рис. 2.1).

2. Замкните с помощью ключа цепь и реостатом отрегули­руйте силу тока в цепи так, чтобы стрелка амперметра устано­вилась напротив целого деления в последней трети шкалы.

3. Запишите значения силы тока I_1, А и напряжения U₁, B в таб­лицу 2.1.

4. Повторите измерения силы тока и напряжения при другом положении ползунка реостата (примерно середина шкалы) (значения занесите в табл. 2.1).

5. Вычислите внутреннее сопротивление источника тока r по формуле (4): (в табл. 2.1).

6. Разомкните цепь и измерьте ЭДС источника тока ε вольт­метром (табл. 2.1).

7. Определите относительные погрешности измерения внут­реннего сопротивления и ЭДС по формулам

и , где , .

8. Рассчитайте абсолютные погрешности измерения Δε = ΔU, Δr = r∙ ε_r

Таблица 2.1

9. Сделайте вывод, в котором укажите результаты определения ЭДС и внутреннего сопротивления в виде ε = ε ± Δε, ε_ε,% r = r ± Δr, ε_r %

.

Контрольные вопросы и задания

1. Какие силы называют сторонними?

2. Почему при замкнутой цепи напряжение на зажимах ис­точника меньше ЭДС?

3. Что такое короткое замыкание? Чем оно опасно?

4. Рассчитайте КПД источника тока, если его внешнее и внут­реннее сопротивление равны?