14375

Определение ЭДС и напряжений методом компенсации

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа № 32 по дисциплине Физика на тему: Определение ЭДС и напряжений методом компенсации. Цели и задачи: Определение ЭДС элемента при комнатной температуре методом компенсации. Определение внутреннего сопротивления элемента.

Русский

2013-06-04

232 KB

5 чел.

Лабораторная работа № 32

по дисциплине «Физика»

на тему: «Определение ЭДС и напряжений методом компенсации»

1. Цели и задачи: 

♦ Определение ЭДС элемента при комнатной температуре методом компенсации.

♦ Определение внутреннего сопротивления элемента.

2. Приборы и материалы:       

 Электрическая схема установки приведена на рисунке. Реохорд  AB в схеме состоит из длинной проволоки, намотанной на изолированный цилиндр. Параллельно образующей цилиндра помещена ось, на которой находится колесико с пазом на торце. На ось действует пружина, прижимающая колесико к виткам проволоки реохорда  для создания хорошего  электрического контакта. Около колечка имеется шкала, по которой можно определить целые обороты цилиндра. Указателем числа оборотов является само колесико. Десятые и сотые доли оборота определяют по шкале, имеющей 100 делений, и расположенной у края барабана реохорда. Поэтому в момент компенсации схемы записывается не длина реохорда l, а число оборотов цилиндра реохорда.

3. Используемые формулы:

Формула  для измерений ЭДС будет иметь вид:

                                     ,                                            

где  - ЭДС нормального элемента,  nх  - число оборотов реохорда в момент компенсации неизвестной ЭДС,  nn  - число оборотов реохорда при компенсации нормального элемента . Элемент Е служит для питания реохорда,  - нормальный элемент, Ех - элемент с неизвестной ЭДС, которую необходимо определить, - охранное сопротивление (Ом), К1 - кнопка включения гальванометра,  Г  - гальванометр, и - ключ и сопротивление для определения внутреннего сопротивления измеряемого элемента.

Доверительные границы погрешностей значений nn , nx , nU вычисляют по алгоритму прямых измерений с доверительной вероятностью Р = 0,95. Доверительный интервал для неизвестной величины ЭДС определяют из формулы

                 .

Внутреннее сопротивление элемента определяют при трех различных значениях R1. Каждый раз определяют  из пяти измерений, находят среднее значение  и доверительные границы его погрешности по алгоритму прямых измерений.

4.Порядок выполнения работы:  

Определение ЭДС элементов

1. Собрать схему.

2. Включить ключ К2, а ключ К3 поставить в положение 1.

3. Произвести компенсацию нормального элемента  пять раз и найти пять значений nn показаний барабана реохорда. Определить среднее значение  

4.  Переключить К3 в положение 2, произвести пять раз компенсацию исследуемого элемента Ех и найти  - среднее значение показаний оборотов барабана.

5. Вычислить ЭДС нормального элемента при комнатной температуре по формуле:

B,

Значение измеряемой ЭДС элемента Ех найти по формуле, подставляя туда средние значения и .

=1,0183 – 0,00004 • (23,5 – 20) =1,01816 В

         nn                                        nх  

Ех = 0,76 В

Δ Ех = 0,0072 В

Определение внутреннего сопротивления элемента Ех:

      Внутреннее сопротивление  элемента определяется следующим образом:

1. На магазине сопротивлений  установить определенное  сопротивление (по рекомендации преподавателя).

2.    Включить ключ К2, ключ К3 поставить в положение 2.

3.    Включить ключ  и, компенсируя схему пять раз, найти среднее    значение показаний барабана реохорда .

4.  Внутреннее сопротивление элемента определить по формуле, которая, учитывая устройство реохорда, приобретает следующий вид:

,                                

где nх , nU - обороты реохорда при компенсации ЭДС Ех и U .

 5. Повторить действия, указанные в пунктах 2 – 4 установив на магазине сопротивлений  другие значения сопротивлений.

      nU (1)              R1 =2Ом                                                nU (2)             R2 =5Ом                    

       nU (3)                 R3 = 9 Ом

r0 (1) =

r0 (2) =

r0 (3) =

6. Ответ:  Ех = (0,76±0,0072) В

                   r0 =

7. Вывод: по полученным в ходе эксперимента данным была рассчитана электродвижущая сила неизвестного элемента и его внутреннее сопротивление.