42502

Определение ЭДС источника с помощью известного сопротивления

Лабораторная работа

Физика

Оборудование: аккумуляторная батарея ЭДС которой определяется миллиамперметр магазин сопротивлений ключ. Это достигается с помощью ЭДС источника. При разомкнутой цепи разность потенциалов между полюсами источника равна ЭДС.

Русский

2013-10-30

60 KB

2 чел.

Лабораторная работа № 9

определение ЭДС источника с помощью

известного сопротивления

Цель работы: углубление знаний о законе Ома для замкнутой цепи, овладение одним из методов измерения ЭДС.

Оборудование: аккумуляторная батарея, ЭДС которой определяется, миллиамперметр, магазин сопротивлений, ключ.

9.1. Краткие теоретические сведения и обоснование метода

Для получения неизменного электрического тока в проводнике на его концах следует непрерывно поддерживать разность потенциалов. Это достигается с помощью ЭДС источника.

Рассмотрим наиболее распространённый источник – сухой гальванический элемент Лекланше. Он состоит из двух неодинаковых электродов (цинка и угля − проводников I рода), погружённых в электролит (пастообразную смесь крахмала и нашатыря − проводника II рода). Электрическая энергия в гальваническом элементе получается за счёт энергии химических реакций. Схематически это можно представить так. При погружении металла в электролит полярные молекулы растворителя облегчают переход положительных ионов металла с электрода в электролит. При этом металлический электрод (цинк) заряжается отрицательно, а электролит − положительно.

Потенциал, который приобретает металл относительно электролита, называется электрохимическим. Скачок этого потенциала существует в тонком пограничном слое между электродом и электролитом. Чтобы измерить или использовать этот электрохимический потенциал, в электролит (для образования замкнутой цепи) погружают второй электрод (например, уголь). На втором электроде тоже возникает какой-то скачок потенциала. Алгебраическая сумма этих скачков электрохимических потенциалов 1 и 2 (рис. 9.1) и представляет собой электродвижущую силу (в данном случае сухого гальванического элемента).

При разомкнутой цепи разность потенциалов между полюсами источника равна ЭДС. Однако попытки измерить эту разность, а, следовательно, и ЭДС с помощью обычных вольтметров (электромагнитной или магнитоэлектрической систем) наталкиваются на трудности. Вольтметры названных систем «потребляют ток». Это меняет распределение потенциала в цепи, как это изображено на рис. 9.2. Видно, что в этом случае напряжение между полюсами источника (а именно его и показывает обычный вольтметр) уже не равно 1 + 2, а меньше на величину напряжения (Ir) внутри источника. Поэтому для измерения ЭДС разработаны ряд методов, одним из которых является метод известных сопротивлений внешней цепи (нагрузки).

Определение ЭДС с помощью известного сопротивления сводится к измерению силы тока в цепи испытуемого источника.

Пусть дана цепь, показанная на рис. 9.3, где x − ЭДС источника тока с внутренним сопротивлением r; − миллиамперметр с сопротивлением R0; R − известное сопротивление (магазин сопротивлений).

Установим известное сопротивление равным R1. Для этой цепи мы можем записать закон Ома:

                                   (9.1)

Изменив R1 на R2, получим второе уравнение

                                   (9.2)

Решив систему двух уравнений относительно , получим

                                   (9.3)

Если R0 задано, то, пользуясь (9.1) и (9.2), можно определить внутреннее сопротивление r элемента.

9.2. Порядок выполнения работы

  1.  Собрать цепь по схеме рис. 9.3.
  2.  Установить ручки магазина сопротивлений так, чтобы сопротивление равнялось 10 … 20 Ом. Замкнуть цепь и записать силу тока по миллиамперметру.
  3.  Изменить сопротивление 6 − 8 раз. Комбинируя сопротивления с соответствующими токами, по (9.3) вычислить ЭДС элемента.
  4.  Из (9.2) и (9.1) определить внутреннее сопротивление элемента, пользуясь полученными измерениями.
  5.  Рассчитать погрешности измерений.

Контрольные вопросы и задания

  1.  Устройство гальванических элементов и аккумуляторов.
  2.  Какие химические и физические процессы в них происходят?
  3.  Что понимают под ЭДС?
  4.  Для чего используются деполяризаторы, и что они собой представляют?

[2, § 67 − 69; 3, § 54, 55, 57, 58; 13, § 28, 51]

53


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

59106. Свято останнього дзвоника 57.5 KB
  Ведучий: Підростають щодня дітлахи Непомітно мов квіти весняні; Дуже швидко спливають роки Забираючи в далі незнані. Ведуча: Даль покликала друзі і вас Бо настала уже ця хвилина Зустрічаймо одинадцятий клас Бо сьогодні урочиста днина...
59107. Свято Різдва Христового 28.5 KB
  Степане Та це мабуть колядники прийшли одчиняй скоріше двері Перший колядник. Хай за вікном хуртеча злиться А нам співати і радіти Горить ялинка у світлиці З Різдвом Христовим любі діти Другий колядник. Колядуйте колядуйте Третій колядник. Четвертий колядник.
59108. Свято української мови 52.5 KB
  Олена Слободянка Мови чарівний голос На ріці життя тихо меле млин часу І у вишині зорі по одній гасить та запалює замість них нові знову І несе у світ пломінкий вогонь слова. Слово мовили знов уста мої слово Як бусинками ними виграє мова. Зорі і світи сіли край мого столу Слухають її мови чарівний голос.
59109. Сильні людські характери в новелі Д.Олдріджа Останній дюйм 55 KB
  Вона захоплює учнів незвичайними подіями романтикою подвигу не боїмося вжити це слово Деві який врятував своєму батькові життя. Зображуючи Бена і Деві у найвідповідальніший момент їхнього життя Джеймс Олдрідж підкреслює те нове що формується у взаєминах батька і сина.
59110. Складання симетричного замкнутого узору 38 KB
  Завдання до уроку 1. Зразки закінчених дитячих робіт попередніх років на тему уроку. Структура уроку І. Повідомлення теми уроку й мотивація навчання 1 хв.
59111. Скликав в школу нас дзвоник останній 53 KB
  Шановні друзі Ми знов зустрілись У пишнім нашім крузі На радісне свято веселе чудове Ми всі закінчили початкову школу. Але всім намбезумовно світить яскравим багаттям наше дитинство. Хай пісня тут лине Хай сміх скрізь лунає.
59112. Сценарій літературного вечора, присвяченого Ю. Яновському. Слово, що не прохолоне 63 KB
  Юрій Яновський - одна з найбільш трагічних постатей в українській літературі. Людина надзвичайно яскравого й оригінального обдарування, він був ніжним, тендітним, творчим.
59113. Справедливість 27.5 KB
  Учитель пропонує членам групи побудувати зі слів довгий потяг у якому кожний вагончик складається з окремого слова. Гра Ланцюжок слів Учитель ставить перший вагончик і при цьому каже: корупція яка ставить вагончик Корупція.
59114. Сприймання навколишнього світу 44.5 KB
  Виховувати зацікавленість до наукових відкриттів і повагу до людей які збагачують ці відкриття Обладнання: овочі перець помідор морква часник тощо картки зі словами селекція гібрид камбуз картки з алгоритмами опису овочів карта півкуль Землі силуетні картки овочів перець помідор...